汽車SoC/OEM面臨的挑戰(zhàn)和應(yīng)對(duì)之道

未來(lái)，你夢(mèng)想中的汽車是什么樣的？也許它已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，讓你能夠在路上工作或看電影，它還能在到達(dá)目的地后自動(dòng)尋找停車位充電。甚至你一聲召喚，它就自動(dòng)前往你所在的位置。

汽車正逐漸成為“車輪上的數(shù)據(jù)中心”，它需要能夠監(jiān)測(cè)汽車的“健康狀況”，從而實(shí)現(xiàn)高效、安全、可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)。電動(dòng)汽車在全球范圍內(nèi)的發(fā)展十分迅速，其充電系統(tǒng)需要在各種環(huán)境和溫度條件下為日益復(fù)雜的功能供電。此外汽車的信息娛樂系統(tǒng)也越來(lái)越復(fù)雜，開發(fā)者們需要解決問(wèn)題成指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，他們不僅需要解決充電系統(tǒng)在不同環(huán)境下的供電問(wèn)題，還要正確判斷汽車上的先進(jìn)芯片是否工作正常，以及能否在未來(lái)幾年內(nèi)保持正常...汽車的平均使用壽命現(xiàn)在可以達(dá)到15年以上，這些參數(shù)對(duì)于未來(lái)的大規(guī)模更新十分關(guān)鍵。

解決之道就在于芯片生命周期管理（SLM）。SLM讓開發(fā)者得以在從測(cè)試制造到裝車使用的多個(gè)階段中監(jiān)測(cè)汽車片上系統(tǒng)（SoC）。這些數(shù)據(jù)對(duì)OEM來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因?yàn)橹挥姓莆者@些數(shù)據(jù)，OEM才能前瞻性地部署無(wú)線（OTA）更新來(lái)解決當(dāng)前車輛的問(wèn)題。此外，SLM還與下一代軟件定義汽車息息相關(guān)，因?yàn)镺EM需要收集數(shù)據(jù)來(lái)洞察和了解關(guān)鍵挑戰(zhàn)，并確定需要在生產(chǎn)上做出哪些改變來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。

本文將介紹汽車芯片面臨的最大技術(shù)挑戰(zhàn)、相關(guān)的OEM困境，以及SLM如何協(xié)助應(yīng)對(duì)這兩類挑戰(zhàn)，幫助開發(fā)者提升下一款軟件定義汽車的續(xù)航里程，為汽車提供更多便捷功能，并讓汽車更好地抵御信息安全威脅和軟件安全威脅。

01汽車SoC面臨的挑戰(zhàn)

隨著軟件定義汽車中的集中式計(jì)算需求日益增加，為處理這類需求，新的車規(guī)級(jí)定制SoC必不可少。同時(shí)，汽車芯片變得越來(lái)越小、越來(lái)越復(fù)雜，由于這些新外形尺寸的物理特性，開發(fā)者更加需要了解芯片的性能。

整個(gè)行業(yè)都面臨著設(shè)備和系統(tǒng)復(fù)雜性加速擴(kuò)展而帶來(lái)的新挑戰(zhàn)，另外由于信息安全、軟件安全和可靠性方面的需求不斷增加，汽車芯片方面的挑戰(zhàn)正變得日趨復(fù)雜。汽車芯片開發(fā)者主要面臨以下四大挑戰(zhàn)：

先進(jìn)制程的加速采用：每當(dāng)新的工藝節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，晶體管密度都會(huì)隨之不斷增加。雖然這種密度增加為增添技術(shù)功能提供了巨大的機(jī)會(huì)，但也帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，例如制造工藝中會(huì)出現(xiàn)顯著的差異性。除非可以使用傳感器和監(jiān)控設(shè)備來(lái)測(cè)量芯片的制程差異性，否則這一問(wèn)題勢(shì)必會(huì)增加設(shè)計(jì)工作量。現(xiàn)在，汽車公司正在探索利用Multi-Die系統(tǒng)來(lái)克服這一規(guī)模復(fù)雜性挑戰(zhàn)。

Multi-Die系統(tǒng)的采用：在Multi-Die系統(tǒng)中，封裝技術(shù)更加先進(jìn)，開發(fā)者需要采用從堆疊裸片到2.5和3D封裝等各種配置，將不同的裸片組合“鍵合”在一起。因此，必須能夠追蹤每個(gè)裸片的制程差異性，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

系統(tǒng)復(fù)雜性：數(shù)據(jù)聚合涉及到網(wǎng)絡(luò)安全性、老化、劣化以及功耗和計(jì)算吞吐量，這些都是由系統(tǒng)復(fù)雜性引發(fā)的問(wèn)題。此外，未來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)需要在整個(gè)生命周期內(nèi)進(jìn)行多次軟件更新。如果管理不當(dāng)，更新后的軟件可能導(dǎo)致汽車功耗增加、使用壽命縮短，并對(duì)用戶體驗(yàn)造成負(fù)面影響。

工作負(fù)載增加：最后，汽車芯片的工作負(fù)載是難以預(yù)測(cè)的，這就需要具備實(shí)時(shí)優(yōu)化和應(yīng)用多樣性功能，進(jìn)而可能導(dǎo)致挑戰(zhàn)增加且需要考慮的問(wèn)題增多。

02汽車OEM面臨的挑戰(zhàn)

無(wú)論是汽車芯片面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)，還是更廣泛層面上OEM面臨的挑戰(zhàn)，SLM解決方案都大有用武之地。在進(jìn)行車輛設(shè)計(jì)以及確定如何解決車輛在使用壽命期間出現(xiàn)的各種問(wèn)題時(shí)，OEM需要克服許多不同的障礙并考慮各種因素。

保修成本和車輛召回：系統(tǒng)越復(fù)雜，發(fā)生故障的幾率就越高，同時(shí)也越難以及時(shí)解決。而車輛召回對(duì)OEM來(lái)說(shuō)成本巨大。此外，它還會(huì)對(duì)供應(yīng)鏈中斷產(chǎn)生較大的影響，而且正如上面所述，還可能會(huì)導(dǎo)致更多的芯片短缺事件。

日益增加的網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)：隨著越來(lái)越多的汽車采用OTA軟件更新，新的漏洞隨之出現(xiàn)；如果更新影響的是自動(dòng)駕駛汽車，可能尤其令人擔(dān)憂?？紤]到這些新的因素，OEM越來(lái)越關(guān)注可靠性、安全性和網(wǎng)絡(luò)安全。

電氣/電子架構(gòu)革新：隨著電動(dòng)動(dòng)力總成系統(tǒng)、先進(jìn)信息娛樂系統(tǒng)、ADAS/L3+等級(jí)自動(dòng)駕駛等新功能的出現(xiàn)以及整體產(chǎn)品發(fā)布周期的縮短，區(qū)域架構(gòu)正在發(fā)生改變。

上市時(shí)間縮短：隨著全球各地的造車新勢(shì)力不斷涌入汽車領(lǐng)域，現(xiàn)有的OEM面臨著巨大的壓力，需要加快其傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程。此外，這種壓力也對(duì)SoC的供應(yīng)水平和成本、全球供貨情況等產(chǎn)生了影響。

未來(lái)，電子設(shè)備將會(huì)是構(gòu)成汽車的最重要部件，并將影響上述因素及其他因素，甚至直接影響駕駛員的安全。OEM不能再對(duì)芯片的內(nèi)部情況一無(wú)所知，否則不僅會(huì)損失利潤(rùn)，還可能會(huì)錯(cuò)失躋身先進(jìn)汽車制造商的機(jī)會(huì)。SLM是讓開發(fā)者更全面地了解汽車內(nèi)部情況的關(guān)鍵，同時(shí)它還支持車輛自行主動(dòng)解決問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)“自我修復(fù)”。

03SLM如何幫助應(yīng)對(duì)SoC和汽車OEM面臨的挑戰(zhàn)

簡(jiǎn)而言之，SLM解決方案有助于提高可見性和洞察能力，讓開發(fā)者不僅可以針對(duì)下一代汽車微調(diào)SoC，還可以基于在整個(gè)生命周期內(nèi)收集的所有數(shù)據(jù)來(lái)微調(diào)現(xiàn)有SoC的工作負(fù)載?？煽康腟LM解決方案讓開發(fā)者能夠在設(shè)計(jì)過(guò)程的早期對(duì)問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)控，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊惺綌?shù)據(jù)庫(kù)，在車輛的整個(gè)生命周期中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并在任何必要的時(shí)候采取戰(zhàn)略性舉措。最終，早期預(yù)警和準(zhǔn)確的補(bǔ)救措施使硬件能夠?qū)崿F(xiàn)擴(kuò)展，從而適應(yīng)未來(lái)的更新。

SLM支持進(jìn)行根本原因分析、預(yù)測(cè)性維護(hù)、老化和劣化警報(bào)，以及現(xiàn)場(chǎng)電壓分析，從而為最終客戶和OEM創(chuàng)造真正的價(jià)值。在預(yù)測(cè)性維護(hù)方面，芯片分析可以提供更精細(xì)的信息，幫助實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的診斷。例如，當(dāng)收到針對(duì)ASIL級(jí)芯片的極端溫度警告時(shí)，可能需要客戶采取行動(dòng)、進(jìn)行維修或安裝OTA更新來(lái)做出補(bǔ)救，避免對(duì)關(guān)鍵系統(tǒng)造成長(zhǎng)期損害，并避免大規(guī)模召回。

關(guān)于老化和劣化，可以參考新思科技芯片生命周期管理（SLM）系列假設(shè)用例。根據(jù)過(guò)去六個(gè)月針對(duì)該特定汽車SoC的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，8月份生成了一個(gè)故障預(yù)測(cè)，其中裕度超過(guò)了新思科技專有路徑裕度監(jiān)測(cè)（PMM）IP所設(shè)置的閾值。最后，同一PMM在9月份發(fā)生故障。由此，OEM得到了該P(yáng)MM發(fā)生裕度下降的時(shí)間線。PMM加上來(lái)自各種傳感器和監(jiān)控設(shè)備的任務(wù)分析數(shù)據(jù)，使得新思科技SLM系列中的技術(shù)能夠提前預(yù)測(cè)即將發(fā)生的故障。

為汽車SoC部署SLM，能夠直接幫助OEM節(jié)約成本、延長(zhǎng)車輛使用壽命、提高可靠性和故障排除能力，提升車輛價(jià)值，甚至緩解汽車芯片的短缺問(wèn)題。

汽車逐漸從成熟制程轉(zhuǎn)向采用先進(jìn)制程，使用場(chǎng)景正在變得愈加先進(jìn)。用更小的芯片提供更復(fù)雜的功能是大勢(shì)所趨，而SLM能夠幫助開發(fā)者應(yīng)對(duì)汽車升級(jí)過(guò)程中的所有這些挑戰(zhàn)。此外，ISO 26262系列標(biāo)準(zhǔn)和ISO/SAE 21434中關(guān)于監(jiān)控和分析要求的最新修訂推出，預(yù)測(cè)性維護(hù)要求將變得越來(lái)越重要，SLM解決方案恰好可以滿足預(yù)測(cè)性維護(hù)要求。

審核編輯：湯梓紅