傳統汽車需要的芯片數量大約在500-600顆，而智能汽車對芯片的需求量增加至1000-2000顆左右了，其中單單是驅動溫度控制或自動空調系統等功能，就需要100-150顆微芯片，根據車輛的先進程度和配置等級的不同會有所區別。預計到2030年，全球自動駕駛汽車將增長到6240萬輛。

消費者的需求是在不斷提高的，他們需要更好的駕駛體驗和更先進的功能。這意味著汽車制造商和開發者在復雜性、創新性和安全性方面也面臨著更高要求。因此對于汽車開發者來說，他們需要在芯片設計過程的早期階段，就采用或部署強大的技術，從而在不影響安全性或效率的情況下更絲滑地操作復雜系統，數字孿生就是其中一項重要技術。這一概念能夠帶來諸多優勢，包括加快上市時間、更緊密地整合軟硬件、提高產品質量和降低運營成本。

本文將為各位開發者解讀更多關于數字孿生的基礎知識、工作原理、數字孿生對EDA和汽車行業至關重要的原因、新思科技在這一領域的地位以及汽車行業的未來市場趨勢。

什么是數字孿生？

字典中對孿生的定義是“兩個彼此密切相關或相像的人或事物之一”。作為一個相對較新的術語，數字孿生是物理系統和流程的數字化副本。從本質上講，數字孿生是正在開發的物體或系統的虛擬模型或代表，可幫助開發者在最終確定產品或系統之前進行決策調整。

這一概念在20世紀60年代首次被提出并加以實踐，即在地球上建造能反映太空中系統工作狀態的物理系統。如今，數字孿生已廣泛應用于多個行業和工程學科，如醫療保健、建筑、零售、汽車等，以優化系統或產品的設計和性能。

數字孿生的一大要點是可以在硬件和軟件層面使用。在汽車行業，數字孿生幾乎可用于整個汽車，包括汽車軟件、電氣系統、片上系統（SoC）或其它任何組件。數字孿生幫助開發者在性能研究、新功能測試、以及整個設計和制造階段過程中，對不同的產品元素進行優化。

數字孿生對汽車設計的重要性

含有1億行以上的代碼對現代汽車來說已然是標配，而軟件是最關鍵的要素之一。軟件內容量的增加，對汽車開發者來說，意味著驗證系統性能的難度大大增加。他們不僅需要提升軟件質量和完整性，還需要優化虛擬軟件測試和安全性，以確保汽車系統最終能夠正常運行。

“軟件優先”型數字孿生，能夠以獨特的方式模擬開發過程中的每個步驟，識別并防止任何潛在故障，可以很好地解決軟件對驗證、測試和確認活動的影響。數字孿生作為一種可執行的規范和支持技術，還能夠加強整個供應鏈的軟件協作。通過數字孿生，一個公司的系統可以作為另一個公司的子系統使用。這也使得公司與客戶的數字孿生體可以無縫整合，加強不同領域之間的互動。

數字孿生在“車輛電氣/電子系統”驗證方面也很有價值，它能夠支持早期的硬件和軟件集成以及前端加載測試，從而加速汽車設計左移。數字孿生有助于減少因設計不足或過度設計而投入的資源，并節省潛在的召回成本。數字孿生還支持從單個組件擴展到整個系統公司產品。例如，在電子供應鏈中，數字孿生的應用可以從單個硬件IP開始，到SoC，再到電子子系統，最后到整個系統。

總的來說，數字孿生這一概念對于汽車行業大有裨益，包括早期開發和測試、提高生產率和性能、加強公司內部和各公司間的協作，以及以更低的成本更快地交付更安全的系統。

展望未來：如何發展？

高級駕駛輔助系統（ADAS）是目前汽車行業的重點發展領域，數字孿生的應用也會持續演進，以支持此類應用，比如：

架構探索：需要新的、更強大的SoC來支持自動駕駛汽車和ADAS設計。半導體公司需要在開發初期探索架構，滿足OEM工作負載不斷增長的性能需求。專為架構探索設計的數字孿生可以幫助改善這方面的合作。

在芯片流片前完成開發：通過使用虛擬原型、硬件加速、FPGA和混合數字孿生，半導體公司可以在芯片流片前將軟件開發、硬件和軟件集成以及SoC驗證進行左移。

測試和驗證的無線加速：ECU開發者可以重新使用半導體模型或建立更抽象的模型（如主機擴展）加速其測試和驗證工作。這些ECU還可以組合到車輛模型中，增加車輛動力分析、傳感器和交通模擬來解決系統集成問題。它們還可以連續用于測試和驗證通過無線軟件更新交付給車輛的軟件。

未來幾年，數字孿生將在汽車行業大顯身手，以上僅是略窺一二。汽車制造商、開發者和原始設備制造商從中獲益良多，使其成為行業眾多進步的關鍵推動因素。新思科技已提供大量支持數字孿生的解決方案，并與生態系統合作伙伴開展多項合作，持續創新，為汽車行業及其新興應用提供支持。

新思科技可提供一系列虛擬原型技術，在汽車電子系統開發中發揮數字孿生技術的作用，其中包括：

用于軟件在環測試的Silver解決方案

用于虛擬硬件和虛擬硬件在環測試的Virtualizer開發工具包（VDK）

用于電力電子和機電一體化設計及仿真的Saber解決方案

這些技術和相關模型也可結合使用，建立虛擬汽車開發平臺。