汽車SoC/OEM面臨的挑戰(zhàn)和應(yīng)對之道

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

汽車正逐漸成為“車輪上的數(shù)據(jù)中心”，它需要能夠監(jiān)測汽車的“健康狀況”，從而實現(xiàn)高效、安全、可靠的運轉(zhuǎn)。電動汽車在全球范圍內(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)也越來越復(fù)雜，開發(fā)者們需要解決問題成指數(shù)級增長，他們不僅需要解決充電系統(tǒng)在不同環(huán)境下的供電問題，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)對于未來的大規(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)者得以在從測試制造到裝車使用的多個階段中監(jiān)測汽車片上系統(tǒng)（SoC）。這些數(shù)據(jù)對OEM來說至關(guān)重要，因為只有掌握這些數(shù)據(jù)，OEM才能前瞻性地部署無線（OTA）更新來解決當(dāng)前車輛的問題。此外，SLM還與下一代軟件定義汽車息息相關(guān)，因為OEM需要收集數(shù)據(jù)來洞察和了解關(guān)鍵挑戰(zhàn)，并確定需要在生產(chǎn)上做出哪些改變來應(yīng)對這些挑戰(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算需求日益增加，為處理這類需求，新的車規(guī)級定制SoC必不可少。同時，汽車芯片變得越來越小、越來越復(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)點出現(xiàn)時，晶體管密度都會隨之不斷增加。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，但也帶來了新的挑戰(zhàn)，例如制造工藝中會出現(xiàn)顯著的差異性。除非可以使用傳感器和監(jiān)控設(shè)備來測量芯片的制程差異性，否則這一問題勢必會增加設(shè)計工作量?，F(xiàn)在，汽車公司正在探索利用Multi-Die系統(tǒng)來克服這一規(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，必須能夠追蹤每個裸片的制程差異性，這一點至關(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、劣化以及功耗和計算吞吐量，這些都是由系統(tǒng)復(fù)雜性引發(fā)的問題。此外，未來的現(xiàn)場系統(tǒng)需要在整個生命周期內(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，并對用戶體驗造成負(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)測的，這就需要具備實時優(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題增多。

02汽車OEM面臨的挑戰(zhàn)

無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)計以及確定如何解決車輛在使用壽命期間出現(xiàn)的各種問題時，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，同時也越難以及時解決。而車輛召回對OEM來說成本巨大。此外，它還會對供應(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駕駛汽車，可能尤其令人擔(dān)憂。考慮到這些新的因素，OEM越來越關(guān)注可靠性、安全性和網(wǎng)絡(luò)安全。

電氣/電子架構(gòu)革新：隨著電動動力總成系統(tǒng)、先進(jìn)信息娛樂系統(tǒng)、ADAS/L3+等級自動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。

上市時間縮短：隨著全球各地的造車新勢力不斷涌入汽車領(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)計流程。此外，這種壓力也對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，電子設(shè)備將會是構(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不能再對芯片的內(nèi)部情況一無所知，否則不僅會損失利潤，還可能會錯失躋身先進(jìn)汽車制造商的機(jī)會。SLM是讓開發(fā)者更全面地了解汽車內(nèi)部情況的關(guān)鍵，同時它還支持車輛自行主動解決問題，從而實現(xiàn)“自我修復(fù)”。

03SLM如何幫助應(yīng)對SoC和汽車OEM面臨的挑戰(zhàn)

簡而言之，SLM解決方案有助于提高可見性和洞察能力，讓開發(fā)者不僅可以針對下一代汽車微調(diào)SoC，還可以基于在整個生命周期內(nèi)收集的所有數(shù)據(jù)來微調(diào)現(xiàn)有SoC的工作負(fù)載。可靠的SLM解決方案讓開發(fā)者能夠在設(shè)計過程的早期對問題進(jìn)行監(jiān)控，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊惺綌?shù)據(jù)庫，在車輛的整個生命周期中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并在任何必要的時候采取戰(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)未來的更新。

SLM支持進(jìn)行根本原因分析、預(yù)測性維護(hù)、老化和劣化警報，以及現(xiàn)場電壓分析，從而為最終客戶和OEM創(chuàng)造真正的價值。在預(yù)測性維護(hù)方面，芯片分析可以提供更精細(xì)的信息，幫助實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的診斷。例如，當(dāng)收到針對ASIL級芯片的極端溫度警告時，可能需要客戶采取行動、進(jìn)行維修或安裝OTA更新來做出補(bǔ)救，避免對關(guān)鍵系統(tǒng)造成長期損害，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)過去六個月針對該特定汽車SoC的監(jiān)測數(shù)據(jù)，8月份生成了一個故障預(yù)測，其中裕度超過了新思科技專有路徑裕度監(jiān)測（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PMM發(fā)生裕度下降的時間線。PMM加上來自各種傳感器和監(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、延長車輛使用壽命、提高可靠性和故障排除能力，提升車輛價值，甚至緩解汽車芯片的短缺問題。

汽車逐漸從成熟制程轉(zhuǎn)向采用先進(jìn)制程，使用場景正在變得愈加先進(jìn)。用更小的芯片提供更復(fù)雜的功能是大勢所趨，而SLM能夠幫助開發(fā)者應(yīng)對汽車升級過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)測性維護(hù)要求將變得越來越重要，SLM解決方案恰好可以滿足預(yù)測性維護(hù)要求。

審核編輯：湯梓紅