汽车系统设计的挑战

去年汽车半导体市场做得非常好。IHS报道强劲的汽车产量增长和增加半导体内容在2014年,这一趋势可能会继续半导体的汽车部门收入今年将达到310亿美元,高于去年的290亿美元。

增长最快的细分市场的市场调研公司确认汽车半导体是混合动力电动汽车远程信息处理和连通性和高级驾驶员辅助系统(ADAS)。

有趣的是,在汽车电子和软件内容的成本低于十年前的20%的总成本。今天是35%,据研究曼弗雷德布罗,信息学教授技术大学,慕尼黑。更重要的是,电子系统继续贡献超过90%的创新和新特性。

这种强劲的增长是影响这些系统的设计,可以肯定的是,但是看起来如何取决于你是在车里,集团董事弗兰克Schirrmeister说的产品管理和营销体系,验证小组节奏。“也就是说有不同的组件在车里——动力系统,安全,电子,等等——这占整个电子市场的很大一部分在这三个。还有司机援助、信息娱乐和售后市场。”

他指出,在汽车设计与手机相比稍微复杂。手机制造商的直接半导体公司的芯片,但在汽车空间,有一个分层结构的供应商。

通用汽车位于顶部的树OEM。下面,在一级等大型汽车系统供应商博世,大陆或Delphi。下面的层半导体供应商,包括英飞凌,飞思卡尔德州仪器,半导体、微米和其他人。IP提供商如节奏、Synopsys对此,超音速Arteris和其他人也卖到空间。

“需求和设计方面一直通过,所以OEM为以太网和定义他们所需要的要求可能涟漪一直到IP提供商,“Schirrmeister说。“如果你看看我们的IP,当我们定义以太网IP使它适用于汽车,一路从oem厂商。”

复杂的汽车设计从半导体IP连接汽车(来源:节奏)

复杂的生态系统
汽车行业有一些独特的业务和金融动态。“取决于你汽车的面积,有不同的时间和不同的功能安全方面,“Schirrmeister说。“球员之间有一个有趣的动态。以IP提供商,我们假设半导体拥有这一切。在汽车有类似第二个采购,发挥更大的作用。他们不想依靠只有一块硅。他们想要替换为冗余的目的,但也协商价格。”

除此之外还有如AUTOSAR标准,一组API使得更难一级公司与厂商谈判因为oem厂商定义的API功能,这在本质上是软件。”然后半导体供应商提供的抽象层的AUTOSAR OEM写道,现在一级之间的挤压,使有趣的动力谁拥有权力,”他补充道。”在这一领域的汽车OEM一定写对AUTOSAR api的应用程序。原则上,每个人都支持这个版本的AUTOSAR芯片可以取代别人。”

研究其他领域如信息娱乐和vehicle-to-vehicle通信,或完成司机援助,这是越来越像移动的空间,他说。“首先,你不能有几年的老的时间,因为我买一辆新车的时候,我的触摸屏需要为未来五年工作,至少。域,GENEVI进来,特定端口的Linux为汽车应用程序。”

库尔特·舒勒,负责营销的副总裁Arteris认为,新需求是影响系统设计。“它实际上是一个大问题,因为有了传统汽车半导体供应商已经在业务多年。在过去,从数字逻辑,他们提供单片机,也许32位在65 nm制程,他们真的锁定发动机控制单元的安全的东西。他们真的理解认证流程和处理其他供应商在供应链。然而,他们没有经历过在做的事情是计算密集型的图形,和手机的东西证明出现在一辆汽车。”

汽车,在某种程度上,公司没有成功的地方手机迁移。他们正在开发的产品和架构是结束在汽车,但这是远远超出了正常的操作范围。他们熟悉汽车生态系统是有限的。

”汽车工业以外的公司,他现在做这些复杂的芯片,它是更多的研发成本30%至50%的目标汽车比移动电话。还有待观察这些芯片是如何保持他们的平均销售价格,和数量低于很多消费电子产品。但这些公司的好处是,一旦你在,迅速的oem厂商不会改变。”

产品营销主管比尔•乔恩导师图形观察今天的汽车制造商所面临的挑战是,他们汇集子系统、软件、IP、半导体的上下文中。“这是一个巨大的挑战,我看到他们绞尽脑汁。他们咬了一个大问题空间和没有结构化有效地处理它,所以他们都在努力跟上自己的野心和他们的顾客的需求。”

的所有部分一起工作,他相信他们有一段路要走。这个行业有着悠久的历史作为一种金属制造业的生产过程。“你风回来,我要把所有这些片段组合在一起所以我需要引导制造业的制造材料清单。的部分必须放在一起,采购,和地方回到这个序列的开始,“噢,是的,我们最好把一些设计。但它不是一个精心设计的过程。这是一个production-driven过程。”

很多实现,工具,人们要做的东西仍然堆积,乔恩说道。结果,有一个更比尔materials-oriented思维和客户想要的功能。

“客户希望导航。好吧,这不是一个材料清单项目本身,因为他们想要导航知道事情,,所以它有系统的连接和集成部分。“我可以出去和源导航工具,和导航设备的芯片去将由供应商提供。但是,哦,这不是客户想要的东西。客户想要一个组合导航系统。”

做到这一点,OEM或一级需要设计和指定,而不是指定一个导航系统。这不是这些行业在过去的方式。“现在它不再是一个采购的问题,”乔恩说道。“这真是一个设计问题,但我发现自己仍然通过采购部门与人互动。所以还有底层历史结构正在发生的事物,还有一段路要走。”

大局是许多汽车厂商意识到他们不能依靠一级公司以前的程度。他们必须投入更多的资源来理解设计和集成来自一级年代几包。

“OEM带来他们自己的设计。他们必须处理他们不再产生很多很多的相同的事情。在一般情况下,他们产生很多很多变体的类似的事情,这是改变了,他们买东西的方式。这改变了他们是如何指定他们购买。他们必须能够处理变量的方式比以前更加普遍,”乔恩补充道。

和他们自己的,因为最终他们是负责任的。回到树的顶端。汽车制造商是唯一的实体,公共或政府转向时出现错误。

乔恩说汽车oem理解系统级设计的必要性和需要能够描述功能,评估这些函数,然后分配这些函数来实现。”,需要一种不同的工具集的工具,实现硅或印刷电路板或机械附件,所以我们看到越来越多的兴趣,这些类型的解决方案。例如,他们想做系统级建模使用XML,与他们的自旋。但这能有自己的问题,因为它本身是一个小岛本身的自动化,并忘记它需要链接工具实现的流。oem厂商可能有自己的工具,他们再也不能维持,所以他们去的市场工具,试图找出如何符合他们一直在做家务。在这些景点有有趣的挑战从一个流程流的工具。”

这是目前工作的过程。

软件方面
驾驶的车辆今天和未来的复杂特性,减排、安全、可靠性和连接,根据马克•Serughetti业务发展主管在系统级解决方案Synopsys对此。

“那些开车很多正在发生的事情在汽车行业的系统级因为这四个趋势,电子的作用是至关重要的。当然当你谈论诸如排放,会有相关材料,等等,但它被认为是嵌入式软件,例如,在动力系统有非常重要的作用在减少排放。这意味着什么电子方面是它不仅仅是软件,这显然是更多的硬件进来的内容,但所有的硬件本身是不够的。软件带来的情报的硬件。与更多的硬件和软件,真正的挑战是,在所有这些系统彼此连接在车里,他们都是相互依存的,”他解释道。

至于软件内容一种中档车,有超过200软件的任务要做今天,Serughetti指出。“然后,你在谈论500多总线信号被照顾。然后如果你看看硬件架构,你开始看起来更60 + ecu在车里,多个网络带来所有的事情一起妥善沟通。”

之间的相互依赖关系系统oem厂商的责任,也带来更复杂的设计任务内部因为各种各样的原因。一个例子是新系统,如高级驾驶员辅助系统(ADAS)、oem可以是一个市场优势。结果他们开发的IP内部竞争的原因。

“ADAS本质上是一个大脑内部的车辆司机的所有决策,“Serughetti说。“因此,不仅仅是一个简单的子系统。它连接一个数字,如果不是大多数,子系统的车辆。有趣的部分是,解决的办法不是OEM必须找出一个解决方案。这是一个行业已经找出解决方案。有一个供应链所有这一切…和如何使所有的公司将能够更好地工作在一起。在过去,许多问题可以通过把更多的工程资源解决问题,但是我们已经到达了一个复杂点,这不是一个解决方案了。”

Wingard,首席技术官超音速说,这将是有趣的,看看可靠性问题得到解决。“最常见的部署技术增强可靠性包括冗余,我减少供应电压节省电力,我引入更多动态误差的来源,因为我已经失去了优势。我有一个有趣的问题是否可以减少它如此之低,我可以容忍这些失败通过冗余。我不知道汽车人将想要的豚鼠,但人们喜欢的手臂已经船版本的Cortex-R系列处理器,可以在一个锁步模式下运行,你基本上燃烧整个第二核心的工作是检查第一核心的操作。他们都执行相同的程序,有一些电路,确定他们想出了相同的答案。如果他们不拿出同样的答案,那么你基本上停止和着火,因为真正的韧性是建在这些系统不是复苏错误,它更多的是发现错误,所以你不要让错误化合物和电子系统做出糟糕的决定。我可以运行这些处理器电压要低得多,在那里我将得到更高的错误率,但我假设我可以恢复,回到运行这段代码?也许吧。我认为我们是一个方面,虽然”。

结论
随着汽车OEM设计和子系统集成内部,EDA可能发挥重要作用的优势模拟和建模技术和潜在的故障测试和可靠性在汽车中使用的空间硬件以及软件。汽车发展的方法需要改变和发展,和新工具需要部署来解决这些问题。几十年的EDA技术更好的应用和技术?