执行洞察力:Wally Rhines

的董事长兼首席执行官导师图形《半导体工程》(Semiconductor Engineering)与我们一起讨论了汽车电子产品的变化、物联网安全问题，以及这如何影响半导体设计。以下是那次谈话的节选。

SE:在汽车行业，最大的变化之一是我们不再需要考虑两年的生命周期。随着越来越多的soc被添加到自动驾驶和半自动驾驶汽车中，它们将必须使用10到15年。这是一个不同的验证问题，不是吗?

莱茵当前位置汽车电子设备的问题以及你不是一两年就买一辆新车的事实已经存在一段时间了。汽车行业正在发生根本性的变化，以解决几个问题。其一是电子产品和软件的普及。数百个电子控制单元分布在整个汽车。有1亿多行软件代码， 以及安全问题，信息娱乐，驾驶辅助和自动驾驶。这是一次巨大的改变。对于所有汽车制造商来说，显而易见的一件事是，出于安全考虑，他们必须有效地隔离安全子系统。有些人会说你甚至不允许电子连接。这改变了汽车的结构。无论你多么擅长嵌入式软件，你都不可能写出1亿行代码，而不存在漏洞，不可能不为黑客和其他东西打开大门。答案是你必须能够轻松地进行更新。特斯拉已经为如何做到这一点树立了一个行业模型——在24小时内更新整个车队。在市场的遗留部分得到它还需要很长一段时间，但这将是一个必要的要求。

SE:正如你从更新你的电脑中所知道的，随着时间的推移，它变得越来越慢。在汽车行业，我们从来没有经历过多年的更新和不兼容，以及我们以前没有考虑过的事情。

莱茵如果你因为电子设备变得笨重而被迫每三年买一辆新车，他们会很高兴的。人们可能不会这样做，所以会有改进的方法。这将是一个不同的世界。例如，我们在维护方面处理一个与汽车嵌入式软件无关的问题——线束。如今，大约每三到五辆汽车中就有一辆拥有定制线束。如果你不带大灯上的(可选的)小雨刷，他们不会在那里安装电线，因为它们很贵，连接也很贵。你的线束和其他车不同，因为它是独一无二的。所以当你把它拉进来修理时，你会遇到这样的问题:“黄色的线和橙色的线连接在一起吗?”那这个去哪了?“你必须能够按车输入车辆识别号码，并下载特定车辆的接线图，这样你才能处理它并发现问题。” That has to be supported through the whole infrastructure. It’s still a long way from being fanned out to all the companies and all the service locations.

SE:但我们的目标是这些东西不会那么快就坏掉，对吧?因此，芯片制造商突然陷入了自动驾驶汽车的责任循环。

莱茵这是一个容易引起争议的领域。我们大多数行业，EDA半导体行业不愿意承担召回、事故等责任，因为他们卖给汽车的产品价格很低。新进入汽车领域的企业明白这一点。一些长期供应商仍然认为，他们统治着世界，可以迫使这种责任降低。随着时间的推移，会有进化。如果你想在汽车行业进行创新，你就必须保护你的供应链，限制未来的责任——尤其是在自动驾驶汽车方面。就连汽车制造商也在试水。特斯拉会说:“你碰了转向灯，所以是你导致它变道，而不是汽车。”

SE:你与汽车行业打交道已经有一段时间了。对于EDA公司和芯片制造商来说，一级供应商和汽车制造商之间的关系和需求发生了怎样的变化?

莱茵:我们于1992年推出了第一款线束产品。如果你没有耐心，这不是一个适合工作的行业，因为采用需要很多时间，特别是对于企业产品，必须得到制造和设计的所有部分的支持。这是非常费力的，如果我们没有在过去的25年里建立关系，我怀疑我们会再次这样做。正在发生变化的是汽车OEM(一级半导体供应商)的层次结构。汽车原始设备制造商对这样一个事实非常敏感，即他们的供应链，他们的快速反应和行动能力，受到了包裹在芯片和ecu上的嵌入式软件的限制，这些芯片和ecu是由他们的一级或半导体公司提供的，这些公司在芯片上包裹了更多的嵌入式软件。他们希望将这种影响降到最低。最初发生的事情之一是大约12到14年前，AUTOSAR作为标准开始真正占据主导地位，是我们很早就开始接触的东西。AUTOSAR是他们拥有标准接口并将执行从一个处理器转移到另一个处理器的一种方式。另一件发生的事情是，原始设备制造商开始通过系统的嵌入式软件来驱动系统架构，特别是信息娱乐和现在的ADAS，令人惊讶的是，他们使用独立的公司来做这件事。我们进去做嵌入式软件，然后我们会帮助芯片供应商用我们的软件演示他们的芯片。 The elimination occurs eventually. The OEM chooses a Tier 1, a semiconductor supplier, and then we work together with all of them to get the embedded software working together. It’s a whole different model. We had a lot of trouble in the embedded software business 10 years ago selling directly to the OEMs. Now we are virtually in every competition.

SE:众所周知，汽车制造商总是从设计链中榨取每一分钱。现在还是这样吗，还是说他们比过去更愿意投资?

莱茵采购是汽车行业的核心竞争力。他们在这方面非常有效。好消息是，他们已经习惯了为昂贵的子系统和其他东西买单，所以与开发一辆新车的钱相比，我们只是九牛一毛。和其他人一样，他们的资源有限，他们尽可能降低成本，但他们无法在帕累托曲线下走得太远。一个好处是，我们正在用成本更低的替代解决方案取代大量昂贵的东西，例如，软件换硬件。

SE:有很多人说，进入半导体行业的人懂软件，但他们不一定懂硬件。芯片公司雇佣的软件工程师的数量可能在2到3比1的范围内，软件和硬件。随着这一趋势的发展，软件工程师在设计过程中扮演的角色越来越多，那么现在是软件定义硬件了吗?

莱茵:汽车越来越多的差异化来自于软件。在过去，机械是定义飞行器的标准。今天，越来越多的是电子产品。然后，随着时间的推移，它是软件和电子设备。这几乎适用于所有的物联网也一样。当更多的价值来自软件时，半导体供应商要么通过自己的嵌入式软件或应用程序来区分，要么与开发软件的人合作。或者他们在创造价值时遇到了很多麻烦。汽车半导体采购每年增长约6%，与整个半行业相比，这在今天的行业中并不算糟糕。由于在汽车电子领域投入了大量精力，半导体公司希望在这块蛋糕上分得更大的一块，这意味着越来越多的软件开发将围绕它们提供的芯片展开。

SE:你如何看待物联网的发展?

莱茵没有人真正知道什么是杀手级应用程序，但他们怀疑它们将来自应用专业知识方面，而不是半导体专业知识方面。物联网的伟大之处在于它涉及数百万或数十亿个部件。坏消息是它们必须非常低的价格和低功耗。半导体含量作为整个解决方案的一部分可能是一个较小的部分。在我们自己的案例中，随着这一点变得越来越明显，我们几乎是偶然地发现，开发这些创新应用程序的人并不习惯使用复杂的集成电路。芯片只是他们提供的解决方案的一部分。突然之间，他们想要做芯片设计，但没有基础设施来做。例如，坦纳让各种各样的人做一些奇怪的事情——mems，入门级IC设计——这些人来自各种各样奇怪的地方。现在，它是我对物联网世界发展方向的新指南针。人们在做各种各样的事情。 Like every transition, we can’t predict who will be the winners and losers, so you have to be out there with a big funnel capturing as much that you can of the opportunities because someone will end up being the driver of the volume.

SE:最初的感觉是，你将更多地与你的冰箱和洗衣机进行交互。最新的看法是，许多设备将相互连接，但必须与其他设备或其他市场相连，尽管这是一些长期计划的一部分。你如何适应从设计到验证过程的所有不同阶段?

莱茵:就像每个行业一样，这不是一个万能的企业解决方案，每个人都可以采用。是一块一块的。你拥有某一领域的专业知识，现在你可以从云中的数据中获益，所以你可以通过这种方式访问所有数据源。然后构建应用程序。问题是EDA行业带来的专业知识是什么。我们带来了芯片、模块、复杂封装的设计专业知识，以及在另一端，大数据处理、网络、服务器和所有介于两者之间的网关，这些领域似乎正在迅速增长。这里有很多增长机会。另一方面，越来越多的EDA公司正在提供嵌入式软件和其他类型的应用专业知识，并建立自己的利基市场。嵌入式软件开始在我们的收入中占据重要的比例，因为这是我们的机会所在。

SE:物联网的一大限制因素是安全性。从设计和嵌入式软件的角度来看，你们的优势在哪里?

莱茵我们在安全方面进行了大量的活动。它在很多方面都很重要。首先，如何获得防黑客系统?有各种各样的技术，包括标准方法、开源方法和专有方法。有很多软件开发。其次，还有与半导体供应链完整性相关的问题，我们必须采取措施将假冒芯片或重复使用的芯片赶出市场。这意味着你需要在芯片中内置识别功能，这是EDA行业的另一个设计机会。最后，如何检测和保护嵌入式木马?当你看到所有被设计到芯片中的IP，以及从开源社区和网站上获得的东西的数量时，这对芯片设计师来说是一个非常漏洞的供应链。你将需要内置在芯片中的技术，不仅可以检测木马和其他不需要的来源，而且还可以对它们进行防御。

SE:我们可以使用现有的和扩展的工具进行设计，并说这是一个安全的系统吗?

莱茵我们必须使用当前的工具来构建安全性，因为设计集成电路的人不会采用所有新的工具集来保护集成电路。它是现有流程的一个附加组件，但它不是一个微不足道的附加组件。如果你看看今天，有一些技术提供了非常高的安全性。军方使用它们已经有一段时间了。有puf (物理上不可克隆的函数)和其他你可以构建到设计中的东西，使它非常安全。问题是这会增加芯片的成本。制造芯片的人花尽可能多的钱来满足客户的需求。如果客户不告诉他们需要安全保障，他们就不会花钱给他们提供安全保障。我预计，在某种程度上，我们会看到一些与芯片中嵌入的木马有关的涉及财务或人员损失的事件，或类似的事情。因此，集成电路的购买者会对他们的供应商说，‘签下这份声明，保证你们卖给我的芯片中没有嵌入木马。’然后法律部门会说，‘不要签字。“突然之间，人们会急于确定什么是可以保证的，然后他们会找到最佳实践，让你比现在的平均设计做得更多。”安全将成为EDA的另一个增长领域。这只是时间问题。我们在网上搜索了所有可报告的芯片内嵌入木马的案例，我们只发现了一个报告，而且是相当小的。 We go to agencies in Washington, D.C., and we ask the question, ‘So why are we worried about embedded Trojans in chips, because we can’t even really name a case where it has happened?’ Washington rolls their eyes and won’t tell you. I have to believe it is truly a problem.

SE:安全问题的部分原因是，坏人在互联网上相互交流，但好人从来不告诉别人发生了什么，因为他们不想让事情泄露出去。

莱茵没有人愿意暴露自己产品的问题。黑帽大会已经成为我们派人参加的重大活动。他们公开交流技术。另一个会议DEF CON限制更严格一些，他们不允许好人参加。他们有黑客松和挑战。这是一个充满活力的领域，有很多创新的机会，最终也是一个设计问题。

SE:还有一个地方你从来不拿USB手册。

莱茵．这是真的。在DEF CON，你不允许用信用卡付款，因为他们知道信用卡会发生什么。你必须付现金。

SE:如果你要解决安全问题，那就必须在芯片层面、软件堆栈以及系统层面上解决。我们是否开始更多地转向系统方法，特别是当我们进入物联网时?

莱茵:这是EDA的一个基本问题。在采用自动化的过程中发生了演进。在我的职业生涯中，我一直在观察它。当我开始我的职业生涯时，事情主要是手工的。香料是在我设计集成电路之后才被介绍的。在我做工程经理的早期工作中，我们一年做30个芯片，没有任何设计验证或模拟。我们确实在自己制作的模拟器上测试了芯片。我们已经发展到100%的集成电路设计是由计算机自动化的地步。如果你参观系统公司，从飞机、火车、汽车到大型系统，一切都处于采用自动化的早期阶段。许多事情仍然是半手工完成的，但随着时间的推移，随着复杂性的增长，它们将不得不自动化。EDA行业之所以在过去20年里以15%以上的速度增长，是因为问题变得越来越复杂，需要自动化。去年你用半人工的方式做的事情，现在必须用自动化的方式来做。同样的事情也发生在汽车和航空航天行业。复杂性已经增长到人们喜欢使用旧技术的程度，但他们再也不能了，因为系统正在崩溃。 This creates big opportunities. The systems industry is enormous compared to the integrated circuit industry. The semiconductor industry is $350 billion per year. The electronics equipment business is trillions. It’s a big opportunity.

SE:在设计方面我们着眼于什么?是跟随信号还是跟随数据?

莱茵:就其本质而言，它是系统验证，因此您必须尽可能低地遵循系统功能。即使是在汽车公司，走进他们的调试室也并不少见，那里有长长的桌子，头灯在一头，尾灯在另一头，所有这些人都在测试所有的子系统。你必须使用虚拟设计。这是不可避免的。但这是一个使用哪些工具的问题，而且变革存在很多阻力。“你怎么可能建模像汽车的电子子系统这么复杂的东西呢?”“答案是你必须为它们建模，因为没有人能在头脑中处理所有这些限制和设计复杂性。

SE:直到40或65纳米，人们才放下电子表格，说我们需要某种计算工具。行业的临界点是什么?

莱茵:像EDA一样，易用性是您今天使用的方法。除非迫不得已，否则没人会改变。工具、流程和方法可能缓慢且质量较差，但它是你所了解的。你会一直使用它，直到它变得没有竞争力，不再可用为止。这通常发生在一个新项目出现时，你发现你必须改变一些东西。这就是接受技术的时候。我们正在汽车和航空航天工业中逐步看到它。他们都在走同一条路，他们会遇到一个旧方法无法解决的电子问题。然后他们开始寻找新的方法，这就是机会出现的时候。

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