车用半导体生态复杂 系统建模考验难度高

现代汽车结构内含复杂的动力系统、防撞系统、温度控制系统、驾驶辅助系统以及车载娱乐系统。在半导体设计当中，要处理如此复杂的系统，就是透过建模(modeling)来提高抽象层级。然而，技术人员尚未确定在汽车设计如此复杂的情况下，要执行系统模拟(system simulation)的可能性。

根据 Semiconductor Engineering网站报导，要替整台汽车做系统模拟(system simulation)并不容易，因此汽车产业目前仍在初步研究阶段。Ansys全球汽车产业总监Sandeep Sovani表示，系统模拟在不同阶段处理连接不同的领域，包括全系统层级、子系统层级以及元件层级。

在全系统层级，模拟作业会定时监测汽车的驾驶表现，包括汽车整体表现、油耗效率、不同驾驶循环的扭力等等。而这些系统模拟模型往往也得对子系统做出假设，因为全系统层级无法还盖所有子系统细节。

就连汽车元件本身也是复杂系统，煞车系统不只是机械元件，而是需要从元件层级就开始做细致的系统模拟模型，进而打造3D元件模型。今日，建模作业由汽车供应链里面许多不同的人员、工具、部门、公司共同打造。

测试人员得设计能捕捉特定子系统行为的模组化模型，并且将该模型连接制更高层级的系统模型。而即使已有部分元件的模组化模型，当把这些元件模型组在一起时，会变成一巨大、难以执行的系统模型。

利用模型降阶法(Model Order Reduction;MOR)或降阶模型(Reduced-Order Model)，则可在任何子元件或子系统模型完成后，就同时出现一降阶模型。降阶模型虽然快速，但精确度也会相对减少，因此科学家仍致力钻研如何两全其美。

汽车生态系统基本上是一座由系统组成的系统，因此没有任何清楚的起始点，明导国际(Mentor Graphics)欧洲与印度技术行销部门经理Thomas Heurung表示，系统建模作业可从很多角度切入，像是软体、硬体、一座系统或是整体系统流量。

而汽车设计生态系统虽复杂，最重要的仍是锁定系统本身。此外，也得整合供应链、提供正确的规格与工程需求。成功的终端产品仰赖生态系统内成员之间有效的沟通规格需求。

工程团队会将资料抽象化、去芜存菁，而验证任务也得分配妥当，才不至于产生重复的工作与路径。系统层级建模也有许多其他挑战，像是非定时的TLM、更高层级的抽象化硬体，或是模拟与软体的抽象运算式。

至于标准方面，ISO 26262包含建模与需求追踪，以取得建模抽象化之间的连结，以及验证的追踪纪录，有效协助追踪OEM至终端系统的IP元件。厂商普遍认为系统设计愈趋复杂，却并未达到解决方案共识。

电子设计自动化(EDA)顾问Bernard Murphy表示，集成车载网路CAN拥有70个以上的控制器与约1亿个程式码，此外，这些系统还得即时提供服务，套用当今建模、模拟验证法相当具挑战。

而汽车系统往往在相当吵杂的环境下运作，还有内部与外部的EM干扰跟长达5公里的线缆，最后还得提供至少10年寿命的安全操作保证，因此得担心软、硬体稳定性与出错率等等。因此，有专家认为，抽象化、区隔问题(separation of concerns)与标准化等作业是唯一解决方案。

Marvell Technology Group汽车解决方案部门产品线经理Alexander Tan强调，系统建模是打造新一代容错(fault-tolerant)汽车用网路的电子/电动架构的重要关键，其中包含针对产品原型网路做阶段性测试，确保系统设计正确。

除了从元件与网路协定层级去建模以外，也可从通道层级去侦测系统的预期表现。再结合原型系统测试，即有可能开发与精进系统层级的汽车设计。不过，这些方法与假设是否真有效，都仍有待时间与数代汽车产品的考验。