设计挑战指引汽车电子发展

汽车电子系统是独特的产品，因为这些设备必须在严格的行驶条件下有 100% 的可靠性，但同时又要有最低的成本。

半导体和第一层供应商必须遵守OEM PPAT(产品部件认证过程)要求以及各类标准，大多数是AECQ100认证，ISO9001以及ISO/TS 6949(2002)是第二层供应商的质量指导方针。

很多提供模拟功率器件的供应商[如飞思卡尔(Freescale)，飞利浦(Philips)，英飞凌(Infineon)、International Rectifier 和NEC]都必须非常小心地建立和测试它们的公差，因为模拟器件更容易失效。例如，英飞凌在封装和裸芯片可靠性方面下了一番功夫。

最近的趋势是让 OEM 和第一层供应商使用更多的标准产品和 ASSP(专用标准产品)，而少用 ASIC。通用公司工程集团经理 Fred Huntzicker 认为：“过去我们的供应商习惯使用定制的 ASIC，以及某种程度的定制处理器。这种情况正在改变。我们趋向于更商品化的解决方案，并且正在涌现能够满足我们很多需求的标准解决方案。”

根据Strategic Analytics的报告，汽车领域ASIC的增长仍达到 6.2%，而Gartner的数据是 9.2%(图1)。然而，由于可靠性、成本约束和批量原因，第一层供应商通常用较旧和成熟工艺几何尺寸开发IC。OEM希望看到第一层供应商提供的电子产品使用更前沿的硅工艺，但相应的EDA软件和方法并不可靠和具备良好性价比，因此多数IC供应商不会选择这条道路。

SoC意味着“汽车上的系统”

汽车业尤其需要实现三个设计层次以及针对实际系统级(汽车上的系统)设计和验证的流畅沟通。OEM 对芯片至 ECU 和网络层的建模有一个要求，即能够用基于模型的设计和软件，前瞻性地设计出网络和所需 ECU，并能达到设计链后期的系统级规格。

迄今为止，传统的 EDA 公司已经涉足了汽车设计工具领域，如 Mentor Graphics 和 Synopsys。Mentor 多年来就提供 VeSys走线工具，用于汽车、飞机和家电设备机箱内的走线，而 Synopsys 多年来用 Saber 作为自己的机械、电气和热仿真工具。2005年，Mentor 在自己的产品组合中增加了一个多科目仿真工具，使用户可以用标准 VHDL-AMS 描述信号，而不必像 Saber 那样使用专用语言。

Mentor 似乎要走得更远，它在 2005 年 5 月并购了 Volcano 通信技术公司，从而跃入网络设计领域。Mentor 并不是因为这次收购而进入新的领域，Volcano 也不是这一领域的唯一厂商。像 Vector-CanTech 公司也专注于汽车网络设计与仿真。而像The Mathworks 和 Vast Systems Technology 等公司也提供先进的 ECU 模型，并迈入提供 OEM 工具领域，实现整个电子系统的建模，以及快速地创建更精密的约束和衍生产品。

Volcano 和 Vector 的工具则从相反角度打入汽车网络设计领域。简单说，Volcano 要求用户了解它们 ECU 的所有约束条件，然后才能使网络适合 ECU。同时，Vector-CanTech 则提供总线网络设计和仿真，用户将其插入自己的 ECU 中。两家公司均支持多个总线标准，包括 CAN、 LIN 和新兴的高速总线协议 FlexRay。

Vast 把主要精力集中在提供 ECU 硬件建模上，而The Mathworks可实现 ECU 硬件和软件建模。ETAS 集团和 Enea 等公司则专注于软件嵌入式建模与设计。

ETAS 战略营销与通信总监 Jeff Kessen 称，在汽车业中，重要的是实时设计与测试。他指出：“一个高转速下的八缸引擎每秒要计算500次燃油供应，而 ABS 每秒要调整10次刹车力度。”

但是，并不只是硬件配合软件工作时需要仿真，ECU 要工作在极热的条件下，并长期在汽车中运行。Kessen 说：“有些 OEM 商在液压控制阀中整合了变速ECU，而这个 ECU 就浸泡在变速箱油内。热天剧烈的驾驶中，变速箱油可以达到 150℃(300°F)的高温。PC主板不可能忍受在这种条件下工作。”这种情形意味着要求 EDA 供应商进行扩展或与其它供应商合作，包括热、机械甚至液动工具供应商。

用于汽车的电子工具很少见，原因之一是很多汽车供应商都不愿公开自己的电子系统设计流程，不希望参与到联合标准开发中。一个最有前途的标准化工作是AutoSAR(汽车开放系统架构)，它能有助于定义所有汽车共同的ECU和软、硬件子功能。该集团得到了数家欧洲汽车制造商和供应商的支持，期望实现通用功能软、硬件的标准化。该集团希望用这种方式提高设计层面之间的沟通，加快汽车电子的设计周期。Mentor 通过对 Volcano的收购而成为AutoSAR的主导角色，因而使该公司对标准的走向有了更强大的影响力。

Mentor与Synopsys并不是发现汽车业潜在机会的唯一 EDA 巨头。Cadence 设计系统公司在 2005 年中称它正在致力于一个面向汽车设计的设计工具包。现在还不知道该工具包中是否含有专用工具，或者只是简单地捆绑了现有的IC、印制电路板和封装工具，而以富有吸引力的价格提供给第二层、第一层和汽车公司。

对Cadence 这家全球最大的EDA 供应商来说，对真正汽车级系统工具的需求并不是新的概念。该公司曾经提供一种名为VCC(虚拟部件协同设计)的工具，在那个时代居于领先地位，当然也领先于汽车业对系统级建模的需求。