汽車芯片作為現(xiàn)代汽車電子系統(tǒng)的核心，涵蓋微控制器、功率半導體、傳感器、座艙芯片以及智能駕駛芯片等豐富品類。這些芯片相互協(xié)作，共同支撐著汽車的電動化、智能化發(fā)展，同時也隨著這種發(fā)展被賦予更強大的處理能力。然而，要設計出這類大型、復雜且采用先進工藝的汽車芯片并非易事，尤其面臨著高可靠性要求、超大規(guī)模電路驗證，以及日益嚴苛的功能安全標準等多重挑戰(zhàn)。

汽車芯片的質量、安全性、可靠性挑戰(zhàn)

質量、安全性和可靠性一直是汽車芯片在設計時需要重點考慮的因素。汽車芯片需要滿足高質量測試和零缺陷（即0 DPPM）要求，篩除生產制造過程中引入的各種缺陷。同時，芯片在生命周期內必須可靠運行，避免器件本身和外部攻擊帶來的任何危害。

相比于消費級芯片，車規(guī)級芯片驗證周期較長，進入Tier1或車廠需要通過諸如AEC-Q100這樣的嚴苛測試認證。而認證過程通常需要耗費大量的時間和資源，這對芯片的設計周期和成本提出了挑戰(zhàn)。

與此同時，隨著車用大規(guī)模集成電路的發(fā)展，在測試過程中碰到的故障類型越來越復雜，測試規(guī)模也不斷地加大，這些都導致了汽車芯片測試難度、測試時間、以及測試成本的增加。

西門子EDA的Tessent解決方案可以幫助汽車芯片設計者確保SoC達到高質量，增強安全性、提高可靠性，從而更快地將產品推向市場。

Tessent DFT技術可以為汽車芯片提供高質量測試以保證零缺陷。在傳統(tǒng)的故障模型之外，Tessent可以基于工藝和設計特征生成面向缺陷的故障模型，包括標準單元內、標準單元間、互連開路、互連短路、時序感知和DFM感知等。用這些故障模型生成的ATPG pattern可以對制造缺陷達到更完整的測試覆蓋。

Tessent LogicBIST是業(yè)界知名的邏輯內建自測試解決方案，可以復用掃描測試壓縮邏輯，在有限面積開銷條件下實現(xiàn)片內掃描自測試能力，其專有的OST技術大大縮短測試時間、提高測試覆蓋率；Tessent MemoryBIST作為業(yè)界廣泛使用的存儲器測試生成工具，可以支持上下電和系統(tǒng)運行中的測試和修復，通過小范圍遞進式方法在系統(tǒng)運行過程中對內存進行非破壞性測試。此外，通過Tessent提供的參考流程和任務模式控制器，汽車芯片設計者能夠很容易地實現(xiàn)完整的功能安全島架構。

超大規(guī)模電路的驗證難題

在芯片流片前，確保其功能驗證的準確性至關重要。例如，必須驗證DDR控制器能否正常執(zhí)行讀寫操作，以及PCIe是否能夠順利建立鏈路(Link up)并成功完成枚舉(Enumeration)。這些功能驗證是芯片可靠性的基礎保障。

隨著芯片制程技術的不斷演進，以座艙、智駕芯片為代表的汽車芯片的集成度和復雜度日益提升，功能驗證的難度和重要性也愈發(fā)凸顯。與此同時，晶體管密度的大幅提高卻使芯片單位面積功耗不降反升，功耗控制面臨巨大挑戰(zhàn)，如何將芯片功耗精準控制在預算范圍，以及高效調度軟件任務實現(xiàn)功耗削峰填谷，也是一項棘手的任務。

西門子EDA在2024年發(fā)布了全新一代的Veloce CS硬件輔助驗證和確認系統(tǒng)，該系統(tǒng)融合了用于硬件加速仿真的Veloce Strato CS、用于企業(yè)原型驗證的Veloce Primo CS和用于軟件原型驗證Veloce proFPGA CS平臺。

與上一代Veloce Strato相比，Veloce Strato CS的硬件加速仿真性能顯著提高，同時還可保持完全的可觀測性，支持能力從4000萬門電路擴展到超過400億門電路，有效滿足汽車芯片日益增長的容量和運行速度需求。同時，已有客戶通過Veloce Strato CS 上的Veloce Power APP，能夠在78分鐘內完成整個500μs運行時間的功耗變化包絡圖，大幅提升了系統(tǒng)功耗預估和優(yōu)化的效率, 相比傳統(tǒng)基于波形計算的方式提升了100倍。

Veloce Primo CS基于AMD先進的Versal Premium VP1902 FPGA，提供企業(yè)原型驗證系統(tǒng)的高度一致性，同樣可從4000萬門電路擴展到超過400億門電路。而且，Veloce Strato CS和Veloce Primo CS可在相同的操作系統(tǒng)上運行，并能在不同平臺之間無縫移動，顯著加快啟動、設置、調試和工作負載執(zhí)行的速度。

此外，隨著“軟件定義汽車”(Software-Defined Vehicle)概念的興起，軟件的差異化已成為品牌價值的關鍵體現(xiàn)。所以需要盡可能左移軟件開發(fā)工作，運行真實的負載，包括操作系統(tǒng)和應用程序等，對系統(tǒng)的綜合性能進行評估。

Veloce proFPGA CS能夠用于快速執(zhí)行集成電路和軟件的硅前驗證，可從一個FPGA擴展到數(shù)百個。這種性能加上高度靈活的模塊化設計，可以幫助客戶顯著加快固件、操作系統(tǒng)和應用程序的開發(fā)以及系統(tǒng)集成任務的執(zhí)行，為客戶提供驅動開發(fā)和系統(tǒng)測試的高效平臺。

功能安全需求日益提升

從簡單的動力控制到復雜的自動駕駛決策，芯片的性能與安全性直接影響行車安全。涉及汽車安全功能的芯片必須嚴格遵守汽車行業(yè)的功能安全標準，諸如ISO 26262等，以確保汽車電子電氣系統(tǒng)在運行過程中不會因故障導致不合理的安全風險。

汽車芯片功能安全性要求正快速提升。過去，行業(yè)內設計符合ASIL-B級別的IVI(車載信息娛樂系統(tǒng)）、座艙等所用的車規(guī)芯片較為普遍。然而，自動駕駛技術快速發(fā)展，對芯片功能安全性的要求越來越高。近年來，針對更高要求的ASIL-D級別設計的芯片逐漸增多，尤其是在和ADAS相關的芯片領域。

車規(guī)芯片設計流程中的安全分析與安全驗證在各項安全相關的工作中占據了項目團隊的主要精力，項目團隊普遍希望能有更高效的方法論及工具，加速這兩項關鍵工作的進程。

西門子EDA的Austemper功能安全平臺，可以顯著提升用戶在芯片設計的安全分析與安全驗證方面的效率，為完成項目贏得寶貴的時間。其卓越的安全分析工具SafetyScope，具有快速的安全機制探索功能。先進的故障仿真工具KaleidoScope，具有分布式和并行處理機制，以及Stimulus Grading等功能，有效提升了故障仿真的效率。2025年5月，西門子EDA正式發(fā)布新一代Questa One Sim FX故障仿真平臺，該產品由原KaleidoScope全面升級而來，在性能、效率和功能完整性方面實現(xiàn)顯著提升。

同時，西門子EDA還擁有一支實力雄厚的功能安全FuSa Service服務團隊，匯聚眾多擁有十多年功能安全實踐經驗的資深專家，包含ISO 26262標準委員會的成員。FuSa Service服務從深入分析并分解車規(guī)芯片的安全需求，到提出針對性的安全機制建議，再到通過FMEA/FMEDA的迭代實施，以及執(zhí)行故障注入仿真以準確獲取SPFM、LFM等關鍵指標，團隊能夠全方位支持客戶，確保車規(guī)芯片滿足ASIL-B或D的嚴格要求。

目前，Austemper平臺和FuSa Service團隊已贏得了客戶的廣泛贊譽，成功助力多家國內頂尖汽車芯片企業(yè)達成ASIL-B和ASIL-D車規(guī)芯片的安全目標，業(yè)務范圍廣泛覆蓋智能座艙、激光雷達、ADAS、高性能MCU等車規(guī)芯片的核心領域。

汽車芯片在現(xiàn)代汽車的智能化、電動化進程中扮演著不可或缺的角色。面對高可靠性要求、超大規(guī)模電路驗證以及功能安全等多方面的挑戰(zhàn)，西門子EDA憑借優(yōu)越的技術實力和創(chuàng)新能力為汽車芯片設計者帶來全面且精準適配的先進解決方案，助力企業(yè)確保汽車芯片的高質量與高可靠性，加速產品上市，推動行業(yè)快速平穩(wěn)地駛向發(fā)展快車道。