2022年，汽车IC及电子电气架构设计还将面临哪些挑战？

文︱ANN STEFFORA MUTSCHLER

来源︱Semiconductor Engineering

编译 ｜ 编辑部

现阶段，汽车产业逐渐向新的架构迁移，对安全、数据传输速度以及成本管控等都有着更高的要求。

无论从短期还是长期来看，汽车产业都面临着严峻的挑战。短期内，芯片短缺仍然是全球汽车制造商关注的首要问题。缺芯严重推迟了新车交付，中断了现有车辆的维修，极大地抑制了汽车产业的增长。随着上游晶圆厂不断扩大产能，供应链问题逐渐得到解决，但汽车市场真正达到供需平衡仍然需要一段时间。

“供应链短缺是2021年整体汽车市场中最主要的问题，预计这种情况将持续到2022年。”Cadence（楷登）汽车解决方案总监Robert Schweiger表示。“基于此，各公司开始寻求替代方案来解决芯片短缺难题，包括自主研发芯片，以及与晶圆厂建立战略合作伙伴关系。”

Ford（福特）和GlobalFoundries（格芯）的合作关系就是一个典型的例子。“这对2022年意味着什么还有待观察，但这表明供应链短缺对决策、合作伙伴关系以及汽车公司未来战略产生了一定的影响。”Schweiger表示。

芯片短缺问题使得芯片采购和工程人才逐渐成为业界关注的焦点，从而导致汽车产业发生了更长期、更根本的变化。“OEM和Tier1将增加其在软硬件方面的内部工程专业知识，”Synopsys（新思科技）汽车部副总裁Walter Wottreng表示。“工程师将推出更加灵活的电子电气架构，以便根据供应链需求快速重写软件，并集成替代芯片。此外，增加内部专业知识将会帮助OEM更好地应对供应链压力。因此，他们将更加了解芯片可用性，并与半导体供应链建立更直接的关系。”

实际上，汽车制造商和Tier1正在提高其应对芯片短缺的能力，例如通过开发软件为自身留有回旋之地。“在持续的芯片短缺中吸取了教训之后，为使其更适应最新硅设计，半导体供应商正在软件领域越来越活跃。” Elektrobit美洲副总裁Artur Seidel表示。“他们提供带有专用软件的芯片。这种耦合包括功能安全／信息安全（safety／security）组件，因此对客户来说是双赢的。例如高通收购Veoneer、瑞萨电子提供网关解决方案以及软件包。”

除此之外，一系列正在进行中的交易也反映了整个汽车行业的新发展和变化。“到2022年，汽车产业生态逐渐完善，半导体供应商、子系统提供商和原始设备制造商将建立更加协作的生态系统合作伙伴关系。”英飞凌美洲区汽车副总裁Lars Ullrich表示。“我们看到2022年对汽车半导体的需求将继续强劲，全球将推动未来汽车的数字化和电气化。”

汽车产业发生了哪些变化？

由于高度自动驾驶（HAD）车联网（V2X）和软件密集型系统的增加，汽车产业其中一个重大变化是对汽车安全性能的关注，尤其是软件安全性，Wottreng表示。

西门子EDA汽车IC测试解决方案经理Lee Harrison也指出，多层安全性和产品可靠性是汽车IC面临的最大挑战之一。

“信息安全逐渐开始引起广泛的关注。越来越多的研究和投资来尝试解决和理解安全问题。此外，可靠性和数据采集对于全新的高级ADAS系统至关重要，该系统采用了最新的技术节点，没有历史可靠性数据可作为根据，”Harrison表示。“汽车应用的设计需要考虑信息安全性，以确保外部代理无法访问敏感数据。过去，这是个有些特殊的要求，并且为了满足这些特定要求而实施定制化解决方案是很常见的。然而，近年来，随着半导体行业在汽车和网络物理系统领域的爆炸式增长，围绕信息安全测试和监测的需求已成为主流。如今，芯片制造商需要将安全技术扩展到多个不同级别的SoC开发中，以便在深度防御解决方案中提供最佳覆盖范围。”

“即便所有人都说，从业务驱动因素来看，信息安全从来都不是主要的，但它始终仅次于主要驱动因素，”Tortuga Logic首席执行官Andreas Kuehlmann认为。“主要驱动因素更多像是汽车功能安全，而在医疗设备中，则是隐私和病历。当我们谈论受监管的行业合规性时，信息安全始终是这些主要业务目标所需的基本要素。对于汽车行业来说，最大的警钟是Jeep Cherokee事件，两名黑客成功入侵汽车，远程控制发动机、转向系统等，造成车辆行驶失控。”

Kuehlmann指出，这对整个汽车行业来说是一个警钟，也是一个积极的信号。“他们意识到汽车安全不仅仅是功能安全问题。与汽车一般可靠性不同，安全性就像一个开关。对于损坏的机械零件来说，通常意味着其中小部分是坏的，但大多数是完好的，但这个比例会随着时间的推移而变化。汽车行业实际上非常擅长测量和监控安全风险，并进行汽车召回。若汽车超过了某个损坏部件的阈值，如果是安全气囊或车辆的其他方面，汽车OEM会进行大规模召回，这是一个纯粹的经济决定，”他表示。

网络安全改变了这个等式。“如果一辆特定型号的汽车容易受到攻击，那么道路上的所有汽车都是脆弱的，这意味着你可以同时入侵所有汽车，”Kuehlmann称。“这个问题是全新的，而且不仅会出现在汽车领域。这就是为什么董事会很难理解网络安全的含义。传统的风险管理工具并不直接适用于此。你可以随心所欲地进行预防，但是如果有人发布了如何破解汽车XYZ，并在互联网上发布，那么所有汽车都会突然变得脆弱。通过翻转开关，您可以操控汽车，这是非常基本的东西，也是汽车行业所理解的。”