现代汽车有 5 亿行代码，并且 10 亿行代码已经不远了，这也意味着软件定义汽车的时代已经来临。软件开发可能更加困难且耗时，比硬件开发更具有挑战性。 值得庆幸的是，数字孪生——虚拟模型这一概念已经出现，可以大大降低验证软件定义产品的成本。
据行业分析师称，2022 年，数字孪生市场的价值为129亿美元，预计到2030年其复合年增长率将达到 35% 至 40%。人工智能、企业物联网 (IoT) 平台、增强现实 (AR) 和虚拟现实 (VR) 等支持技术的日益采用正在推动市场增长。此外，与数字孪生功能集成的建模、仿真和可视化软件等技术进步预计将进一步刺激该领域的增长。
该市场中规模虽小但增长迅速的部分是电子数字孪生（electronics digital twin），由电子系统的数字孪生组成，包括硬件、软件及其环境。电子数字孪生在整个产品生命周期中使用，通过广泛的用例加速软件和系统的开发、验证和测试。示例用例包括软件启动； 硬件/软件验证； 功率和性能分析； 功能安全； 软件、安全性以及系统验证和测试； 以及功能安全和安全测试。 为了满足软件定义汽车发展的需求，Synopsys 为该行业开发了电子数字孪生解决方案。 为此，Synopsys 收购了 PikeTec Software Engineering，这是一家总部位于柏林的公司，致力于开发汽车软件自动化测试和集成解决方案。 关新思科技家族最新成员的更多详细信息，我们与新思科技系统设计集团产品管理和系统解决方案副总裁 Tom De Schutter 进行了访谈。
问：为什么电子数字孪生如今在验证中发挥着如此关键的作用？
答：现在产品在很大程度上是由最终应用驱动的。 事实上，工作负载定义了产品需要优化的内容，这一事实正在推动软件和硬件定制。 软件在为最终应用程序提供新特性和功能方面发挥着越来越大的作用。 这使得产品可以在整个产品生命周期中通过软件更新引入新功能。 该软件需要定制硬件来实现功率和性能目标，从而良好地运行工作负载。 现在我们看到的是针对每个应用程序的更多定制硬件，而不是过去使用的 SoC 来支持所有这些不同的应用程序。
因此，我们需要将软件和硬件一起开发，并在 SoC 的背景下进行测试。 我们如何验证硬件、系统的构成以及如何在最终应用程序中测试软件和硬件，这些都是电子数字孪生发挥作用的地方。 它们提供模仿产品使用方式的基础设施，允许设计团队在虚拟硬件上运行软件。 在汽车领域，电子数字孪生可以从 SoC 或 MCU 扩展到完整的 ECU 和网络。
问：电子数字孪生的主要用例有哪些？
答：从我们的客户那里，我们看到了三个主要用例：
硬件下的软件开发和回归测试
性能验证，用于了解正在构建的系统是否将在最终应用程序中按预期运行
功耗分析，以确定在运行繁重工作负载时，系统是否能够以最佳功耗范围为最终应用提供正确性能
问：PikeTec 的主要优势是什么？它们将如何增强 Synopsys 带来的优势？
答：PikeTec 为汽车 OEM 和一级供应商简化和自动化测试，为他们提供灵活、直观的解决方案，以测试所有开发阶段的电子控制单元 (ECU) 软件和嵌入式控制系统，包括模型在环、软件在环、处理器在环、硬件在环和车辆在环等方式。 PikeTec 的测试自动化技术本质上是对我们的电子数字孪生引擎的补充——包括Synopsys Silver（软件在环）、Synopsys Virtualizer™（虚拟硬件/虚拟硬件在环）、Synopsys ZeBu® 仿真系统和 Synopsys HAPS ® 原型系统。 因此，测试可以在不同的模拟技术中重复使用，从而提供高效且简化的测试环境。
问：随着软件定义汽车改变汽车行业的格局，汽车制造商需要了解什么才能满足客户的期望？
答：缺乏足够的软件开发和测试能力的汽车制造商将面临重大风险，包括投产延迟和预算超支等。 他们还可能落后于竞争者。此外，软件问题可能会导致大规模召回，或使公司容易受到黑客的攻击，从而导致客户安全问题。 在这种环境中，对车辆组件和软件进行严格的测试至关重要，而这正是测试自动化解决方案提供巨大价值的地方。
在测试自动化中，测试在编码开始之前定义，并在代码集成后自动运行。 目标是实现足够的覆盖范围，以更快、更低成本地验证和认证车辆及其功能的正确行为（功能、安全和保障）。 汽车行业自动化测试实践的采用相对缓慢。 然而，麦肯锡的一项研究表明，使用这些技术的公司的生产率提高了 40% 以上，同时残余缺陷密度降低了 60% 以上。
问：借助 PikeTec 技术，Synopsys 如何帮助汽车 OEM 和一级供应商满足质量、上市时间和预算目标？
答：每种产品，无论是来自 Synopsys 还是来自 PikeTec，都将独立存在，并且可以在客户的开发周期中按原样使用。 然而，它们共同提供了一个全面的电子数字孪生平台，我们希望该平台将彻底改变产品开发，使我们的客户能够大幅降低成本并缩短上市时间。 在汽车领域，PikeTec 的测试自动化技术非常适合高级驾驶员辅助系统 (ADAS)、车身、底盘、动力总成和充电系统。 凭借对 ISO 26262 汽车功能安全标准规定的测试本地支持，客户可以完整地解决功能、安全和保障问题。
问：收购完成后，客户可以期待什么？
答：当我们将 PikeTec 的产品和工程团队整合到组合中时，我们实质上是将所有所需的引擎放在一起，以确保软件功能齐全并准备好提供与硬件一起的预期性能。 例如，当行人过马路而驾驶员反应不够快时，汽车会检测并防止可能发生的碰撞吗？ PikeTec 的测试场景评估输入对控制系统（例如 ADAS 系统）的影响，而我们的模拟和虚拟原型技术可实现更高的质量和更快的系统启动。
我们将继续支持和增强 PikeTec 的产品，同时在产品之间创建价值链接的机会。 将人工智能集成到测试用例生成等功能中的潜力令人兴奋，利用云的灵活性、弹性和可扩展性进行测试的可能性也令人兴奋。 随着各行业越来越多的产品由软件驱动，我们预计电子数字孪生将成为电子产品开发周期中越来越不可或缺的一部分。