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中國和亞太地區(qū)Stefan Mandl

隨著汽車制造業(yè)新勢力的崛起和近期疫情的影響，汽車設(shè)計和制造業(yè)正逐步采用更具創(chuàng)新性和敏捷性的發(fā)展流程。2021-2022年，全球半導(dǎo)體行業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)，這也給汽車制造業(yè)帶來了發(fā)展Citizen代理限制。新的敏捷過程可以幫助汽車公司更好地應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。

近日，西部數(shù)據(jù)聯(lián)合Coughlin Associates為了分析敏捷工作流程在汽車行業(yè)的應(yīng)用，發(fā)布了白皮書[1]。數(shù)據(jù)存儲分析師Tom Coughlin在白皮書中，采用更快、更好、更有效敏捷流程的汽車企業(yè)將具有明顯、可衡量的競爭優(yōu)勢，原因如下：1） 這些企業(yè)使用的部件更符合主流半導(dǎo)體產(chǎn)品；2) 工作速度更快，可實現(xiàn)多線程同步運(yùn)行；3) 早期執(zhí)行可以降低成本，提高盈利能力。

此外，實現(xiàn)先進(jìn)的駕駛功能和信息娛樂需要更多的汽車電子設(shè)備。與此同時，電動汽車的產(chǎn)量繼續(xù)增長，對數(shù)據(jù)存儲和內(nèi)存的需求也在增加。事實上，汽車中使用的軟件代碼已經(jīng)超過了戰(zhàn)斗機(jī)、筆記本電腦和社交媒體網(wǎng)站，預(yù)計將繼續(xù)顯著增長。

對比軟件代碼量

存儲器和內(nèi)存在實現(xiàn)更靈活的汽車設(shè)計和制造方面發(fā)揮著越來越重要的作用。

Tom Coughlin在白皮書中，討論了汽車制造商在優(yōu)化和促進(jìn)未來生產(chǎn)力時需要考慮的四個快速變化因素，包括：

1. 開發(fā)和認(rèn)證過程 – 加快上市速度，快速過渡到更新技術(shù)

2. 硬件技術(shù) – 采用最新的半導(dǎo)體技術(shù)，實現(xiàn)競爭優(yōu)勢和先發(fā)優(yōu)勢，節(jié)約成本

3. 平臺 – 創(chuàng)建可升級、無依賴、快速實施的硬件和軟件平臺，實現(xiàn)持續(xù)增量改進(jìn)

4. 協(xié)作 – 利用反饋閉環(huán)，確保未來需求可預(yù)測，盡量避免干擾需求

開發(fā)和認(rèn)證過程

多年來，傳統(tǒng)汽車公司一直在努力縮短新車型的開發(fā)周期。隨著越來越多的競爭對手在汽車開發(fā)過程中采用尖端半導(dǎo)體企業(yè)的快速開發(fā)模式，傳統(tǒng)汽車公司需要縮短開發(fā)時間，在汽車行業(yè)采用創(chuàng)新技術(shù)。

此外，在新冠肺炎疫情期間，汽車公司利用人工智能技術(shù)實現(xiàn)制造過程中的自動化發(fā)展，進(jìn)一步加快響應(yīng)速度。在2021年4月的一次行業(yè)活動中，寶馬介紹了如何利用數(shù)字雙胞胎技術(shù)實時優(yōu)化汽車裝配廠的運(yùn)營，包括多個機(jī)器人功能[2]。

數(shù)字雙胞胎是實體設(shè)備或系統(tǒng)的計算機(jī)模型，可以準(zhǔn)確模擬建模實體的屬性和操作。這些計算機(jī)模型可以用來優(yōu)化和測試建模實體，實際操作速度比設(shè)備或系統(tǒng)快。數(shù)字雙胞胎技術(shù)的不斷改進(jìn)將加快汽車設(shè)計和制造創(chuàng)新的發(fā)展。

數(shù)字孿生技術(shù) – 加快物理和機(jī)械設(shè)計過程的優(yōu)化和測試

汽車研究中心 (CAR) 的Brett Smith在很大程度上，汽車公司是由其制造工藝驅(qū)動的。利用技術(shù)提高工廠質(zhì)量、產(chǎn)量和產(chǎn)量對行業(yè)創(chuàng)新至關(guān)重要。

硬件技術(shù)

半導(dǎo)體已成為現(xiàn)代汽車中最重要的組成部分之一，汽車原始設(shè)備制造商將半導(dǎo)體采購作為首要任務(wù)。原始設(shè)備制造商正轉(zhuǎn)向半導(dǎo)體供應(yīng)商（包括OEM）直接采購，而不是將半導(dǎo)體視為二級組件，從分包商處采購。

2021年11月，福特汽車及芯片供應(yīng)商Global Foundries開展合作，增加公司短期和長期半導(dǎo)體芯片供應(yīng)[3]。越來越多的半導(dǎo)體原始設(shè)備制造商將高通等芯片供應(yīng)商視為一流的組件供應(yīng)商和關(guān)鍵合作伙伴， 賦予下一代汽車更多新功能。

在2022年CES會上，高通指出，隨著行業(yè)向電動汽車發(fā)展，(EV)[4]發(fā)展方向，公司用于互聯(lián)網(wǎng)和智能車輛Snapdragon數(shù)字底盤的許多新功能將發(fā)揮越來越高的價值。數(shù)字底盤中值得特別注意的功能包括車輛數(shù)字雙胞胎系統(tǒng)，它可以管理車輛的整個生命周期，并允許測試最新的軟件，然后將其推到邊緣和車輛。此外，軟件定義的車輛方法可以在云托管和基于微服務(wù)的架構(gòu)中運(yùn)行一些與底層硬件架構(gòu)無關(guān)的應(yīng)用。

這一理念為車輛的設(shè)計、開發(fā)、測試、診斷和更新提供了新的機(jī)遇。該架構(gòu)考慮了需要嚴(yán)格匹配硬件和嵌入式軟件的功能，以確保安全性和低延遲，提高靈活性，以微服務(wù)的形式更好地運(yùn)行各種功能。

電動汽車需要達(dá)到傳統(tǒng)汽車的預(yù)期壽命，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過許多大眾消費設(shè)備。因此，通過升級硬件，可能需要使用模塊化、刀片或盒子的新硬件架構(gòu)來延長車輛的整體壽命。

將車輛的某些功能從嚴(yán)格的硬件控制轉(zhuǎn)變?yōu)檐浖�控制將是保持車輛功能并更換硬件（包括半導(dǎo)體）的重要因素。它有助于更靈活地購買組件，以避免未來汽車半導(dǎo)體的短缺。模塊化的硬件升級方法也將有助于車輛在整個生命周期中保持最新狀態(tài)。

除了這些芯片和軟件定義架構(gòu)外，新的產(chǎn)品設(shè)計方法還可以幫助降低光刻節(jié)點（大眾市場半導(dǎo)體）產(chǎn)品通過汽車公司認(rèn)證，包括數(shù)字雙胞胎技術(shù)，減少對物理測試的依賴，并轉(zhuǎn)向與軟件定義架構(gòu)相關(guān)的平行汽車系統(tǒng)設(shè)計方法，從而設(shè)計科技行業(yè)常用的敏捷設(shè)計過程。

平臺

許多因素促使車輛使用更多的半導(dǎo)體設(shè)備，包括內(nèi)存和存儲器。半導(dǎo)體用于高級駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) (包括嵌入式AI系統(tǒng))、車輛通信、信息娛樂和遠(yuǎn)程信息處理、動力傳動系統(tǒng)控制，甚至用于車身和提供方便的功能。此外，電動汽車的增長將進(jìn)一步促進(jìn)對汽車電子產(chǎn)品需求的增加。

根據(jù)S&P Global Mobility（前身為IHS Markit在美國輕型汽車生產(chǎn)領(lǐng)域，存儲集成電路的數(shù)據(jù) (IC) 而且傳感器將成為銷量最高的七大類汽車半導(dǎo)體產(chǎn)品之一，到2030年，年使用量預(yù)計將超過10億件。據(jù)估計，2020年，內(nèi)存和存儲器占汽車半導(dǎo)體設(shè)備的7%[6]。

S&P Global Mobility據(jù)估計，到2031年，45-110納米半導(dǎo)體產(chǎn)量感器的巨大需求，到2031年，45-110納米半導(dǎo)體產(chǎn)量的累計年增長率 (CAGR) 42.9%。

據(jù)S&P Global Mobility預(yù)測10-18納米內(nèi)存，用于人工智能分析，以存儲來自這些傳感器和其他電子功能的信息IC（LPDDR、DRAM和NAND閃存)復(fù)合年增長率將達(dá)到28.4%。到2031年，美國輕型汽車生產(chǎn)所需的內(nèi)存IC5億元將達(dá)到12億元。

電動汽車(包括混合動力)的銷量持續(xù)增長。例如，在美國，電動汽車的市場份額從2019年的4.3%上升到2021年的9.5%[7]。未來，政策支持將促進(jìn)這一需求的持續(xù)增長。例如，拜登總統(tǒng)呼吁到2030年，無排放汽車銷量達(dá)到50%，許多汽車制造商宣布在電動汽車領(lǐng)域投入大量資金——福特宣布5年內(nèi)投資300億美元[9]；通用汽車表示，到2025年，公司將投資350億美元；梅賽德斯-奔馳表示，到2026年，公司將投資600億歐元；大眾將在五年內(nèi)投資1000億美元[12]。許多汽車公司宣布，到2030年及以后，他們銷售的大部分汽車都將是電動汽車。

電動汽車將需要更多的電子產(chǎn)品ADAS（包括AI）、信息娛樂、云通信、動力系統(tǒng)控制和方便功能將促進(jìn)汽車半導(dǎo)體需求的激增，包括固態(tài)存儲和內(nèi)存數(shù)量的增長，這與汽車的功能無關(guān)。

協(xié)作

隨著汽車開發(fā)了更多的獨立功能，產(chǎn)生了多樣化的海量數(shù)據(jù)，管理所有這些應(yīng)用程序都需要戰(zhàn)略規(guī)劃、精心協(xié)調(diào)和智能執(zhí)行能力。半導(dǎo)體供應(yīng)商、主要供應(yīng)商和原始設(shè)備制造商必須采用并遵循與軟件定義相關(guān)的結(jié)構(gòu)和基于并行設(shè)計方法的敏捷工作流程。這是整個行業(yè)成功的核心。

敏捷意味著保持積極的反饋閉環(huán)。反饋閉環(huán)對電子元件制造商、主要供應(yīng)商和汽車制造商非常重要，因為新功能的實現(xiàn)要求元件供應(yīng)商改進(jìn)其產(chǎn)品，可以協(xié)調(diào)未來新功能的設(shè)計。同樣，處理器、傳感器和數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的進(jìn)步也需要及時傳達(dá)給汽車制造商和主要供應(yīng)商，以便他們能夠使用最新的功能。這種強(qiáng)大的反饋機(jī)制就像一個結(jié)締組織，可以更有效地協(xié)調(diào)整個行業(yè)和電子元件供應(yīng)商。” 中國和亞太地區(qū)Stefan Mandl 談道。

作為全球存儲架構(gòu)提供商，西部數(shù)據(jù)的一個重要反饋閉環(huán)是與汽車系統(tǒng)設(shè)計師合作，幫助他們準(zhǔn)確計算汽車的潛在數(shù)據(jù)工作負(fù)載。如果在設(shè)計車輛系統(tǒng)時沒有提前計劃，則在使用壽命結(jié)束前，ADAS、eCockpit或者信息娛樂系統(tǒng)中的存儲空間可能會耗盡。

Stefan Mandl因為已經(jīng)知道存儲設(shè)備的耐久性取決于寫入的數(shù)據(jù)TB為單位)，這將根據(jù)存儲容量而變化。每個設(shè)備都有一個限制，因此根據(jù)車輛生命周期內(nèi)的實際系統(tǒng)工作負(fù)載來確定數(shù)據(jù)寫入要求是非常重要的。

對于硬件工程師來說，了解基于軟件的車輛未來的工作負(fù)荷正成為一個更困難的挑戰(zhàn)。他們應(yīng)該根據(jù)大容量軟件更新的潛在事故場景，以及如何讀取和寫入存儲設(shè)備來提前計劃。

西方數(shù)據(jù)還認(rèn)為，企業(yè)可以通過組建更多的跨職能團(tuán)隊來實現(xiàn)更高的敏捷性，這些團(tuán)隊將繼續(xù)合作以實現(xiàn)共同的目標(biāo)。對于傳統(tǒng)的工作結(jié)構(gòu)，獨立的團(tuán)隊將爭奪資源，并可能經(jīng)常出現(xiàn)交接、溝通錯誤、重復(fù)工作和延遲。

Stefan Mandl新一代汽車系統(tǒng)需要管理大量的傳感器、攝像頭數(shù)據(jù)和豐富而復(fù)雜的車載應(yīng)用程序，這對車載存儲系統(tǒng)提出了更高的挑戰(zhàn)。西部數(shù)據(jù)有閃存和HDD這兩個核心技術(shù)優(yōu)勢可以提供高性能、大容量、高可靠性的存儲解決方案，以支持汽車邊-云新數(shù)據(jù)架構(gòu)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。同時，西部數(shù)據(jù)公司在全球跨職能項目、制造和營銷團(tuán)隊中實施了嚴(yán)格的管理體系，以更有效的方式將新車推向市場，并利用創(chuàng)新成果幫助行業(yè)取得更大的成功。”

[1]汽車行業(yè)敏捷工作流的用例https://tomcoughlin.com/wp-content/uploads/2022/04/The-Case-for-Agile-Workflows-in-the-Auto-Industry-0422pdf.pdf

[2] 寶馬集團(tuán)和NVIDIA2021年4月13日，寶馬新聞稿將虛擬工廠計劃提升到一個新的高度。

[3] GlobalFoundries2021年11月18日，福特新聞稿與福特合作，應(yīng)對汽車芯片供應(yīng)短缺，滿足日益增長的需求。

[4] CES 2022: Snapdragon2022年1月4日，高通博客如何推動汽車行業(yè)轉(zhuǎn)型？

[5] IHS Markit美國輕型車半導(dǎo)體定制2021年6月，需求預(yù)測

[6] 2019年5月，美國國際貿(mào)易委員會貿(mào)易行政簡報。

[7] 半導(dǎo)體和汽車有什么好處？CAR Bernard Swiecki在SEMICON West 2021上的演講

[8] 2021年8月5日，1年8月5日，拜登推動逐步淘汰汽油車，推出更嚴(yán)格的污染法規(guī)。

[9] 2021年5月26日，福特宣布向電動汽車投資300億美元，讓投資者驚嘆于底特律新聞

[10] 2021年6月16日，通用汽車宣布將對電動汽車和自動駕駛汽車的投資增加到350億美元。

[11] 2021年12月2日，監(jiān)事會確認(rèn)商業(yè)計劃：梅賽德斯-奔馳未來將投資600億歐元，梅賽德斯-奔馳新聞稿

[12] 大眾將電動汽車投資增加到1000億美元，CNN，2021年12月9日。