软体定义汽车的隐形瓶颈：为何少了数位双生就跑不动？

汽车产业正从「硬体定义」走向「软体定义」。这不只是技术升级，更代表沿用数十年的研发流程、组织分工与供应链协作模式，都必须重新调整。

软体定义汽车（Software-Defined Vehicle，SDV）要求车厂缩短开发周期、更快推出新功能，并透过 OTA（Over-the-Air）持续更新。然而，软体与系统复杂度也同步提高。

为了在硬体问世前展开软体开发与整合，OEM、Tier 1、Tier 2、晶片及 IP 供应商，正积极评估虚拟化与数位双生的应用。

图1 : 数位双生因应软体定义汽车所面临之挑战

复杂度正延缓 SDV 落地

今日的 SDV 平台涵盖软体、晶片、感测器、高效能运算与复杂的电子电气架构。软体时程一旦延误，不只影响个别功能，也可能推迟车辆平台的上市计画。

因此，产业开始推动「Shift Left」策略，将更多软体开发与整合工作提前至晶片完成前进行，希??在硬体问世前便能完成大部分验证工作。

然而，要建立一套完整的车辆虚拟平台并不容易。不同开发团队使用不同模型、不同工具与不同模拟精度，彼此之间还需同步不同时间尺度的运作行为。再加上许多既有模型速度不足，难以支援软体工程师进行日常开发与除错，使得虚拟世界与实体车辆之间仍存在明显落差。

什麽是「整合风暴」？

除了复杂度之外，另一项经常被低估的挑战是系统整合。

在传统汽车开发流程中，硬体、软体、晶片与系统团队通常平行作业，各自完成工作後再进行整合。问题是，许多系统间的相依关系只有在最後整合阶段才会浮现。

这种情况就像一场「整合风暴（Integration Storm）」。

许多专案在最後阶段遭遇的重大问题，并非来自单一模组的错误，而是不同系统、不同软体与不同硬体之间产生了未被预期的交互作用。由於问题发现时间太晚，往往导致专案延误、成本上升，甚至影响产品上市计画。

系统级虚拟化不可或缺，但仍有门槛

汽车产业早已在部分流程使用数位双生，问题在於许多虚拟模型仍彼此分散，缺乏完整的系统视角。根据西门子与汽车电子产业合作的观察，常见挑战包括：缺乏系统级虚拟建模经验、缺少涵盖完整系统的统一验证环境、软体与硬体团队仍以孤岛方式运作、硬体选择未能充分反映软体工作负载、模型难以导入真实情境与 CI／CD／CC 流程，以及缺乏贯穿开发生命周期的系统级验证策略。

这些问题导致企业建构数位双生的时间过长，有时甚至需要数年，反而削弱了提前开发与加速上市的原始价值。

图2 : 系统级数位双生之开发需耗时数年

谁需要系统级虚拟化？

SDV 涉及多种工程角色，各自需要不同的模型速度、精度与验证能力。例如系统架构师需要比较不同电子电气架构、SoC 与软硬体配置，确认功能、安全及资安需求。软体开发人员希??在晶片完成前开始开发，并使用接近最终板级支援套件（BSP）的模型，降低後续移植成本。软体测试与验证团队需要在硬体问世前执行系统测试，并支援车辆量产後持续进行的 OTA 更新验证。而 HiL／vHiL 工程师则希??将更多硬体??路测试转移至虚拟环境，在进入昂贵的实体测试前排除系统问题。

这些角色虽然目标不同，却需要共同的系统模型、资料与验证结果。若每个团队分别建立自己的虚拟环境，模型分歧与重复整合的问题仍会持续存在。

图3 : 各角色之虚拟化目标

迈向全域数位双生

产业需要的不是更多彼此孤立的模型，而是一套整合、可客制化且具备云端扩充能力的全域数位双生。

在共同环境中，不同团队可以执行各自所需的工作负载，分享测试结果，并将软体、硬体与系统层级的发现回??至开发流程。这种跨团队的数位连续性，是降低整合风险并支援 SDV 持续演进的基础。

只有建立共同平台，才能支援 SDV 所需的跨团队协同工程。

以预整合数位双生加速 SDV 起步

自行建立完整的全车模拟环境，往往需要高额成本与长期整合。为降低导入门槛，Siemens EDA 采取预整合方法，针对先进驾驶辅助系统（ADAS）与车载资讯娱乐系统（IVI）提供系统级数位双生。

透过这类预整合的数位双生，系统环境可在数天内完成初始建置与启动。开发团队也能立即运用 Arm Zena CSS 等新一代车用 IP 展开软体开发，不必等待最终晶片或实际硬体平台问世。

该平台亦具备情境生成能力，并可与硬体连接，让团队利用真实硬体与实际情境反覆测试及调整设计。当开发进入更深入的阶段，需要更准确地模拟客户的实际系统时，团队便可进一步客制化平台，使数位双生逐步贴近最终产品设计。

图4 : 整体系统级数位双生范例

透过可供不同角色使用的云端开发环境，数位双生便能从单点模拟工具，转变为支援系统架构、软体开发、持续验证与实体测试的共同平台。

SDV 竞争本质上是协作能力的竞争

SDV 的挑战不只是车内的软体愈来愈多，而是汽车已成为一套持续更新、跨领域运作的复杂系统。未来的竞争力，不能只以单一晶片、零组件或软体功能衡量，更要看企业能否在整体系统中快速整合并持续验证。

对台湾产业而言，既有的半导体、电子制造与资通讯基础提供了良好起点，但要进一步掌握 SDV 商机，仍需强化软体、系统架构及验证能力。全域数位双生的价值，正是让不同企业与工程角色在硬体完成前提早协作，在问题扩大前提早验证，并在车辆上市後持续支援 OTA 更新。

从硬体定义走向软体定义，改变的是汽车的产品架构；从分散模型走向全域数位双生，改变的则是整条供应链的协作方式。