軟體定義汽車的隱形瓶頸：為何少了數位雙生就跑不動？

汽車產業正從「硬體定義」走向「軟體定義」。這不只是技術升級，更代表沿用數十年的研發流程、組織分工與供應鏈協作模式，都必須重新調整。

軟體定義汽車（Software-Defined Vehicle，SDV）要求車廠縮短開發週期、更快推出新功能，並透過 OTA（Over-the-Air）持續更新。然而，軟體與系統複雜度也同步提高。

為了在硬體問世前展開軟體開發與整合，OEM、Tier 1、Tier 2、晶片及 IP 供應商，正積極評估虛擬化與數位雙生的應用。

圖1 : 數位雙生因應軟體定義汽車所面臨之挑戰

複雜度正延緩 SDV 落地

今日的 SDV 平台涵蓋軟體、晶片、感測器、高效能運算與複雜的電子電氣架構。軟體時程一旦延誤，不只影響個別功能，也可能推遲車輛平台的上市計畫。

因此，產業開始推動「Shift Left」策略，將更多軟體開發與整合工作提前至晶片完成前進行，希望在硬體問世前便能完成大部分驗證工作。

然而，要建立一套完整的車輛虛擬平台並不容易。不同開發團隊使用不同模型、不同工具與不同模擬精度，彼此之間還需同步不同時間尺度的運作行為。再加上許多既有模型速度不足，難以支援軟體工程師進行日常開發與除錯，使得虛擬世界與實體車輛之間仍存在明顯落差。

什麼是「整合風暴」？

除了複雜度之外，另一項經常被低估的挑戰是系統整合。

在傳統汽車開發流程中，硬體、軟體、晶片與系統團隊通常平行作業，各自完成工作後再進行整合。問題是，許多系統間的相依關係只有在最後整合階段才會浮現。

這種情況就像一場「整合風暴（Integration Storm）」。

許多專案在最後階段遭遇的重大問題，並非來自單一模組的錯誤，而是不同系統、不同軟體與不同硬體之間產生了未被預期的交互作用。由於問題發現時間太晚，往往導致專案延誤、成本上升，甚至影響產品上市計畫。

系統級虛擬化不可或缺，但仍有門檻

汽車產業早已在部分流程使用數位雙生，問題在於許多虛擬模型仍彼此分散，缺乏完整的系統視角。根據西門子與汽車電子產業合作的觀察，常見挑戰包括：缺乏系統級虛擬建模經驗、缺少涵蓋完整系統的統一驗證環境、軟體與硬體團隊仍以孤島方式運作、硬體選擇未能充分反映軟體工作負載、模型難以導入真實情境與 CI／CD／CC 流程，以及缺乏貫穿開發生命週期的系統級驗證策略。

這些問題導致企業建構數位雙生的時間過長，有時甚至需要數年，反而削弱了提前開發與加速上市的原始價值。

圖2 : 系統級數位雙生之開發需耗時數年

誰需要系統級虛擬化？

SDV 涉及多種工程角色，各自需要不同的模型速度、精度與驗證能力。例如系統架構師需要比較不同電子電氣架構、SoC 與軟硬體配置，確認功能、安全及資安需求。軟體開發人員希望在晶片完成前開始開發，並使用接近最終板級支援套件（BSP）的模型，降低後續移植成本。軟體測試與驗證團隊需要在硬體問世前執行系統測試，並支援車輛量產後持續進行的 OTA 更新驗證。而 HiL／vHiL 工程師則希望將更多硬體迴路測試轉移至虛擬環境，在進入昂貴的實體測試前排除系統問題。

這些角色雖然目標不同，卻需要共同的系統模型、資料與驗證結果。若每個團隊分別建立自己的虛擬環境，模型分歧與重複整合的問題仍會持續存在。

圖3 : 各角色之虛擬化目標

邁向全域數位雙生

產業需要的不是更多彼此孤立的模型，而是一套整合、可客製化且具備雲端擴充能力的全域數位雙生。

在共同環境中，不同團隊可以執行各自所需的工作負載，分享測試結果，並將軟體、硬體與系統層級的發現回饋至開發流程。這種跨團隊的數位連續性，是降低整合風險並支援 SDV 持續演進的基礎。

只有建立共同平台，才能支援 SDV 所需的跨團隊協同工程。

以預整合數位雙生加速 SDV 起步

自行建立完整的全車模擬環境，往往需要高額成本與長期整合。為降低導入門檻，Siemens EDA 採取預整合方法，針對先進駕駛輔助系統（ADAS）與車載資訊娛樂系統（IVI）提供系統級數位雙生。

透過這類預整合的數位雙生，系統環境可在數天內完成初始建置與啟動。開發團隊也能立即運用 Arm Zena CSS 等新一代車用 IP 展開軟體開發，不必等待最終晶片或實際硬體平台問世。

該平台亦具備情境生成能力，並可與硬體連接，讓團隊利用真實硬體與實際情境反覆測試及調整設計。當開發進入更深入的階段，需要更準確地模擬客戶的實際系統時，團隊便可進一步客製化平台，使數位雙生逐步貼近最終產品設計。

圖4 : 整體系統級數位雙生範例

透過可供不同角色使用的雲端開發環境，數位雙生便能從單點模擬工具，轉變為支援系統架構、軟體開發、持續驗證與實體測試的共同平台。

SDV 競爭本質上是協作能力的競爭

SDV 的挑戰不只是車內的軟體愈來愈多，而是汽車已成為一套持續更新、跨領域運作的複雜系統。未來的競爭力，不能只以單一晶片、零組件或軟體功能衡量，更要看企業能否在整體系統中快速整合並持續驗證。

對台灣產業而言，既有的半導體、電子製造與資通訊基礎提供了良好起點，但要進一步掌握 SDV 商機，仍需強化軟體、系統架構及驗證能力。全域數位雙生的價值，正是讓不同企業與工程角色在硬體完成前提早協作，在問題擴大前提早驗證，並在車輛上市後持續支援 OTA 更新。

從硬體定義走向軟體定義，改變的是汽車的產品架構；從分散模型走向全域數位雙生，改變的則是整條供應鏈的協作方式。