在2020 CES上，Arm和西门子宣布建立合作伙伴关系，将Arm的半导体IP集成到西门子PAVE360设计与仿真平台当中。从表面来看，此次合作允许用户在SoC的设计中更多地使用Arm IP，包括AE IP（Automotive Enhanced）等等，是针对出行行业趋势的一种举措；如果继续剖析，我们会发现合作的意义不止于此，它甚至可能改变未来半导体、电子和其他相关平台的设计方式。 

未来是什么？

汽车产业正在迅速接近两个重要拐点：向电动汽车（EV）和自动汽车（AV）的全面过渡。其中，电动汽车的过渡期已有时日，目前市场上已经有1000多家相关的初创企业，业务覆盖到从电池组到电动汽车本身的各个方面，电动汽车OEM初创企业的数量是传统汽车品牌的三倍之多。随着风投和科技公司在初创企业资金层面的不断渗透，传统OEM公司和一些顶级电子系统供应商不得不快速改变其投资和发展战略，以保持竞争力。

EV技术成为了“众矢之的”。到2021年底，所有大型的汽车OEM厂商和初创企业都将具备提供电动汽车的能力；而到2025年，他们当中有许多将能够配备多种电动汽车形态。TIRIAS Research预测，2021/2022年将成为电动汽车的市场拐点，电动汽车的持续入市，再加上严格的环境法规和潜在的经济变化形式，将会推动电动汽车市场的强劲增长。虽然目前电动汽车的销量占比还不到汽车总销量的1%，但最早到2035年，电动汽车的销量就可能超过内燃机汽车。

与电动汽车的兴起紧密相连的就是向自动驾驶车辆（AV）的过渡，许多正在开发并计划商业化的AV均是建立在EV之上。不得不说，AV代表着汽车技术的巨大飞跃，代表着整个汽车产业的根本性变革。AV和EV之间的一个重要交叉点就在于大型传感器阵列和AI超级计算机的功耗，这会直接影响到很多早期的设计决策，也会影响电池阵列的设计，最终影响到车辆的续航里程。

在SAE的自动级别定义下，汽车行业采用了一种循序渐进的AV过渡方式。然而现实情况是，SAE 3级（Conditional Automation）需要非常精准、快速确定人和车辆谁应具有控制权，否则这种突然变化可能会引起混乱，所以汽车厂商的“循序渐进”速度其实要比设想的更快。要实现完全的自动驾驶，需要在传感器、车辆网络、通信和处理性能（比当今的SAE 2级安全系统高出1000倍以上）以及AI训练等方面有显著的提高。控制是目前开发AV时间的一大限制因素，虽然汽车行业已经设法将汽车的平均开发时间从5-7年缩短到3-4年，但AV可能会将这一数字推回到5年甚至更长时间。AV的真正实现还需要技术、行业和法规的不断完善。随着支持V2I和V2X的基础设施的不断落地，AV将在2025/2026年到达一个市场拐点。这意味着，如果要在2025/2026年引入AV，最迟必须从今年就开始开发。

PAVE360：面向未来车辆的设计与仿真

PAVE360是西门子于2019年5月推出的闭环系统设计与仿真平台，能够用于加速SoC设计，提供从芯片到整车的高精度数字化双胞胎仿真，允许多个供应商及其他提供商同时协作，基于各种复杂的仿真场景对车辆的各个部件进行开发和测试，包括功率、性能、面积和热指标等，确保其满足系统要求并符合车辆安全要求。

一旦物理电子和机械部件可用，PAVE360平台还可以进行电路内测试。系统内所有硬件和软件组件都可同时开发，以优化设计，缩短开发时间，甚至帮助自动驾驶车辆能更简便地进行检验及训练。在组件和平台模型可用的情况下，PAVE360几乎可以用于任何机电系统，使其成为灵活的设计平台。

Pave360与Arm IP的叠加效应

PAVE360已经支持一些Arm IP以及其他厂商的半导体IP。在最初阶段，双方合作将增加对最大半导体IP库的访问，包括Arm CPU内核、GPU内核、ISP内核、机器学习（ML）内核、互连、软件和工具等等。其中，Arm的AE IP专为严格的汽车应用功能安全要求而设计，例如ISO 26262和IEC 61508标准。Arm还宣布未来可以定制Cortex-M和Cortex-R内核的指令，自定义指令甚至可扩展到更高性能的Cortex-A内核。

近期Arm推出了一项Flexible Access 计划，允许公司在启动芯片设计之前先进行IP实验。结合PAVE360平台的仿真能力，客户能够在一辆可操作的车辆数字化双胞胎验证不同的标准、定制内核以及设计配置，同时将前期IP成本降到最低，并加速整体的设计进程。

PAVE360不仅可以开发优化的SoC，还能同时开发包括SoC和其他硬件和软件系统组件在内的整个系统，这可能会将车辆的设计时间减少至最多两年。未来，最基本的硅块都可以进行同时开发和测试，Arm将能够评估和测试特定应用程序甚至是客户IP，还可能在未来从Arm中产生新的、更定制化的IP核及组件。TIRIAS Research预测，如果Arm遵循这一策略，它将可以进一步优化SoC甚至硅IP的设计，在更少的热量和更小的物理形式下转化更高的每瓦特性能。对于汽车行业来说，随着汽车向EV和AV的持续发展，电子化程度将超过机械化程度，那么设计周期可能进一步缩短到一年左右。

SoC通常将来自多个供应商的IP与公司的专有IP相结合。因此，其他半导体IP也能够受益于PAVE360平台的使用。

PAVE360平台的最初目标是汽车，更具体地说是充当指挥和控制系统大脑的SoC。然而，现代车辆已经不仅仅是基本的交通工具，它还包括娱乐、导航和环境控制等在内的众多复杂系统，这些系统都需要传感器、通信和人工智能的支撑。如此一来，汽车内部的其他系统也将受益于Arm IP和PAVE360平台，为设计未来SoC添加砝码。

基于以上，我们可以看到一旦仿真模型可用，PAVE360平台就能够用于任何复杂的机电系统设计。同时，Arm正在为其IP中的特定功能和应用程序添加越来越多的功能。随着传感器、连接性和人工智能的逐步集成，即使是简单的平台也将变得复杂，越来越多的应用，包括家用电器、医疗成像系统、制造控制系统、环境系统、机器人、无人机和各种交通工具等等，都可以从Arm IP与PAVE360平台建模的集成中受益。