首頁 > 新聞資訊 本文原刊登于Ansys Blog：《Making Faster Connections: How Ansys is Helping HARMAN Accelerate Connected Car Technology Performance》
作者：Magdalena Kuczkowska | Ansys市場營銷經理
編輯整理：羅輝 | Ansys主任應用工程師
“我們可以在不影響車輛續航里程的情況下獲得更高的速度和更多數據。諸如Ansys HFSS這樣的工具，使我們能夠通過優化設計來不斷擴展性能目標，并幫助消除流程中耗時的設計返工。”
——Frank Gitzinger，HARMAN數字座艙產品研發總監
便攜式數字技術的普及迅速改變了我們的生活。如果想查看電子郵件，了解自己走過的步數，或查找距離最近的星巴克，您可以使用筆記本電腦、Apple Watch、iPad或者智能手機。與此同時，5G和自動駕駛的出現加速了人們對超高速、低時延性能以及無論何時何地都能進行多重連接的期望，這當然也包括在汽車里。
駕駛員以及他們搭載的每個乘客，都在尋找一種方式，以便能實現從家到車輛再到目的地的整個過程可以無縫切換，從而不會影響數字生活的互聯體驗。在Ansys的幫助下，汽車網聯技術領域的全球領導者和創新者HARMAN正在提供實現這種體驗所需的硬件和軟件服務。
先進的數字駕駛艙域控制器，包含一個驅動五個顯示器的片上系統(SoC)，同時提供高水準音頻和最新一代的連接技術
HARMAN數字座艙產品研發總監Frank Gitzinger表示：“車內的樂趣，已從實際的駕駛體驗轉向延續人們生活方式的體驗，此外還需能滿足人們在車內的所有偏好。理想情況下，您可以在家中播放喜愛的歌曲，然后當進入車內時，您的播放列表就可通過USB、Apple CarPlay或類似的連接應用無縫地繼續播放；而當到達目的地時，您還能夠使用手機繼續聽那些音樂。通過我們的5G技術，這種體驗將盡可能地便捷，以確保您在整個過程中，始終可以連接到互聯網和云端。” ?
站在性能和功耗的十字路口
隨著數字環境的快速變化，達到上述性能水平聽起來非常簡單。但由于硬件和計算功能并未經常更新，以及缺乏支持系統的應用和服務，大多數車載信息娛樂系統的功能仍然有限。電氣化和自動駕駛的轉變趨勢，對原始設備制造商（OEM）提出了更多的要求，以平衡功耗與車輛性能，而這就需要更快的數據傳輸速率、高速數字接口和新一代存儲器。這就是DDR5的用武之地，它是一種功耗更低、支持更高數據速率的同步動態隨機存取存儲器。DDR5能夠提升新一代移動應用程序和其它汽車應用程序（Apps）的性能和效率，從而顯著改進5G、人工智能（AI）以及攝像頭和顯示技術。
在HARMAN的座艙環境中實施DDR5是一項復雜的任務，因此在沒有信號完整性（SI）仿真的情況下，很難對布局充滿信心，而這主要是由于高速傳輸速率和所涉及的SI約束的復雜性。極高的數據速率加上設計不良的電路板會產生不必要的干擾，這可能會導致數據傳輸完全中斷，最終發生故障。為了避免這種情況，Gitzinger和團隊使用Ansys HFSS仿真軟件來對控制器設計進行仿真，包括從主處理器（也稱為片上系統，SoC）到存儲器的各個方面。利用性能數據，他們可以通過仿真驗證設計，同時滿足全球電子標準機構JEDEC和其他監管機構的要求。?
眼圖是信號質量的指標，模擬信號的完整性。將結果與JEDEC定義的眼圖模板進行比較，眼圖有助于預測性能并識別可能的問題來源，如串擾，抖動和阻抗匹配。在PCB構建之前糾正潛在問題，切實節省了開發交付周期和資金
Gitzinger表示：“我們在產品中集成的每一代SoC都能提供更高的性能，而且與座艙控制器的功耗水平大致相同。我們可以在不影響車輛續航里程的情況下獲得更高的速度和更多的數據。諸如Ansys HFSS這樣的工具，使我們能夠通過優化設計來不斷擴展性能目標，并幫助消除流程中耗時的設計返工。”
汽車領域許多OEM廠商的目標是，將儀表板轉變為提供關鍵安全和娛樂信息的顯示器。而HARMAN正使用電子控制單元（ECU，也稱為座艙控制器）來實現這一目標。Gitzinger的團隊最近采用Ansys仿真技術，在德國、北美和中國等著名汽車制造商提供的高端信息娛樂系統中，真正實現了這一技術應用。其數字設計包含了一個非常強大的座艙域控制器，用于驅動所有顯示器，這些顯示器無縫集成到儀表板中，還支持智能手機等應用的投影。
利用Ansys HFSS解決高速信號測量難題
高速信號無法簡單地通過傳統測量方法進行測量。而使用HFSS，工程師能夠以極高準確度快速分析構成其信息娛樂系統內存接口的各種網絡信號的質量和時序關系。此外，在發射器和接收器之間的任何節點都可以生成結果。
以復雜電路板為例，HARMAN有很多種過渡方式，從一層到另一層，然后到另一個集成電路（IC），再到連接器。一個IC和另一個IC之間的銅片被稱為net。測試SI所需的net信號探測，在實際的物理應用中并不總是可行的。如果您有一個4-8層的多層印刷電路板，不可能使用傳統的測量設備正確地測試到內層的信號。而使用HFSS，HARMAN可以對每個net上的信號進行數字探測，以快速、準確地驗證信號時序，調整信號行為以獲得最佳性能。
偏移仿真是信號相對時鐘的時間差。該仿真可確保同一組中的信號同時傳輸數據，并避免數據有效窗口沖突
對于Gitzinger而言，使用Ansys仿真軟件的優勢顯而易見。對于他的團隊而言，在基于真實物理的仿真環境中測試準確性，是加速開發且同時降低成本的關鍵。
Gitzinger表示：“在硬件設計中運行不必要的循環工作需要花費數月的時間，因此行業內沒有人能夠負擔得起。每次都需要修改原理圖，重新進行設計，然后構建新的原型，這是一項成本極其高昂的工作。因此，我們使用Ansys HFSS工具來縮短研發周期，并將成本保持在合理水平，以便能夠提供最佳電氣性能。”
即將在9月舉辦的Ansys 2023全球仿真大會中，推出「汽車與交通」專題分會場，將由“整車及智能化”，“電氣化”兩大主題方向組成，探討仿真在汽車與交通領域中的應用，重點介紹仿真在電氣化、智能化和自動駕駛等領域的最新進展，以及在創造未來交通的過程中所發揮的作用，歡迎報名參會。
（文章來源公眾號：Ansys）
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