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随着汽车集成电路 (IC) 数量激增、复杂度提升且集成功能的日益增多（图 1），要满足行业标准的可靠性并非易事，传统依赖仿真和后期验证的设计方法对于如今的汽车市场已经不再适用，要真正优化可靠性，需要转变思维模式，在设计流程的早期就开始着手解决潜在问题。
图 1. 汽车应用中电子设备的数量与复杂性快速增长
通过实施"左移"的方法能够预先识别并降低可靠性风险，打造兼顾稳健性和耐用性的汽车 IC，而早期设计分析工具在这一过程中将发挥变革性的作用。本文中，我们将探讨这种"左移"方法如何帮助设计工程师克服汽车 IC 设计中的可靠性障碍。
应对汽车电子特有的可靠性要求
汽车电子需要在严苛的环境中运行，例如极端温度、振动到电磁干扰和电压波动等等。汽车 IC 通常通过整合来自内外部的大量 IP 模块，这些模块经过预先设计，要确保它们同时满足互操作性和可靠性为设计师带来了大量挑战，电源状态、电压水平或其他设计参数的失配皆有可能引发问题，而这些问题往往在开发流程后期才会被发现。
要满足汽车行业制定的严格可靠性标准，需要采用超越传统仿真和验证方法的整体方案。
“左移”方法：在早期识别并消除可靠性风险
"左移"是指是在设计流程中尽早解决潜在问题的实践方法，其关键优势在于能够发现可能被忽视的设计缺陷。例如，两个相似电路由于拓扑结构的微小改变而表现出完全不同的可靠性特征，传统的仿真和目视检查可能无法发现这些细微问题，但先进的设计分析工具就可以快速识别潜在的可靠性风险。
同样，将多个 IP 模块集成到大型汽车芯片设计系统时，可能会遇到与电源域隔离、泄漏及其他复杂交互相关的挑战。这类可靠性问题仅通过仿真难以全面检测，因为需要考虑的配置组合和电源状态数量规模过于庞大。
通过采用左移方法并使用专用设计分析工具，不仅有助于避免后期代价高昂且耗时的重新设计，还能确保最终交付的汽车芯片具有更高的可靠性和稳健性。
可靠性洞见：设计分析工具的强大能力
对于汽车芯片设计人员来说，比较有借鉴意义的一个设计分析工具是西门子 EDA 的 Insight Analyzer（图 2），该解决方案提供了一套全面的、以可靠性为中心的分析功能，这些功能超越了传统的仿真和电气规则检查 (ERC) 方法。
图 2. Insight Analyzer 可靠性分析工具的功能特性
该工具的核心优势在于其基于状态的分析能力，能够识别其他验证方法难以察觉的潜在可靠性问题。例如，Insight Analyzer 可以快速检测寄生漏电、模拟闸漏失和数字闸漏失等情况，而这些因素会对汽车芯片的整体可靠性和能效产生重大影响。
在实施全面仿真前，Insight Analyzer 的先进算法还能帮助深入洞察晶体管级设计的隐含性能和可靠性特征，令设计师在设计流程早期做出明智决策，并针对具体的问题实施优化。此外，Insight Analyzer 有助于确保分析过程符合汽车行业特有的可靠性要求和运行条件。
将设计分析工具整合到汽车 IC 工作流中
在现有设计流程中采用左移的可靠性验证方法可能需要对现有流程进行一定调整，将使用 Insight Analyzer 等工具进行的布局前设计分析纳入流程，可以获得诸多优势，帮助交付更可靠、更稳健的汽车芯片。
此外，设计分析工具与现有设计环境的无缝集成有助于优化整体开发流程（图 3）。通过协调分析、仿真与实现环节的协同效应，可以构建更高效、更统一的工作流程，从而加速设计迭代并缩短产品上市周期。
图 3. Insight Analyzer 工具的用户界面能够让使用者轻松发现并修复多种可靠性问题
汽车 IC 正站在技术变革的临界点，而可靠性是跨越这一临界点的基石。通过设计分析工具赋能的左移方法，设计团队不仅能规避传统流程中的被动响应，更能主动塑造高可靠性的设计基因。
西门子EDA Matthew Hogan
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