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便携式数字技术的广泛使用极大地改变了我们的生活方式。在笔记本电脑、Apple Watch、iPad或智能手机上，您可以查看电子邮件、查看已走了多少步，或找到最近的星巴克。同样，5G 和自动驾驶汽车的引入提高了人们对超高速、低延迟性能以及随时随地需要的许多连接（包括汽车中）的期望。

司机和他们运送的每一位乘客都希望尽可能顺利地从房屋到车辆再到目的地，而不影响他们的数字生活。全球领导者和创新者HARMAN在 Ansys 的帮助下提供实现这种体验所需的硬件和软件服务。

先进的数字驾驶舱域控制器，包含一个驱动五个显示器的片上系统(SoC)，同时提供高水准音频和最新一代的连接。

“汽车中的乐趣已经从实际的驾驶体验转变为延续人们生活方式的体验，并且需要满足人们在汽车中的所有偏好，”HARMAN数字座舱产品开发主管 Frank Gitzinger 说道。“在家播放您喜爱的音乐，您的播放列表将通过 USB、Apple CarPlay 或其他链接的应用程序轻松地在您的汽车中继续播放。您可以继续在手机上收听这些歌曲，直到到达您所在的位置。借助我们的 5G 技术，我们将确保您始终连接到互联网和云，以便这种体验尽可能方便。”

站在性能和功耗的十字路口

考虑到我们的数字环境变化的速度有多快，实现这些性能水平似乎相当容易。然而，由于硬件和处理能力偶尔更新、缺乏系统支持应用程序以及缺乏服务，大多数车载信息娱乐系统的实用性仍然有限。电气化和自动驾驶趋势使原始设备制造商 (OEM) 面临着越来越大的压力，需要平衡功耗与车辆性能，这需要更高的数据传输速率、高速数字接口和下一代内存。这就是 DDR5（一种具有更高数据速率和更低功耗要求的同步动态随机存取存储器）发挥作用的地方。DDR5能够提升新一代移动应用程序和其它汽车应用程序（Apps）的性能和效率，使 5G、人工智能 (AI) 以及摄像头和显示技术取得了重大进步。

由于所涉及的 SI 限制的复杂性和高速传输速率，在HARMAN的座舱环境中实施 DDR5 时，在没有信号完整性 (SI) 建模的情况下很难信任布局。极高的数据速率和设计不良的电路板可能会导致不必要的干扰，从而完全停止数据传输并最终导致故障。 Gitzinger 和他的团队使用 Ansys HFSS 仿真软件将控制器架构从主处理器（通常称为片上系统或 SoC）复制到内存，以防止这种情况发生。它们可以满足 JEDEC（制定电子产品国际标准的组织）和其他监管机构的要求，同时通过使用性能数据进行仿真来验证设计。

眼图是模拟信号完整性和质量的标志。检查结果并与 JEDEC 定义的眼图模板进行比较，眼图模板可用于预测性能并发现潜在的问题来源，包括串扰、抖动和阻抗匹配。在 PCB 制造之前纠正可能存在的问题可以减少实际开发的时间和成本。

Gitzinger 表示，我们设备中包含的每一次 SoC 迭代都能提供更好的性能，同时使用与之前的座舱控制器大致相同的电量。 “我们可以生成更多数据和更快的速度。通过优化设计，Ansys HFSS 等 Ansys 解决方案使我们能够不断扩展性能目标并帮助消除耗时的设计修改。

汽车行业的许多OEM厂商希望将仪表板打造成提供重要安全和娱乐数据的显示器。HARMAN正是通过利用电子控制单元（ECU，通常称为驾驶舱控制器）来做到这一点。最近，Gitzinger 的团队采用 Ansys 仿真，在中国、德国和美国知名制造商提供的优质信息娱乐系统中实现了这项技术。其数字设计中融入了非常强大的驾驶舱域控制器来运行所有显示器，这些显示器完全集成到仪表板中，甚至支持智能手机等程序的投影。

利用Ansys HFSS解决高速信号测量难题

传统的测量技术无法准确测量高速通信。工程师可以使用 HFSS 快速准确地分析构成信息娱乐系统内存接口的众多网络信号的质量和时序关系。发送器和接收器之间的任何节点也可以产生结果。

HARMAN 包含许多从一层到另一层、然后到另一个集成电路 (IC)、最后到连接器（以复杂电路板为例）的转换。网络是将一个 IC 连接到另一个 IC 的铜片。在实际的物理应用中，测试 SI 所需的网络信号探测并不总是实用的。如果您有 4-8 层的多层 PCB，则无法使用传统测量设备准确验证到内层的信号。借助HFSS，HARMAN可以通过数字探测每个网络上的信号，快速、准确地确认信号时序和行为已被修改以获得最佳性能。

信号和时钟之间的时间差异称为时滞仿真。通过该仿真，避免了数据有效窗口冲突，同一组信号同时传输数据。

Gitzinger 很清楚利用 Ansys 仿真软件的好处。对于他的团队来说，加快开发和削减开支的关键是在逼真的基于物理的模拟环境中测试准确性。

Gitzinger 表示，业内没有人负担得起，因为在硬件设计中执行毫无意义的工作周期需要数月时间。每次，都必须创建新的原型，必须修改原理图，并且必须更新设计。做这项工作要花很多钱。为了加快开发时间并降低成本，我们采用 Ansys HFSS 工具。这使我们能够提供最好的电气性能。

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