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什麼是電子工程數位孿生 ?

新思科技 編輯部

2026年8月5日 / 閱讀時間 23 分鐘

重點摘要

  • 定義:電子數位雙生 (數位孿生 ,簡稱 eDT)是電子系統的高保真虛擬複製品,範圍涵蓋從單一晶片到多個電子控制單元(ECU),用於在實體硬體尚未存在之前,加速設計、驗證及軟體開發的進程。
  • 核心機制:eDTs 將設計資料(例如寄存器傳輸層 (RTL)、以積體電路為重點的模擬程式 (SPICE) 模型以及韌體)與先進的模擬技術整合,藉此建立一個動態虛擬環境,讓工程團隊能在矽晶片問世前數月,便能展開軟體開發、測試與整合工作。
  • 關鍵差異點: 新思科技 eDTs 專注於電子技術的深度,涵蓋晶片、系統單晶片(SoC)、電子控制單元(ECU)以及完整的電子/電氣(E/E)架構,並貫穿整個設計與驗證生命週期。 Ansys 數位孿生 technologies 則著重於其領域內,橫跨整個生命週期的系統與物理層面廣度。這兩大產品組合是互補的,而非循序漸進的。
  • 主要價值:降低 實體原型製作成本、加速產品上市時間,並在汽車、航太、半導體及工業應用領域中實現硬體與軟體的並行開發。
  • 供應商生態系:電子數位孿生(eDT)供應商通常提供電子 測試與驗證(虛擬原型設計 )、模擬(emulation)、電子原型開發(FPGA )、虛擬 ECU 軟體在迴路中(software-in-the-loop)、協同模擬(co-simulation)、測試自動化,以及雲端基礎架構。工程團隊可將這些功能組合成電子數位孿生,並根據各開發階段的需求調整至適當的保真度。 新思科技的eDT 技術組合涵蓋了這些能力,而於 2026 年 3 月推出的新思科技 eDT 平台,則將其中一部分能力整合成一個開放的雲端原生 環境。

定義

軟體定義產品的興起正在重塑電子系統的設計方式。 新思科技 研究專案指出,到 2027 年,車輛將運行約 6億行程式碼。汽車、航太航電、醫療設備及工業控制器,其定義日益取決於嵌入式處理器上運行的軟體,而非僅僅取決於實體硬體。隨著產品複雜度不斷增加,傳統的「硬體優先」開發工作流程——即必須等到實體原型機完成後才開始軟體整合——已變得既緩慢又昂貴,難以持續。工程團隊需要一種方法來將開發工作「前移」,在設計週期的數月前就開始進行軟體開發工作。

電子數位雙體(數位孿生 ,簡稱 eDT)正是解決此項挑戰的方案。 一般而言,數位雙生(數位孿生 )是實體物件或系統的虛擬呈現。電子數位雙生(數位孿生 )則將此概念限定於電子硬體領域:包括晶片、系統單晶片(SoC)、電子控制單元(ECU)以及相互連接的電子/電氣(E/E)架構。關鍵在於,電子數位雙生不僅能捕捉這些系統的硬體行為,更能涵蓋其軟體互動,使工程師能夠在目標硬體的虛擬模型上,對未經修改的生產級軟體二進位檔進行建置、測試與除錯。

eDT 與其他「數位孿生 」類別最大的不同之處,在於其應用導向的特色。

eDT 涵蓋電子技術的深度層面,從晶片到系統之系統,貫穿整個設計與驗證生命週期,並透過用於現場軟體更新的 eDT 衍生模型,延伸至營運階段。

數位孿生 的其他類別涵蓋了整個運作生命週期中各類系統與物理領域(機械、熱力、流體、電磁,以及多物理場 ),並透過 Ansys 數位孿生 透過「Ansys Twin Builder」軟體及「Ansys TwinAI」軟體等產品,引領該領域的技術發展。

該 新思科技 eDT 技術組合與 Ansys DT 技術組合互為互補,兩者之間存在雙向資料流動,此區別將在下文的比較章節中詳細探討。

eDTs 正在產生影響的領域

  • 汽車產業: 為軟體定義車輛(SDV)實現 虛擬 ECU 測試及先進駕駛輔助系統(ADAS)驗證,在此領域中,原始設備製造商(OEM)面臨著將數百萬行程式碼整合至數十個 ECU 中的挑戰。
  • 航太與國防:支援 依據DO-178C 等安全標準進行航電系統驗證。
  • 半導體: 透過讓軟體團隊能在流片前數月便開始在虛擬晶片上進行驗證,從而加速 系統單晶片(SoC)的啟動流程。
  • 工業與醫療設備: 為受監管產品提供 具成本效益的嵌入式軟體驗證方案。
設計、開發、部署工作流程

圖 1. Electronics數位孿生 示波器。 eDTs 透過四個抽象層級來建模電子硬體:以矽晶片為基礎的單一晶片與 IP 模組、將多個 IP 模組整合為完整處理器的系統單晶片(SoC)、結合 SoC 與周邊硬體及軟體的電子控制單元(ECU),以及將數十個 ECU 互連成車輛或系統的完整電氣/電子(E/E)架構。 新思科技 eDT 技術組合涵蓋了每個層級; 新思科技 eDT 平台將其中一部分技術整合為開放的雲端原生 環境,以支援協作開發。

電子產品的數位孿生是如何運作的?

電子產品數位孿生 是透過多階段工作流程建構而成,該流程將設計資料轉化為動態的虛擬環境。此過程屬迭代式而非線性;模擬與測試所得的洞見會反饋至模型精進階段,從而形成持續改進的循環。新思科技 的 eDT 平台提供開放式架構,能跨工具與團隊統籌協調此工作流程。

運用圓形的 4 步驟工作流程

圖 2. eDT 開發工作流程。 一個持續循環的流程:工程師根據設計資料建立數位模型(步驟 1),執行模擬與情境測試(步驟 2),根據結果反覆迭代設計與軟體(步驟 3),並橫跨晶片設計、嵌入式軟體、應用及整合團隊進行協作(步驟 4)。 從「迭代」返回「建立模型」的金色回饋箭頭,表明此工作流程並非單向流程。每次迭代皆會精進模型,並為下一次迭代提供輸入。

1. 建立數位模型

任何 eDT 的基礎,皆為目標電子系統的數位模型。工程師將設計資料導入虛擬化環境中,以建構高保真度的虛擬複本。關鍵的輸入資料類型包括:

  • RTL 描述— 寄存器傳輸層硬體定義
  • SPICE 模型— 類比行為特性分析
  • PCB 佈局— 電路板層級的互連與佈線
  • 韌體二進位檔— 實際將在硬體上執行的生產版軟體
  • 硬體描述檔— 用於快速功能抽象化的 SystemC 交易層級模型 (TLM)

模型精確度是一種經過深思熟慮的工程選擇。快速的功能性 TLM 模型可加速軟體上線;而週期精確且基於 RTL 的模型則能提供最終驗證與時序分析所需的精確度。新思科技 Platform Architect™支援系統層級的架構探索與效能分析。開發團隊可針對每個開發階段選擇合適的抽象層級——在早期軟體開發階段快速起步,並隨著設計日趨成熟而逐步提高精確度。

2. 模擬與情境測試

在建立數位模型後,工程團隊會執行模擬,以驗證硬體與軟體之間的互動、測試故障注入情境,並建模環境變數。模擬的範圍取決於抽象層級:

  • 系統單晶片 (SoC) 層級:驗證 韌體開機序列、驅動程式互動以及中斷處理。
  • ECU 層級: 針對 ECU 的應用軟體,測試 完整的軟體堆疊,包括 AUTOSAR、Linux、QNX 以及各種嵌入式即時作業系統(RTOS)。
  • 系統之系統層級:模擬 虛擬車輛網路中多個電子控制單元(ECU)之間的互動。

不同的模擬需求需要採取不同的技術方法。

虛擬原型設計 透過新思科技 ,Virtualizer™可建立交易層級的虛擬原型——以 新思科技 Virtualizer 開發套件 (VDK) 的形式提供,可執行未經修改的生產級軟體二進位檔,並呈現近乎真實硬體的運作行為。VDK 已針對主要汽車 SoC 平台及 Arm 虛擬平台進行預先整合,從而縮短從晶片設計到虛擬原型可用的時間。

採用新思科技 ZeBu® 進行的晶片前仿真,可針對需要閘極層級精度的龐大設計提供仿真速度級別的驗證,其運作的抽象層級與虛擬原型設計 截然不同。

透過 新思科技 Silver 以及與 Vector 共同開發的開源函式庫「SIL Kit」,可串聯多個軟體在迴路中(SIL)環境,並透過 TCP/IP 網路實現虛擬 ECU、模擬器及第三方工具的協同模擬。 SIL Kit 支援 CAN、CAN FD、CAN XL、乙太網路、FlexRay 及 LIN 網路模擬,並可透過其 FMU Importer 轉接器,從符合功能原型介面 (FMI) 標準的工具中匯入 FMU。

針對汽車(ISO 26262)及航太(DO-178C)領域的安全關鍵應用中,基於 eDT 的模擬技術提供了一個受控且可重複的環境,用以測試數千種情境,包括邊界案例與故障模式;若僅憑實體硬體來重現這些情境,不僅危險、不切實際,且成本高昂到難以承受。

以模型為基礎的開發工具(例如Ansys 的SCADE®嵌入式軟體產品系列)則將此功能進一步延伸:SCADE 軟體可與 AUTOSAR 工作流程整合,並針對ISO 26262 及 DO-178C 提供原生認證支援,從而完善 新思科技 eDT 技術組合在安全關鍵開發的軟體架構層面所提供的功能。

3. 迭代式設計回饋

模擬結果能推動快速設計迭代。當測試揭露硬體與軟體整合問題時,例如時序違規、中斷優先級衝突或電源管理狀態轉換錯誤,工程師可在虛擬環境中於數小時內完成診斷、修正及重新驗證,而非耗費數天或數週進行實體原型開發週期。

反饋迴路是透過以下三種機制來運作的:

  • 回歸測試:每項變更都會針對完整的測試套件進行驗證,以防止設計演進過程中發生回歸問題。
  • CI/CD 管道整合:每當進行提交時,系統便會觸發自動化建置與測試工作流程,以實現持續的品質保證。
  • 跨環境測試自動化: Ansys TPT 嵌入式軟體測試 工具可自動執行 MiL、SiL、PiL 及 HiL 環境中的測試,並在所有開發階段提供一致且可比的測試覆蓋率。

這種迭代式回饋循環是 eDT 方法的一大關鍵優勢:團隊只需花費執行少數幾個實體測試週期所需的時間,便能虛擬地執行數千次測試迭代——既能壓縮驗證時程,又能同時提升測試覆蓋率。

4. 跨領域合作

現代電子產品極少是由單一團隊開發的。以汽車電子控制單元(ECU)為例,其開發過程涉及:

  • 負責製造矽晶片的晶片設計師
  • 負責編寫驅動程式及作業系統層的嵌入式軟體工程師
  • 開發先進駕駛輔助系統(ADAS)或車載娛樂資訊系統功能的應用程式開發人員
  • 系統整合商對完整技術堆疊進行驗證

eDTs 讓所有這些團隊能夠在共享的虛擬平台上並行作業,而非依序等待每次的交接。晶片設計團隊可以將 VDK 交付給嵌入式軟體團隊,後者便能在矽晶片仍處於開發階段時,便開始進行驅動程式開發與作業系統上線工作。

為確保可追溯性與合規性,系統會跨平台追蹤各項變更、設定及測試結果;這對於受監管產業而言至關重要,因為在這些產業中,稽核追蹤是取得認證的必要條件。

協作基礎架構

該 新思科技 eDT 平台提供一個「雲端原生 」環境,使用者可透過瀏覽器存取 eDT 環境,讓地理位置分散的團隊及多方供應鏈得以協作,同時無需共享專有設計智慧財產權。

預先整合的雲端型 eDT Labs 包含 新思科技 各項技術、開放式生態系統工具、模型及可擴展運算資源。新思科技 Cloud提供底層的後端 SaaS 基礎架構,使 eDT 平台能以服務形式運作——包含計費、帳戶註冊及商業化支援——這與 eDT 平台本身的雲端原生 協作環境有所區別。

電子產品數位孿生的類型

電子數位孿生運作於多個抽象層級,從單一晶片設計到完整的車輛電子架構皆涵蓋其中。這不僅僅是規模的問題——每個層級都代表著不同的工程領域,並擁有各自不同的工具、工作流程及利害關係人。

半導體公司驗證工程師所使用的晶片級 eDT,與汽車原始設備製造商(OEM)的 SDV 整合團隊所使用的「系統之系統」eDT 截然不同,儘管兩者都是「電子數位孿生」。

抽象層級決定了模擬的精確度、執行速度以及適用情境。

類型

範圍

典型應用案例

新思科技 eDT Technologies

互補性 Ansys DT Technologies

晶片/IP 層級

單一處理器、GPU 或 IP 模組

晶圓前驗證、功耗與時序分析

ZeBu, HAPS, Platform Architect

用於熱分析與電磁分析的物理領域求解器

系統單晶片(SoC)層級

完整的系統單晶片

硬體與軟體整合、韌體驗證

VDK,Platform Architect

用於熱特性分析的降階模型(ROMs)

ECU 層級

電子控制單元(硬體 + 軟體 + 輸入/輸出)

虛擬 ECU 測試、AUTOSAR/Linux/QNX 整合

Silver,SIL 套件

Ansys SCADE軟體:用於安全關鍵型基於模型的開發

系統之系統

多個相互連接的電子控制單元(例如:整車電氣/電子架構)

端到端情境測試、SDV 驗證

eDT 平台、SIL 套件、 TPT

適用於系統運作階段的 Twin Builder + TwinAI 解決方案數位孿生

該 新思科技 eDT 平台支援橫跨所有四個層級的組合。團隊可根據其開發階段,以適當的精確度組合數位孿生,並在單一協同模擬環境中串聯不同抽象層級的模型。

一個團隊可能會先使用一個快速且功能完善的 SoC 級別 VDK 來進行早期軟體啟動,接著將其連接至 ECU 級別的Silver 模型以進行 AUTOSAR 整合測試,最後透過 SIL Kit 串聯多個 ECU 模型,以進行完整的車級驗證。

這種橫跨抽象層級的可組合性,正是平台式方法與孤立的單點工具之間的區別所在——這也反映了實際產品在供應鏈中如何被建構、測試及整合。

電子數位孿生在工業領域的應用

在軟體定義產品正逐步取代傳統硬體導向設計的產業中,eDTs 正徹底改變開發工作流程。這項轉變源於多項趨勢的交匯:每項產品中的軟體內容呈指數級增長、競爭激烈的市場要求產品上市時間不斷縮短,以及圍繞軟體安全與網路安全日益複雜的監管要求。

所有採用該技術的產業都有一個共同點:產品的功能越來越多地取決於在客製化或半客製化電子設備上運行的軟體,而這正是 新思科技 四十多年來一直致力服務的領域。

產業

應用

主要影響

汽車與 SDV

虛擬 ECU 測試、ADAS 驗證、駕駛情境模擬

該 新思科技 eDT 平台使原始設備製造商(OEM)能在硬體就緒前,完成高達90% 的軟體驗證工作。針對主要汽車系統單晶片(SoC)平台(包括 NXP S32N7),均提供預先整合的虛擬開發套件(VDK),並支援 Arm 虛擬平台。

航太與國防

航電系統驗證、任務就緒模擬、符合 DO-178C 規範

用於對危險或無法在實體環境中重現之情境進行安全關鍵性測試的受控虛擬環境。SCADE 提供符合 AUTOSAR 標準且通過 DO-178C 認證的基於模型的開發方案,專用於安全關鍵型嵌入式軟體。

半導體

晶圓前軟體開發、IP 驗證、SoC 啟動

軟體開發在矽晶片問世前數月便已展開,並針對主流半導體平台提供預先整合的 VDK。原本依序進行的「從設計到軟體」流程,現已轉為並行進行。

工業與物聯網

嵌入式控制器驗證、工廠自動化軟體測試

透過在早期開發階段消除對實體控制器硬體的依賴,加速智慧工業產品的上市時間。

醫療裝置

受監管裝置的嵌入式軟體驗證,以及依據 IEC 62304 標準進行的合規性測試

經文件化且可重複的虛擬測試環境,可加速受 FDA 監管之軟體的法規申報時程。

這些產業都有一個共同的基本需求:必須在電子硬體實際存在之前,先在該硬體上對日益複雜的軟體進行驗證。

電子數位孿生的優勢

電子設計技術(數位孿生 )的價值貫穿整個開發生命週期——從初步架構探索到最終驗證完成。以下優勢是各產業採用 eDT 的主要驅動力。

1. 左移開發

在實體硬體問世前數月即展開軟體開發。新思科技 eDT 平台使原始設備製造商(OEM)能在硬體就緒前完成高達 90% 的軟體驗證工作。採用 新思科技 VDK 來開發領先的汽車 SoC 平台,已能在實體矽晶片問世前長達 12 個月便展開軟體開發;這項時間上的優勢,從根本上改變了開發計畫的架構方式,正如沃爾沃汽車(Volvo Cars)為其核心系統平台所打造的雲端託管電子系統「數位孿生 」所示。

在成本方面,其影響同樣顯著:

  • 在虛擬原型設計 發現的錯誤— 數小時內即已修復,成本僅以工程工時計算。
  • 在矽晶片製造後發現缺陷——單次重製就可能耗資數百萬美元,並使進度延後數個月。

2. 縮短產品上市時間

透過並行硬體與軟體開發,以縮短為期數年的專案週期。開發團隊不再需要等待晶片流片完成才開始進行軟體整合——硬體設計與軟體開發可同步進行,並以 eDT 作為共同的整合節點。

這項商機的規模相當龐大。根據羅蘭貝格(Roland Berger)的估算,2024 年原廠設備製造商(OEM)在軟體開發上的支出約為400 億歐元。該顧問公司還估計,相較於以硬體為中心的開發模式,若全產業轉向針對軟體定義車輛(SDV)進行優化開發,到 2030 年每年可節省170 億歐元。

3. 降低原型製作成本

取代或減少早期實體原型,以從第一個專案開始便能實現可量化的投資報酬率。每淘汰一個實體原型,都能直接節省材料、製造、實驗室時間及迭代週期的成本。

各層級的經濟狀況:

  • 系統單晶片(SoC)層級: 單次矽晶片重新設計 所產生的光罩組、晶圓製造、封裝及電路板重新設計等費用,總計可能高達 1,000 萬美元以上。
  • ECU 層級:實體原型 硬體、測試台架及實驗室基礎設施,代表著持續性的資本支出,且該支出會隨著硬體變體的數量呈線性增長。
  • 系統層級:配備 實體 ECU 測試台架的整 車整合實驗室,是汽車開發計畫中成本最高的資產之一。

eDTs 並未取代實體原型製作;最終的量產驗證仍需仰賴硬體,特別是針對安全關鍵型認證。但它們能消除或大幅減少早期階段的實體原型,往往只需避免一次不必要的原型製作週期,便能收回成本。

4. 品質與可靠性的提升

在問題影響到矽晶片或量產硬體之前,及早發現硬體與軟體整合方面的問題。虛擬環境能進行全面的場景測試,而這在實體原型上往往難以實現。

電子數據表(eDTs)能實現哪些實體測試無法達成的功能:

  • 數千項涵蓋邊界情況與故障模式的故障注入測試
  • 在真實硬體上可能造成危險或難以實行的壓力測試情境
  • 在每個設計迭代中進行系統性的回歸測試,而不僅限於最終驗證階段
  • 完整的測試可追溯性,以滿足認證與稽核要求

在安全至關重要的產業——汽車(ISO 26262)、航太(DO-178C)及醫療器材(IEC 62304)——品質缺陷可能導致的後果,從代價高昂的產品召回到人命損失不等。eDTs 提供了這些標準所要求的系統化、可重複且有文件記錄的虛擬環境。

5. 加速生態系統合作

讓多方供應鏈能在共享的虛擬平台上進行協作,同時無需揭露專有智慧財產權。現代電子產品的開發涉及原始設備製造商(OEM)、一級供應商、半導體供應商及獨立軟體供應商等各方;由於共享智慧財產權的風險過高,這些參與者傳統上往往要等到專案後期才能對整合系統進行測試。

eDTs 改變了這種動態:

  • SIL Kit 的開源架構讓各方都能在不揭露內部設計細節的情況下,為共享的協同模擬貢獻一個虛擬化元件。
  • 新思科技 的 eDT 平台所提供的雲端原生 環境,可透過瀏覽器存取 eDT 模型,並提供多種部署選項,讓各參與方在參與共享虛擬測試專案的同時,仍能維持對自身運算環境及專有智慧財產權的控制權。
  • 經過加密的模型容器與具備存取控制的環境,能跨組織邊界保護專有智慧財產權。

其結果是,以往通常僅會在實體測試後期才會浮現的整合問題,如今能夠提早數個月被發現並解決。

電子學數位孿生 與系統層級數位孿生

該術語 數位孿生 涵蓋了廣泛的技術範疇,這些技術在產品生命週期的各個階段皆有不同的應用目的。當汽車原廠(OEM)高層提到「數位孿生 」時,他們可能指的是用於生產優化的工廠產線虛擬複本;而當晶片設計師使用相同術語時,則是指用於矽片製造前軟體開發的虛擬化系統單晶片(SoC)。這些定義並非相互矛盾;它們只是描述了同一基本概念在不同應用領域中的體現。

該 新思科技 eDT 技術組合與 Ansys 數位孿生 技術組合在此類別中相互互補。兩者之間的區別在於應用層面,而非生命週期階段: 新思科技 eDT 技術著重於電子領域的深度(從晶片到電氣/電子架構),而 Ansys 數位孿生 相關技術則著重於系統與物理層面的廣度(機械、熱力、流體、電磁及多物理場 )——兩者皆在其各自領域中涵蓋整個生命週期。

維度

電子數位孿生 (新思科技 eDT technologies)

系統級數位孿生 (Ansys DT 技術)

應用重點

晶片、系統單晶片(SoC)、電子控制單元(ECU)、電氣/電子架構

機械、熱力、流體、電磁、多物理場

生命週期涵蓋範圍

完整的設計與驗證生命週期(電子系統深度);透過基於 eDT 的模型進行運作範圍擴展

完整產品生命週期(涵蓋系統與物理層面);用於建構與驗證的基於物理的 ROM,以及用於運維的部署型數位孿生

主要使用情境

虛擬原型設計, 矽前軟體開發、軟硬體整合協同設計, 軟體定義車輛 (SDV) 驗證

由人工智慧增強的物理校準、預測性維護、運作監控、製程優化

核心技術

虛擬化、模擬、FPGA 原型開發、SiL/HiL 協同模擬、雲端原生 協作

基於物理的模擬(CFD、FEA、電磁模擬)、降階模型(ROMs)、AI/ML 增強

目標受眾

晶片設計人員、嵌入式軟體工程師、驗證團隊、SDV 整合商

系統工程師、廠房操作員、現場服務團隊、多物理場分析師

主要產品

eDT 平台, Virtualizer、VDK、 Silver,SIL 套件, ZeBu, HAPS, Platform Architect, TPT

Twin Builder、TwinAI、SCADE、optiSLang、Minerva、Fluent、Icepak、Mechanical、HFSS、AVxcelerate軟體

部署

雲端原生 虛擬環境(從預生產到驗證)

用於部署運作雙生的工業物聯網(IIoT)平台(AWS、Azure、NVIDIA Omniverse)

edt 與系統層級數位孿生 的比較

圖 3. 電子產品數位孿生 與系統級數位孿生 的比較。 兩套互補的技術組合。 新思科技 eDT 技術(左側,海軍)著重於晶片、系統單晶片(SoC)、電子控制單元(ECU)及電氣/電子(E/E)架構層級的電子技術深度。 Ansys 數位孿生 技術(右側,Teal)則著重於橫跨機械、熱力、流體、電磁及多物理場 領域的系統與物理廣度。雙向金色箭頭顯示,運作數據可為下一代 新思科技 eDT 模型及 Ansys 設計階段的模擬提供參考,而設計資料則為運作模型提供參考——這是一個持續的迴圈,而非單向的交接。

總而言之, 新思科技 並 Ansys 涵蓋從電子技術的深度到系統與物理層面的廣度,形成完整的範疇。 新思科技 eDT 技術組合使團隊能夠在製造出第一顆晶片之前,便在虛擬環境中設計、驗證及確認電子系統。一旦這些產品進入量產階段, Ansys Twin Builder 軟體會利用降階模型 (ROMs) 建立基於模擬的數位孿生,用於即時運作監控——包括混合分析與支援數位主線的部署——這些模型將複雜的物理現象簡化為運算效率高的表示形式,適合部署於工業物聯網 (IIoT) 平台上。 Ansys TwinAI 軟體則透過 AI 驅動的預測性分析進一步擴展此功能,將基於物理的模型與真實世界的運作數據整合在一起。

這並非單向的交接。由 Ansys 「營運雙生體」所蒐集的現場數據——包括實際運作的效能指標、故障模式及環境應力模式——可為下一代硬體設計提供參考,並回饋至更新的電子設計圖(eDTs),從而建立營運與工程之間的閉環。每一代產品都能從前一代產品的營運洞察中獲益。

綜合來看, 新思科技 與 Ansys 產品組合涵蓋了從電子學的深度到系統與物理學的廣度——這種涵蓋範圍在業界相對罕見。探索 該Ansys 數位孿生 產品組合,則專注於該類別中互補的系統與物理學領域。

電子產品採用數位孿生 時的工程考量

評估採用 eDT 的工程團隊應同時了解其功能與實際考量因素。以下是 新思科技 eDT 技術組合旨在解決的常見考量事項。

模型精確度與模擬速度的權衡

高保真度模型(週期精確、閘極層級)雖能提供更精確的結果,但執行速度卻比功能模型慢數個數量級。針對每個開發階段選擇適當的抽象層級,是工程設計中的一項核心權衡。 新思科技 eDT 技術組合提供了一套結構化的精確度光譜:採用Virtualizer/VDK 格式的快速功能性 TLM 模型,用於早期軟體啟動;採用ZeBu 格式的時鐘週期精確模型,用於最終驗證;以及採用HAPS 格式的FPGA 原型設計,用於實體原型驗證。開發團隊可快速啟動專案,並隨著設計日趨成熟而逐步提升精確度。

多廠商工具鏈整合

大多數組織在運作時,都會混合使用各種設計工具、專有模型,以及歷經多年累積而成的既定工作流程。若需全面更換工具的 eDT 平台,實務上並不可行。SIL Kit 的開源、廠商中立架構正是為此而特別設計:它能將第三方模擬器、符合 FMU 標準的模型及專有工具與 新思科技 元件,無需更換任何工具。該 新思科技 eDT 平台將此優勢延伸至平台層級,提供預先整合的內容,涵蓋 新思科技 技術、開放生態系統合作夥伴以及可擴展運算能力,均已預先整合。

協作環境中的智慧財產權保護

多方協作開發計畫(OEM + 一級供應商 + 半導體供應商)需要在不洩露專有設計智慧財產權(IP)的前提下共享虛擬模型。加密的模型容器、具備存取控制的雲端環境,以及讓各參與方能自主掌控其運算環境的部署模式,共同提供了所需的安全框架。各參與方在進行協同模擬時,均無法窺見其他方的內部設計。

大型多ECU模擬的運算規模

即時與近即時的模擬需求——特別是針對汽車 ADAS 測試與 HiL 整合——正不斷挑戰現有運算基礎架構的極限。諸如 新思科技 eDT Platform 等基於雲端的環境雖能提供彈性運算擴展能力,但對於執行對延遲敏感的協同模擬、且成員分佈於各地的團隊而言,網路延遲仍是實際需考量的因素。根據工作負載及團隊分佈狀況來規劃運算資源規模,是一項經過深思熟慮的工程決策,而非事後才考慮的環節。

跨團隊工作流程協調

現代電子產品的開發橫跨多個工程領域,包括晶片設計、嵌入式軟體、應用程式開發及系統整合,每個領域都有其專屬的工具與開發節奏。要讓這些團隊圍繞著共同的虛擬平台進行協調,需要明確的工作流程設計:包括如何將虛擬開發套件(VDK)從晶片設計團隊交付給軟體團隊、如何在持續整合/持續部署(CI/CD)管道中組織回歸測試,以及如何安排整合情境的順序並進行追蹤。 eDT 平台提供了協調層,但工作流程的設計屬於程式層級的工程責任。

由人工智慧增強的測試生成與覆蓋率

隨著 eDT 環境日益複雜,可能的測試情境數量也迅速增加。用於自動生成測試、智慧覆蓋率分析及異常偵測的機器學習方法,正逐漸成為將模擬資源集中於高風險情境的解決方案。人工智慧/機器學習與 eDT 工作流程的交匯,是整個產業中一個活躍的創新領域——且正日益整合至 新思科技 eDT 技術組合中。

新思科技 電子產品數位孿生解決方案

eDT 新思科技 eDT 技術組合涵蓋了建置、部署及管理電子數位孿生的各項能力。其範圍涵蓋虛擬化、模擬、原型製作、測試自動化及雲端基礎架構。以下技術構成了 新思科技 eDT 技術組合的核心,每項技術皆針對上述「數位孿生 」工作流程中的特定階段或面向提供解決方案。

新思科技 電子數位孿生 (eDT) 平台

新思科技 eDT 平台——於 2026 年 3 月推出——是一個開放式平台,將 新思科技 eDT 技術(虛擬原型、模擬器、原型製作系統)的子集,並結合合作夥伴的內容與雲端基礎架構,整合為一個統一的環境,用於建立、管理、部署及運用電子數位孿生。該平台同時支援 SaaS 與 BYOC 部署模式,並提供預先整合的雲端式 eDT Labs,其中包含 新思科技 相關技術、開放生態系統工具、模型及可擴展運算資源。

新思科技 Virtualizer 以及Virtualizer 開發套件 (VDK)

新思科技 Virtualizer 用於建立電子系統的虛擬原型。這些原型——以「Virtualizer 開發套件」(VDK)的形式提供——作為基礎電子數位孿生。VDK 可執行未經修改的量產軟體二進位檔,並呈現近乎真實硬體的行為,使軟體團隊能在實體矽晶片問世前數月,便於完全虛擬的環境中進行建置、測試與除錯。針對主要汽車 SoC 平台及 Arm 虛擬平台,均提供預先整合的 VDK。

新思科技 ZeBu

新思科技 ZeBu 這是一個專為驗證團隊及軟體開發人員設計的硬體輔助模擬平台,能以加速的執行速度提供閘級精確度。ZeBu 所針對的抽象層級與Virtualizer / VDK 不同——它能以閘級精確度對大型設計進行晶片前模擬,並採用風冷式部署方案以滿足驗證環境的需求。ZeBu 在精確度光譜上的定位與虛擬原型設計 不同;兩者互為補充,而非可互換。

新思科技 HAPS

新思科技 HAPS 這是一套基於FPGA 的原型設計解決方案,用於在實體原型環境中進行從IP到SoC的硬體與軟體驗證。HAPS 架起了從晶片前端虛擬環境到實體硬體驗證之間的橋樑。

新思科技 Silver

新思科技 Silver 這是一套用於建立和執行虛擬電子控制單元(vECU)的「軟體在迴路中」(Software-in-the-Loop)解決方案。它為電子控制單元的開發、功能測試及驗證提供了一個可早期部署、可擴展、具成本效益且確定性的模擬平台,適用於 AUTOSAR、Linux、QNX 及各類嵌入式即時作業系統(RTOS)。

Vector 推出的 SIL 套件以及 新思科技

SIL Kit是一個用於連接「軟體在迴路中」(Software-in-the-Loop)環境的開源函式庫,由 Vector 與 新思科技共同開發。它能透過 TCP/IP 網路,將來自多家供應商的虛擬 ECU、仿真器、虛擬機器及模擬器整合至單一協同模擬環境中。SIL Kit 支援 CAN、CAN FD、CAN XL、乙太網路、FlexRay 及 LIN 網路模擬。其供應商中立且開源的架構,使其成為多方參與的 SDV 開發計畫中的整合骨幹,在此類計畫中,沒有任何單一工具供應商能掌控整個工具鏈。

Platform Architect

Platform Architect 支援基於 SystemC 的早期架構探索及系統級效能/功耗分析。Platform Architect 使架構團隊能在著手進行詳細的 RTL 實作之前,先評估設計上的權衡取捨。

互補性 Ansys 互補性解決方案

Ansys TPT

Ansys TPT 這是一個專為 MiL、SiL、PiL 及 HiL 測試工作流程設計的測試自動化平台。TPT 能確保在所有開發階段中一致地執行測試,包括用於 ECU 驗證的 AUTOSAR 測試。

針對產品生命週期的營運階段,Ansys (數位孿生 )產品組合提供了互補功能,將設計階段電子設計圖(eDTs)的價值延伸至生產及現場運作階段。

Ansys 雙生建造者

Ansys Twin Builder軟體利用降階模型(ROM)建立基於模擬的數位孿生,以進行即時運作監控。

Ansys TwinAI

Ansys TwinAI軟體新增了由人工智慧驅動的預測分析功能,將基於物理的模型與實際運作數據整合在一起。

Ansys SCADE

Ansys SCADE提供整合 AUTOSAR 且符合ISO 26262 / DO-178C 認證標準的基於模型開發解決方案,專用於安全關鍵型軟體——此方案與 新思科技 eDT 技術組合,在安全關鍵嵌入式開發的軟體架構層面形成互補。

結合 新思科技的 eDT 技術,這些工具涵蓋了從電子學的深度到系統與物理學的廣度,完整涵蓋了該領域的所有範疇。

延伸閱讀

常見問題

傳統的數位雙生(數位孿生 )通常指用於監控和優化運作中實體資產(如工廠、車輛、發電廠)的系統與物理虛擬複本。電子數位雙生(數位孿生 ,eDT)則運作於不同的應用層級。它在設計與開發階段將電子硬體本身(晶片、系統單晶片、電子控制單元)虛擬化,使軟體開發及硬體與軟體的驗證得以在實體硬體尚未存在之前進行。 新思科技 eDT 技術組合與 Ansys 數位孿生 技術組合在該類別中相互互補,設計階段的 eDT 與營運雙生體之間存在雙向資料流,使不同產品世代間能相互提供資訊。

eDTs 廣泛應用於任何以客製化或半客製化電子元件開發軟體定義產品的產業。主要採用者包括汽車產業(SDV 開發、ADAS 驗證)、航太與國防產業(航空電子設備、任務關鍵型系統)、半導體產業(SoC 啟動測試、IP 驗證)、工業物聯網(嵌入式控制器)以及醫療器材產業(受法規管制的嵌入式軟體)。 這些產業的共同需求在於:必須在電子硬體實體存在之前,便在該硬體上驗證複雜的軟體;同時也面臨著經濟壓力,必須以比單純實體原型製作更快速、更經濟且品質更高的方式完成驗證。

不完全是這樣。 實體驗證對於最終生產核准仍不可或缺,特別是在受ISO 26262 (汽車)、DO-178C(航太)及IEC 62304(醫療器材)等標準規範的安全關鍵產業中。此外,實體測試對於驗證那些難以透過軟體完美建模的實際環境條件也至關重要,例如電磁干擾、極端條件下的熱行為,以及機械振動對焊點與連接器的影響。

然而,eDT 能夠消除或大幅減少早期階段的實體原型。根據 新思科技,電子設計(eDT)能大幅降低成本、壓縮時程並降低風險——儘管最終的實體驗證仍是開發流程中不可或缺的一環。

該 新思科技 eDT 技術組合與 Ansys 數位孿生 技術組合,是更廣泛的「數位孿生 」類別中,互補且處於應用層面的兩大組成部分。新思科技 eDT 技術專注於電子領域的深度——包括晶片、系統單晶片(SoC)、電子控制單元(ECU)以及完整的電氣與電子(E/E)架構——涵蓋整個設計與驗證生命週期,並透過源自 eDT 的模型延伸至營運層面。Ansys 數位孿生 技術專注於系統與物理層面的廣度——涵蓋機械、熱力、流體、電磁及多物理場 ——橫跨建構與驗證以及營運生命週期,並提供如Twin Builder軟體(基於物理的 ROM)、TwinAI 軟體(AI 增強)及SCADE軟體(基於模型的安全關鍵開發)等產品。 這些產品共同實現了從電子系統的深度到系統與物理領域的廣度之全面覆蓋——這在業界實屬罕見。

時間軸取決於三個主要面向。

適用範圍— 與涵蓋數十個相互連接的電子控制單元(ECU)的「系統之系統」eDT 相比,晶片級 VDK 的建置速度更快。

抽象層級— 用於軟體早期啟動的快速函式化 TLM 模型,其執行速度比用於最終驗證的時脈精確或閘極層級模型更快。

預先整合內容的可用性— 新思科技 針對主要汽車 SoC 平台及基於 Arm 的平台,提供開箱即用的預建 VDK;而從 RTL 建構的客製化模型則需要更多的工程開發時間。

最重要的是,eDT 的建構早在設計階段初期便已展開,並能立即創造價值:團隊無需等待「完整的」模型才開始進行軟體開發。

這些術語雖密切相關,但並非完全相同。虛擬原型是特定硬體元件或系統的軟體模型——例如,用於建模特定系統單晶片(SoC)的 VDK。電子設計平台(數位孿生 )則是更廣泛的概念:它不僅涵蓋虛擬原型,還包含模擬環境、測試基礎架構、協作工具以及生命週期管理功能,使其能在整個開發工作流程中發揮作用。實際上, 新思科技 eDT 平台將虛擬原型從孤立的工程工具,提升為受管、共享且部署於雲端的資產,讓多個團隊能在整個開發計畫中存取並以此為基礎進行建構。

深入瞭解 關於 新思科技 eDT Technologies

新思科技, Inc.(納斯達克代碼:SNPS)開發了上述的 eDT 技術——Virtualizer / VDK、ZeBu 、HAPS 、Silver 、SIL Kit、TPT 以及Platform Architect ——工程團隊會根據各開發階段的需求,將這些技術整合成具備適當精確度的電子數位孿生。新思科技 Electronics數位孿生 平台是一個開放式平台,能將這些技術整合成一個統一的「左移」開發環境。

關於「數位孿生 」類別中「系統與物理」這部分的補充內容,探索 該 Ansys,隸屬於 新思科技數位孿生 系列的一部分。

新思科技 提供來自從晶片到系統 的工程解決方案。

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