西門子數字化工業軟件全球高級副總裁兼大中華區董事總經理 梁乃明

今天全球產業正在經歷一場 “軟件定義”的變革，其不僅重塑了產品的形態與功能，更為企業創新開辟了全新疆域。

以汽車行業為例，遠程軟件更新已經成為常態——它能提升車輛性能、引入全新功能，無需用戶前往服務中心即可修復問題。這種基于軟件定義的車輛平臺，既精準解決了用戶痛點，又通過持續的功能迭代創造出獨特的產品差異化優勢，重新定義了行業競爭的核心維度。

本文將深入探討軟件定義開發如何顛覆企業的產品與系統研發模式，以及全面數字孿生如何支撐這些新型開發方法——尤其通過電子設計自動化、軟件與系統之間的數字主線實現無縫連接，構建起適應新時代的開發范式。

“軟件定義”下的復雜性挑戰

軟件定義產品的開發面臨著前所未有的復雜性。軟件功能的任何微小調整，都可能引發連鎖反應。例如，電動汽車車載軟件的行為優化可能改變計算平臺的功耗特性，進而影響整車續航里程；若續航變化達到顯著程度，甚至可能倒逼電池尺寸重新設計，乃至整車物理布局的調整。

“軟件定義”增加了產品子系統之間的互連性。

在電動汽車中，軟件的更改甚至可能會加速電池組尺寸和包裝的設計更改。（圖片來源：西門子）

對軟件開發與差異化的高度聚焦深深影響著研發項目的架構，尤其是為軟件特性提供算力支撐的半導體器件領域。在傳統模式中，企業往往選用符合基本要求的現成芯片，軟件研發往往受制于通用硬件平臺的能力邊界。而隨著軟件系統復雜度與戰略重要性的雙重提升，越來越多的企業開始尋求定制化半導體解決方案——既能適配特定軟件工作負載，又能支持硬件與軟件的協同設計。

過去，定制芯片開發因周期長、成本高、風險大，對多數企業而言遙不可及。如今，半導體制造商通過異構集成等關鍵創新大幅縮短開發周期，使他們能夠將性價比優異的現成技術與更小、更經濟、風險更低的定制芯片模塊有機結合，在性能與成本之間找到最佳平衡點。

數字孿生賦能全域軟件驅動型開發

除了半導體器件與模塊，復雜系統制造商還需要統籌考慮多個子系統的并行開發與集成，包括：軟件應用程序及底層基礎功能，包含數據網絡的電氣與電子系統，以及機械組件與結構。

（圖片來源：西門子）

要實現這一目標，不僅需要整合多元化的工程技術與解決方案，更要將其無縫融合為協調統一、體驗卓越且用戶友好的終端產品。更具挑戰的是，企業必須在預算持續壓縮、周期不斷收緊的雙重壓力下完成這項任務，才能在白熱化的市場競爭中占據先機。

這些壓力倒逼企業構建互聯、敏捷、協同的新型開發體系，促進跨職能團隊間的信息無縫流動；同時要求加大數字化投入，打造覆蓋產品全生命周期的數字孿生。這種覆蓋復雜產品或系統的全面數字孿生，通過數字主線技術實現所有產品模型與數據的貫通，為開發者提供了統一的可視化平臺，清晰呈現軟件層、電子架構與機械組件間的多維耦合關系。這種實時同步機制，有效規避了傳統開發中高昂的協同延遲成本，確保產品每個維度的演進都始終與動態需求及法規標準的迭代保持同步。

供應鏈經理、軟件工程師與機械設計師能在共享的數字生態系統中實時互動，簡化驗證流程，確保任何修改都不會引入未預見的復雜性。通過在產品數字孿生上進行早期工藝規劃、建模與驗證，還能顯著提升制造準備度。這種全域協同方法降低了開發風險，提高了研發效率，使企業能夠更快地將高質量、尖端產品推向市場。

半導體虛擬化開啟左移開發新紀元

對于軟件定義的產品或系統而言，半導體開發與驗證流程的虛擬化同樣至關重要。在傳統模式下，軟件團隊必須等待物理硬件原型就緒才能開展測試，這不僅拖慢開發周期，更會放大項目風險。如今，數字化為半導體架構的虛擬化鋪平了道路，實現了軟件開發與硬件開發的解耦，使軟件開發能夠在實體半導體器件投入制造前就全面啟動——而這正是軟件定義時代“左移”策略的核心要義。

半導體架構的虛擬化使硬件與軟件團隊能在虛擬空間中協同工作，真正實現軟件開發的“左移”。

（圖片來源：西門子）

這種虛擬化技術讓團隊能夠在系統未完全集成的情況下，提前解決軟件與硬件之間的依賴關系。隨著半導體模型在開發過程中不斷提升保真度，軟件團隊可以持續更新應用程序以匹配預期的半導體性能，最大限度減少集成階段的錯誤。這一能力還有助于企業充分發揮異構集成半導體的優勢——通過優化處理器核心、內存配置和接口，精準適配不斷演進的計算需求，同時控制成本。

此外，互聯的數字生態系統確保了軟件與半導體規格的每一次更新，都能即時反映在系統的全面數字孿生中。當軟件與半導體配置逐漸成熟時，電氣和機械團隊可以基于最新信息開展設計工作，充分考量軟件變化可能對其負責的系統產生的影響，形成全域協同的研發閉環。

軟件定義產品的影響力日益增長，對軟件的高度依賴也帶來了新的復雜性，這就要求企業必須采用集成的開發方法。隨著軟件與半導體的進一步融合，定制化半導體解決方案的需求也迎來增長——為特定工作負載優化計算能力已成為市場競爭的關鍵。數字化，特別是全面數字孿生，已成為管理這些相互依賴環節的核心工具，支持跨職能團隊進行實時協作與驗證，幫助企業在未來的產業格局中占據制高點。