西门子数字化工业软件全球高级副总裁兼大中华区董事总经理 梁乃明

今天全球产业正在经历一场 “软件定义”的变革，其不仅重塑了产品的形态与功能，更为企业创新开辟了全新疆域。

以汽车行业为例，远程软件更新已经成为常态——它能提升车辆性能、引入全新功能，无需用户前往服务中心即可修复问题。这种基于软件定义的车辆平台，既精准解决了用户痛点，又通过持续的功能迭代创造出独特的产品差异化优势，重新定义了行业竞争的核心维度。

本文将深入探讨软件定义开发如何颠覆企业的产品与系统研发模式，以及全面数字孪生如何支撑这些新型开发方法——尤其通过电子设计自动化、软件与系统之间的数字主线实现无缝连接，构建起适应新时代的开发范式。

“软件定义”下的复杂性挑战

软件定义产品的开发面临着前所未有的复杂性。软件功能的任何微小调整，都可能引发连锁反应。例如，电动汽车车载软件的行为优化可能改变计算平台的功耗特性，进而影响整车续航里程；若续航变化达到显著程度，甚至可能倒逼电池尺寸重新设计，乃至整车物理布局的调整。

“软件定义”增加了产品子系统之间的互连性。

在电动汽车中，软件的更改甚至可能会加速电池组尺寸和包装的设计更改。（图片来源：西门子）

对软件开发与差异化的高度聚焦深深影响着研发项目的架构，尤其是为软件特性提供算力支撑的半导体器件领域。在传统模式中，企业往往选用符合基本要求的现成芯片，软件研发往往受制于通用硬件平台的能力边界。而随着软件系统复杂度与战略重要性的双重提升，越来越多的企业开始寻求定制化半导体解决方案——既能适配特定软件工作负载，又能支持硬件与软件的协同设计。

过去，定制芯片开发因周期长、成本高、风险大，对多数企业而言遥不可及。如今，半导体制造商通过异构集成等关键创新大幅缩短开发周期，使他们能够将性价比优异的现成技术与更小、更经济、风险更低的定制芯片模块有机结合，在性能与成本之间找到最佳平衡点。

数字孪生赋能全域软件驱动型开发

除了半导体器件与模块，复杂系统制造商还需要统筹考虑多个子系统的并行开发与集成，包括：软件应用程序及底层基础功能，包含数据网络的电气与电子系统，以及机械组件与结构。

（图片来源：西门子）

要实现这一目标，不仅需要整合多元化的工程技术与解决方案，更要将其无缝融合为协调统一、体验卓越且用户友好的终端产品。更具挑战的是，企业必须在预算持续压缩、周期不断收紧的双重压力下完成这项任务，才能在白热化的市场竞争中占据先机。

这些压力倒逼企业构建互联、敏捷、协同的新型开发体系，促进跨职能团队间的信息无缝流动；同时要求加大数字化投入，打造覆盖产品全生命周期的数字孪生。这种覆盖复杂产品或系统的全面数字孪生，通过数字主线技术实现所有产品模型与数据的贯通，为开发者提供了统一的可视化平台，清晰呈现软件层、电子架构与机械组件间的多维耦合关系。这种实时同步机制，有效规避了传统开发中高昂的协同延迟成本，确保产品每个维度的演进都始终与动态需求及法规标准的迭代保持同步。

供应链经理、软件工程师与机械设计师能在共享的数字生态系统中实时互动，简化验证流程，确保任何修改都不会引入未预见的复杂性。通过在产品数字孪生上进行早期工艺规划、建模与验证，还能显著提升制造准备度。这种全域协同方法降低了开发风险，提高了研发效率，使企业能够更快地将高质量、尖端产品推向市场。

半导体虚拟化开启左移开发新纪元

对于软件定义的产品或系统而言，半导体开发与验证流程的虚拟化同样至关重要。在传统模式下，软件团队必须等待物理硬件原型就绪才能开展测试，这不仅拖慢开发周期，更会放大项目风险。如今，数字化为半导体架构的虚拟化铺平了道路，实现了软件开发与硬件开发的解耦，使软件开发能够在实体半导体器件投入制造前就全面启动——而这正是软件定义时代“左移”策略的核心要义。

半导体架构的虚拟化使硬件与软件团队能在虚拟空间中协同工作，真正实现软件开发的“左移”。

（图片来源：西门子）

这种虚拟化技术让团队能够在系统未完全集成的情况下，提前解决软件与硬件之间的依赖关系。随着半导体模型在开发过程中不断提升保真度，软件团队可以持续更新应用程序以匹配预期的半导体性能，最大限度减少集成阶段的错误。这一能力还有助于企业充分发挥异构集成半导体的优势——通过优化处理器核心、内存配置和接口，精准适配不断演进的计算需求，同时控制成本。

此外，互联的数字生态系统确保了软件与半导体规格的每一次更新，都能即时反映在系统的全面数字孪生中。当软件与半导体配置逐渐成熟时，电气和机械团队可以基于最新信息开展设计工作，充分考量软件变化可能对其负责的系统产生的影响，形成全域协同的研发闭环。

软件定义产品的影响力日益增长，对软件的高度依赖也带来了新的复杂性，这就要求企业必须采用集成的开发方法。随着软件与半导体的进一步融合，定制化半导体解决方案的需求也迎来增长——为特定工作负载优化计算能力已成为市场竞争的关键。数字化，特别是全面数字孪生，已成为管理这些相互依赖环节的核心工具，支持跨职能团队进行实时协作与验证，帮助企业在未来的产业格局中占据制高点。