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      EDA三巨頭為何集體押注汽車(chē)系統(tǒng)仿真?

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      隨著汽車(chē)行業(yè)向電動(dòng)化、智能化和自動(dòng)駕駛方向加速轉(zhuǎn)型,電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)行業(yè)正迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。汽車(chē)電子系統(tǒng)的復(fù)雜性、安全性與快速迭代等需求下,從芯片設(shè)計(jì)到系統(tǒng)級(jí)開(kāi)發(fā)的關(guān)系越來(lái)越密切,EDA巨頭們正在通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新與戰(zhàn)略收購(gòu),競(jìng)相布局汽車(chē)系統(tǒng)級(jí)解決方案。

      以新思科技(Synopsys)、西門(mén)子和Cadence全球EDA三巨頭為例,憑借各自的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)和技術(shù)積累,正在汽車(chē)電子領(lǐng)域展開(kāi)激烈角逐。上周,新思科技剛剛宣布350億美元收購(gòu)?fù)瓿葾nsys公司,在此之前的五月份,西門(mén)子宣布完成106億美元收購(gòu)Altair的計(jì)劃。

      有意思的是,算上Cadence,三家公司都是2024年收購(gòu)系統(tǒng)仿真公司,而如今收購(gòu)已經(jīng)告一段落,剩下就是看各自公司的產(chǎn)品整合了。

      為什么是汽車(chē)電子仿真?

      在自動(dòng)駕駛、智能座艙、電池管理系統(tǒng)(BMS)等技術(shù)快速演進(jìn)的背景下,汽車(chē)電子系統(tǒng)的仿真和驗(yàn)證變得空前復(fù)雜。

      芯片設(shè)計(jì):需要考慮功耗、性能、熱管理;

      整車(chē)系統(tǒng):需應(yīng)對(duì)電磁干擾(EMI)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、空氣動(dòng)力學(xué);

      開(kāi)發(fā)周期:越來(lái)越短,要求“開(kāi)發(fā)左移”,即提前在虛擬環(huán)境中驗(yàn)證系統(tǒng)性能;

      系統(tǒng)集成:芯片、傳感器、控制單元、軟件必須協(xié)同工作,任何一環(huán)出錯(cuò)都可能導(dǎo)致系統(tǒng)失效。

      在現(xiàn)代的工程設(shè)計(jì)中,尤其是像汽車(chē)電子、芯片設(shè)計(jì)、航空航天、智能制造這些高度復(fù)雜的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域,仿真已經(jīng)變得越來(lái)越重要,甚至在很多情況下,工程師們更愿意先做仿真,而不是直接進(jìn)行實(shí)物測(cè)試。這是為什么呢?其實(shí)背后有很多現(xiàn)實(shí)的考量。


      首先,仿真的成本要低得多。如果你要測(cè)試一個(gè)芯片或者一個(gè)汽車(chē)控制系統(tǒng),通常需要先制造出實(shí)物原型。而制造原型本身就是一個(gè)非常昂貴的過(guò)程,尤其是像芯片這樣的高精密產(chǎn)品,一次流片動(dòng)輒就是幾千萬(wàn)甚至上億的成本。而仿真則不同,它不需要實(shí)際制造硬件,只需要一臺(tái)電腦和合適的軟件,就可以在虛擬環(huán)境中對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。這樣一來(lái),不僅節(jié)省了材料成本,還能在設(shè)計(jì)早期就發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,避免后期返工帶來(lái)的巨大損失。

      其次,仿真比測(cè)試快得多。現(xiàn)實(shí)中做測(cè)試,往往需要等待硬件制造、搭建測(cè)試環(huán)境、調(diào)試設(shè)備,整個(gè)過(guò)程可能需要幾天甚至幾周。而仿真的過(guò)程可以非常迅速,尤其是在高性能計(jì)算和云計(jì)算的支持下,工程師可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)完成成百上千次不同參數(shù)的模擬,大大提升了開(kāi)發(fā)效率。這也符合現(xiàn)在“開(kāi)發(fā)左移”的趨勢(shì),也就是把驗(yàn)證工作盡可能提前到設(shè)計(jì)的早期階段,這樣可以更快地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、更快地迭代。

      再者,仿真可以模擬現(xiàn)實(shí)中很難甚至無(wú)法測(cè)試的場(chǎng)景。比如你想測(cè)試一輛自動(dòng)駕駛汽車(chē)在極端天氣、突發(fā)障礙物、高速追尾等危險(xiǎn)情況下的反應(yīng),現(xiàn)實(shí)中去做這些測(cè)試不僅成本高昂,而且風(fēng)險(xiǎn)極大。而通過(guò)仿真,你可以在安全的環(huán)境下模擬這些極端情況,甚至可以設(shè)置一些現(xiàn)實(shí)中幾乎不可能發(fā)生的邊界條件,從而更全面地驗(yàn)證系統(tǒng)的魯棒性和安全性。

      另外,仿真還能覆蓋更多的測(cè)試用例。現(xiàn)實(shí)測(cè)試往往只能覆蓋有限的場(chǎng)景,但仿真可以輕松模擬成千上萬(wàn)種不同的輸入組合和運(yùn)行條件,這樣就能更全面地驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。這對(duì)于像自動(dòng)駕駛、電池管理系統(tǒng)、5G通信等復(fù)雜系統(tǒng)來(lái)說(shuō)尤為重要。

      當(dāng)然,仿真并不是要完全取代測(cè)試,而是與測(cè)試形成一種互補(bǔ)的關(guān)系。仿真更適合在設(shè)計(jì)早期進(jìn)行驗(yàn)證和快速迭代,而測(cè)試則更多用于最終的實(shí)物驗(yàn)證和合規(guī)認(rèn)證。比如在芯片設(shè)計(jì)中,仿真可以幫助工程師在流片之前驗(yàn)證功能和性能,而流片之后的實(shí)際測(cè)試則用于確認(rèn)芯片在真實(shí)環(huán)境下的表現(xiàn)是否符合預(yù)期。

      總的來(lái)說(shuō),仿真之所以越來(lái)越被重視,是因?yàn)樗诔杀尽⑿省踩浴⒏采w范圍等多個(gè)維度上,都展現(xiàn)出了比傳統(tǒng)測(cè)試更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。尤其是在系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜、開(kāi)發(fā)周期越來(lái)越短的今天,仿真已經(jīng)成為現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中不可或缺的一部分。


      新思科技收購(gòu)Ansys:開(kāi)啟系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)新篇章

      2024年1月16日,新思科技宣布以約350億美元收購(gòu)仿真軟件巨頭Ansys,這一交易標(biāo)志著EDA行業(yè)向系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)型的重大里程碑。2025年7月17日,新思科技宣布完成對(duì)Ansys的收購(gòu)。

      作為多物理場(chǎng)仿真領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,Ansys產(chǎn)品覆蓋結(jié)構(gòu)、熱傳遞、流體、電子和光學(xué)元件仿真,與新思科技的EDA工具形成強(qiáng)大互補(bǔ)。 通過(guò)此次收購(gòu),新思科技構(gòu)建了從芯片到系統(tǒng)級(jí)的協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái),特別是在汽車(chē)電子領(lǐng)域,提供了涵蓋芯片設(shè)計(jì)、電源完整性、射頻濾波器以及整車(chē)系統(tǒng)仿真的全面解決方案。

      Ansys的仿真軟件可以涵蓋汽車(chē)從外觀到內(nèi)飾,從底盤(pán)到總成,以及整個(gè)電子電氣架構(gòu)的一切。從自動(dòng)駕駛到電池、電機(jī)、電力電子,利用汽車(chē)數(shù)字孿生技術(shù),工程師才能更快地進(jìn)行創(chuàng)新,降低成本,在問(wèn)題發(fā)生之前解決問(wèn)題,并提供市場(chǎng)所需的卓越性能。Ansys可提供基于物理的汽車(chē)數(shù)字孿生解決方案,涵蓋關(guān)鍵的車(chē)輛工程學(xué)科。


      新思科技通過(guò)此次收購(gòu),不僅增強(qiáng)了在汽車(chē)電子領(lǐng)域的多物理場(chǎng)仿真能力,還將其EDA工具鏈與Ansys的系統(tǒng)級(jí)仿真技術(shù)深度整合,為汽車(chē)制造商提供從芯片到整車(chē)的優(yōu)化解決方案。例如,在自動(dòng)駕駛芯片設(shè)計(jì)中,新思科技的工具可優(yōu)化功耗與性能,而Ansys的仿真平臺(tái)可驗(yàn)證芯片在高溫、高壓等極端環(huán)境下的可靠性。這種端到端的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)能力,使新思科技在汽車(chē)電子市場(chǎng)占據(jù)了優(yōu)勢(shì)。

      新思科技和Ansys 擁有高度互補(bǔ)的業(yè)務(wù)和巨大的擴(kuò)展機(jī)會(huì)。此次合并將增強(qiáng)新思科技“硅到系統(tǒng)”戰(zhàn)略,不僅覆蓋核心 EDA 領(lǐng)域,還覆蓋汽車(chē)、航空航天和工業(yè)等極具吸引力的鄰近增長(zhǎng)領(lǐng)域。Ansys 在這些領(lǐng)域擁有成熟的業(yè)務(wù)和成功的市場(chǎng)推廣經(jīng)驗(yàn)。


      如圖所示,在系統(tǒng)級(jí)以及機(jī)電一體化方面,芯片及軟硬件,需要聯(lián)合協(xié)同,通過(guò)系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)、監(jiān)控以及優(yōu)化,開(kāi)發(fā)出最合適的產(chǎn)品。

      當(dāng)今智能系統(tǒng)的復(fù)雜性要求將半導(dǎo)體設(shè)計(jì)與仿真分析相集成,以確保互聯(lián)系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中正常運(yùn)行。將新思科技的EDA 技術(shù)與 Ansys 成熟的仿真和分析能力相結(jié)合,可以為客戶提供全面、強(qiáng)大且以系統(tǒng)為中心的創(chuàng)新方法。所有 Ansys 客戶,包括半導(dǎo)體行業(yè)以外的客戶,均可受益于全面的產(chǎn)品和技術(shù)組合,從而推動(dòng)創(chuàng)新。

      新思科技與Ansys 自 2017 年以來(lái)一直保持著成功且不斷發(fā)展的合作伙伴關(guān)系,雙方擁有共同的文化,以誠(chéng)信、卓越執(zhí)行和賦能客戶為核心。此次高度互補(bǔ)的解決方案整合,預(yù)計(jì)將為客戶提供更廣泛、深度集成的軟件工具套件,以解決他們最棘手的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),同時(shí)通過(guò)基于模型的復(fù)雜系統(tǒng)分析獲得寶貴的洞察。

      通過(guò)此次并購(gòu),新思科技的總潛在市場(chǎng)規(guī)模(TAM) 預(yù)計(jì)將增長(zhǎng) 1.5 倍,達(dá)到約 310億美元。受各行各業(yè)對(duì)電子與物理融合需求加速增長(zhǎng)的大趨勢(shì)推動(dòng),預(yù)計(jì)合并后的總潛在市場(chǎng)規(guī)模將以約 11% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。




      并購(gòu)?fù)瓿珊螅到y(tǒng)級(jí)的仿真和分析將與EDA收入持平,尤其是在航空航天、工業(yè)、汽車(chē)以及服務(wù)器四大市場(chǎng)中。

      西門(mén)子EDA:通過(guò)收購(gòu)Altair深化系統(tǒng)級(jí)能力

      西門(mén)子在汽車(chē)電子領(lǐng)域的布局同樣雄心勃勃。2024年10月31日,西門(mén)子宣布以106億美元收購(gòu)美國(guó)工業(yè)仿真軟件廠商Altair Engineering,強(qiáng)化了其在系統(tǒng)級(jí)軟件能力上的競(jìng)爭(zhēng)力。

      Altair的仿真技術(shù)涵蓋機(jī)械、流體、電磁和熱管理等領(lǐng)域,與西門(mén)子其工業(yè)軟件生態(tài)的廣度和智能化協(xié)同能力產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),為汽車(chē)電子系統(tǒng)提供了從芯片到整車(chē)的多維度仿真能力。其中汽車(chē)和航空航天行業(yè)是最大的客戶群體,其客戶包括福特汽車(chē)公司、通用汽車(chē)公司和Stellantis 等主要汽車(chē)制造商,以及波音等大型企業(yè)。

      “通過(guò) ONE Tech Company 計(jì)劃,我們將拓展在工業(yè)軟件領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位,這將使所有行業(yè)都能從數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動(dòng)的革命中受益。”西門(mén)子股份公司總裁兼首席執(zhí)行官 Roland Busch 表示。

      整合 Altair 在仿真、高性能計(jì)算 (HPC)、數(shù)據(jù)科學(xué)和人工智能 (AI) 領(lǐng)域的技術(shù)能力,西門(mén)子將能夠進(jìn)一步提升其產(chǎn)品和流程的效率和可持續(xù)性。西門(mén)子能夠協(xié)助自己和客戶獲得全新的仿真專業(yè)知識(shí),優(yōu)化其高性能計(jì)算流程,創(chuàng)建新的人工智能工具并執(zhí)行數(shù)據(jù)分析,從而幫助各種規(guī)模的企業(yè)加速創(chuàng)新和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

      收購(gòu) Altair 是西門(mén)子“ONE Tech Company”計(jì)劃的一部分,將顯著提升西門(mén)子的數(shù)字收入份額。這項(xiàng)增長(zhǎng)計(jì)劃使西門(mén)子能夠進(jìn)一步鞏固其強(qiáng)大的市場(chǎng)地位,并將業(yè)績(jī)和價(jià)值創(chuàng)造提升到新的高度。


      如圖所示,通過(guò)收購(gòu)Altair,西門(mén)子掌握了更多基于物理世界的仿真組合。



      Altair 處于汽車(chē)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的前沿,提供涵蓋整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生命周期的全面專業(yè)知識(shí)和支持。

      從設(shè)計(jì)工程到制造和供應(yīng)鏈管理,Altair在電動(dòng)推進(jìn)、互聯(lián)互通、電磁兼容性 (EMC) 和數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域的尖端技術(shù)和解決方案使我們能夠支持全球最大的原始設(shè)備制造商 (OEM) 和供應(yīng)商加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā),增強(qiáng)高級(jí)安全性和用戶體驗(yàn),優(yōu)化車(chē)輛燃油經(jīng)濟(jì)性和車(chē)輛架構(gòu),縮短上市時(shí)間并優(yōu)化成本,并提高可持續(xù)性。

      Altair在諸多方面可以簡(jiǎn)化汽車(chē)設(shè)計(jì)流程,比如汽車(chē)軟件解決方案(例如Altair? Inspire?和Altair? HyperMesh?)為工程師提供了優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、增強(qiáng)協(xié)作和減少物理原型制作的工具。

      另外,其電動(dòng)汽車(chē)解決方案(例如基于模型的開(kāi)發(fā)(MBD))通過(guò)在虛擬環(huán)境中仿真產(chǎn)品性能,幫助客戶降低成本并提高效率。這創(chuàng)造了更高效的原型開(kāi)發(fā)流程,并最終縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間。

      高效的制造流程對(duì)于成功至關(guān)重要。然而,傳統(tǒng)方法成本高昂、耗時(shí)耗力且容易出錯(cuò)。Altair 的流程仿真、增材制造和工裝設(shè)計(jì)解決方案可幫助汽車(chē)制造商優(yōu)化流程、提高效率并降低成本。預(yù)測(cè)分析解決方案可及早發(fā)現(xiàn)低質(zhì)量產(chǎn)品,從而消除浪費(fèi)、確保高質(zhì)量產(chǎn)出并降低能耗。

      Altair 在汽車(chē)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的解決方案,例如多學(xué)科優(yōu)化 (MDO),旨在優(yōu)化廣泛用例(包括 BEV、HEV、PHEV)的“滑板”平臺(tái)設(shè)計(jì)以及功能(轎車(chē)、卡車(chē)、探險(xiǎn)),以提高性能并降低開(kāi)發(fā)成本。

      另外,針對(duì)電子系統(tǒng)方面,Altair也有諸多方案應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。比如,提供用于設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)電機(jī)的端到端解決方案,包括快速概念評(píng)估、詳細(xì)的電磁和熱現(xiàn)象分析、自動(dòng)化設(shè)計(jì)探索、駕駛循環(huán)仿真以及動(dòng)力總成組件優(yōu)化。也有一系列應(yīng)用于逆變器、電機(jī)、EMI/EMC等解決方案,以及模擬電池保護(hù)等等。

      Altair的整體解決方案采用降階建模來(lái)優(yōu)化動(dòng)力系統(tǒng)、車(chē)輛空氣動(dòng)力學(xué)和電池組等關(guān)鍵子系統(tǒng),無(wú)需依賴高保真仿真模型即可實(shí)現(xiàn)更佳的電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)。

      此外,Altair的產(chǎn)品還包括天線設(shè)計(jì)和布局優(yōu)化軟件Feco,電子系統(tǒng)可視化解決方案Altair EEvision以及PCB驗(yàn)證方案Altair PollEx,熱分析和機(jī)械分析軟件SimLab等等。

      尤其是隨著AI的加持下,這些仿真和驗(yàn)證效率要比以往更快更全面。


      通過(guò)收購(gòu),西門(mén)子實(shí)現(xiàn)了在工業(yè)市場(chǎng)完整的數(shù)字孿生及模擬仿真的產(chǎn)品組合。

      Cadence:多物理場(chǎng)與AI驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

      Cadence在汽車(chē)電子領(lǐng)域的布局以多物理場(chǎng)系統(tǒng)分析和AI技術(shù)為核心,通過(guò)一系列戰(zhàn)略收購(gòu)和工具創(chuàng)新,構(gòu)建了從芯片到系統(tǒng)的全流程解決方案。2024年3月5日,Cadence以12.4億美元收購(gòu)BETA CAE Systems,擴(kuò)展了其在汽車(chē)和航空航天仿真領(lǐng)域的布局。

      在過(guò)去的六年里,Cadence已經(jīng)從單一的芯片級(jí)設(shè)計(jì)工具供應(yīng)商,轉(zhuǎn)向從電路板到飛機(jī)等大型物理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)軟件。同時(shí),Cadence也宣布了一款超級(jí)計(jì)算機(jī),旨在幫助模擬噴氣機(jī)周?chē)目諝饬鲃?dòng)情況或其他用途。

      BETA CAE的軟件廣泛應(yīng)用于汽車(chē)結(jié)構(gòu)分析和仿真,客戶包括本田、通用和洛克希德·馬丁等。BETA CAE 提供了一個(gè)完整的平臺(tái),支持多物理場(chǎng)系統(tǒng)仿真的整個(gè)仿真和分析流程,涵蓋機(jī)械/結(jié)構(gòu)、計(jì)算流體力學(xué)(CFD)和電磁(EM)分析。其旗艦產(chǎn)品包括:ANSA,一款先進(jìn)的多學(xué)科計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)前處理器,包含在單一、貫通的集成環(huán)境中構(gòu)建完整模型所需的所有功能;以及 META,一款先進(jìn)的多學(xué)科 CAE 后處理器,用于以最佳方式可視化數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果并生成報(bào)告,具備最先進(jìn)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能。此外,BETA CAE 的 EPILYSIS 和 FATIQ 求解器使客戶能夠高效解決結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化問(wèn)題。SPDRM 工具通過(guò)提供簡(jiǎn)單直觀的方式來(lái)捕獲、部署、管理和改進(jìn) CAE 流程,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、流程和資源的集成編排。

      BETA CAE 的產(chǎn)品與 Cadence 的多物理場(chǎng)系統(tǒng)分析產(chǎn)品組合高度互補(bǔ),包括 Clarity、Celsius、Sigrity、Voltus、Fidelity以及Millennium多物理場(chǎng)平臺(tái),解決電磁、熱、信號(hào)和電源完整性問(wèn)題,以及 CFD 領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。

      正如BETA CAE官方所述:“模擬不僅僅是一種工具,它幫助我們理解系統(tǒng)的行為方式。模擬本身已經(jīng)取得了進(jìn)展,成為人類(lèi)最復(fù)雜創(chuàng)造物進(jìn)化的舞臺(tái)。我們認(rèn)為,模擬為人類(lèi)創(chuàng)造物提供了與自然進(jìn)化相同的體驗(yàn),即通過(guò)快速迭代試錯(cuò),模擬真實(shí)的過(guò)程、環(huán)境和經(jīng)驗(yàn)。模擬可以幫助您打破傳統(tǒng)權(quán)衡思維的壁壘。您無(wú)需犧牲質(zhì)量來(lái)節(jié)省時(shí)間和成本。模擬能夠?yàn)槟膭?chuàng)作提供深刻的洞見(jiàn),從而同時(shí)提升質(zhì)量、縮短時(shí)間并節(jié)省成本。”

      三巨頭的競(jìng)爭(zhēng)與汽車(chē)電子的未來(lái)

      新思科技、西門(mén)子EDA和Cadence在汽車(chē)電子乃至更廣闊的工業(yè)領(lǐng)域布局各有側(cè)重,但都以系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)為核心目標(biāo),都圍繞物理世界仿真進(jìn)行并購(gòu)補(bǔ)齊產(chǎn)品線和客戶群。

      隨著汽車(chē)電子系統(tǒng)的復(fù)雜性,要求EDA工具從傳統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)向系統(tǒng)級(jí)仿真延伸,涵蓋功耗、熱管理、信號(hào)完整性和可靠性等多維度挑戰(zhàn)。同時(shí),隨著更多系統(tǒng)級(jí)公司開(kāi)始涉足芯片設(shè)計(jì),這種交叉的機(jī)會(huì),給了EDA公司更多的市場(chǎng)空間。另外,隨著AI時(shí)代的到來(lái),極大緩解了效率問(wèn)題,EDA公司在這方面有著多年積累。

      不光是開(kāi)發(fā)復(fù)雜性提高,汽車(chē)的開(kāi)發(fā)周期也前所未有的快,開(kāi)發(fā)左移的設(shè)計(jì)方法學(xué)越來(lái)越多,這時(shí)仿真、驗(yàn)證和虛擬測(cè)試變得與原型開(kāi)發(fā)同樣重要,這也需要EDA供應(yīng)商學(xué)會(huì)從系統(tǒng)角度思考。

      無(wú)論如何,EDA廠商在汽車(chē)行業(yè)的智能化浪潮中扮演著關(guān)鍵角色,其數(shù)百億投資的野心,也將重塑汽車(chē)電子開(kāi)發(fā)的未來(lái)。

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