2023年9月6日,由Design&Reuse主辦的IP SoC China 2023在上海召開(kāi),這是中國(guó)首個(gè)完全致力于IP(硅知識(shí)產(chǎn)權(quán))和基于IP電子系統(tǒng)的獨(dú)特全球性活動(dòng)。芯耀輝因在車(chē)規(guī)IP領(lǐng)域的突出成就受邀出席本次大會(huì),芯耀輝產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)黃浩然進(jìn)行了《接口IP--為汽車(chē)搭建“智慧神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”,為智能駕駛保駕護(hù)航》主題演講,分享了接口IP技術(shù)作為關(guān)鍵角色是如何賦能智能汽車(chē)發(fā)展的。
汽車(chē)的智能化正成為不可阻擋的趨勢(shì)。最近幾年,這個(gè)人們?cè)鵁o(wú)比熟悉的代步工具正悄然進(jìn)化,逐漸發(fā)展成為一個(gè)全新的智能移動(dòng)空間。無(wú)論是智能導(dǎo)航、娛樂(lè)或辦公,還是終極的自動(dòng)駕駛,智能化的汽車(chē)正在深刻改變?nèi)藗兊某鲂泻蜕罘绞健?/p>
汽車(chē)的智能化也提升了汽車(chē)整體的價(jià)值鏈,使汽車(chē)芯片在這個(gè)過(guò)程中被重估,成為汽車(chē)行業(yè)新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。不過(guò),汽車(chē)芯片不僅需要面對(duì)比消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)電子元件更為苛刻的外部工作環(huán)境,還對(duì)可靠性和安全性有更高的要求。因此,除了在設(shè)計(jì)方法上要不斷更新之外,經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的車(chē)規(guī)芯片IP的引入也將至關(guān)重要。
走上快車(chē)道的智能化
汽車(chē)智能化趨勢(shì)最明顯的體現(xiàn)就是自動(dòng)駕駛和智能座艙,這也是汽車(chē)電子兩個(gè)主要增量市場(chǎng)。根據(jù)ICVTA預(yù)測(cè),到2026年,全球自動(dòng)駕駛市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)687億美元,CAGR達(dá)25.4%。
智能座艙市場(chǎng)前景同樣不遑多讓?zhuān)?guī)模將達(dá)440億美元,CAGR約11.3%,中國(guó)市場(chǎng)年復(fù)合增速將達(dá)11.6%。
自動(dòng)駕駛和智能座艙的出現(xiàn)是汽車(chē)電子電氣架構(gòu)(EEA)進(jìn)化的結(jié)果。從最早期的分布式架構(gòu),一個(gè)ECU只控制一個(gè)單元,到多個(gè)ECU合并成域,由域控制器控制多個(gè)功能的域集中式架構(gòu),再到所有的域控制器都集成到中央計(jì)算平臺(tái)的中央計(jì)算式架構(gòu)和軟件定義汽車(chē)。廠(chǎng)商們正力爭(zhēng)將整個(gè)汽車(chē)電子架構(gòu)變成一個(gè)有機(jī)的整體:由核心芯片組成的運(yùn)算大腦和由各種接口和總線(xiàn)串聯(lián)起來(lái)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
算力提升和功能整合是汽車(chē)運(yùn)算大腦的發(fā)展推動(dòng)力。原本由多個(gè)ECU完成的功能,現(xiàn)在需要依靠單一的域主控處理器來(lái)完成,還要管理和控制所連接的各種傳感器與執(zhí)行器等。比如,動(dòng)力系統(tǒng)域要進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī),變速箱和發(fā)動(dòng)機(jī)控制,座艙域要管理聲音、視頻系統(tǒng)、地圖、網(wǎng)聯(lián)服務(wù)、娛樂(lè)系統(tǒng)、語(yǔ)言識(shí)別等。同時(shí),單一域控制還會(huì)向多域控制發(fā)展,如數(shù)字座艙域與自動(dòng)駕駛域都將交由單一的SoC來(lái)管理。此外,單一類(lèi)型的微處理器,無(wú)論是CPU、GPU、FPGA還是ASIC,都無(wú)法滿(mǎn)足更高階的自動(dòng)駕駛需求。因此,域控制器中的主控芯片需要強(qiáng)大的算力支撐,而只有集成“CPU+xPU”的異構(gòu)式SoC,才能有效服務(wù)各種場(chǎng)景的硬件加速需求。
在運(yùn)算大腦高速運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí),必須要配合發(fā)達(dá)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),才能實(shí)施高速的數(shù)據(jù)傳輸和控制功能。當(dāng)車(chē)內(nèi)總線(xiàn)帶寬提高,并引入汽車(chē)以太網(wǎng)等技術(shù)后,汽車(chē)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目和類(lèi)型都在不斷增加,促使域主控處理器SoC必須集成盡可能多的接口類(lèi)型,比如:USB、Ethernet、I2C、SPI、CAN、LIN以及FlexRay等,才能有效連接和管理各種各樣的ECU、傳感器和執(zhí)行器,成為真正的系統(tǒng)中樞。
由運(yùn)算大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的汽車(chē)電子電氣系統(tǒng),讓汽車(chē)的面貌煥然一新,也勢(shì)必帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。
車(chē)規(guī)級(jí)接口IP是關(guān)鍵
對(duì)功能安全和可靠度的高度重視,就是隨著復(fù)雜的電子電氣系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)的主導(dǎo)權(quán)不斷增加而出現(xiàn)的新挑戰(zhàn)。
其中有兩個(gè)重要原因,一是整車(chē)電子電氣系統(tǒng)失效導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)及成本越來(lái)越高;二是由于功能安全失效會(huì)導(dǎo)致汽車(chē)召回或意外的產(chǎn)生,進(jìn)而造成一系列的損失。
為確保汽車(chē)電子電氣系統(tǒng)的高可靠性和安全性,從而提高整車(chē)的性能和安全水平,車(chē)用的電子元器件就必須符合一系列通用的功能安全及可靠性標(biāo)準(zhǔn),如可靠性標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q系列、功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262等。
作為專(zhuān)門(mén)針對(duì)電子元器件進(jìn)行可靠性評(píng)估的AEC-Q標(biāo)準(zhǔn),其包含的AEC-Q100主要適用于車(chē)規(guī)芯片并被業(yè)界廣泛熟知。該規(guī)范側(cè)重于針對(duì)車(chē)用芯片的綜合可靠性測(cè)試,以驗(yàn)證車(chē)用芯片在高低溫、振動(dòng)、濕度等惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定性、耐用性和可靠性。
ISO 26262則是全面規(guī)范汽車(chē)零部件以及芯片功能安全的基本規(guī)則。其根據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)程度對(duì)系統(tǒng)或系統(tǒng)某組成部分確定劃分由A到D的安全需求等級(jí)ASIL(Automotive Safety Integration Level,汽車(chē)安全完整性等級(jí))。等級(jí)越高,針對(duì)系統(tǒng)硬件和軟件開(kāi)發(fā)流程的要求也隨之增強(qiáng),其中D級(jí)為最高等級(jí),若失效則會(huì)造成嚴(yán)重的人身安全危險(xiǎn)且駕駛?cè)藛T一般無(wú)法自行排除失效故障,所以需要最苛刻的安全需求,例如安全氣囊、防鎖死剎車(chē)、方向盤(pán)等都屬于ASIL-D。
隨著汽車(chē)系統(tǒng)對(duì)ASIL要求越來(lái)越普遍,通過(guò)汽車(chē)功能安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證已成為車(chē)用零部件供應(yīng)商的必要條件,尤其對(duì)汽車(chē)SoC開(kāi)發(fā)商而言。因?yàn)槠?chē)SoC是整個(gè)電子電氣架構(gòu)的核心,是實(shí)現(xiàn)功能安全與提升可靠性的基礎(chǔ)。
作為連接汽車(chē)系統(tǒng)運(yùn)算大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的橋梁,汽車(chē)SoC上的接口是芯片上最難實(shí)現(xiàn)的部分之一。其既要滿(mǎn)足多種總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)現(xiàn)性能功耗平衡、高速數(shù)據(jù)傳輸,還要實(shí)現(xiàn)安全可靠性、標(biāo)準(zhǔn)兼容性,挑戰(zhàn)性極大。對(duì)于想打入車(chē)規(guī)市場(chǎng)的SoC廠(chǎng)商來(lái)說(shuō),最好的途徑就是直接采用符合車(chē)規(guī)可靠性及功能安全性要求的IP,以隱去中間的繁瑣開(kāi)發(fā)過(guò)程和巨大時(shí)間成本開(kāi)銷(xiāo),最終用戶(hù)可以從IP供應(yīng)商處獲得safety package,包含了像DFMEA、FMEDA、Safety Manual、認(rèn)證證書(shū)等,這樣可以大大的加速芯片的開(kāi)發(fā)進(jìn)程。
作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的IP供應(yīng)商,芯耀輝正是以預(yù)先建立經(jīng)驗(yàn)證的IP授權(quán)方式,協(xié)助國(guó)內(nèi)汽車(chē)SoC開(kāi)發(fā)商快速進(jìn)入市場(chǎng)。我們提供的車(chē)規(guī)級(jí)IP采用符合ISO 26262功能安全要求的ASIL D系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程,幫助設(shè)計(jì)人員加速其ISO 26262 SoC級(jí)功能安全評(píng)估,從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)ASIL等級(jí)。
更為重要的是,我們還具有國(guó)產(chǎn)先進(jìn)工藝全套車(chē)規(guī)級(jí)接口IP,提供汽車(chē)SoC芯片供應(yīng)商多種不同協(xié)議的接口IP解決方案,協(xié)助其應(yīng)對(duì)主控芯片集成接口類(lèi)型增加的趨勢(shì),降低產(chǎn)品生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)及工作風(fēng)險(xiǎn)。
最完整的布局
我們?cè)谲?chē)規(guī)IP方面早有布局,如今已步入收獲階段。2023年6月7日,SGS通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司正式為我們頒發(fā)了ISO 26262:2018半導(dǎo)體功能安全ASIL D流程認(rèn)證證書(shū),標(biāo)志著我們已經(jīng)能夠按照ISO 26262:2018版標(biāo)準(zhǔn)要求,建立起完全符合功能安全最高可達(dá)到“ASIL D”級(jí)別的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程和管理體系,為持續(xù)向市場(chǎng)提供高性能、高可靠、高安全的車(chē)規(guī)級(jí)IP及解決方案奠定了有力基礎(chǔ)。
在技術(shù)層面,我們完整的IP產(chǎn)品可以助力汽車(chē)SoC芯片設(shè)計(jì)跨越三重挑戰(zhàn):高速接口設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)、車(chē)規(guī)級(jí)設(shè)計(jì)要求的挑戰(zhàn)和車(chē)規(guī)級(jí)測(cè)試要求的挑戰(zhàn)。
首先,面對(duì)高PPA性能要求和穩(wěn)定性、互操作性、協(xié)議兼容性要求,我們的高質(zhì)量IP產(chǎn)品已經(jīng)經(jīng)過(guò)硅驗(yàn)證,且我們也始終專(zhuān)注IP的質(zhì)量,以完整的專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ),提供完整的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證平臺(tái)。
其次,針對(duì)AEC-Q100、ISO26262等車(chē)規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn),我們的車(chē)規(guī)級(jí)IP符合車(chē)規(guī)工作溫度、耐用性、可靠度要求的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證,符合車(chē)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)和冗余設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)流程符合嚴(yán)格的質(zhì)量管理要求。
最后,針對(duì)車(chē)規(guī)級(jí)測(cè)試要求的挑戰(zhàn),如子系統(tǒng)集成、高速接口系統(tǒng)級(jí)SI/PI設(shè)計(jì)、第三方車(chē)規(guī)審查和評(píng)估,我們也可以提供車(chē)規(guī)IP子系統(tǒng)集成、車(chē)規(guī)SoC系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能分析和芯片調(diào)試等IP綜合服務(wù)。
作為目前唯一可提供國(guó)產(chǎn)先進(jìn)車(chē)規(guī)工藝全套車(chē)規(guī)級(jí)別IP解決方案的IP公司,芯耀輝有完整的產(chǎn)品覆蓋,如SerDes,DDR,PCIe,USB及MIPI等IP解決方案,補(bǔ)齊了國(guó)內(nèi)車(chē)規(guī)工藝IP的空白。并且,我們也實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)工藝平臺(tái)最全的國(guó)產(chǎn)IP覆蓋,可提供涵蓋最先進(jìn)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的全棧式完整IP解決方案。
安全性和可靠性是汽車(chē)芯片的立身之本,更是保證整個(gè)汽車(chē)安全的守護(hù)屏障。但是要讓汽車(chē)芯片順利通過(guò)相關(guān)認(rèn)證,則是一個(gè)非常艱難的過(guò)程。而芯耀輝是目前國(guó)內(nèi)唯一一家能提供符合車(chē)規(guī)認(rèn)證的接口IP廠(chǎng)商,在可靠性和功能安全性上滿(mǎn)足AEC-Q100和ISO 26262 ASIL-D的嚴(yán)格認(rèn)證要求,汽車(chē)芯片廠(chǎng)商將再無(wú)此方面的后顧之憂(yōu),可以將更多的資源配置在創(chuàng)新性功能的研發(fā)上,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的最大差異化。
當(dāng)國(guó)產(chǎn)車(chē)規(guī)SoC快速發(fā)展之時(shí),我們相信完整的車(chē)規(guī)級(jí)接口IP解決方案還將發(fā)揮更大的作用,為中國(guó)汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)的自主可控貢獻(xiàn)自己的力量。
審核編輯:劉清
評(píng)論