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车用ASIL D级芯片 芯片厂商们的新战场?

作者:时间:2017-03-19来源:雷锋网
编者按:随着智能驾驶、自动驾驶风口的到来,车用片上系统(SoC)更高的稳定性和安全等级成为汽车的刚需,也顺势打响了各芯片厂商新一轮布局战。那么,诸如英伟达、英特尔、高通、ARM这些芯片巨头的战况如何呢?

  汽车行业进军智能化,汽车搭载的电子/电气系统数量也随之不断增加。公开数据显示,一辆高端豪华轿车上有多达70多个电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU),其中发动机管理系统、底盘控制系统、制动系统等都是安全相关系统。为了实现汽车电子/电气系统的安全设计,道路车辆功能安全标准ISO 26262于2011年被正式发布,其中涉及的系统风险等级评估标准——ASIL等级(Automotive Safety Integrity Level,汽车安全完整性等级)也应运而生。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201703/345421.htm

  不论是那些已经普遍装备在汽车上的ADAS系统模块,还是某些测试中的L4自动驾驶系统,抑或是仍活在效果图中的无人驾驶概念车,在争夺汽车智能化蛋糕的同时,面向实际应用的场景,在对它们的鲁棒性发出层层考验。ASIL(Automotive Safety Integrity Level,汽车安全完整性等级),就是检验功能模块中片上系统(SoC)半导体安全等级的重要指标之一。

  ASIL,是ISO 26262标准中的重要评价体系,用于识别系统危害并对危害风险等级进行评估。AISL分为四个等级,分别为A、B、C、D,其中A是最低等级,D是最高等级。ASIL等级决定了对系统安全性的要求,ASIL等级越高,对系统的安全性要求越高,为实现安全付出的代价越高,意味着硬件的诊断覆盖率越高,开发流程越严格,相应的开发成本增加、开发周期延长、技术要求严格。下图是ASIL等级评估的对照表。可以看出,如果安全等级到达D级,则意味着整个系统范围内单点故障率不超过1%。

车用ASIL D级芯片 芯片厂商们的新战场?


  *ASIL等级评估对照表(来源:美国新思科技公司)

  除极少数达到ASIL D级标准的MCU(微控制单元),供应商目前大量出货,应用在ADAS中的系统,安全等级大多在B或C级。来自汽车领域独立数据调研机构IHS Markit的分析师Luca De Ambroggi指出,“为了在ADAS系统尺度上达到ASIL D级,大部分厂商目前的解决方案是利用多枚B-C级SoC建立一个冗余系统,通过ASIL分解原则达到D级标准。”

  不过,这样的方案也意味着成本的增加,Luca De Ambroggi指出,这样的方案无法一劳永逸,ASIL D级认证对于车用厂商而言是必经之路,甚至是供应商需要花大力攻克的难题,尤其是对于越发复杂的片上系统更是如此。

  而在这一点上,许多颠覆性的变革来源于市场中一些新的闯入者——那些没有任何汽车电子领域经验的芯片生产商。为了在自动驾驶的风口追赶那些汽车领域的市场竞争者,他们正在打造“弯道超车”的时机。例如,诸如ARM和Synopsys(美国新思科技,SNPS)的IP核(知识产权核,指芯片中某个可重用模块)供应商正在布局推出面向ASIL D级的双核锁步(Dual Core Lockstep)处理器。

  在过去的几年里,ARM投入重金发展安全处理器系统方案。2013年,ARM发布“ARMv8-R”架构,支持实时嵌入式处理器。架构具有即时运算的处理能力,能够扩增多种与安全相关的解决方案,可用于ADAS、V2V通讯等多个领域。去年9月,刚刚被软银斥资320亿美元收购的ARM献上大礼——Cortex-R52处理器,该处理器基于改进的ARMv8-R架构,为之前Cortex-R5的升级版,通过了包括ISO 26262在内的多项安全标准认证。

  Synopsys的路径与之类似。就在几天前,Synopsys 宣布其ARC EM系列的“安全岛”模块和双核锁步处理器已经可用,并达到ASIL准D级标准,配备自查安全监控以及硬件安全监测性能,如误差矫正码等用于检测系统失效。

车用ASIL D级芯片 芯片厂商们的新战场?

  *Synopsys ASIL准D级双核锁步处理器可重用模块

  Synopsys ARC EM处理器的产品线负责人Angela Raucher表示,“随着越来越多的厂商开始对汽车市场产生兴趣,我们希望通过这种IP核授权的形式,降低产业的准入门槛。”

  不过即便如此,对于加入汽车市场的新玩家,底层实现仍旧需要重视。分析机构Strategy Analytics全球汽车业务负责人Ian Riches认为,除非IP供应商提供所有的设计支持和文件集,否则任何一家厂商都应该审慎布局面向ASIL D级应用的知识产权核。

 面向关键性安全应用的MCU

  一些面向关键性安全需求的应用,大浪淘沙般将产业链企业进行了等级划分。而这,也成为企业争相布局的重要原因。

  一些汽车行业的资深玩家,早已将主要资源投放到面向ASIL D级MCU的研发中,试图在赛道领跑。

  Riches说,“主流汽车供应商在2015年前,便开始着手研发ASIL D级设备。例如,与NXP(恩智浦)合并前的飞思卡尔早在2012年,便推出面向汽车底盘和安全应用的 MPC5643L 32位MCU,拔得行业头筹。”

  “如果厂商在那时想要一款ASIL D级处理器,ARM可不是最好的选择。如今,各大传统汽车供应商都不惜重金投入研发属于自己的D级架构,时机已经到了。”

  据IHS资料,ASIL D级要求ECU在刹车、转向等操作中具有极高的安全性能。

 通往 ASIL D级之路

  今年CES展,当英伟达CEO黄仁勋站在舞台时,他向世界展示公司研发的Xavier芯片产品,号称自动驾驶汽车的“人工智能超级计算机”。黄仁勋介绍说,这款预计年底发布的片上系统,芯片本身达到ASIL C级认证标准,但其模块可通过设计实现ASIL D安全功能。

车用ASIL D级芯片 芯片厂商们的新战场?

  除此之外,市场还充斥着布局自动驾驶汽车“超级大脑”的各路玩家。

  Strategy Analytics的Riches强调,“即便诸如英伟达、英特尔、高通等厂商对汽车市场宣誓了极大的兴趣和野心,留给传统汽车供应商的机会仍然存在”。

  而这个机会,就在于一些面向关键性安全应用的MCU上。


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关键词: 芯片 智能驾驶

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