RISC-V 能否滿(mǎn)足 ISO 26262 標(biāo)準(zhǔn)并在功能安全方面重塑汽車(chē)行業(yè)？

RISC-V和 ISO 26262合規(guī)性的興起

RISC-V 技術(shù)已開(kāi)始進(jìn)軍汽車(chē)電氣/電子 (EE) 架構(gòu)設(shè)計(jì)。推動(dòng)這一演變的有四個(gè)主要趨勢(shì)：電動(dòng)汽車(chē) (EV) 的激增、自動(dòng)駕駛技術(shù)的進(jìn)步、軟件定義汽車(chē) (SDV)的出現(xiàn)以及車(chē)聯(lián)網(wǎng) (V2X)連接。

RISC-V 指令集架構(gòu) (ISA)的開(kāi)放性和靈活為汽車(chē)芯片供應(yīng)商、一級(jí)供應(yīng)商和 OEM 提供了主要優(yōu)勢(shì)。高性能效率、模塊化 ISA 以及對(duì)安全性的重視使 RISC-V 成為汽車(chē)應(yīng)用的有吸引力的選擇。此外，RISC-V 的開(kāi)放生態(tài)系統(tǒng)促進(jìn)創(chuàng)新和協(xié)作，推動(dòng)其在汽車(chē)行業(yè)的廣泛采用。

隨著晶心科技等行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者通過(guò) ISO 26262 國(guó)際功能安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的 RISC-V CPU 鋪平道路，汽車(chē)行業(yè)已準(zhǔn)備好迎接創(chuàng)新和可靠性的新時(shí)代。

當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)和自動(dòng)駕駛汽車(chē)的趨勢(shì)

2019 年發(fā)布的特斯拉 Model 3 證明了電動(dòng)汽車(chē)的快速普及。據(jù)《歐洲汽車(chē)新聞》報(bào)道，Model Y 成為 2023 年歐洲最暢銷(xiāo)的汽車(chē)（見(jiàn)圖）。因此，電動(dòng)汽車(chē)將逐步取代傳統(tǒng)化石燃料汽車(chē)，這一趨勢(shì)正變得越來(lái)越清晰。

2022 年，自動(dòng)駕駛汽車(chē)的采用取得了顯著進(jìn)展，德國(guó)政府為梅賽德斯-奔馳認(rèn)證了三級(jí) (L3) 自動(dòng)駕駛技術(shù)，這是六個(gè)自動(dòng)駕駛等級(jí)中級(jí)的第三個(gè)等級(jí)。在 L3 級(jí)別下，汽車(chē)可以管理特定條件或環(huán)境下駕駛的大部分方面。系統(tǒng)可以做出決策并響應(yīng)駕駛環(huán)境，但駕駛員必須隨時(shí)準(zhǔn)備好在系統(tǒng)提示時(shí)接管駕駛。

在人類(lèi)駕駛員的協(xié)助下，計(jì)算機(jī)越來(lái)越多地接管駕駛功能。最終，在 L4 和 L5，駕駛時(shí)間可以變得更加高效：駕駛員可以進(jìn)行電話(huà)會(huì)議、回復(fù)電子郵件和短信，或者只是欣賞窗外的景色。

軟件定義汽車(chē)和萬(wàn)物互聯(lián) V2X

SDV 的發(fā)展正在逐步顯現(xiàn)成效。根據(jù) Wards Intelligence 2023 SDV 調(diào)查，到 2028 年或 2029 年，一半的新車(chē)可能擁有軟件定義架構(gòu)。隨著汽車(chē)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和可更新，汽車(chē)制造商可以添加新功能，例如信息娛樂(lè)系統(tǒng)和車(chē)輛控制的功能——高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS)、數(shù)字駕駛艙和診斷功能。

軟件定義汽車(chē)（SDV）的發(fā)展也是車(chē)對(duì)萬(wàn)物互聯(lián)（V2X）的又一步驟。汽車(chē)與其周?chē)h(huán)境之間的信息最終實(shí)現(xiàn)持續(xù)的雙向交互。汽車(chē)將不再是一座孤島，而是成為智慧城市的一部分。將汽車(chē)與城市網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)最佳的交通出行體驗(yàn)。

這些趨勢(shì)需要新的汽車(chē)電子電氣架構(gòu)。這種新架構(gòu)帶來(lái)的首要變化之一是降低現(xiàn)代汽車(chē)系統(tǒng)的復(fù)雜性。如今，該系統(tǒng)限制了開(kāi)發(fā)速度，過(guò)于復(fù)雜，并且缺乏添加新功能的靈活性和可擴(kuò)展性。例如，線(xiàn)束已成為汽車(chē)第二重的部件，也是成本第三高的組件。

另一個(gè)例子是電子控制單元 (ECU)，其軟件和硬件緊密耦合。過(guò)去，ECU 是專(zhuān)為特定用途設(shè)計(jì)的，因此很難在多個(gè)ECU之間實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能。此外，這使得無(wú)線(xiàn)軟件升級(jí)非常困難，甚至不可能。最重要的是，汽車(chē)的智能化程度不斷提高，再加上更多的傳感器，需要更大的網(wǎng)絡(luò)帶寬和計(jì)算機(jī)能力。

不斷發(fā)展的 EE 架構(gòu)將解決這些問(wèn)題。它將成為一個(gè)可擴(kuò)展的集中式軟件開(kāi)發(fā)架構(gòu)，使 SDV 能夠進(jìn)行無(wú)線(xiàn)升級(jí)。它還將簡(jiǎn)化布線(xiàn)和連接，以降低成本并簡(jiǎn)化硬件升級(jí)。

RISC-V 在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中的角色

RISC-V 在汽車(chē)行業(yè)對(duì)芯片供應(yīng)商、一級(jí)供應(yīng)商和原始設(shè)備制造商（OEMs）有哪些優(yōu)勢(shì)？首先，RISC-V 提供了高性能效率。其次，它支持先進(jìn)的、全新的設(shè)計(jì)、具有低延遲和模塊化指令集架構(gòu)（ISA）。這種靈活性允許在 CPU ISA 中實(shí)現(xiàn)緊湊狀態(tài)，從而促進(jìn)特定領(lǐng)域功能的創(chuàng)新。此外，它還提供了豐富的定制選項(xiàng)，使設(shè)計(jì)既可擴(kuò)展又靈活。

RISC-V 在價(jià)格、性能、面積 (PPA)方面表現(xiàn)出色，并且其架構(gòu)可從 MCU 無(wú)縫擴(kuò)展到數(shù)據(jù)中心應(yīng)用。此外，RISC-V 還提供靈活的商業(yè)模式。RISC-V的指令集架構(gòu)（ISA）將安全性放在首位，包括內(nèi)存保護(hù)、基于硬件的隔離（如可信執(zhí)行環(huán)境TEE）、虛擬化甚至加密指令等功能。

對(duì)于原始設(shè)備制造商和一級(jí)供應(yīng)商，RISC-V 提供了多源和供應(yīng)鏈安全性，提供第二個(gè) CPU ISA 選項(xiàng)。RISC-V 是一種開(kāi)放的 ISA，這意味著它提供了豐富的生態(tài)系統(tǒng)和豐富的獨(dú)立資源可供利用。這促進(jìn)了價(jià)值鏈內(nèi)的垂直整合，通過(guò)擴(kuò)展 RISC-V 產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)差異化和創(chuàng)建有競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案。此外，RISC-V ISA 符合功能安全和安全標(biāo)準(zhǔn)。

RISC-V 在整個(gè)行業(yè)的發(fā)展

RISC-V 已經(jīng)展示了其高效性和廣泛的應(yīng)用范圍，從邊緣應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心應(yīng)用，并逐漸滲透到汽車(chē)電子領(lǐng)域。根據(jù)SHD集團(tuán)的RISC-V市場(chǎng)報(bào)告，RISC-V 預(yù)計(jì) 2018 年到2025年將實(shí)現(xiàn)146.2%的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）。

推動(dòng)RISC-V增長(zhǎng)的勢(shì)頭來(lái)自行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，如博世（Bosch）、英飛凌（Infineon）、北歐半導(dǎo)體（Nordic Semiconductor)、恩智浦(NXP)和高通(Qualcomm),它們正引領(lǐng)半導(dǎo)體行業(yè)采用RISC-V。瑞薩電子(Renesas)也在汽車(chē)市場(chǎng)上采用了 RISC-V 。此外，EPI、Mobileye 等公司已將 RISC-V 集成到其計(jì)算處理器中。

Rambus 在其可信根安全解決方案中采用了RISC-V。耐能（Kneron)在其汽車(chē)AI解決方案中實(shí)施了RISC-V，而力泰科技（ILITEK）則為其觸摸和顯示驅(qū)動(dòng)器集成（TDDI）解決方案采用了晶心科技的功能安全RISC-V。

包括 Green Hills 和 IAR在內(nèi)的眾多獨(dú)立軟件供應(yīng)商，都提供 RISC-V 功能安全編譯器。Imperas 提供虛擬平臺(tái)加速模型，監(jiān)督物理和執(zhí)行環(huán)境的安全監(jiān)控。此外，LDRA、Parasoft 和 Solid Sands 等公司的工具提供了驗(yàn)證 RISC-V 功能安全軟件的解決方案。