瑞薩R-Car Gen 5打造面向未來的多域融合車載計(jì)算解決方案

Vivek Bhan

Senior Vice President and General Manager,

High-Performance Computing

近期，在2024年德國慕尼黑電子展（electronica 2024）上，我很榮幸地向眾多國際媒體介紹了瑞薩電子專為軟件定義汽車（SDV）打造的第五代（Gen 5）R-Car SoC。

當(dāng)前，SDV正在重塑汽車產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，它激勵著設(shè)計(jì)師打破行業(yè)長久以來的保守與傳統(tǒng)，顛覆了產(chǎn)業(yè)按部就班式的技術(shù)發(fā)展模式。電動化、自動駕駛、高階安全系統(tǒng)，以及廣泛的移動網(wǎng)絡(luò)等全新電氣/電子（E/E）架構(gòu)創(chuàng)新，改寫了行業(yè)舊規(guī)則，使普通汽車比以往任何時(shí)候都更安全、更智能、更便捷。

SDV的巨變標(biāo)志著汽車行業(yè)正從離散、分布式的汽車電子控制單元（ECU）向集中式控制架構(gòu)的根本性轉(zhuǎn)變。在這一過程中，高度集成的區(qū)域ECU集群正逐步取代分散的傳感器、執(zhí)行器和處理器網(wǎng)絡(luò)，成為支撐多個車載功能域的核心，如高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、車載信息娛樂系統(tǒng)，及實(shí)現(xiàn)不同總線互連之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)關(guān)應(yīng)用等。

瑞薩作為汽車電子領(lǐng)域的代表廠商之一，通過應(yīng)用不同級別的SoC，結(jié)合我們的MCU、傳感器、模擬、電源管理等產(chǎn)品以及軟件和系統(tǒng)解決方案，十多年來一直引領(lǐng)著SDV的設(shè)計(jì)理念，我們相信，憑借廣泛且全面的產(chǎn)品陣容，瑞薩將在汽車半導(dǎo)體市場中脫穎而出，并有望在2023至2030年間實(shí)現(xiàn)兩倍于ADAS市場的成長，甚至更高。

瑞薩R-Car Gen 5

打造面向未來的多域融合車載計(jì)算解決方案

憑借行業(yè)卓越的，近期又得到擴(kuò)大的R-Car產(chǎn)品陣容，以及R-Car Open Access （RoX）助力的軟硬件開發(fā)平臺，瑞薩進(jìn)一步擴(kuò)展了專門為SDV設(shè)計(jì)構(gòu)建的車規(guī)SoC產(chǎn)品組合，來更好地應(yīng)對這些行業(yè)變化。

作為瑞薩R-Car Gen 5產(chǎn)品家族的首款產(chǎn)品，R-Car X5H SoC提供了業(yè)界高水平的集成度與性能，并且是首款基于臺積電（TSMC）3nm工藝技術(shù)構(gòu)建的多域車規(guī)SoC。相比5nm工藝設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，更先進(jìn)的制造工藝節(jié)點(diǎn)可降低高達(dá)35%的功耗，從而簡化散熱需求并延長車輛行駛里程。

在第四代及以前的產(chǎn)品，瑞薩的R-Car SoC還是針對某些需要AI、圖形處理或網(wǎng)關(guān)功能的特定應(yīng)用場景而設(shè)計(jì)的而R-Car X5H則在一個靈活的平臺上融入了多晶片Chiplet技術(shù)，可進(jìn)行定制化配置與軟件升級，能夠滿足從ADAS、駕艙及信息娛樂ECU的特定域集成，到跨域計(jì)算（又稱融合）等任何應(yīng)用的要求。R-Car X5H通過采用通用架構(gòu)實(shí)現(xiàn)軟件的復(fù)用性和可移植性，是同類產(chǎn)品中的首款SoC，可助力OEM和一級供應(yīng)商在不同車型中實(shí)現(xiàn)ECU布局集中化、簡化汽車開發(fā)，并打造出具備前瞻性的設(shè)計(jì)方案，為未來的汽車發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

開放的開發(fā)平臺允許將開源軟件與客戶/合作伙伴的知識產(chǎn)權(quán)（IP）相結(jié)合，使用戶能夠持續(xù)更新軟件，并提升車輛檢測和對周圍環(huán)境響應(yīng)的能力。這種高度適應(yīng)性對于汽車行業(yè)向完全自主駕駛的轉(zhuǎn)型具有舉足輕重的意義，因?yàn)楹笳咝枰粩嗟募夹g(shù)革新和實(shí)時(shí)的信息處理能力。

引擎蓋下的奧秘

R-Car X5H SoC堪稱芯片設(shè)計(jì)的杰作。它配備了專為ADAS應(yīng)用打造的原生神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，以及專為處理駕艙和信息娛樂數(shù)據(jù)的GPU和顯示引擎?？蛻艨梢酝ㄟ^異構(gòu)Chiplet擴(kuò)展，輕松實(shí)現(xiàn)性能的提升。例如，外部NPU的擴(kuò)展，允許設(shè)計(jì)者利用自己的IP和封裝內(nèi)的UCIe技術(shù)，將AI處理性能提升至原來的三到四倍。同時(shí)，通過使用外部GPU Chiplet，圖形處理性能可提升三倍，從而使用戶獲得如貫穿式顯示屏和高端游戲等下一代信息娛樂體驗(yàn)。

作為我們?nèi)耂oC產(chǎn)品家族的旗艦產(chǎn)品，R-Car X5H為汽車設(shè)計(jì)師帶來超過1000k DMIPS的高性能計(jì)算能力、高達(dá)400TOPS的業(yè)界最快AI加速，以及高達(dá)4TFLOPS的GPU處理能力。R-Car X5H集成32個ArmCortex-A720AE CPU內(nèi)核，用于應(yīng)用程序處理，以及6個雙核鎖步（DCLS）Arm Cortex-R52 CPU，支持ASIL D級認(rèn)證——即汽車行業(yè)ISO認(rèn)可的最高安全完整性等級。與其他僅依賴軟件隔離關(guān)鍵安全功能（如線控剎車）的SoC不同，R-Car X5H采用基于硬件的“免受干擾”（FFI）技術(shù)。該技術(shù)設(shè)定了獨(dú)立的冗余安全域，擁有專門的CPU核心、存儲器和接口，能夠有效防止因不同域的硬件或軟件故障而導(dǎo)致的災(zāi)難性車輛連環(huán)故障。

此外，我們提供基于開源軟件的參考設(shè)計(jì)，極大促進(jìn)了快速評估和開發(fā)流程。同時(shí)，公司預(yù)集成、預(yù)驗(yàn)證的軟件棧則利用商業(yè)軟件，進(jìn)一步加快了原型制作和產(chǎn)品上市速度。

深植于R-Car X5H SoC的瑞薩車規(guī)產(chǎn)品DNA

高階安全性、自動駕駛、車輛互聯(lián)、沉浸式用戶體驗(yàn)以及向電動汽車（EV）的轉(zhuǎn)型，共同推動了采用集中式區(qū)域架構(gòu)設(shè)計(jì)的SDV發(fā)展趨勢。然而，就整個汽車領(lǐng)域而言，“一刀切”的解決方案并不具備普適性。

瑞薩憑借廣泛且極具擴(kuò)展性的產(chǎn)品組合，在產(chǎn)業(yè)內(nèi)占據(jù)了優(yōu)勢地位，該組合涵蓋了從基本控制到實(shí)時(shí)應(yīng)用再到高性能計(jì)算的全面產(chǎn)品。而我們?nèi)碌腞-Car X5H SoC系列，更是讓瑞薩在SDV生態(tài)系統(tǒng)中擁有獨(dú)特的地位。

在MCU傳統(tǒng)的優(yōu)勢基礎(chǔ)之上，瑞薩正在利用前沿的Chiplet技術(shù)、成熟的工具鏈，和深亞微米制造技術(shù)，提高車輛設(shè)計(jì)效率，降低開發(fā)成本，并縮短客戶從開發(fā)到盈利的時(shí)間周期。