電子發(fā)燒友App
2023年9月6日，由Design&Reuse主辦的IP SoC China 2023在上海召開，這是中國首個完全致力于IP（硅知識產(chǎn)權(quán)）和基于IP電子系統(tǒng)的獨特全球性活動。芯耀輝因在車規(guī)IP領(lǐng)域的突出成就受邀出席本次大會，芯耀輝產(chǎn)品市場總監(jiān)黃浩然進行了《接口IP--為汽車搭建“智慧神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，為智能駕駛保駕護航》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發(fā)展的。
汽車的智能化正成為不可阻擋的趨勢。最近幾年，這個人們曾無比熟悉的代步工具正悄然進化，逐漸發(fā)展成為一個全新的智能移動空間。無論是智能導(dǎo)航、娛樂或辦公，還是終極的自動駕駛，智能化的汽車正在深刻改變?nèi)藗兊某鲂泻蜕罘绞健?/p>
汽車的智能化也提升了汽車整體的價值鏈，使汽車芯片在這個過程中被重估，成為汽車行業(yè)新的利潤增長點。不過，汽車芯片不僅需要面對比消費級和工業(yè)級電子元件更為苛刻的外部工作環(huán)境，還對可靠性和安全性有更高的要求。因此，除了在設(shè)計方法上要不斷更新之外，經(jīng)過驗證的車規(guī)芯片IP的引入也將至關(guān)重要。
走上快車道的智能化
汽車智能化趨勢最明顯的體現(xiàn)就是自動駕駛和智能座艙，這也是汽車電子兩個主要增量市場。根據(jù)ICVTA預(yù)測，到2026年，全球自動駕駛市場規(guī)模將達687億美元，CAGR達25.4%。
智能座艙市場前景同樣不遑多讓，規(guī)模將達440億美元，CAGR約11.3%，中國市場年復(fù)合增速將達11.6%。
自動駕駛和智能座艙的出現(xiàn)是汽車電子電氣架構(gòu)（EEA）進化的結(jié)果。從最早期的分布式架構(gòu)，一個ECU只控制一個單元，到多個ECU合并成域，由域控制器控制多個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算平臺的中央計算式架構(gòu)和軟件定義汽車。廠商們正力爭將整個汽車電子架構(gòu)變成一個有機的整體：由核心芯片組成的運算大腦和由各種接口和總線串聯(lián)起來的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
算力提升和功能整合是汽車運算大腦的發(fā)展推動力。原本由多個ECU完成的功能，現(xiàn)在需要依靠單一的域主控處理器來完成，還要管理和控制所連接的各種傳感器與執(zhí)行器等。比如，動力系統(tǒng)域要進行驅(qū)動電機，變速箱和發(fā)動機控制，座艙域要管理聲音、視頻系統(tǒng)、地圖、網(wǎng)聯(lián)服務(wù)、娛樂系統(tǒng)、語言識別等。同時，單一域控制還會向多域控制發(fā)展，如數(shù)字座艙域與自動駕駛域都將交由單一的SoC來管理。此外，單一類型的微處理器，無論是CPU、GPU、FPGA還是ASIC，都無法滿足更高階的自動駕駛需求。因此，域控制器中的主控芯片需要強大的算力支撐，而只有集成“CPU+xPU”的異構(gòu)式SoC，才能有效服務(wù)各種場景的硬件加速需求。
在運算大腦高速運轉(zhuǎn)的同時，必須要配合發(fā)達的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，才能實施高速的數(shù)據(jù)傳輸和控制功能。當(dāng)車內(nèi)總線帶寬提高，并引入汽車以太網(wǎng)等技術(shù)后，汽車神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)目和類型都在不斷增加，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。
由運算大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的汽車電子電氣系統(tǒng)，讓汽車的面貌煥然一新，也勢必帶來新的挑戰(zhàn)。
車規(guī)級接口IP是關(guān)鍵
對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)對汽車的主導(dǎo)權(quán)不斷增加而出現(xiàn)的新挑戰(zhàn)。
其中有兩個重要原因，一是整車電子電氣系統(tǒng)失效導(dǎo)致的風(fēng)險及成本越來越高；二是由于功能安全失效會導(dǎo)致汽車召回或意外的產(chǎn)生，進而造成一系列的損失。
為確保汽車電子電氣系統(tǒng)的高可靠性和安全性，從而提高整車的性能和安全水平，車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。
作為專門針對電子元器件進行可靠性評估的AEC-Q標(biāo)準(zhǔn)，其包含的AEC-Q100主要適用于車規(guī)芯片并被業(yè)界廣泛熟知。該規(guī)范側(cè)重于針對車用芯片的綜合可靠性測試，以驗證車用芯片在高低溫、振動、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)險程度對系統(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ASIL（Automotive Safety Integration Level，汽車安全完整性等級）。等級越高，針對系統(tǒng)硬件和軟件開發(fā)流程的要求也隨之增強，其中D級為最高等級，若失效則會造成嚴(yán)重的人身安全危險且駕駛?cè)藛T一般無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、方向盤等都屬于ASIL-D。
隨著汽車系統(tǒng)對ASIL要求越來越普遍，通過汽車功能安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證已成為車用零部件供應(yīng)商的必要條件，尤其對汽車SoC開發(fā)商而言。因為汽車SoC是整個電子電氣架構(gòu)的核心，是實現(xiàn)功能安全與提升可靠性的基礎(chǔ)。
作為連接汽車系統(tǒng)運算大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的橋梁，汽車SoC上的接口是芯片上最難實現(xiàn)的部分之一。其既要滿足多種總線標(biāo)準(zhǔn)、實現(xiàn)性能功耗平衡、高速數(shù)據(jù)傳輸，還要實現(xiàn)安全可靠性、標(biāo)準(zhǔn)兼容性，挑戰(zhàn)性極大。對于想打入車規(guī)市場的SoC廠商來說，最好的途徑就是直接采用符合車規(guī)可靠性及功能安全性要求的IP，以隱去中間的繁瑣開發(fā)過程和巨大時間成本開銷，最終用戶可以從IP供應(yīng)商處獲得safety package，包含了像DFMEA、FMEDA、Safety Manual、認(rèn)證證書等，這樣可以大大的加速芯片的開發(fā)進程。
作為國內(nèi)領(lǐng)先的IP供應(yīng)商，芯耀輝正是以預(yù)先建立經(jīng)驗證的IP授權(quán)方式，協(xié)助國內(nèi)汽車SoC開發(fā)商快速進入市場。我們提供的車規(guī)級IP采用符合ISO 26262功能安全要求的ASIL D系統(tǒng)開發(fā)流程，幫助設(shè)計人員加速其ISO 26262 SoC級功能安全評估，從而實現(xiàn)目標(biāo)ASIL等級。
更為重要的是，我們還具有國產(chǎn)先進工藝全套車規(guī)級接口IP，提供汽車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)對主控芯片集成接口類型增加的趨勢，降低產(chǎn)品生產(chǎn)風(fēng)險及工作風(fēng)險。
最完整的布局
我們在車規(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，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到“ASIL D”級別的產(chǎn)品開發(fā)流程和管理體系，為持續(xù)向市場提供高性能、高可靠、高安全的車規(guī)級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SoC芯片設(shè)計跨越三重挑戰(zhàn)：高速接口設(shè)計的挑戰(zhàn)、車規(guī)級設(shè)計要求的挑戰(zhàn)和車規(guī)級測試要求的挑戰(zhàn)。
首先，面對高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)過硅驗證，且我們也始終專注IP的質(zhì)量，以完整的專家團隊為基礎(chǔ)，提供完整的設(shè)計和驗證平臺。
其次，針對AEC-Q100、ISO26262等車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)，我們的車規(guī)級IP符合車規(guī)工作溫度、耐用性、可靠度要求的設(shè)計和驗證，符合車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的保護和冗余設(shè)計方案，設(shè)計流程符合嚴(yán)格的質(zhì)量管理要求。
最后，針對車規(guī)級測試要求的挑戰(zhàn)，如子系統(tǒng)集成、高速接口系統(tǒng)級SI/PI設(shè)計、第三方車規(guī)審查和評估，我們也可以提供車規(guī)IP子系統(tǒng)集成、車規(guī)SoC系統(tǒng)設(shè)計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產(chǎn)先進車規(guī)工藝全套車規(guī)級別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，補齊了國內(nèi)車規(guī)工藝IP的空白。并且，我們也實現(xiàn)了先進工藝平臺最全的國產(chǎn)IP覆蓋，可提供涵蓋最先進協(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芯片的立身之本，更是保證整個汽車安全的守護屏障。但是要讓汽車芯片順利通過相關(guān)認(rèn)證，則是一個非常艱難的過程。而芯耀輝是目前國內(nèi)唯一一家能提供符合車規(guī)認(rèn)證的接口IP廠商，在可靠性和功能安全性上滿足AEC-Q100和ISO 26262 ASIL-D的嚴(yán)格認(rèn)證要求，汽車芯片廠商將再無此方面的后顧之憂，可以將更多的資源配置在創(chuàng)新性功能的研發(fā)上，實現(xiàn)產(chǎn)品的最大差異化。
當(dāng)國產(chǎn)車規(guī)SoC快速發(fā)展之時，我們相信完整的車規(guī)級接口IP解決方案還將發(fā)揮更大的作用，為中國汽車電子產(chǎn)業(yè)的自主可控貢獻自己的力量。
審核編輯：劉清
工商網(wǎng)監(jiān)
評論