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车用SoC在最高安全级ASIL D展开竞赛

2017/5/19    来源:互联网        
关键字:车用SoC  

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    汽车产业在其现有的先进驾驶辅助系统(ADAS)模式或自动驾驶车发展蓝图中,主要的车用芯片(SoC)支持什么样的车用安全完整性等级(ASIL)?

    由ISO 26262定义的车辆功能安全标准确保了系统的正常运作,以避免危险情况,更重要的是侦测和克服故障的能力。从ASIL A到ASIL D共分4个等级,ASIL D代表层级最高的完整性要求。例如,ASIL D意味着在整个系统中的单点故障率小于1%。

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    图1:不同的ASIL等级要求(来源:Synopsys)

    除了几款经ASIL D认证的微控制器(MCU),芯片供应商目前在其ADAS SoC中多半使用经认证的ASIL B或ASIL C。但IHS Markit汽车电子总分析师Luca De Ambroggi表示,由于许多人使用ASIL B组件与冗余机制实现“系统级ASIL D”认证,因而找到了“短期解决方案”。

    然而,问题仍然脱离不了成本。他说:“认证ASIL D是一项重大的任务,可能为供应商带来重大挑战,特别是复杂的SoC。”

    可能对此进展带来颠覆性变化的是一群毫无任何车用电子领域经验的新进者,以及芯片供应商。为了迎头赶上车用市场上的现有业者,他们正积极地制造各种“超越”的机会。包括ARM与Synopsys等IP核心供应商开始推出ASIL-D认证就绪的双核心锁步(lockstep)处理器供授权。

    过去几年来,ARM大力投资于安全攸关的处理器核心。2013年推出采用硬件辅助虚拟模式设计的实时嵌入式处理器核心ARM v8-R,去年秋天发表了基于v8-R核心的Cortex-R52处理器,用于安全性和确定性划分。

    Synopsys则在不久前推出ARC EM安全岛(safety Island) IP和双核心锁步处理器。Synopsys表示,这些经新的ASIL-D认证的ARC EM系列处理器配备自检测安全监测器与硬件安全功能,例如除错码和可编程看门狗定时器,用于协助检测系统故障和执行错误。

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    图2:Synopsys ASIL D就绪的双核心锁步处理器IP(来源:Synopsys)

    Synopsys ARC EM处理器产品线经理Angela Raucher说:“随着越来越多的芯片业者对进军汽车市场的兴趣升温,我们希望以预先建立且经验证的处理器IP授权,协助他们降低市场进入门坎。”

    对于市场新进者,完整的建置套件才是关键。Strategy Analytics全球汽车业务总监Ian Riches认为,“除非IP供应商提供所有的设计支持和档案,否则没有任何人会认真考虑使用ASIL D等级的IP。”

    安全攸关的MCU

    在汽车市场中,一些安全攸关的要求形成了泾渭分明的一条线,清楚地划分汽车芯片市场上的现有汽车业者与新手。汽车产业的资深前辈早已将大量的资源用于开发ASIL D认证的MCU。

    Riches说:“主流汽车厂商在2015年以前开始着眼于ASIL D认证的装置。例如,飞思卡尔(Freescale)曾在2012年声称‘率先’推出基于Power架构的32位MCU MPC5643L。”其他还有意法半导体(STMicroelectronics)基于Power架构的SPC5 MCU、德州仪器(TI)的Hercules TMS570 (基于ARM Cortex-R的MCU)、英飞凌(Infineon)的Aurix (基于32位的多核心TriCore),以及瑞萨(Renesas)的32位RH850/P1x系列MCU。

    正如Riches的解释,“当时的厂商如果想要一个ASIL D处理器,ARM可能无法提供选择。如今,传统的汽车制造商均投入巨资开发其专有架构,时机已然成熟。”

    IHS认为,ASIL D在“安全电子控制单元(ECU)的致动区域(煞车/方向)需要高度安全的功能。这些组件大多数是MCU,但并不是SoC。”

    迈向ASIL D之路

    Nvidia首席执行官黄仁勋在今年的CES上展示该公司的Xavier芯片,这是一款被誉为自动驾驶车的人工智能(AI)处理器。他预计在今年底将推出这款经ASIL C认证的全新SoC,但其模块可经由设计实现ASIL D安全功能。

    此外,业界厂商正着眼于为自动驾驶开发的大量“大脑芯片”。“虽然Nvidia、Intel与Qualcomm对此抱持浓厚的兴趣或野心,”Riches强调,“传统的供应商和架构仍在设计高度自动化车辆所需的解决方案方面占据重要位置。”这就是现有业者以其安全攸关的MCU得以发挥作用之处。

责任编辑:张纯子
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