車用ASIL D級芯片 芯片廠商們的新戰(zhàn)場？

　　以英飛凌為例，其針對汽車研發(fā)的TriCore內(nèi)核Aurix單片機，就是英偉達該模組的一部分。“英飛凌的TriCore內(nèi)核，是使英偉達解決方案能夠達到D級標準的重要組成部分。”

　　不過，眾多巨頭玩家所布局的汽車“超級大腦”，往往不是要用在ADAS上，相反，卻轉(zhuǎn)投自動駕駛的更大藍海。諸如NXP的開源自動駕駛計算平臺Bluebox，以及Renesas(瑞薩電子)64位元車載處理器RCar，都在試圖與現(xiàn)有的車載設備競爭。

　　我們來看一下NXP講了一個什么故事。

　　現(xiàn)今，NXP有兩種架構(gòu)的芯片產(chǎn)品，一部分基于Power Architecture技術(shù)(鎖步架構(gòu)，可達ASILD級標準)，一部分基于ARM架構(gòu)。對于未來產(chǎn)品線布局，NXP希望基于現(xiàn)有的ASIL B級ARM核，應用鎖步架構(gòu)達成ASIL D級。　　

　　*NXP面向ADAS的S32V234架構(gòu)

　　如今，距離NXP發(fā)布第一款面向通用市場的MPC5643L汽車安全開發(fā)套件已經(jīng)過去5年的時間，但即便如此，NXP發(fā)言人表示，使產(chǎn)品達到ASIL D級仍舊不是一件易事。

　　NXP在MPC5643L認證階段選擇與一家獨立的機構(gòu)(Exida)合作，該芯片基于Power架構(gòu)，支持鎖步模式。據(jù)NXP透露，與 Exida的這項合作持續(xù)了一年多的時間，中間消耗了海量的溝通與協(xié)調(diào)資源。

　　與此同時，NXP宣布旗下的“Safe Assure”流程已經(jīng)開發(fā)完成，“Safe Assure”致力于幫助NXP客戶達到所需要的安全認證級別。NXP宣稱“Safe Assure”從開發(fā)流程、芯片產(chǎn)品，到軟件產(chǎn)品、支持文檔，都以ISO26262 ASIL標準為目標研發(fā)，從而可以從系統(tǒng)層面大幅降低獲得安全認證的難度。

　　在那之后，NXP升級了旗下產(chǎn)品的標準汽車開發(fā)協(xié)議，以達到ISO 26262對協(xié)議的要求，該協(xié)議包括內(nèi)置的獨立安全評估模塊。

　　總而言之，ASIL認證并不是簡單的一次性測試，而是深埋于整個芯片開發(fā)周期之中的。它不僅有關(guān)于開發(fā)流程中額外添加的安全機能，還有關(guān)于安全重于一切的企業(yè)文化。在產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，安全管理、安全計劃、安全時間、安全評估、安全思想、安全分析、安全文檔，都是不可或缺的。NXP發(fā)言人如是說。

　　簡化流程

　　以ARM與Synopsys為代表的IP核產(chǎn)業(yè)模式，核心在于大幅削減開發(fā)時間。芯片廠商在成熟的IP核授權(quán)下，可以迅速設計、驗證然后發(fā)布用于ADAS或自動駕駛的安全SoC。

　　Synopsys公司的Raucher解釋道： 用于自動駕駛的安全SoC芯片，可能需要長達六個月的額外驗證時間。

　　對于一般的SoC來說，在芯片的驗證流程中，會首先測試系統(tǒng)性失效，也就是由芯片/軟件bug以及錯誤規(guī)格帶來的失效。但對安全性有更高要求的SoC，則必須測試隨機因素引起的失效，這會導致測試工作量的幾何級增加，錯誤可能來自于晶體管失效、電路接觸不良，甚至包括高能粒子與硅元素之間作用產(chǎn)生的軟故障，測試還需要確認這些失效是永久性的、暫時性的還是潛在的。

　　而基于上述的背景，如果IP商向芯片廠商提供預置的、經(jīng)過ASIL D級驗證的處理器，這將會對安全Soc開發(fā)十分有幫助。高安全性SoC需要誤差校正和檢測，需要同步的冗余核來運行與主核心相同的代碼，還需要額外的控制單元，用來比較主核心與冗余核心輸出結(jié)果的不同，更需要海量的用于通過ISO 26262標準的文檔。Raucher解釋說。

　　對于ARM與Synopsys來說，他們提供的，是架構(gòu)相似的面向ASIL D級的處理器方案。

　　ARM這樣描述他們的Coetex-R52方案：

　　● 支持雙核鎖步模式運行，并附有額外比較器，用于比較雙核心的輸出結(jié)果。

　　● 提供額外的多項失效檢測功能。

　　● 面向ASIL-D標準設計。

　　此外，ARM高級產(chǎn)品市場經(jīng)理Phil Burr還補充道：ARM將為合作廠商提供設計流程中全套的面向ASIL-D標準的安全文檔，可以大幅簡化拿到ASIL-D認證的流程。

　　*ARM Cortex R52 架構(gòu)示意圖

　　ARM在業(yè)界樹立的口碑，在于它在安全認證芯片方面的豐富經(jīng)驗，雖然最新Cortex-R52架構(gòu)的芯片還未上市，市場上已經(jīng)有類似的成熟產(chǎn)品。例如，基于ARM的TI TMS570LS10206雙核鎖步設備，已經(jīng)達到SIL3認證，該認證等效于ASIL D級。

　　Synopsys也有涉足消費電子領域的野心，目前正希望與熟悉ARC核的消費電子芯片廠商達成商業(yè)合作。Synopsys計劃設計能夠同時切入消費電子市場與車載半導體市場的系統(tǒng)級芯片架構(gòu)。

　　在Strategic Analysis的Riches看來，“ARM當然在試圖擴張自己在車載半導體領域的市場份額，同時，ARM相對于Synopsys也有著不小的優(yōu)勢。”

　　首先，ARM已經(jīng)有面向市場的成型產(chǎn)品;其次，ARM已經(jīng)與大量車用芯片提供商建立了合作關(guān)系。Synopsys面臨的首要挑戰(zhàn)就是建立一個像ARM一樣的巨型生態(tài)系統(tǒng)，不僅包括第三方在操作系統(tǒng)方面的支持，還包括對應的開發(fā)工具，才能與ARM分庭抗禮。

　　ASIL-D為何如此緊迫?

　　如果你的汽車整體符合ISO 26262 ASIL-D級標準，那意味著在面對某些臨界安全問題時，汽車已經(jīng)可以代替你做出決定了。而對于整車ASIL-B級標準的汽車來說，汽車只會提醒駕駛員危險來臨，具體動作需要駕駛員執(zhí)行。

　　就目前來說，實際落地的ADAS系統(tǒng)仍需要駕駛員隨時準備介入控制。那么，為什么業(yè)界對ASIL-D級芯片產(chǎn)生了如此迫切的需求呢? ASIL-D級的SoC真的有現(xiàn)實意義么?

　　NXP相信，問題的答案在汽車OEM廠商身上，因為OEM廠商需要在產(chǎn)品魯棒性與開發(fā)速度之間做取舍，而可靠性不足極其容易導致訴訟纏身。

　　一方面，整個業(yè)界正在快馬加鞭地部署“高性能計算系統(tǒng)，為自動駕駛決策提供計算力”;另一方面，自動駕駛汽車上品類繁多的汽車控制子系統(tǒng)必須“在保證提供多種智能化功能的同時，保持高級別的安全性。”

　　基于此，在業(yè)界擁抱自動駕駛的同時，OEM廠商正在尋找工程上可行的解決方案。這種方案必須在滿足苛刻安全標準的同時，提供快速的產(chǎn)品迭代能力，并提供足夠的計算動力。

　　“符合安全標準的系統(tǒng)級芯片正是解決這個棘手問題的最優(yōu)解。“NXP這樣斷言。

　　汽車領域獨立數(shù)據(jù)調(diào)研機構(gòu)IHS Markit的De Ambroggi則從另一個角度得出了相似的結(jié)論。他認為OEM廠商尚未對ASIL-D提出明確的要求，因為從需求層面上目前還不緊迫。“但是，如果ASIL D級別的芯片與普通芯片價格相同，所有OEM廠商都將很樂意使用并推廣，因為這種方案顯然能夠節(jié)省他們的成本。這不僅可以節(jié)省額外冗余器件的成本，還讓OEM廠商免于應對更復雜的解決方案，顯然是有前景的。”

　　與此同時，ASIL D級安全標準已經(jīng)是汽車產(chǎn)業(yè)多年的關(guān)注重點了，而ASIL-D標準不僅適用于ADAS或者自動駕駛系統(tǒng)，還適用于各種安全相關(guān)的系統(tǒng)，例如剎車系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)等。由此，Riches得出這樣的結(jié)論，那就是在自動駕駛系統(tǒng)以外，ASIL D級芯片還有更大的應用空間，相關(guān)需求在未來的幾年里必將保持增長勢頭。