車(chē)用ASIL D級芯片 芯片廠(chǎng)商們的新戰場(chǎng)？

　　汽車(chē)行業(yè)進(jìn)軍智能化，汽車(chē)搭載的電子/電氣系統數量也隨之不斷增加。公開(kāi)數據顯示，一輛高端豪華轎車(chē)上有多達70多個(gè)電子控制單元(Electronic Control Unit，ECU)，其中發(fā)動(dòng)機管理系統、底盤(pán)控制系統、制動(dòng)系統等都是安全相關(guān)系統。為了實(shí)現汽車(chē)電子/電氣系統的安全設計，道路車(chē)輛功能安全標準ISO 26262于2011年被正式發(fā)布，其中涉及的系統風(fēng)險等級評估標準——ASIL等級(Automotive Safety Integrity Level，汽車(chē)安全完整性等級)也應運而生。

　　不論是那些已經(jīng)普遍裝備在汽車(chē)上的ADAS系統模塊，還是某些測試中的L4自動(dòng)駕駛系統，抑或是仍活在效果圖中的無(wú)人駕駛概念車(chē)，在爭奪汽車(chē)智能化蛋糕的同時(shí)，面向實(shí)際應用的場(chǎng)景，在對它們的魯棒性發(fā)出層層考驗。ASIL(Automotive Safety Integrity Level，汽車(chē)安全完整性等級)，就是檢驗功能模塊中片上系統(SoC)半導體安全等級的重要指標之一。

　　ASIL，是ISO 26262標準中的重要評價(jià)體系，用于識別系統危害并對危害風(fēng)險等級進(jìn)行評估。AISL分為四個(gè)等級，分別為A、B、C、D，其中A是最低等級，D是最高等級。ASIL等級決定了對系統安全性的要求，ASIL等級越高，對系統的安全性要求越高，為實(shí)現安全付出的代價(jià)越高，意味著(zhù)硬件的診斷覆蓋率越高，開(kāi)發(fā)流程越嚴格，相應的開(kāi)發(fā)成本增加、開(kāi)發(fā)周期延長(cháng)、技術(shù)要求嚴格。下圖是ASIL等級評估的對照表?？梢钥闯?，如果安全等級到達D級，則意味著(zhù)整個(gè)系統范圍內單點(diǎn)故障率不超過(guò)1%。

　　*ASIL等級評估對照表(來(lái)源：美國新思科技公司)

　　除極少數達到ASIL D級標準的MCU(微控制單元)，芯片供應商目前大量出貨，應用在A(yíng)DAS中的系統芯片，安全等級大多在B或C級。來(lái)自汽車(chē)領(lǐng)域獨立數據調研機構IHS Markit的分析師Luca De Ambroggi指出，“為了在A(yíng)DAS系統尺度上達到ASIL D級，大部分廠(chǎng)商目前的解決方案是利用多枚B-C級SoC建立一個(gè)冗余系統，通過(guò)ASIL分解原則達到D級標準?！?/p>

　　不過(guò)，這樣的方案也意味著(zhù)成本的增加，Luca De Ambroggi指出，這樣的方案無(wú)法一勞永逸，ASIL D級認證對于車(chē)用芯片廠(chǎng)商而言是必經(jīng)之路，甚至是供應商需要花大力攻克的難題，尤其是對于越發(fā)復雜的片上系統更是如此。

　　而在這一點(diǎn)上，許多顛覆性的變革來(lái)源于市場(chǎng)中一些新的闖入者——那些沒(méi)有任何汽車(chē)電子領(lǐng)域經(jīng)驗的芯片生產(chǎn)商。為了在自動(dòng)駕駛的風(fēng)口追趕那些汽車(chē)領(lǐng)域的市場(chǎng)競爭者，他們正在打造“彎道超車(chē)”的時(shí)機。例如，諸如ARM和Synopsys(美國新思科技，SNPS)的IP核(知識產(chǎn)權核，指芯片中某個(gè)可重用模塊)供應商正在布局推出面向ASIL D級的雙核鎖步(Dual Core Lockstep)處理器。

　　在過(guò)去的幾年里，ARM投入重金發(fā)展安全處理器系統方案。2013年，ARM發(fā)布“ARMv8-R”架構，支持實(shí)時(shí)嵌入式處理器。架構具有即時(shí)運算的處理能力，能夠擴增多種與安全相關(guān)的解決方案，可用于A(yíng)DAS、V2V通訊等多個(gè)領(lǐng)域。去年9月，剛剛被軟銀斥資320億美元收購的ARM獻上大禮——Cortex-R52處理器，該處理器基于改進(jìn)的ARMv8-R架構，為之前Cortex-R5的升級版，通過(guò)了包括ISO 26262在內的多項安全標準認證。

　　Synopsys的路徑與之類(lèi)似。就在幾天前，Synopsys 宣布其ARC EM系列的“安全島”模塊和雙核鎖步處理器已經(jīng)可用，并達到ASIL準D級標準，配備自查安全監控以及硬件安全監測性能，如誤差矯正碼等用于檢測系統失效。

　　*Synopsys ASIL準D級雙核鎖步處理器可重用模塊

　　Synopsys ARC EM處理器的產(chǎn)品線(xiàn)負責人Angela Raucher表示，“隨著(zhù)越來(lái)越多的廠(chǎng)商開(kāi)始對汽車(chē)市場(chǎng)產(chǎn)生興趣，我們希望通過(guò)這種IP核授權的形式，降低產(chǎn)業(yè)的準入門(mén)檻?！?/p>

　　不過(guò)即便如此，對于加入汽車(chē)市場(chǎng)的新玩家，底層實(shí)現仍舊需要重視。分析機構Strategy Analytics全球汽車(chē)業(yè)務(wù)負責人Ian Riches認為，除非IP供應商提供所有的設計支持和文件集，否則任何一家廠(chǎng)商都應該審慎布局面向ASIL D級應用的知識產(chǎn)權核。

　面向關(guān)鍵性安全應用的MCU

　　一些面向關(guān)鍵性安全需求的應用，大浪淘沙般將產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)進(jìn)行了等級劃分。而這，也成為企業(yè)爭相布局的重要原因。

　　一些汽車(chē)行業(yè)的資深玩家，早已將主要資源投放到面向ASIL D級MCU的研發(fā)中，試圖在賽道領(lǐng)跑。

　　Riches說(shuō)，“主流汽車(chē)供應商在2015年前，便開(kāi)始著(zhù)手研發(fā)ASIL D級設備。例如，與NXP(恩智浦)合并前的飛思卡爾早在2012年，便推出面向汽車(chē)底盤(pán)和安全應用的 MPC5643L 32位MCU，拔得行業(yè)頭籌?！?/p>

　　“如果廠(chǎng)商在那時(shí)想要一款ASIL D級處理器，ARM可不是最好的選擇。如今，各大傳統汽車(chē)供應商都不惜重金投入研發(fā)屬于自己的D級架構，時(shí)機已經(jīng)到了?！?/p>

　　據IHS資料，ASIL D級要求ECU在剎車(chē)、轉向等操作中具有極高的安全性能。

　通往 ASIL D級之路

　　今年CES展，當英偉達CEO黃仁勛站在舞臺時(shí)，他向世界展示公司研發(fā)的Xavier芯片產(chǎn)品，號稱(chēng)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的“人工智能超級計算機”。黃仁勛介紹說(shuō)，這款預計年底發(fā)布的片上系統，芯片本身達到ASIL C級認證標準，但其模塊可通過(guò)設計實(shí)現ASIL D安全功能。

　　除此之外，市場(chǎng)還充斥著(zhù)布局自動(dòng)駕駛汽車(chē)“超級大腦”的各路玩家。

　　Strategy Analytics的Riches強調，“即便諸如英偉達、英特爾、高通等廠(chǎng)商對汽車(chē)市場(chǎng)宣誓了極大的興趣和野心，留給傳統汽車(chē)供應商的機會(huì )仍然存在”。

　　而這個(gè)機會(huì )，就在于一些面向關(guān)鍵性安全應用的MCU上。