車用ASIL D級芯片 芯片廠商們的新戰(zhàn)場？

　　汽車行業(yè)進軍智能化，汽車搭載的電子/電氣系統(tǒng)數(shù)量也隨之不斷增加。公開數(shù)據(jù)顯示，一輛高端豪華轎車上有多達70多個電子控制單元(Electronic Control Unit，ECU)，其中發(fā)動機管理系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等都是安全相關系統(tǒng)。為了實現(xiàn)汽車電子/電氣系統(tǒng)的安全設計，道路車輛功能安全標準ISO 26262于2011年被正式發(fā)布，其中涉及的系統(tǒng)風險等級評估標準——ASIL等級(Automotive Safety Integrity Level，汽車安全完整性等級)也應運而生。

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

　　ASIL，是ISO 26262標準中的重要評價體系，用于識別系統(tǒng)危害并對危害風險等級進行評估。AISL分為四個等級，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(tǒng)安全性的要求，ASIL等級越高，對系統(tǒng)的安全性要求越高，為實現(xiàn)安全付出的代價越高，意味著硬件的診斷覆蓋率越高，開發(fā)流程越嚴格，相應的開發(fā)成本增加、開發(fā)周期延長、技術要求嚴格。下圖是ASIL等級評估的對照表。可以看出，如果安全等級到達D級，則意味著整個系統(tǒng)范圍內單點故障率不超過1%。

　　*ASIL等級評估對照表(來源：美國新思科技公司)

　　除極少數(shù)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ADAS中的系統(tǒng)芯片，安全等級大多在B或C級。來自汽車領域獨立數(shù)據(jù)調研機構IHS Markit的分析師Luca De Ambroggi指出，“為了在ADAS系統(tǒng)尺度上達到ASIL D級，大部分廠商目前的解決方案是利用多枚B-C級SoC建立一個冗余系統(tǒng)，通過ASIL分解原則達到D級標準?！?/p>

　　不過，這樣的方案也意味著成本的增加，Luca De Ambroggi指出，這樣的方案無法一勞永逸，ASIL D級認證對于車用芯片廠商而言是必經(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(tǒng)更是如此。

　　而在這一點上，許多顛覆性的變革來源于市場中一些新的闖入者——那些沒有任何汽車電子領域經(jīng)驗的芯片生產(chǎn)商。為了在自動駕駛的風口追趕那些汽車領域的市場競爭者，他們正在打造“彎道超車”的時機。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。

　　在過去的幾年里，ARM投入重金發(fā)展安全處理器系統(tǒng)方案。2013年，ARM發(fā)布“ARMv8-R”架構，支持實時嵌入式處理器。架構具有即時運算的處理能力，能夠擴增多種與安全相關的解決方案，可用于ADAS、V2V通訊等多個領域。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，該處理器基于改進的ARMv8-R架構，為之前Cortex-R5的升級版，通過了包括ISO 26262在內的多項安全標準認證。

　　Synopsys的路徑與之類似。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(jiān)控以及硬件安全監(jiān)測性能，如誤差矯正碼等用于檢測系統(tǒng)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)品線負責人Angela Raucher表示，“隨著越來越多的廠商開始對汽車市場產(chǎn)生興趣，我們希望通過這種IP核授權的形式，降低產(chǎn)業(yè)的準入門檻?！?/p>

　　不過即便如此，對于加入汽車市場的新玩家，底層實現(xiàn)仍舊需要重視。分析機構Strategy Analytics全球汽車業(yè)務負責人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。

　面向關鍵性安全應用的MCU

　　一些面向關鍵性安全需求的應用，大浪淘沙般將產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)進行了等級劃分。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，試圖在賽道領跑。

　　Riches說，“主流汽車供應商在2015年前，便開始著手研發(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，便推出面向汽車底盤和安全應用的 MPC5643L 32位MCU，拔得行業(yè)頭籌。”

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

　　據(jù)IHS資料，ASIL D級要求ECU在剎車、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，他向世界展示公司研發(fā)的Xavier芯片產(chǎn)品，號稱自動駕駛汽車的“人工智能超級計算機”。黃仁勛介紹說，這款預計年底發(fā)布的片上系統(tǒng)，芯片本身達到ASIL C級認證標準，但其模塊可通過設計實現(xiàn)ASIL D安全功能。

　　除此之外，市場還充斥著布局自動駕駛汽車“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、高通等廠商對汽車市場宣誓了極大的興趣和野心，留給傳統(tǒng)汽車供應商的機會仍然存在”。

　　而這個機會，就在于一些面向關鍵性安全應用的MCU上。