Arm加速安全自動駕駛之路

圖說:針對7奈米製程進行最佳化的ARM Cortex-A76AE 為全球首款自駕車等級處理器,結合安全、高效能、頂尖效率、以及各種防護IP選項。

圖說:針對7奈米製程進行最佳化的ARM Cortex-A76AE 為全球首款自駕車等級處理器,結合安全、高效能、頂尖效率、以及各種防護IP選項。

全球IP矽智財授權廠商Arm宣布推出Arm Safety Ready計畫以及全球首款針對7奈米製程進行最佳化的自駕車等級處理器Cortex-A76AE,首度整合Split-Lock技術,確保車輛功能安全性,加速完全自動駕駛車輛普及。

安全是車廠最優先關切的要務,不僅因自動駕駛系統中許多技術因素涉及控制所有層面的駕駛動作,另一方面,安全也確保人類乘員能信任其「自動駕駛」 。若消費者無法信任其車輛的自動駕駛系統是安全的,大眾市場採納這項技術的時間就會往後推遲。

自動駕駛要消弭的正是人為因素,亦即駕駛人的過失。有94%的交通事故是駕駛人疏失的結果,完全自動駕駛預期將大幅減少事故與傷亡的數量。因此,安全決不容出事後檢討彌補,在開發自動駕駛等級的SoC晶片與系統時,必須將內部機能的安全(safety)優先順序放在效能、能源效率、以及外部事故防護(security)等因素之前。不幸的是,在開發Level 5等級自動駕駛原型製品方面,通常都採用高耗電且價格高昂的資料中心等級CPU,而這類晶片甚至沒有最基本的功能安全能力。

Arm多年來一直將安全列為最優先要務,這正是各種先進駕駛輔助系統(ADAS)應用的晶片中,有65%採用Arm的IP的重要原因。Arm的汽車生態系統能獲得業界陣容最廣泛的功能安全IP,這些方案都擁有最新ISO認證。為進一步確保晶片夥伴搶先投入安全的產品研發,Arm公布Arm Safety Ready計畫,集中Arm在安全方面挹注的龐大投資,晶片夥伴以及整個汽車供應鏈得以加快發展時程,將更安全的產品推入市場。

然而Arm在安全方面的領先優勢,並不僅止於整合最新的規格認證與標準。Arm同時宣布推出首款整合安全功能的自駕車等級處理器:全新Arm Cortex-A76AE,特別針對汽車量身設計,並納入Split-Lock技術,這項顛覆市場的安全創新科技首度融入到應用處理器之中。

達到安全就緒(Safety Ready),邁入下個自動駕駛等級

Safety Ready 計畫涵蓋Arm現有的安全以及新型或未來產品,這些方案經過嚴苛的功能安全程序,包括系統性流程以及研發,以支援ISO 26262 以及IEC 61508標準。此外,Safety Ready提供一站購足的軟體、工具、元件、認證、以及標準等所有資源,協助Arm夥伴簡化整合功能安全性的流程並降低成本。藉由發揮此計畫安全的優勢,夥伴廠商與車廠將有信心,確保其SoC與系統納入最高等級的功能安全,滿足各種自駕車應用的要求。

Cortex-A76AE:全球首款整合安全的自駕車等級處理器

Cortex-A76AE是特別針對汽車量身設計的顛覆性CPU,並針對7奈米製程節點進行最佳化。型號AE代表 Automotive Enhanced (汽車強化),因此該型號的Arm IP都將納入滿足車載處理運算相關需求的功能。

自動駕駛除了需要極高的處理能力, 還必須將安全作為標準配備。Cortex-A76AE不犧牲其他方面性能的優異表現,成為業界首款具備Split-Lock功能的高效能應用處理器,不僅具備自動駕駛應用所需的處理效能,還擁有高完整性的安全機制。Split-Lock對於業界並非嶄新的概念,然而Arm率先將它導入處理器,讓產品發揮專為如自動駕駛等高效能汽車應用所設計的功能。Split-Lock提供:

  • 先前 CPU鎖步式(lock-step) 的設計實作缺乏的彈性
  • 一顆SoC晶片內的各個CPU叢集能設定成分離模式(split mode)以達到更高的效能,叢集內2個(或4個)獨立CPU能用來執行不同任務與程式應用
  • 或者設定成鎖定模式(lock mode),多個CPU進行鎖步(lock-step),在叢集內建立1對(或2對)鎖步的CPU,以支援更高安全完整性的應用。
  • 晶片量產後,仍得以把CPU叢集設定成在混合兩種模式下運作

 Arm Cortex-A76AE省電運算的優勢,讓車廠得以自行設計自己的自動駕駛系統,滿足現今原型製品所需瓦特等級的省電性,取代耗能數千瓦的舊技術。更低的功耗亦更加節省汽車的電池電力,結合低發熱的特色,不僅有助於加入充裕的運算效能,還能讓業者開發出更多總成本更低的自駕車方案。

Arm一如以往將整體系統納入考量,因此為了使Cortex-A76AE得以完整,Arm推出全新Automotive Enhanced汽車強化系統IP,協助各界設計全方位的自駕車等級SoC。全新CoreLink GIC-600AE、CoreLink MMU-600AE、以及CoreLink CMN-600AE提供包括高效能中斷管理、延伸虛擬化與記憶體管理、以及連接至多個CPU叢集等各項關鍵元素,以在安全多核系統中彈性調整效能。這些產品設計用來開發高效能系統,鎖定ASIL-B至ASIL-D等級的安全完整性,並支援Split-Lock以及系統化功能,協助將功能安全機制融入到Cortex-A76AE處理器。

唯有Arm汽車生態系統能提供的擴充性

研發成本會隨著軟體複雜度以及自駕系統數量的增加而急速攀升。納入這方面的考量,預期Level 5等級的自駕車將需要10億行程式碼,相較之下,波音公司的787 Dreamliner客機只需要1,400萬行程式碼。Arm與其陣容堅強的汽車開發商生態系統,正著手針對所有層面的汽車軟體堆疊,以及通用架構上的各種工具,致力簡化其開發流程並降低成本。

Arm的汽車IP藍圖

Cortex-A76AE是「Automotive Enhanced」處理器藍圖的首款成員,將提供業界最完備的功能安全性IP。全新藍圖包含「Helios-AE」以及 「Hercules-AE」,全都針對7奈米製程進行最佳化。更多細節將在這些產品推出時同步發表。

Arm從1996年即著手針對汽車應用開發專屬晶片,目前亦只有Arm能滿足全車所有元件的運算需求。正因如此,全球前15大汽車晶片製造商都是Arm的授權客戶,Arm架構的晶片在現今ADAS應用中擁有超過65%的市佔率,在車載資訊娛樂(IVI)應用的市佔率更高達85%。透過為業界提供自駕車等級的安全運算解決方案,Arm與其生態系統確保安全絕非事後檢討彌補,並協助汽車製造商贏得消費者的信任,推動安全與完全自動駕駛車輛能全面量產普及。



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