安全可靠的接口IP—汽车神经网络的构筑者

2023年9月6日，由Design&Reuse主办的IP SoC China 2023在上海召开，这是中国首个完全致力于IP（硅知识产权）和基于IP电子系统的独特全球性活动。芯耀辉因在车规IP领域的突出成就受邀出席本次大会，芯耀辉产品市场总监黄浩然进行了《接口IP--为汽车搭建“智慧神经网络”，为智能驾驶保驾护航》主题演讲，分享了接口IP技术作为关键角色是如何赋能智能汽车发展的。

汽车的智能化正成为不可阻挡的趋势。最近几年，这个人们曾无比熟悉的代步工具正悄然进化，逐渐发展成为一个全新的智能移动空间。无论是智能导航、娱乐或办公，还是终极的自动驾驶，智能化的汽车正在深刻改变人们的出行和生活方式。

汽车的智能化也提升了汽车整体的价值链，使汽车芯片在这个过程中被重估，成为汽车行业新的利润增长点。不过，汽车芯片不仅需要面对比消费级和工业级电子元件更为苛刻的外部工作环境，还对可靠性和安全性有更高的要求。因此，除了在设计方法上要不断更新之外，经过验证的车规芯片IP的引入也将至关重要。

走上快车道的智能化

汽车智能化趋势最明显的体现就是自动驾驶和智能座舱，这也是汽车电子两个主要增量市场。根据ICVTA预测，到2026年，全球自动驾驶市场规模将达687亿美元，CAGR达25.4%。

智能座舱市场前景同样不遑多让，规模将达440亿美元，CAGR约11.3%，中国市场年复合增速将达11.6%。

自动驾驶和智能座舱的出现是汽车电子电气架构（EEA）进化的结果。从最早期的分布式架构，一个ECU只控制一个单元，到多个ECU合并成域，由域控制器控制多个功能的域集中式架构，再到所有的域控制器都集成到中央计算平台的中央计算式架构和软件定义汽车。厂商们正力争将整个汽车电子架构变成一个有机的整体：由核心芯片组成的运算大脑和由各种接口和总线串联起来的神经网络。

算力提升和功能整合是汽车运算大脑的发展推动力。原本由多个ECU完成的功能，现在需要依靠单一的域主控处理器来完成，还要管理和控制所连接的各种传感器与执行器等。比如，动力系统域要进行驱动电机，变速箱和发动机控制，座舱域要管理声音、视频系统、地图、网联服务、娱乐系统、语言识别等。同时，单一域控制还会向多域控制发展，如数字座舱域与自动驾驶域都将交由单一的SoC来管理。此外，单一类型的微处理器，无论是CPU、GPU、FPGA还是ASIC，都无法满足更高阶的自动驾驶需求。因此，域控制器中的主控芯片需要强大的算力支撑，而只有集成“CPU+xPU”的异构式SoC，才能有效服务各种场景的硬件加速需求。

在运算大脑高速运转的同时，必须要配合发达的神经网络，才能实施高速的数据传输和控制功能。当车内总线带宽提高，并引入汽车以太网等技术后，汽车神经网络的节点数目和类型都在不断增加，促使域主控处理器SoC必须集成尽可能多的接口类型，比如：USB、Ethernet、I2C、SPI、CAN、LIN以及FlexRay等，才能有效连接和管理各种各样的ECU、传感器和执行器，成为真正的系统中枢。

由运算大脑和神经网络构成的汽车电子电气系统，让汽车的面貌焕然一新，也势必带来新的挑战。

车规级接口IP是关键

对功能安全和可靠度的高度重视，就是随着复杂的电子电气系统对汽车的主导权不断增加而出现的新挑战。

其中有两个重要原因，一是整车电子电气系统失效导致的风险及成本越来越高；二是由于功能安全失效会导致汽车召回或意外的产生，进而造成一系列的损失。

为确保汽车电子电气系统的高可靠性和安全性，从而提高整车的性能和安全水平，车用的电子元器件就必须符合一系列通用的功能安全及可靠性标准，如可靠性标准AEC-Q系列、功能安全标准ISO 26262等。

作为专门针对电子元器件进行可靠性评估的AEC-Q标准，其包含的AEC-Q100主要适用于车规芯片并被业界广泛熟知。该规范侧重于针对车用芯片的综合可靠性测试，以验证车用芯片在高低温、振动、湿度等恶劣环境下的稳定性、耐用性和可靠性。

ISO 26262则是全面规范汽车零部件以及芯片功能安全的基本规则。其根据安全风险程度对系统或系统某组成部分确定划分由A到D的安全需求等级ASIL（Automotive Safety Integration Level，汽车安全完整性等级）。等级越高，针对系统硬件和软件开发流程的要求也随之增强，其中D级为最高等级，若失效则会造成严重的人身安全危险且驾驶人员一般无法自行排除失效故障，所以需要最苛刻的安全需求，例如安全气囊、防锁死刹车、方向盘等都属于ASIL-D。

随着汽车系统对ASIL要求越来越普遍，通过汽车功能安全标准认证已成为车用零部件供应商的必要条件，尤其对汽车SoC开发商而言。因为汽车SoC是整个电子电气架构的核心，是实现功能安全与提升可靠性的基础。

作为连接汽车系统运算大脑和神经网络的桥梁，汽车SoC上的接口是芯片上最难实现的部分之一。其既要满足多种总线标准、实现性能功耗平衡、高速数据传输，还要实现安全可靠性、标准兼容性，挑战性极大。对于想打入车规市场的SoC厂商来说，最好的途径就是直接采用符合车规可靠性及功能安全性要求的IP，以隐去中间的繁琐开发过程和巨大时间成本开销，最终用户可以从IP供应商处获得safety package，包含了像DFMEA、FMEDA、Safety Manual、认证证书等，这样可以大大的加速芯片的开发进程。

作为国内领先的IP供应商，芯耀辉正是以预先建立经验证的IP授权方式，协助国内汽车SoC开发商快速进入市场。我们提供的车规级IP采用符合ISO 26262功能安全要求的ASIL D系统开发流程，帮助设计人员加速其ISO 26262 SoC级功能安全评估，从而实现目标ASIL等级。

更为重要的是，我们还具有国产先进工艺全套车规级接口IP，提供汽车SoC芯片供应商多种不同协议的接口IP解决方案，协助其应对主控芯片集成接口类型增加的趋势，降低产品生产风险及工作风险。

最完整的布局

我们在车规IP方面早有布局，如今已步入收获阶段。2023年6月7日，SGS通标标准技术服务有限公司正式为我们颁发了ISO 26262:2018半导体功能安全ASIL D流程认证证书，标志着我们已经能够按照ISO 26262:2018版标准要求，建立起完全符合功能安全最高可达到“ASIL D”级别的产品开发流程和管理体系，为持续向市场提供高性能、高可靠、高安全的车规级IP及解决方案奠定了有力基础。

在技术层面，我们完整的IP产品可以助力汽车SoC芯片设计跨越三重挑战：高速接口设计的挑战、车规级设计要求的挑战和车规级测试要求的挑战。

首先，面对高PPA性能要求和稳定性、互操作性、协议兼容性要求，我们的高质量IP产品已经经过硅验证，且我们也始终专注IP的质量，以完整的专家团队为基础，提供完整的设计和验证平台。

其次，针对AEC-Q100、ISO26262等车规级标准，我们的车规级IP符合车规工作温度、耐用性、可靠度要求的设计和验证，符合车规标准的保护和冗余设计方案，设计流程符合严格的质量管理要求。

最后，针对车规级测试要求的挑战，如子系统集成、高速接口系统级SI/PI设计、第三方车规审查和评估，我们也可以提供车规IP子系统集成、车规SoC系统设计与性能分析和芯片调试等IP综合服务。

作为目前唯一可提供国产先进车规工艺全套车规级别IP解决方案的IP公司，芯耀辉有完整的产品覆盖，如SerDes，DDR，PCIe，USB及MIPI等IP解决方案，补齐了国内车规工艺IP的空白。并且，我们也实现了先进工艺平台最全的国产IP覆盖，可提供涵盖最先进协议标准的全栈式完整IP解决方案。

安全性和可靠性是汽车芯片的立身之本，更是保证整个汽车安全的守护屏障。但是要让汽车芯片顺利通过相关认证，则是一个非常艰难的过程。而芯耀辉是目前国内唯一一家能提供符合车规认证的接口IP厂商，在可靠性和功能安全性上满足AEC-Q100和ISO 26262 ASIL-D的严格认证要求，汽车芯片厂商将再无此方面的后顾之忧，可以将更多的资源配置在创新性功能的研发上，实现产品的最大差异化。

当国产车规SoC快速发展之时，我们相信完整的车规级接口IP解决方案还将发挥更大的作用，为中国汽车电子产业的自主可控贡献自己的力量。