汽車電子，是電子信息技術(shù)與汽車傳統(tǒng)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，目前已被廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制、底盤控制、車身控制、故障診斷以及音響、通訊、導(dǎo)航等方面，顯著提高了車輛的綜合性能，使汽車從代步工具成為同時(shí)具有交通、娛樂、辦公和通訊多種功能的綜合平臺(tái)。

在不久前舉辦的2019第四屆ADAS與自動(dòng)駕駛論壇上，Arm中國(guó)高級(jí)汽車市場(chǎng)經(jīng)理舒杰以“如何使自動(dòng)駕駛解決方案大規(guī)模應(yīng)用”為切入點(diǎn)，詳細(xì)介紹了Arm在汽車電子領(lǐng)域長(zhǎng)久的技術(shù)積累與領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

Arm中國(guó)高級(jí)汽車市場(chǎng)經(jīng)理舒杰

20多年持續(xù)研發(fā)，構(gòu)筑Arm汽車電子技術(shù)壁壘

“眾所周知，Arm是藏在芯片后面的 IP供應(yīng)商，目前Arm在全球已經(jīng)有超過1500項(xiàng)的IP授權(quán)，基于Arm架構(gòu)的芯片出貨量達(dá)1250億片，僅2017年基于Arm架構(gòu)的芯片出貨量超過210億片。”一開場(chǎng)，舒杰便用一組數(shù)據(jù)凸顯了Arm生態(tài)系統(tǒng)的巨大體量，“授權(quán)合作伙伴包含行業(yè)領(lǐng)袖、初創(chuàng)公司、芯片公司及OEM廠商超過500家。另外有16家頂級(jí)汽車芯片廠商授權(quán)了Arm的IP。”

1996年，Arm正式進(jìn)入汽車領(lǐng)域，從剎車控制芯片的IP開始，到如今已發(fā)展了20多年。目前在IVI領(lǐng)域，85%的處理器采用Arm架構(gòu)；在ADAS領(lǐng)域，超過65%的應(yīng)用處理器采用的是Arm架構(gòu)。從傳統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)控制、底盤控制和車身控制，到現(xiàn)在ADAS/IVI，都有控制芯片在采用Arm的架構(gòu)。所有電子器件采用通用的架構(gòu)，輔以領(lǐng)先工具生態(tài)系統(tǒng)的大力支持，汽車制造商和供應(yīng)商便能對(duì)硬件與軟件進(jìn)行快速創(chuàng)新。這些創(chuàng)新將革新安全性、降低能耗，同時(shí)提升駕車體驗(yàn)。

Arm做IP的研發(fā)，需要針對(duì)行業(yè)應(yīng)用有更長(zhǎng)遠(yuǎn)的考慮，所以現(xiàn)在也在部署更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)需要的IP，為自動(dòng)駕駛提供更好的芯片支持。Arm在研發(fā)IP的過程中，需要梳理和響應(yīng)更多的業(yè)內(nèi)需求，才能開發(fā)出合理的IP滿足市場(chǎng)需求、舒杰表示：“目前，Arm與芯片廠商、操作系統(tǒng)供應(yīng)商、應(yīng)用軟件開發(fā)商等合作伙伴一起協(xié)同合作，已經(jīng)搭建出基于Arm的完整生態(tài)，這樣才能很好地服務(wù)一級(jí)供應(yīng)商和車廠。”

通往高等級(jí)自動(dòng)駕駛之路的關(guān)鍵——算力

汽車行業(yè)多年來一直在談?wù)搶?duì)于ECU（汽車電子控制單元，又稱“行車電腦”、“車載電腦”等）整合的需求。但討論通常都集中在物理空間、硬件成本、ECU的重量，以及將它們連接在一起所需的接線長(zhǎng)度。從廣義上講，整合是由成本、靈活性、能源效率，以及不斷發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)所驅(qū)動(dòng)的。將功能整合到更少的ECU中，簡(jiǎn)化了車輛中的控制器網(wǎng)絡(luò)，有助于不同系統(tǒng)之間的通信。目前汽車上裝配了100個(gè)以上的ECU——每一個(gè)都有處理器，它們通過分布式傳感器和處理器實(shí)現(xiàn)智能控制。到2020年，一輛車中的傳感器可能會(huì)超過200個(gè)。

舒杰指出，從自動(dòng)駕駛的發(fā)展趨勢(shì)看，2019年之前的自動(dòng)駕駛等級(jí)大部分是L1、L2，最多到L3。目前一些公司正在做L3+的樣機(jī)，預(yù)計(jì)第一批L3+量產(chǎn)車型在2025年上市。L3+的真正大規(guī)模的部署需要計(jì)算平臺(tái)具備服務(wù)器的計(jì)算性能，臺(tái)式機(jī)的功率要求，以及筆記本的散熱特性，它不能是位于后備箱的服務(wù)器。在自動(dòng)駕駛場(chǎng)景中，從傳感，感知，決策到執(zhí)行，所要求的算力需求越來越大。汽車已經(jīng)運(yùn)行在了代碼之上，波音787夢(mèng)幻客機(jī)大約1400萬行代碼，而L5級(jí)別的自動(dòng)駕駛可能要10億+行代碼。

同時(shí)，自動(dòng)駕駛汽車所具備的各項(xiàng)相關(guān)功能，需要許多控制單元對(duì)其進(jìn)行控制，而控制單元對(duì)各個(gè)地方的算力需求是不一樣的。座艙儀表的控制算力要到50K DMIPS，而底盤控制的算力需要15K DMIPS，半自動(dòng)駕駛算力要求大約是350K DMIPS，所以車?yán)锩娌煌刂茊卧獙?duì)算力的要求是不一樣的，總體上是上升的趨勢(shì)。如果到更高等級(jí)自動(dòng)駕駛，算力要求會(huì)更高。

自動(dòng)駕駛中隨處可見的Arm芯

因此，針對(duì)汽車行業(yè)未來的發(fā)展，Arm不僅希望提高算力，也希望能從芯片IP層面就充分考慮到功能安全，幫助合作伙伴或芯片設(shè)計(jì)商為后續(xù)工作減少時(shí)間和成本。Arm的Safety Ready“安全就緒”計(jì)劃，讓客戶在安全方面具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)，Arm所提供的安全包包含領(lǐng)先的安全特性和技術(shù)，認(rèn)證過的軟件組件和工具，以及魯棒的方法論和認(rèn)證支持。

2018年9月，Arm推出首款集成功能安全的自動(dòng)駕駛級(jí)處理器 Cortex-A76AE，專為汽車行業(yè)設(shè)計(jì)。該芯片搭載分核-鎖步（Split-Lock）技術(shù)，是一款具有顛覆性的安全創(chuàng)新，并首次在應(yīng)用處理器中得以實(shí)現(xiàn)。其中AE代表“汽車增強(qiáng)型”，任何帶有AE標(biāo)志的Arm IP都將包含滿足車載應(yīng)用的特定功能。

不過就自動(dòng)駕駛而言，采集與需要處理的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量要比ADAS多很多，因此2018年12月，Arm再推出針對(duì)高數(shù)據(jù)吞吐計(jì)算的IP——Cortex-A65AE，面向汽車電子市場(chǎng)，主要針對(duì)7nm優(yōu)化，其最大特點(diǎn)就是支持了SMT多線程，性能吞吐率比前代高3.5倍，預(yù)計(jì)2020年上市。據(jù)舒杰透露，目前已經(jīng)有客戶購買了Arm的該IP芯片，主要針對(duì)需要高數(shù)據(jù)吞吐計(jì)算能力的應(yīng)用。

不僅如此，從感知到?jīng)Q策，Arm旗下Cortex-A、Cortex-R與Cortex-M不同的處理器系列在自動(dòng)駕駛中都將各自負(fù)責(zé)不同的區(qū)域，Cotex-A負(fù)責(zé)ADAS、部分中控臺(tái)、GPS、DCM，是強(qiáng)調(diào)運(yùn)算的高性能處理器；而Cortex-R則是嵌入式產(chǎn)品，車輛中的EPS、ABS、動(dòng)力輸出、電池管理等需要高穩(wěn)定性的皆由Cortex-R負(fù)責(zé)；安全氣囊、GPS、EPS等裝置則需要Cortex-M處理器進(jìn)行協(xié)助，是小型低功耗的產(chǎn)品。