汽車行業(yè)面臨拐點(diǎn)，Arm積極布局迎接算力挑戰(zhàn)

汽車行業(yè)正面臨發(fā)展拐點(diǎn)。在軟件數(shù)量指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)、AI不斷發(fā)展，以及新一代SDV代碼數(shù)量預(yù)計(jì)將多達(dá)十億行的基礎(chǔ)上，汽車行業(yè)還面臨著電氣化發(fā)展、自動(dòng)化水平的提高，以及新型車載數(shù)字體驗(yàn)等更多復(fù)雜挑戰(zhàn)。

這一切都需要汽車制造商對(duì)電氣電子 (E/E) 架構(gòu)進(jìn)行再構(gòu)思，在計(jì)算需求更加復(fù)雜的背景下，通過優(yōu)化汽車芯片和軟件的開發(fā)與部署，從而縮短高性能汽車系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間、降低成本，并實(shí)現(xiàn)更大的靈活性。

日前，Arm宣布推出最新的Arm汽車增強(qiáng)(AE)處理器和虛擬原型平臺(tái)，讓汽車行業(yè)在開發(fā)伊始便可實(shí)現(xiàn)在物理芯片就緒前啟動(dòng)軟件開發(fā)，由此可縮短多達(dá)兩年的開發(fā)周期。此外，支持功能安全的全新AE處理器將為AI驅(qū)動(dòng)的用例在汽車領(lǐng)域首次帶來先進(jìn)的Armv9架構(gòu)技術(shù)和服務(wù)器級(jí)性能的Neoverse 技術(shù)。

Arm汽車事業(yè)部全球市場(chǎng)副總裁Dennis Laudick在媒體會(huì)上表示，汽車行業(yè)背后主要有三大驅(qū)動(dòng)因素：第一，人工智能的發(fā)展使我們能夠創(chuàng)建更多面向安全和自動(dòng)駕駛的功能；第二，用戶期待正發(fā)生變化，駕駛員普遍希望在汽車中也可以獲得和消費(fèi)電子設(shè)備相同的體驗(yàn)感；第三，行業(yè)在向電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)型的過程，其中，中國(guó)廠商扮演領(lǐng)先的角色。隨著行業(yè)向電動(dòng)汽車過渡，復(fù)雜性也隨之增加，行業(yè)正在重新思考如何從技術(shù)的角度來對(duì)汽車進(jìn)行設(shè)計(jì)。

“從Arm的角度來看，以上趨勢(shì)最終都會(huì)帶來相同的結(jié)果：第一，汽車中的軟件數(shù)量及其復(fù)雜度激增；第二，我們需要更多的算力支持。隨著軟件爆發(fā)式的增長(zhǎng)，幾乎所有我們接觸交流過的車企和行業(yè)供應(yīng)鏈的參與者，都表示他們需要重新思考汽車產(chǎn)品的開發(fā)流程”， Dennis Laudick說。

多個(gè)“Arm首次”進(jìn)入汽車行業(yè)

Arm在汽車領(lǐng)域已經(jīng)深耕30多年，關(guān)鍵的里程碑包括：

2000年初，推出了支持鎖步安全功能的CPU。2018年，Arm專為汽車應(yīng)用打造了汽車增強(qiáng)(AE) IP。2021年，發(fā)起名為“SOAFEE”（面向嵌入式邊緣的可擴(kuò)展開放架構(gòu)）的項(xiàng)目，旨在讓生態(tài)系統(tǒng)中的合作伙伴實(shí)現(xiàn)共同協(xié)作，解決汽車行業(yè)面臨的軟件層面的挑戰(zhàn)。SOAFEE 在生態(tài)中獲得了成功，目前已有超過100家來自汽車行業(yè)的成員加入。

值得強(qiáng)調(diào)的是，此次發(fā)布的Arm汽車增強(qiáng)(AE)處理器和虛擬原型平臺(tái)，以及即將交付的全新汽車計(jì)算子系統(tǒng)產(chǎn)品路線圖，代表著Arm邁向未來的下一個(gè)里程碑。不僅包括全新的底層基礎(chǔ)硬件，還有完整的技術(shù)堆棧。而為了實(shí)現(xiàn)這些，需要集合整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的力量。

Dennis Laudick解釋說，傳統(tǒng)的汽車開發(fā)周期實(shí)施線性流程：首先處理器 IP 交付后，芯片開發(fā)隨即開啟，大約兩年后硬件推出，之后軟件開發(fā)者再著手開發(fā)。如今，Arm 帶來全新思路去重塑這一流程：在業(yè)界領(lǐng)先的新一代 Arm AE IP 上利用虛擬原型開發(fā)，使軟件開發(fā)者無需等待物理芯片就緒，就能開始進(jìn)行設(shè)計(jì)。Arm與Autoware Foundation、BlackBerry QNX、Elektrobit、Kernkonzept、LeddarTech、Mapbox、Sensory、塔塔科技 (Tata Technologies)、TIER IV、維克多 (Vector) 等諸多合作伙伴共同打造了全棧軟件解決方案，并攜手亞馬遜云科技 (AWS)、楷登電子 (Cadence)、Corellium、西門子等行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)共同推出了虛擬原型和云解決方案，在基于以上的全棧軟件中實(shí)現(xiàn)更早、更無縫的開發(fā)體驗(yàn)。

“這種軟硬件同步設(shè)計(jì)開發(fā)的方式，可以顯著縮短整體開發(fā)時(shí)間。我們從汽車生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴的反饋得知，該解決方案可以幫助他們縮短多達(dá)兩年的軟件開發(fā)時(shí)間”， Dennis Laudick補(bǔ)充。

Arm 帶來豐富的硬件IP、新的系統(tǒng)IP，以及計(jì)算子系統(tǒng)路線圖

不僅如此，技術(shù)堆棧中的底層硬件還包括了多個(gè)“Arm首次”：

首次將服務(wù)器級(jí)性能的 Neoverse 引入汽車應(yīng)用中，之所以這樣做，是因?yàn)槿斯ぶ悄軐?duì)汽車行業(yè)高端應(yīng)用的需求越來越大，與Arm 上一代性能最強(qiáng)的 AE IP (Cortex-A78AE) 相比，Neoverse V3AE每核性能可提升50%。同時(shí)，它還能夠?qū)?Armv9 架構(gòu)在安全、人工智能方面的優(yōu)勢(shì)帶入汽車領(lǐng)域，完全支持汽車行業(yè)所需的安全機(jī)制。NVIDIA DRIVE Thor 平臺(tái)已經(jīng)采用了Neoverse V3AE IP。

更新后的Cortex-A 的兩款產(chǎn)品首次將Armv9架構(gòu)功能帶入汽車領(lǐng)域。Cortex-A 兩款產(chǎn)品包括Cortex-A720AE 和 Cortex-A520AE，前者為廣泛的軟件定義汽車(SDV)應(yīng)用帶來業(yè)界領(lǐng)先的持續(xù)性能及SoC 的設(shè)計(jì)靈活性；后者提供領(lǐng)先的能效和功能安全特性，可充分?jǐn)U展適用于各種汽車用例。

其次，為了保證汽車的安全、機(jī)器學(xué)習(xí)和虛擬化功能等方面進(jìn)一步提升，Arm還在兩款新品中加入大量的功能提升，目前可支持14個(gè)分核鎖步內(nèi)核。在確保其處理器都支持汽車增強(qiáng)功能的前提下，在這些功能之上，Arm還拓展和支持了更多的新功能。比如從汽車安全的角度出發(fā)，過去支持分核和鎖步的CPU使客戶不得不在性能和成本間做出選擇，更新后的產(chǎn)品引入了混合模式，能夠幫助客戶在安全性和成本之間實(shí)現(xiàn)平衡。

再者，Arm也發(fā)布了其迄今為止性能最高的功能安全實(shí)時(shí)處理器Arm Cortex-R82AE，首次將64位引入實(shí)時(shí)處理器。Cortex-R可以和Cortex-A、安全島配合使用。隨著 64位的引入，它可以更自然地作為安全島來支持 Cortex-A。

第四，此次對(duì)Mali ISP（圖像信號(hào)處理器）進(jìn)行了諸多更新提升，包括支持多管線并行，可以同時(shí)支持人類視覺與計(jì)算機(jī)視覺的處理類型，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行。此外，更新后支持可微分，基本上可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)優(yōu)。Mali ISP在業(yè)界廣受歡迎，目前已在全球數(shù)百萬輛汽車上運(yùn)行。

第五，推出一系列可配置的系統(tǒng)IP，使Arm芯片生態(tài)系統(tǒng)能夠提供可擴(kuò)展的高性能汽車 SoC。

這些技術(shù)目前已被 Marvell、MediaTek、NVIDIA、恩智浦半導(dǎo)體、瑞薩電子、Telechips、德州儀器等業(yè)界領(lǐng)先廠商所采用。

Arm汽車計(jì)算子系統(tǒng)CSS：加速汽車復(fù)雜系統(tǒng)構(gòu)建與標(biāo)準(zhǔn)化

在眾多的“首次”中，也包括了首次宣布Arm汽車計(jì)算子系統(tǒng) (CSS) 的路線圖。計(jì)算子系統(tǒng)其實(shí)是CPU集群，通過中間連接件和安全島能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)驗(yàn)證、預(yù)配置的 RTL 子系統(tǒng)。它能以更快、更簡(jiǎn)單的方式支持構(gòu)建更加復(fù)雜的系統(tǒng)，特別適合對(duì)汽車計(jì)算需求不斷激增的應(yīng)用，像先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)、自動(dòng)駕駛和車載信息娛樂系統(tǒng) (IVI)。

未來，系統(tǒng)只會(huì)變得更加復(fù)雜，對(duì)功能安全的需求也會(huì)隨之加劇。Arm須為合作伙伴整合所有計(jì)算組件，為行業(yè)關(guān)鍵的一致性進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。Arm 計(jì)劃針對(duì)汽車應(yīng)用提供計(jì)算子系統(tǒng)，將其AE IP的配置進(jìn)行預(yù)集成與驗(yàn)證，并在先進(jìn)的代工工藝上，對(duì)性能、功耗和面積進(jìn)行優(yōu)化。首款汽車應(yīng)用的 CSS 預(yù)計(jì)于 2025 年交付。

Arm 汽車計(jì)算子系統(tǒng) (CSS) 示例

談及Arm汽車計(jì)算子系統(tǒng) (CSS)和汽車芯粒 (Chiplet) 的現(xiàn)狀和趨勢(shì)，Dennis Laudick表示，隨著ADAS 和 IVI 的高端系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，很多合作伙伴提出需求，除了交付IP組件以外，也期待Arm可以為他們提供子系統(tǒng)的支持，這是Arm推出汽車計(jì)算子系統(tǒng) (CSS) 的最主要?jiǎng)右颉?/p>

“我們觀察到對(duì) CSS 有興趣的合作伙伴，他們關(guān)注點(diǎn)不僅是芯粒(Chiplet) ，還包括單片集成電路。CSS的推出本身未必與Chiplet直接關(guān)聯(lián)，但它確實(shí)有助于 Chiplet的進(jìn)一步推廣”， Dennis Laudick認(rèn)為，“整個(gè)汽車行業(yè)正在擁抱 Chiplet，這主要源自于 ADAS 和 IVI 所帶來的極高計(jì)算需求。所以，Arm 正在和整個(gè)汽車行業(yè)通力合作，幫助他們創(chuàng)建有關(guān)互操作性和互聯(lián)性方面的一些標(biāo)準(zhǔn)，包括 Arm 芯粒系統(tǒng)架構(gòu) (Chiplet System Architecture, CSA) ，同時(shí)我們還參與了許多不同的組織，比如 UCIe，意在與生態(tài)伙伴一起推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)范。”

打造未來汽車計(jì)算的基石

在整個(gè)汽車行業(yè)，軟件的復(fù)雜性以及軟件的數(shù)量正呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。Dennis Laudick認(rèn)為，這樣的趨勢(shì)將會(huì)持續(xù)下去。正因如此，Arm 本次在推出一系列新硬件的同時(shí)，還帶來了在物理芯片就緒前就能助力啟動(dòng)軟件開發(fā)的虛擬原型平臺(tái)，同時(shí)也介紹了未來 Arm 汽車計(jì)算子系統(tǒng) (CSS) 更新的路線圖。

“不久前，我剛剛和中國(guó)的一家自動(dòng)駕駛軟件企業(yè)的首席技術(shù)官進(jìn)行過交流：你們到底需要多少算力？他這樣回答：‘如果我有更多的算力，我們就可以部署更多的傳感器，將會(huì)擁有更多的軟件，從而可以拯救更多的生命。所以，就算力本身而言，它是永無止境的，我認(rèn)為這個(gè)觀點(diǎn)非常有前瞻性”， Dennis Laudick表示。

面向未來汽車計(jì)算，從 AI 驅(qū)動(dòng)的新型先進(jìn)計(jì)算工作負(fù)載和軟硬件用例，到增強(qiáng)的安全和保護(hù)功能，Arm提供的整套技術(shù)應(yīng)對(duì)了汽車行業(yè)正在發(fā)生的巨大轉(zhuǎn)型。Arm 正在與包括出行服務(wù)企業(yè)、新型和傳統(tǒng)車企、一級(jí)供應(yīng)商和芯片供應(yīng)商在內(nèi)的整個(gè)汽車供應(yīng)鏈密切合作，利用新技術(shù)創(chuàng)新打造優(yōu)化的產(chǎn)品，專為滿足汽車市場(chǎng)對(duì)核心和不斷演進(jìn)的計(jì)算需求，Arm技術(shù)是未來汽車計(jì)算的基石。