ARM出手7nm＋低功耗＋安全，應對汽車晶元市場變數

晶元，一直是未來自動駕駛和智能座艙的心臟，同時更智能、更安全、性價比更高的需求不斷出現。

近日，ARM公司公布了新的Cortex-A76AE，以及ARM Safety Ready項目，它承諾將幫助汽車製造商、ADAS開發人員和一級汽車零部件供應商更快地將產品及方案推向市場。

當然，這不是ARM第一次進入汽車領域。該公司的晶元已經運行在很多車型的信息娛樂系統，ADAS等等產品上。

事實上，公開數據顯示，已經搭載在量產ADAS產品的65%晶元組是基於ARM IP的。

以上，是市面上主流的自動駕駛CV晶元中包含的Cortex系列晶元，這些晶元廠商涵蓋GPU、CPU、FPGA等，但都離不開有著同樣一個標誌的公司——ARM。

ARM是英國的一家半導體IP提供商，全球95%以上的智能設備，都使用了ARM公司的解決方案，包括汽車行業。

其合作夥伴包括Intel、IBM、華為、三星半導體、NEC、SONY、飛利浦、TI、NXP、高通等等，可以說，我們生活中的方方面面，都去不掉ARM的影子。

但在整個晶元領域舉足輕重的ARM，每年的營收相比那些晶元巨頭，並不多。

ARM在汽車領域，包括車載娛樂（IVI，車載專用中央處理器）與輔助駕駛（ADAS，先進駕駛輔助系統），以及其他汽車電子/晶元，2017年市場份額分別佔90%（IVI+ADAS）和10%，市場價值分別為40億美元和80億美元，計劃2026年市場價值增至150億美元和150億美元。

2016年7月18日，軟銀以321.7億美元收購ARM，完成了歐洲科技公司併購史上最大的一筆交易。投資過阿里巴巴並獲利超過2700倍的孫正義表示，「我相信ARM會成為我最重要的投資，因為地球上沒有人可以離開晶元——晶元在汽車裡、在冰箱內，到處都是」。

當然，ARM並非沒有「被推翻」的可能。

比如，在ADAS領域佔據較高市場份額的英特爾Mobileye旗下的EyeQ系列晶元的處理器採用MIPS核心架構，並非ARM架構。

還有一家就是高通。2015年，高通開始推出64位自主微架構「Kryo」。2016年高通發布的驍龍820A車載晶元，就是使用了14nmFinFET工藝，64位Kryo四核CPU和Adreno530GPU，基於64位自主微架構Kryo。

面對在汽車自動駕駛和智能座艙時代的強勁對手，ARM需要作出應對。

ARM公司汽車業務副總裁Lakshmi Mandyam表示：「汽車正成為消費者可能擁有的最複雜的電子產品。從動力傳動到發動機控制器、輪胎氣壓監控器和汽車座椅控制器。」

此次，ARM發布的新晶元，Cortex-A76AE。「AE」是「汽車增強」的縮寫，是ARM為車內數據處理晶元組設計。它建立在7nm的工藝，並嚴格要求功耗。

事實上，ARM在15W左右的功率下提供250+KDMIPS的性能。「我們認為，在性能和功率方面，這是正確的折中點。」Mandyam解釋說。

Cortex-A76AE展示了ARM的新晶元設計思路，稱為「Split-Lock」的技術。這是其首次用於汽車領域，它允許構成Cortex-A76AE的多個處理器內核通過冗餘被鎖定在一起，或者為了更多的處理能力被分開，目的就是保證安全。

例如，Cortex-A76AE具有四個CPU核。「Split-Lock」會把它們鎖定成兩對，每個都會運行相同的指令。「我們有軟體測試庫，可以檢測內核中是否有錯誤，」Mandyam說。「你可以快速鎖定到錯誤發生的地方。」

目前，在自動駕駛車輛中的冗餘計算系統依賴於多個晶元組。一個單獨的「CPU checker watchdog SoC」用於比較兩個內核的結果，如果存在問題，則標記。

這個問題導致過往軟體的複雜性、延遲和整體設計的笨重。

相比之下，ARM的「Split-Lock」將允許在同一SoC上分割集群和鎖定集群。在同一個SOC上也會有支持「安全島」——通常是低功率CORTEX-R。

Mandyam解釋說，這樣能更快更精確地確定問題所在，並允許汽車「安全退出自動駕駛模式」，比如自動將車停在路邊，或者警告司機他們需要再次接管。

這也是ARM稱為ARM Safety Ready的一個組件：安全IP、新的安全特性、經過認證的軟體組件和新的安全工具，以及對ISO26262等標準的系統認證。

「它加速了我們的合作夥伴更快地發布更安全的產品的能力，」Mandyam表示。不過，ARM的合作夥伴也預測，這將「大大減少」他們的產品獲得認證需要的時間。

還有就是，ARM的體系結構允許晶元用戶可以在以後更改這些資源的分配方式，包括OTA更新。

例如，如果一輛自動駕駛汽車的系統需要更安全的處理能力，那麼SoC可以被重新分配以進一步將分離調整到最嚴格的ASIL-D安全級別，而不是ASIL-B。

當然，作為晶元廠商，ARM並未表現出對自動駕駛的過分樂觀。

即使所有這些計算，以及所有這些安全性疊加在一起，ARM仍然比許多人保守得多。「我們花了十八年的時間才達到L3級……所以我們看到L4級最早可能出現在2024年，然後2027年，L5級可能會到達。」

為此，ARM也宣布屆時將有一個完整的「AE」規格晶元組，包括HeliOS AE，HelCules AE，以及用於汽車領域的CordX-R。

至於Cortex-A76AE，ARM預計將從2020開始出現在量產車上。

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