RISC-V和 ISO 26262合規(guī)性的興起

RISC-V 技術(shù)已開始進軍汽車電氣/電子 (EE) 架構(gòu)設(shè)計。推動這一演變的有四個主要趨勢：電動汽車 (EV) 的激增、自動駕駛技術(shù)的進步、軟件定義汽車 (SDV)的出現(xiàn)以及車聯(lián)網(wǎng) (V2X)連接。

RISC-V 指令集架構(gòu) (ISA)的開放性和靈活為汽車芯片供應(yīng)商、一級供應(yīng)商和 OEM 提供了主要優(yōu)勢。高性能效率、模塊化 ISA 以及對安全性的重視使 RISC-V 成為汽車應(yīng)用的有吸引力的選擇。此外，RISC-V 的開放生態(tài)系統(tǒng)促進創(chuàng)新和協(xié)作，推動其在汽車行業(yè)的廣泛采用。

隨著晶心科技等行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者通過 ISO 26262 國際功能安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的 RISC-V CPU 鋪平道路，汽車行業(yè)已準(zhǔn)備好迎接創(chuàng)新和可靠性的新時代。

當(dāng)前電動汽車和自動駕駛汽車的趨勢

2019 年發(fā)布的特斯拉 Model 3 證明了電動汽車的快速普及。據(jù)《歐洲汽車新聞》報道，Model Y 成為 2023 年歐洲最暢銷的汽車（見圖）。因此，電動汽車將逐步取代傳統(tǒng)化石燃料汽車，這一趨勢正變得越來越清晰。

2022 年，自動駕駛汽車的采用取得了顯著進展，德國政府為梅賽德斯-奔馳認(rèn)證了三級 (L3) 自動駕駛技術(shù)，這是六個自動駕駛等級中級的第三個等級。在 L3 級別下，汽車可以管理特定條件或環(huán)境下駕駛的大部分方面。系統(tǒng)可以做出決策并響應(yīng)駕駛環(huán)境，但駕駛員必須隨時準(zhǔn)備好在系統(tǒng)提示時接管駕駛。

在人類駕駛員的協(xié)助下，計算機越來越多地接管駕駛功能。最終，在 L4 和 L5，駕駛時間可以變得更加高效：駕駛員可以進行電話會議、回復(fù)電子郵件和短信，或者只是欣賞窗外的景色。

軟件定義汽車和萬物互聯(lián) V2X

SDV 的發(fā)展正在逐步顯現(xiàn)成效。根據(jù) Wards Intelligence 2023 SDV 調(diào)查，到 2028 年或 2029 年，一半的新車可能擁有軟件定義架構(gòu)。隨著汽車實現(xiàn)互聯(lián)和可更新，汽車制造商可以添加新功能，例如信息娛樂系統(tǒng)和車輛控制的功能——高級駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS)、數(shù)字駕駛艙和診斷功能。

軟件定義汽車（SDV）的發(fā)展也是車對萬物互聯(lián)（V2X）的又一步驟。汽車與其周圍環(huán)境之間的信息最終實現(xiàn)持續(xù)的雙向交互。汽車將不再是一座孤島，而是成為智慧城市的一部分。將汽車與城市網(wǎng)絡(luò)連接起來，可以實現(xiàn)最佳的交通出行體驗。

這些趨勢需要新的汽車電子電氣架構(gòu)。這種新架構(gòu)帶來的首要變化之一是降低現(xiàn)代汽車系統(tǒng)的復(fù)雜性。如今，該系統(tǒng)限制了開發(fā)速度，過于復(fù)雜，并且缺乏添加新功能的靈活性和可擴展性。例如，線束已成為汽車第二重的部件，也是成本第三高的組件。

另一個例子是電子控制單元 (ECU)，其軟件和硬件緊密耦合。過去，ECU 是專為特定用途設(shè)計的，因此很難在多個ECU之間實現(xiàn)復(fù)雜的功能。此外，這使得無線軟件升級非常困難，甚至不可能。最重要的是，汽車的智能化程度不斷提高，再加上更多的傳感器，需要更大的網(wǎng)絡(luò)帶寬和計算機能力。

不斷發(fā)展的 EE 架構(gòu)將解決這些問題。它將成為一個可擴展的集中式軟件開發(fā)架構(gòu)，使 SDV 能夠進行無線升級。它還將簡化布線和連接，以降低成本并簡化硬件升級。

RISC-V 在汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中的角色

RISC-V 在汽車行業(yè)對芯片供應(yīng)商、一級供應(yīng)商和原始設(shè)備制造商（OEMs）有哪些優(yōu)勢？首先，RISC-V 提供了高性能效率。其次，它支持先進的、全新的設(shè)計、具有低延遲和模塊化指令集架構(gòu)（ISA）。這種靈活性允許在 CPU ISA 中實現(xiàn)緊湊狀態(tài)，從而促進特定領(lǐng)域功能的創(chuàng)新。此外，它還提供了豐富的定制選項，使設(shè)計既可擴展又靈活。

RISC-V 在價格、性能、面積 (PPA)方面表現(xiàn)出色，并且其架構(gòu)可從 MCU 無縫擴展到數(shù)據(jù)中心應(yīng)用。此外，RISC-V 還提供靈活的商業(yè)模式。RISC-V的指令集架構(gòu)（ISA）將安全性放在首位，包括內(nèi)存保護、基于硬件的隔離（如可信執(zhí)行環(huán)境TEE）、虛擬化甚至加密指令等功能。

對于原始設(shè)備制造商和一級供應(yīng)商，RISC-V 提供了多源和供應(yīng)鏈安全性，提供第二個 CPU ISA 選項。RISC-V 是一種開放的 ISA，這意味著它提供了豐富的生態(tài)系統(tǒng)和豐富的獨立資源可供利用。這促進了價值鏈內(nèi)的垂直整合，通過擴展 RISC-V 產(chǎn)品實現(xiàn)差異化和創(chuàng)建有競爭力的解決方案。此外，RISC-V ISA 符合功能安全和安全標(biāo)準(zhǔn)。

RISC-V 在整個行業(yè)的發(fā)展

RISC-V 已經(jīng)展示了其高效性和廣泛的應(yīng)用范圍，從邊緣應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心應(yīng)用，并逐漸滲透到汽車電子領(lǐng)域。根據(jù)SHD集團的RISC-V市場報告，RISC-V 預(yù)計 2018 年到2025年將實現(xiàn)146.2%的復(fù)合年增長率（CAGR）。

推動RISC-V增長的勢頭來自行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，如博世（Bosch）、英飛凌（Infineon）、北歐半導(dǎo)體（Nordic Semiconductor)、恩智浦(NXP)和高通(Qualcomm),它們正引領(lǐng)半導(dǎo)體行業(yè)采用RISC-V。瑞薩電子(Renesas)也在汽車市場上采用了 RISC-V 。此外，EPI、Mobileye 等公司已將 RISC-V 集成到其計算處理器中。

Rambus 在其可信根安全解決方案中采用了RISC-V。耐能（Kneron)在其汽車AI解決方案中實施了RISC-V，而力泰科技（ILITEK）則為其觸摸和顯示驅(qū)動器集成（TDDI）解決方案采用了晶心科技的功能安全RISC-V。

包括 Green Hills 和 IAR在內(nèi)的眾多獨立軟件供應(yīng)商，都提供 RISC-V 功能安全編譯器。Imperas 提供虛擬平臺加速模型，監(jiān)督物理和執(zhí)行環(huán)境的安全監(jiān)控。此外，LDRA、Parasoft 和 Solid Sands 等公司的工具提供了驗證 RISC-V 功能安全軟件的解決方案。