工业和信息化部:增加对汽车电子核心芯片的支持

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由汽车电子产业联盟,广州工业和信息化委员会,中国电子信息产业发展研究院联合举办的第二届中国汽车电子大会在广州召开。工业和信息化部电子信息部副主任乔月山出席会议并致辞。乔月山指出,汽车智能的关键在于建立一个具有传感,计算,通信,决策等功能的新架构,设计一个智能计算平台,实现数据融合,高速计算,智能决策,和协作控制功能,以完成车辆旅行和信息。交互过程中多源海量异构数据的高速计算过程为决策和控制提供实时响应,实现汽车自动驾驶和网络服务等功能。因此,智能计算平台已成为发达国家争夺的新的高层战略制高点,已成为未来中国汽车电子产业的核心任务和关键任务。乔月山表示,作为行业管理部门,工业和信息化部电子信息部将继续推动汽车电子新技术和新产品的试点应用,组织开发汽车电子标准和规范,共同创建技术创新,测试验证,公共服务和产品孵化等一系列平台,进一步加大对核心芯片和智能传感器等关键汽车和电子产品产业化的支持力度,加快上下游互动的形成机制,促进中国汽车电子产业的快速健康发展。汽车芯片设计的新趋势开始融入汽车设计和使用的四大转变中。它们是电气化,连接增强,自动驾驶和汽车共享,在整个汽车电子供应链中产生连锁反应。在过去几年中,汽车和其他车辆中的电子元件已经激增,电气系统已经取代了传统的机械和机电系统。这是半导体开发的关键驱动因素,自动驾驶汽车是这一成就的典型例子。但是,这个市场的出现也将导致深刻的技术和社会变革。从设计角度来看,这个问题是显而易见的。汽车电子领域属于功能安全领域,以前仅限于医疗设备和军事/航空航天应用。 汽车制造商要求电子供应链中的每个人都遵守标准,这意味着为汽车零部件开发而不直接考虑安全性的芯片现在必须符合最严格的规定。 OneSpin解决方案架构师David Landoll表示:“ISO 26262标准为功能验证和系统故障排除以及处理操作设备中的随机故障设定了高标准。一些EDA供应商将努力满足此标准。这使得他们的客户更容易满足他们的客户——半导体供应商满足功能安全合规要求,使子系统和车辆制造商也能这样做。“Cadence IP业务发展总监Thomas Wong说,SoC设计人们通常设定10年的寿命基于当前使用模式和任务的可靠性指标。 “看看今天的使用模式,我们开车上班,停车,然后在下午6点开车回家。所以,你开车约20英里去上班,8个小时停车,然后20英里开车回家。设计约束以反映汽车行业不断变化的任务并不是什么新鲜事。对于警察巡逻车或出租车,其使用模式与使用汽车的普通人类似。方式是非常不同的。对于警车和出租车他们将有重型轮胎,加强悬架,更好的制动器,更大的电池,不同的齿轮比,更强大的变速箱和更强大的起动器等。添加这些类型的车辆。更坚固的机械和液压系统旨在延长车辆的使用寿命。随着电动汽车和自动驾驶的不断增加,不仅机械系统必须变得更加强大,而且现在他们还必须确保它们真正成为“汽车大脑” - 所有半导体芯片和SoC都可以根据新用途完成任务模式和任务。 Wong说:“通过自动驾驶和汽车共享的结合,您可能希望通过自动驾驶仪将您的汽车带回家。这样其他人就可以在家中使用它。 然后在下午5点,你控制你的自动驾驶汽车在办公室接你。随着电气化的普及,每英里的成本正在下降,因此您可能会看到这种情况成为现实。——你的车不再只行驶两个20英里,而是行驶四个20英里,即每天80英里。英里。 “还有另一种情况可能是共用汽车,”Wong说。 “这可能是无人驾驶汽车服务。当你在办公室时,你的车正在为你赚钱。因此,您的汽车每天使用10小时。通过这种方式,车辆的磨损得到加强,更重要的是,这会对车辆中各种系统中使用的半导体产生多大的影响?这些影响将如何影响半导体设计和可靠性评估?随着这些新的驾驶场景的出现,必须更加关注过去没有考虑过的案例。这使得芯片代工厂有必要开发更强大的工艺和设计规则来承受这种更高的使用水平。它还需要更强大的晶体管设计,金属化材料,更好的老化模型,以及更严格的可靠性设计(DfR)和制造设计(DfM)指导,Wong说,“设计师可能需要工厂密切合作以了解故障机制实现EM/IR分析需要广泛的可靠性模型,并且必须考虑提高SoC的可靠性和稳健性,例如适应更大通孔覆盖率和实现冗余过孔的方法。“然后,为了确定是否需要更新此规范以反映由汽车共享和自动驾驶汽车引起的增强使用模式,必须重新检查AEC-Q100的要求。“我们已经看到了这些趋势的影响。半导体代工厂已经部署了合格的汽车半导体工艺创建可靠性和生产设计规则。芯片公司已经投入培训他们的工程师熟悉功能安全。 ISO 26262和ASIL的可用性将是一个新的必备流行语。 原始汽车制造商和设计公司正在学习如何为3,4和5自动驾驶车辆构建更强大的SoC,包括冗余,锁定步骤,主动安全功能,功能安全验证,ASIL-READY IP模块以便跟上朝着无人化世界的快速发展,正在部署更先进的EM/IR工具和故障注入工具。需要更高的带宽除了这些变化之外,还有更多的连接。虽然最初的注意力主要集中在车辆和车辆之间以及车辆和基础设施之间的通信,但是在这些车辆内传输大量数据的兴趣日益增加。汽车摄像头,雷达和激光雷达将产生流视频数据,目前尚不清楚所有这些数据将被筛选和处理的地方,但可以肯定的是,自动驾驶汽车必须能够快速传输大量数据以避免事故。 Marvell汽车以太网产品营销高级总监Tim Lau表示:“汽车行业非常清楚汽车中的传统网络解决方案确实受到带宽和安全性的挑战。从2020年到2025年,架构将更新。这就是为什么整个汽车行业真正开始关注其他技术,更具体地认识到汽车以太网是汽车中高带宽网络连接的最佳解决方案。“这反过来又彻底改变了汽车行业。它影响了原始制造商和Lau表示,一级供应商正在寻找以及如何与下一代ECU供应链中的其他公司合作。处理性能要求发生变化“所有数据也对汽车系统的处理要求产生重大影响。 由于越来越多的决策是由车辆而不是驾驶员做出的 - 这已成为一些共享出租车的必要条件 - 因此车辆计算平台需要更多的智能和处理性能,“汽车解决方案和平台总监Arm Robert Day表示:“在某些情况下,这将需要更集中的机载计算机来捕获大量的传感器信息,并进行详细的认知和决策处理,以推动适当的功能采取行动。 “因此,这需要显着提高性能,但仍需要在当今汽车严格的功率,空间和散热要求范围内。”其他设计将感知功能更像传感器,中央计算引擎基于智能传感器“所提供的信息已经确定,”Day说。 “在这两种情况下,都需要在不影响车辆可用功率的情况下提高计算性能,需要更高性能的多核CPU并为汽车SoC添加GPU。其他加速引擎,如视觉处理器和机器学习处理器所有这些计算功能还需要更高级别的安全性,因为决策和操作必须与驱动程序启动的功能处于相同或更高的安全级别。虽然ISO 26262标准已被广泛讨论,但其他法规或安全性考虑必须是并入到半导体IP设计中。“除了将于今年晚些时候发布的ISO 26262的第二次修订以及所有其他已建立的功能安全标准,如IEC 61508,IEC 61511,EN 5012X系列,DO-254等,新的监管框架是Surfaced,称为SOTIF(预期功能的安全性),将由ISO发布为PAS 21448.该标准旨在涵盖系统验证使用复杂的传感器和算法,可能会出现性能限制。在没有故障的情况下,这会导致安全隐患。 虽然此新规范定义的大多数操作都在车辆和系统级别,但这些操作将直接影响SoC和IP要求,这直接影响直接分配给这些元素的性能要求的获取。 “Day指出,高级流程节点起着重要作用。汽车生态系统的作用正朝着自动连接和电动汽车共享的方向发展,对半导体设计过程产生了额外的影响。 “我们看到该公司计划推出7nm(今天最先进的finFET节点),他们计划开发技术”我正在开发汽车芯片,“Synopsys的SimulationWare和MSIP解决方案设计营销高级总监Navraj Nandra说。 “这非常令人惊讶,因为人们通常认为汽车非常稳定,并且使用非常长的技术开发周期和认证周期。但整个供应链已经完全更新,因为像Nvidia这样的公司正在为汽车行业提供芯片组。但它们并非来自传统的汽车供应链,因此它们不会受到传统供应商必须遵循的巨额开销的影响。对他们而言,他们需要在短时间内获得最新,最好的消费市场。 “从IP角度来看,汽车正在推动下一代技术节点,”Nandra说。 “同样,汽车芯片的软件和数字实现数量也在急剧增长。这意味着对于数字和软件部件,您仍然必须满足所有功能安全要求。人们经常谈论半导体芯片级别的故障安全,现在它与您的软件有关,这是一个非常有趣的话题。如何在SoC上启用软件来驱动某些IP模块以安全地满足ISO 26262要求?“可靠性和安全性要求高级汽车应用超出可靠性的额外要求或许多其他客户的可测试性要求。 ARM研究员Rob Aitken指出,“为了可靠性,它被分为几类,例如软错误免疫,以及它将如何随着时间的推移而发挥作用,这可能包括电路如何老化。这些要求通常不如其他领域严格。 例如,在预期寿命为10年或20年的汽车设计中,您需要确保内存具有足够的剩余性能,因为它仍然需要随着时间的推移而工作,并且随着设备性能的下降。 “有越来越多的安全要求,这对于许多设计和加密存储器来说都是一个研究课题和实际应用要求。”根据这些应用,你不希望有人窃取数据,“Aitken说。” SRAM的视角。“看,这并不总是重要的,因为有人试图窃取您的SRAM数据的可能性很低。这很难做到。但对于像DRAM这样的产品,有些人实际上”冻结“了DRAM芯片,他们将它们从服务器中删除并在业余时间解密它们。在这些情况下,如果DRAM的内容被加密,你将获得无用的信息。但如果它们是纯文本,你将得到各种有趣的东西。“然而,并非所有这些都必须从零开始。包括网络和企业服务器在内的细分市场与汽车具有相同的可靠性要求.Rambus产品管理高级总监Frank Ferro表示:“基于这些网络质量要求,在网络中设备芯片必须运行10年,并且需要很长的使用寿命。 “我们开发的IP具有非常宽的温度范围并且已经进行了广泛的测试,因此进入汽车市场是一个简单的步骤。这些要求非常相似,在某些情况下,汽车要求可能不那么严格。这取决于某些在线市场的认证类型。 “汽车行业的普遍机遇正在推动供应商以其他方式重新思考技术以及如何在此处应用技术,例如数据挖掘和数据分析。汽车为多学科工程团队带来了一些最复杂的系统设计挑战,因此它必须是在这里成功。 “现在的挑战不仅仅是汽车。您不仅需要验证设计是否正常运行,而且还必须扭转设计的设计,以便对设计进行更改,以便在可能的情况下出错。”西门子Mentor产品营销经理Mark Olen说:“我们的数学家说这是一个N平方问题。当我们试图在sigma级别解决这个问题时,我很好奇(需要设计)。每个人都意识到100%的实施不会被削减。实际上,但你能做到99.9999%吗?这涉及数百万的经济费用。但是自动驾驶高速车的整个网络呢?“此外,它还可以实现完全自动驾驶。在车辆的道路上,通过算法解决其中一些问题的唯一方法是使用神经网络或非确定性算法,ArterisIP营销副总裁Kurt Shuler说:“但这与功能安全相结合,所以必须有一个限制,因为F=MA,车里有很多女士,有时还有很多A.这有实时限制,它包括可追溯性问题。很多人据说使用软件会变得更好,但问题就变成了:你改变了软件并改变了系统。现在你必须让汽车开始驾驶并获得认证,然后才能单独穿越赛道。业界会这样做吗?不,我们需要做很多事情才能真正实现。“
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