Arm 引領全新的汽車產品開發方式
2024-03-22 11:54:44 EETOP已經在汽車領域深耕30 多年的Arm，也在重新思考，應該如何從技術的角度向市場實現產品的交付，以助力汽車行業的加速轉型。近日，在Arm技術媒體溝通會上，Arm分享了與生態伙伴推出的最新汽車增強 ( AE ) 處理器和虛擬原型平臺，助力加速 AI 汽車面市，同時預告于2025年推出針對汽車應用的計算子系統(CSS)，全面構建基于 Arm 技術的軟件定義汽車的未來。
全新的軟件產品開發方式：虛擬原型解決方案
當前，汽車行業正經歷巨大的轉型，并發展成為一個由技術驅動的行業。驅動因素有很多，以下三點尤為突出：第一，人工智能使我們能夠創建更多面向安全和自動駕駛的功能；第二，用戶的期待正發生著變化，駕駛員普遍希望在汽車中也可以獲得和消費電子設備相同的體驗感；第三，行業正在向電動汽車轉型，其中，中國處于領先地位。
隨著行業向電動汽車過渡，汽車中的軟件數量及其復雜度進一步激增，同時需要更多的算力支持。行業正在重新思考，應該如何從技術的角度來對汽車進行設計。
傳統的汽車產品開發采用的是線性流程。也就是說，必須要等到物理硬件就緒，開發者才可以啟動軟件開發，然后需要繼續等待。等軟件開發完成后再進行系統的集成和測試，這往往需要耗費很長的時間。
Arm 汽車事業部全球市場副總裁 Dennis Laudick分享說：“隨著軟件爆發式的增長，幾乎所有我們接觸交流過的車企和行業供應鏈中的參與者，都表示他們需要重新思考汽車產品的開發流程。”
如今行業需要解決的問題是，隨著汽車軟件數量呈爆發式增長，傳統線性的開發模式已經無法滿足市場需求。為此，Arm推出了全新的虛擬原型平臺。有了虛擬原型解決方案后，開發者就可以通過云端的虛擬實例或者虛擬原型平臺實現軟硬件同步研發。這意味著，在物理芯片就緒之前就可以啟動基于最新Arm AE IP的軟件開發，實現了軟硬件同步設計開發，由此可以顯著縮短整體開發時間。
Dennis Laudick表示：“我們從汽車生態系統合作伙伴的反饋得知，該解決方案可以幫助他們縮短多達兩年的軟件開發時間。”
不過，僅有一個虛擬原型平臺并不能完成整個解決方案，需要整個生態的力量共同實現。在常見的汽車技術堆棧中，最底層是基礎硬件，這也是Arm 技術被廣為人知的應用層級。在基礎硬件之上還需要有基礎軟件，即操作系統。在操作系統之上則是各種應用軟件，由此構成一個完整的產品。
Dennis Laudick自豪的說：“生態系統發揮著非常重要的力量，相信這也是我們產品背后體現的真正價值。”
為此，在操作系統和中間件合作伙伴當中，Arm邀請了目前主流的汽車操作系統的合作伙伴，包括：BlackBerry QNX、紅帽 (RedHat)、Eletrobit、維克多 (Vector)等。此外，Arm也與行業中最具挑戰的汽車應用合作方進行合作，包括TIER IV、LeddarTech、Autoware Foundation 等。
通過將他們的方案在虛擬原型平臺上運行，可實現基于全新硬件的軟件開發。舉例來說，在搭載新發布的 IP 硬件的物理芯片就緒前，Corellium 的自有建模技術可提供Arm全新 Cortex-R的 IP 虛擬原型，在這個基礎上運行操作系統，于是 Autoware Foundation 的 Open AD 套件可以直接利用虛擬原型平臺為基礎的技術堆棧完成運行。
從虛擬原型平臺的支持角度來看，最關鍵的問題在于，在產品開發的不同周期和階段，所需的虛擬原型平臺類型也不同。比如在硬件設計階段，虛擬原型平臺所需的精確度勝過速度表現。而在高級應用程序的開發階段，運行速度成為首要需求。在這兩者之間的開發階段，所需的虛擬原型特性也不同，其中有一些是可以從EDA廠商獲得的，針對這種情況，Arm將與EDA廠商展開合作。
不過，其實Arm推出虛擬平臺，志并不在開拓新的如EDA仿真領域。Dennis Laudick表示：“對于 Arm 來說，提供虛擬平臺是為了為整個行業中的生態伙伴提供支持，而不是把它做成一個單獨的業務。Arm的目的不是發展虛擬原型平臺業務，而是希望通過這個虛擬原型平臺能夠讓合作伙伴，更加快速、更加輕松地使用來自基于Arm技術的硬件。目標是讓基于 Arm 技術的產品構建變得更簡單，助力合作伙伴快速實現產品的開發。”
Arm 帶來最豐富的硬件 IP、新的系統 IP ，以及計算子系統路線圖為各種汽車應用實現性能、功能安全、可擴展等方面的支持
廣泛的 AE IP 產品陣容
在此次溝通會上，Arm 也帶來了多個“首次”。首先，Arm 首次將服務器級性能的 Neoverse 技術引入汽車應用，推出Arm Neoverse V3AE，為 AI 加速的自動駕駛和先進駕駛輔助系統 ( ADAS ) 工作負載帶來服務器級的性能；同時，Arm也首次將 Armv9 架構技術帶入汽車應用，發布基于Arm v9 架構的全新Cortex-A 處理器，推出 Arm Cortex-A720AE和Arm Cortex-A520AE；此外，還首次將 64 位計算引入實時處理器，推出Arm Cortex-R82AE，成為Arm 迄今為止性能最高的功能安全實時處理器。
Arm Neoverse V3AE
人工智能對汽車行業高端應用的需求越來越大。以傳感器為例，雖然目前使用的數量仍然較少，但 AI 的引用可以助力傳感器數據變得更加準確，在自動駕駛和ADAS 系統方面，AI的 應用更為廣泛，同時大語言模型 (LLM) 也開始進入到汽車領域。過去十年中，Arm 每代產品在 AI 方面的能力都在不斷提升，由于大語言模型等AI技術帶來的巨大算力需求，也正是促使Arm將服務器級性能的 Neoverse 引入到汽車領域的原因。
與上一代性能最強的 AE IP (Cortex-A78AE) 相比，Neoverse V3AE 每核性能可提升 50%，并完全支持汽車行業所需的安全機制。Neoverse 能夠帶來高性能，并進一步支持在汽車領域的 AI 特定功能。
Dennis Laudick表示：“NVIDIA 已經宣布，NVIDIA DRIVE Thor 平臺采用了 Neoverse V3AE IP。隨著人工智能和軟件將更高的算力需求引入到汽車領域，相信市場對這款產品也會抱有很大的興趣。”
Cortex-A720AE 和 Cortex-A520AE
隨著Cortex-A720AE 和 Cortex-A520AE的更新，Arm 首次將 Armv9 架構功能帶入到汽車領域，可進一步提升汽車在安全、機器學習和虛擬化等方面的功能。其中，Arm Cortex-A720AE可為廣泛的軟件定義汽車 ( SDV ) 應用帶來業界領先的持續性能及 SoC 的設計靈活性；Arm Cortex-A520AE可提供領先的能效和功能安全特性，可充分擴展適用于各種汽車用例。
目前，這兩款產品在支持汽車增強功能的同時可支持多達 14 個分核鎖步內核。更新后的Cortex-A 處理器還引入了混合模式，規避了以往支持分核和鎖步的CPU在獨立運行或者同步運行時難以兼顧性能和成本的難題，能夠有效幫助客戶在安全性和成本之間實現平衡。
Arm Cortex-R82AE和Arm Mali-C720AE
Arm Cortex-R82AE是Arm第一款64 位 Cortex-R 實時處理器，也是Arm迄今為止性能最高的功能安全實時處理器，能夠作為安全島支持 Cortex-A產品。
而Arm Mali-C720AE是一款可配置的圖像信號處理器 ( ISP ) ，專為最苛刻的計算機視覺和人類視覺用例而優化設計，可以同時支持人類視覺與計算機視覺的處理類型，并實現同步運行，Arm Mali-C720AE支持可微分，基本上可以實現自動調優。
未來之路：汽車計算子系統 (CSS)
據 Dennis的分享，Arm計算子系統(CSS)其實是 CPU 集群，通過中間連接件和安全島能夠實現預驗證、預配置的 RTL 子系統。它能以更快、更簡單的方式支持構建更加復雜的系統。本次新品發布會上，Arm 計劃針對汽車應用提供計算子系統，將其 AE IP 的配置進行預集成與驗證，并在先進的代工工藝上，對性能、功耗和面積進行優化。預計2025 年Arm將交付首款汽車應用的計算子系統。
如圖所示，展示計算子系統內置了互聯、安全島和安全功能，左側是具體的功能列表。右下角代表了Arm 生態系統如何在技術上對接且利用 CSS，并將其寶貴的資源用于差異化。源自于ADAS 和 IVI 所帶來的極高計算需求，當前整個汽車行業正在擁抱 Chiplet，而Arm的計算子系統能以更快、更簡單的方式支持在ADAS、IVI中構建更加復雜的系統，有助于Chiplet的進一步推廣。
Arm 汽車計算子系統 (CSS) 示例
Dennis Laudick表示“隨著ADAS 和 IVI 的高端系統變得越來越復雜，很多合作伙伴向我們提出需求，除了交付 IP 組件以外，也期待我們可以為他們提供子系統的支持。而我們之所以設計這種集群，也是響應了市場和合作伙伴提出的需求。”
Arm在汽車領域已經深耕30 多年，在功能安全、可靠性與可信度的產品開發上具有豐富經驗。展望未來，系統只會變得更加復雜，對功能安全和算力的需求也會隨之加劇。此次Arm發布的多項全新汽車技術，能夠助力行業領先的主機廠、汽車一級供應商、芯片合作伙伴以及軟件提供商加速產品上市進程，為賦能汽車生態系統發展又邁出了關鍵一步，與生態伙伴共同合作構建基于 Arm 技術的軟件定義汽車的未來。
關鍵詞： Arm Mali-C720AE CSS
