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已經(jīng)在汽車領(lǐng)域深耕30 多年的Arm，也在重新思考，應(yīng)該如何從技術(shù)的角度向市場實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的交付，以助力汽車行業(yè)的加速轉(zhuǎn)型。近日，在Arm技術(shù)媒體溝通會(huì)上，Arm分享了與生態(tài)伙伴推出的最新汽車增強(qiáng) ( AE ) 處理器和虛擬原型平臺(tái)，助力加速 AI 汽車面市，同時(shí)預(yù)告于2025年推出針對汽車應(yīng)用的計(jì)算子系統(tǒng)(CSS)，全面構(gòu)建基于 Arm 技術(shù)的軟件定義汽車的未來。

全新的軟件產(chǎn)品開發(fā)方式：虛擬原型解決方案

當(dāng)前，汽車行業(yè)正經(jīng)歷巨大的轉(zhuǎn)型，并發(fā)展成為一個(gè)由技術(shù)驅(qū)動(dòng)的行業(yè)。驅(qū)動(dòng)因素有很多，以下三點(diǎn)尤為突出：第一，人工智能使我們能夠創(chuàng)建更多面向安全和自動(dòng)駕駛的功能；第二，用戶的期待正發(fā)生著變化，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)正在向電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)型，其中，中國處于領(lǐng)先地位。

隨著行業(yè)向電動(dòng)汽車過渡，汽車中的軟件數(shù)量及其復(fù)雜度進(jìn)一步激增，同時(shí)需要更多的算力支持。行業(yè)正在重新思考，應(yīng)該如何從技術(shù)的角度來對汽車進(jìn)行設(shè)計(jì)。

傳統(tǒng)的汽車產(chǎn)品開發(fā)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(fā)者才可以啟動(dòng)軟件開發(fā)，然后需要繼續(xù)等待。等軟件開發(fā)完成后再進(jìn)行系統(tǒng)的集成和測試，這往往需要耗費(fèi)很長的時(shí)間。 

Arm 汽車事業(yè)部全球市場副總裁 Dennis Laudick分享說：“隨著軟件爆發(fā)式的增長，幾乎所有我們接觸交流過的車企和行業(yè)供應(yīng)鏈中的參與者，都表示他們需要重新思考汽車產(chǎn)品的開發(fā)流程。”

如今行業(yè)需要解決的問題是，隨著汽車軟件數(shù)量呈爆發(fā)式增長，傳統(tǒng)線性的開發(fā)模式已經(jīng)無法滿足市場需求。為此，Arm推出了全新的虛擬原型平臺(tái)。有了虛擬原型解決方案后，開發(fā)者就可以通過云端的虛擬實(shí)例或者虛擬原型平臺(tái)實(shí)現(xiàn)軟硬件同步研發(fā)。這意味著，在物理芯片就緒之前就可以啟動(dòng)基于最新Arm AE IP的軟件開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了軟硬件同步設(shè)計(jì)開發(fā)，由此可以顯著縮短整體開發(fā)時(shí)間。

Dennis Laudick表示：“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。”

不過，僅有一個(gè)虛擬原型平臺(tái)并不能完成整個(gè)解決方案，需要整個(gè)生態(tài)的力量共同實(shí)現(xiàn)。在常見的汽車技術(shù)堆棧中，最底層是基礎(chǔ)硬件，這也是Arm 技術(shù)被廣為人知的應(yīng)用層級(jí)。在基礎(chǔ)硬件之上還需要有基礎(chǔ)軟件，即操作系統(tǒng)。在操作系統(tǒng)之上則是各種應(yīng)用軟件，由此構(gòu)成一個(gè)完整的產(chǎn)品。

Dennis Laudick自豪的說：“生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮著非常重要的力量，相信這也是我們產(chǎn)品背后體現(xiàn)的真正價(jià)值。”

為此，在操作系統(tǒng)和中間件合作伙伴當(dāng)中，Arm邀請了目前主流的汽車操作系統(tǒng)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(yè)中最具挑戰(zhàn)的汽車應(yīng)用合作方進(jìn)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(tái)上運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)基于全新硬件的軟件開發(fā)。舉例來說，在搭載新發(fā)布的 IP 硬件的物理芯片就緒前，Corellium 的自有建模技術(shù)可提供Arm全新 Cortex-R的 IP 虛擬原型，在這個(gè)基礎(chǔ)上運(yùn)行操作系統(tǒng)，于是 Autoware Foundation 的 Open AD 套件可以直接利用虛擬原型平臺(tái)為基礎(chǔ)的技術(shù)堆棧完成運(yùn)行。 

從虛擬原型平臺(tái)的支持角度來看，最關(guān)鍵的問題在于，在產(chǎn)品開發(fā)的不同周期和階段，所需的虛擬原型平臺(tái)類型也不同。比如在硬件設(shè)計(jì)階段，虛擬原型平臺(tái)所需的精確度勝過速度表現(xiàn)。而在高級(jí)應(yīng)用程序的開發(fā)階段，運(yùn)行速度成為首要需求。在這兩者之間的開發(fā)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(shí)Arm推出虛擬平臺(tái)，志并不在開拓新的如EDA仿真領(lǐng)域。Dennis Laudick表示：“對于 Arm 來說，提供虛擬平臺(tái)是為了為整個(gè)行業(yè)中的生態(tài)伙伴提供支持，而不是把它做成一個(gè)單獨(dú)的業(yè)務(wù)。Arm的目的不是發(fā)展虛擬原型平臺(tái)業(yè)務(wù)，而是希望通過這個(gè)虛擬原型平臺(tái)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(shù)的硬件。目標(biāo)是讓基于 Arm 技術(shù)的產(chǎn)品構(gòu)建變得更簡單，助力合作伙伴快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的開發(fā)。” 

Arm 帶來最豐富的硬件 IP、新的系統(tǒng) IP ，以及計(jì)算子系統(tǒng)路線圖為各種汽車應(yīng)用實(shí)現(xiàn)性能、功能安全、可擴(kuò)展等方面的支持

廣泛的 AE IP 產(chǎn)品陣容

在此次溝通會(huì)上，Arm 也帶來了多個(gè)“首次”。首先，Arm 首次將服務(wù)器級(jí)性能的 Neoverse 技術(shù)引入汽車應(yīng)用，推出Arm Neoverse V3AE，為 AI 加速的自動(dòng)駕駛和先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) ( ADAS ) 工作負(fù)載帶來服務(wù)器級(jí)的性能；同時(shí)，Arm也首次將 Armv9 架構(gòu)技術(shù)帶入汽車應(yīng)用，發(fā)布基于Arm v9 架構(gòu)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(jì)算引入實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)處理器。

Arm Neoverse V3AE

人工智能對汽車行業(yè)高端應(yīng)用的需求越來越大。以傳感器為例，雖然目前使用的數(shù)量仍然較少，但 AI 的引用可以助力傳感器數(shù)據(jù)變得更加準(zhǔn)確，在自動(dòng)駕駛和ADAS 系統(tǒng)方面，AI的 應(yīng)用更為廣泛，同時(shí)大語言模型 (LLM) 也開始進(jìn)入到汽車領(lǐng)域。過去十年中，Arm 每代產(chǎn)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(shù)帶來的巨大算力需求，也正是促使Arm將服務(wù)器級(jí)性能的 Neoverse 引入到汽車領(lǐng)域的原因。

與上一代性能最強(qiáng)的 AE IP (Cortex-A78AE) 相比，Neoverse V3AE 每核性能可提升 50%，并完全支持汽車行業(yè)所需的安全機(jī)制。Neoverse 能夠帶來高性能，并進(jìn)一步支持在汽車領(lǐng)域的 AI 特定功能。 

Dennis Laudick表示：“NVIDIA 已經(jīng)宣布，NVIDIA DRIVE Thor 平臺(tái)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(lǐng)域，相信市場對這款產(chǎn)品也會(huì)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(gòu)功能帶入到汽車領(lǐng)域，可進(jìn)一步提升汽車在安全、機(jī)器學(xué)習(xí)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(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；Arm Cortex-A520AE可提供領(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。

目前，這兩款產(chǎn)品在支持汽車增強(qiáng)功能的同時(shí)可支持多達(dá) 14 個(gè)分核鎖步內(nèi)核。更新后的Cortex-A 處理器還引入了混合模式，規(guī)避了以往支持分核和鎖步的CPU在獨(dú)立運(yùn)行或者同步運(yùn)行時(shí)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(shí)現(xiàn)平衡。

Arm Cortex-R82AE和Arm Mali-C720AE

Arm Cortex-R82AE是Arm第一款64 位 Cortex-R 實(shí)時(shí)處理器，也是Arm迄今為止性能最高的功能安全實(shí)時(shí)處理器，能夠作為安全島支持 Cortex-A產(chǎn)品。

而Arm Mali-C720AE是一款可配置的圖像信號(hào)處理器 ( ISP ) ，專為最苛刻的計(jì)算機(jī)視覺和人類視覺用例而優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以同時(shí)支持人類視覺與計(jì)算機(jī)視覺的處理類型，并實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行，Arm Mali-C720AE支持可微分，基本上可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)優(yōu)。

未來之路：汽車計(jì)算子系統(tǒng) (CSS)

據(jù) Dennis的分享，Arm計(jì)算子系統(tǒng)(CSS)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、更簡單的方式支持構(gòu)建更加復(fù)雜的系統(tǒng)。本次新品發(fā)布會(huì)上，Arm 計(jì)劃針對汽車應(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，對性能、功耗和面積進(jìn)行優(yōu)化。預(yù)計(jì)2025 年Arm將交付首款汽車應(yīng)用的計(jì)算子系統(tǒng)。

如圖所示，展示計(jì)算子系統(tǒng)內(nèi)置了互聯(lián)、安全島和安全功能，左側(cè)是具體的功能列表。右下角代表了Arm 生態(tài)系統(tǒng)如何在技術(shù)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(jì)算需求，當(dāng)前整個(gè)汽車行業(yè)正在擁抱 Chiplet，而Arm的計(jì)算子系統(tǒng)能以更快、更簡單的方式支持在ADAS、IVI中構(gòu)建更加復(fù)雜的系統(tǒng)，有助于Chiplet的進(jìn)一步推廣。   

Arm 汽車計(jì)算子系統(tǒng) (CSS) 示例

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(tǒng)的支持。而我們之所以設(shè)計(jì)這種集群，也是響應(yīng)了市場和合作伙伴提出的需求。”

Arm在汽車領(lǐng)域已經(jīng)深耕30 多年，在功能安全、可靠性與可信度的產(chǎn)品開發(fā)上具有豐富經(jīng)驗(yàn)。展望未來，系統(tǒng)只會(huì)變得更加復(fù)雜，對功能安全和算力的需求也會(huì)隨之加劇。此次Arm發(fā)布的多項(xiàng)全新汽車技術(shù)，能夠助力行業(yè)領(lǐng)先的主機(jī)廠、汽車一級(jí)供應(yīng)商、芯片合作伙伴以及軟件提供商加速產(chǎn)品上市進(jìn)程，為賦能汽車生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展又邁出了關(guān)鍵一步，與生態(tài)伙伴共同合作構(gòu)建基于 Arm 技術(shù)的軟件定義汽車的未來。