“ARM中国舒杰：软件定义汽车的计算架构和技术”

6月29日-30日，列支敦士登汽车主办的“2021中国汽车半导体产业大会”隆重举行。 此次会议主要围绕中国汽车企业核心短缺的现状、供应链国产化安全建设、车载芯片平台构建设计、自动驾驶、智能座舱行业的芯片诉求和应用实例、电力半导体在三电的应用、芯片测试和功能安全等话题展开讨论，共谋产业未来快速发展的道路， 下面是arm中国汽车市场高级经理舒杰博士在这次大会上的发言。

arm中国汽车市场高级管理层舒杰博士

你好，我叫舒杰。 arm在中国负责汽车的生态。 很高兴今天作为ip企业分享给大家。 今天的主题是软件定义汽车的计算架构和技术。 让我先介绍一下arm。 一些合作伙伴的arm芯片怎么样？ 可能会问，其实我们自己不是直接做芯片，而是把ip卖给顾客，然后我们顾客去做芯片。

因为在半导体领域买ip制作芯片是非常普遍的商业模式，所以可以认为arm是芯片企业研发业务的一部分。 例如，顾客可以交给cpu、gpu、isp等帮助设计。 他们把这个设计拿去放在他们的芯片里，设计整个芯片。 arm制作的芯片ip能够满足顾客不同的APP应用，从ip的角度来说，我们给顾客带来了很大的灵活性，给他们带来了很大的设计自由度。 不仅是制造ip产品，arm也维持着巨大的生态。 这也是我在arm中国做的事件，我参与了汽车生态的维护。

对生态来说，我们为了让顾客更容易从生态中获益，更好地制作他们的产品或应用他们的产品。 现在，我们在世界上拥有近2000个许可证。 顾客有530多个。 目前，全球基于arm技术的芯片出货量累计超过1800亿片。 仅去年就有237亿张。 这些都是我们顾客的小费。

让我看看汽车。 其实arm在汽车方面起步也很早，从1994年开始从事汽车相关的工作。 从图中可以看到，列出了许多适用于当前ICV各种APP应用的ip，包括ivi电表、新闻娱乐系统、adas、传感器和机箱。 对于ivi和adas，目前在此APP应用中使用的soc的60%以上基于arm技术。 adas就不用说了，大家做芯片APP，从车厂或者teir1那边来，大家熟悉的ti、瑞萨、恩智浦、安霸等等，他们都用的是arm的技术，他们的芯片里面有arm计算， 传感器和车身的应用，众所周知，过去几个月来，这个芯片特别缺乏，其中也可以采用arm的m芯等系列。

关于arm在汽车领域的客户，目前有15家顶级汽车芯片制造商是我们的客户，arm一直在培养自己的新客户，我们也支持本土芯片玩家制造汽车芯片。 从2021年开始看，每辆新车平均有18个arm解决方案，包括ivi到adas到sensor等APP。 arm也一直专注于功能安全，可以计算升级和同性，这可以帮助汽车产业进行数字转换。 例如，自动运行附带功能安全的soc中，包含了arm的计算核心。 目前，新闻安全也得到强调，arm也有经过端到端验证的新闻安全方案。

前面是企业的大致介绍，回到今天的主题，主要包括三个部分。 软件定义系统； 软件定义汽车和电子电气体系结构； 软件定义汽车的计算平台。

说到软件定义系统，什么是软件定义呢？ 考虑到软件定义一词，我们首先考虑的是硬件的抽象。 需要独立于软件所在的芯片、某个操作系统、某个车型，完全不受硬件的影响。 当然，软件定义是基于soa面向服务的体系结构方法开发的，可以单独提供、单独发布和订阅服务。 当然，也可以管理服务。

如何让软件定义系统的开发模式？ 第一，通过虚拟化和容器技术，从单个硬件平台上提取软件服务。 二是通过实时总线，从分布式硬件中抽象出软件服务。

目前，主要的软件定义APP位于数据中心中，包括软件定义计算、软件定义互联网和软件定义存储。 数据中心的技术支持包括集装箱技术、虚拟化技术、公司级操作系统等，它们使软件能够定义数据中心APP。

未来，软件定义将像边缘APP应用、软件定义的汽车、软件定义的产业自动化系统一样，这两部分也将有相应的技术支撑。 例如，异构计算平台，这是需要软件定义的汽车用，是安全的操作系统、实时的操作系统、实时的程序管理器，这些是未来的软件定义汽车。

让我们来看看软件定义的汽车和电子电气体系结构。 就自动驾驶而言，它实际上是软件定义或软件驱动的，波音787梦幻客机中有1400万条代码，因此汽车的自动驾驶功能可能需要上亿条代码。 左边是以前流传下来的分布式架构，中间是现在已经出现的技术架构。 我昨天听了高通的演讲，他们的芯片确实在座舱的域控制器中有很多项目要做。 在域体系结构中的应用，首先是座舱，还有车身控制器，但自动驾驶和其他域相对来说会慢一些，但也会出现新产品。

随着未来的迅速发展，汽车迅速发展到中央化架构，中央化架构中有车载高性能计算机。 除此之外，还通过以太网与边缘模块连接。 由于该边缘模块具有计算能力，因此可以将其视为边缘网关。 可以连接传感器和执行器，实现对车的控制。 在今年的上海车展上，国内的teir1也展示了同样的去中心化架构。 从趋势来看，最关心的是用什么样的计算平台来满足中心化体系结构的计算。 因为目前实际上已经批量生产，并没有特别适合中央化架构的计算平台。 当然，随着e/e架构的迅速发展，车将变得像在车轮上行驶的数据中心。

叙述了定义软件的系统，arm是怎么制作出来的呢？ 从三个方面实现软件定义的边缘节点。 首先，我们在生态系统和全球新闻安全方面做了一些工作。 例如，平台标准cassni，认证的项目psa。 二是软件定义系统中的芯片ip。 有设备端的ip。 当然，也支持异构系统的产品ip组合。 第三，与开源社区和商业软件提供商等生态伙伴合作，制定一点方案。 例如，比较软件定义汽车APP，我们就制作数字化客舱处理方案，也制作adas和自动驾驶的相关处理方案。

具体来说，由平台标准和生态标准驱动的战略是什么？ 这是cassini项目。 软件定义APP将继续在cassni中使用。 也就是说，云母语的体验一定很好。 我们将通过它来满足软件定义汽车的APP。

psa，这首先在iot中得到了应用。 由于新闻安全对车有附加要求，所以psa认证的目的是提供最好的安全实践和基于标准的api，使车可以轻松采用基于新闻安全的指导方针。 此外，还有一个系统就绪项目。 system ready项目定义了体系结构标准和流芯片前合规性程序，以确保操作系统和虚拟机管理程序可移植到汽车芯片上。 在芯片流之前进行适当的认证工作，在该芯片出现之后，可以移植目前市场上销售的程序经理和操作系统。 当然，这里还会提到具体的处理方案。 处理方案中有软件标准，也有开源软件栈，与合适的商业软件企业制定一点处理方案，帮助软件定义汽车的实现。

前面是基于arm生态标准的一点处理方案。 那么，arm的核心产品是那些？ 另一方面，与汽车相比，有ae的ip。 我们被称为汽车扩张型ip。 另外，与汽车APP比较有“安全准备”计划。 关于我们的ae产品，自己里面的所有ip都是专门为汽车APP设计的，而且里面的很多特征也是为了未来汽车可能需要的APP应用而扩展的。 内部采用内核锁定技术，满足功能安全要求。 因为独特的锁定步结构对软件来说是透明的，所以不需要花太多的精力在软件上。 当然我们现在也在拓展越来越多的ip产品，满足车的APP。

谈谈“安全就绪”计划吧。 这是一个多年的项目，目标是减少客户的设计投资，加快他们的部署，让客户尽快制造芯片。 我们自己的一些产品已经过ip认证，从这个角度来看，我们可以帮助客户更轻松，或者更快地通过功能安全认证。 如果要制作国内车采用的产品，功能安全认证时间会非常长，但是如果本身有ip支持，大家就很容易通过这个认证。 我们的ip产品本身也进入了安全就绪状态。

cortex-a78ae是我们v8体系结构下的最后一个cpu，性能比上一代产品提高30%，满足各种业务负载要求，还支持功能安全iso26262。

要制定软件定义的处理计划，首先必须要有生态系统和合作伙伴。 合作伙伴包括芯片客户、开源社区、商用软件提供商、自动驾驶技术提供商和文芳阁。 二是软件平台和工具，有标准平台架构、开源开发平台、商用开发平台、基于中间件APP的支持者。 基于标准的工具和开发环境实际上也是不可缺少的。 如果没有这些，就不容易顺利制作芯片计划。 最后是与计算核心的关联。 让我们将其作为系统体系结构来看。 不仅是cpu，很多芯片玩家也会提到xpu。 isp、vpu、dpu等非cpu数据解析APP。 这些都属于xpu的范畴，它们也必须位于系统体系结构中。 因为这个系统架构是车用的，所以功能安全和新闻安全也是不可缺少的。 因为是软件定义汽车，所以ota也是不可缺少的。

我们的计算核心不仅有实时mcu，还有单线程计算能力强的大核心cpu，还有多线程cpu。 关于加速器部分，一定需要机器学习，顾客需要使用gpu进行计算机图形计算，辅助计算。 这在系统架构中也需要考虑。

第三部分是计算平台，为软件定义汽车用的计算平台。 综上所述，我们的生态需要不同的玩家参与，但真的需要制作芯片。 如果基于arm处理方式，这里有mali-g78ae、npu、mali-c71ae。 基于arm处理方式还有一个重要的是有安全岛。 除此之外，还有新闻安全的所有方面。 在介绍前面的文案时，提到了新闻安全。 arm v9体系结构cpu大大提高了新闻安全性。 除了这些ip以外，其他都是由第三方合作伙伴提供的ip。

我们得到了一个例子。 NVIDIA芯片在过去的一年中特别引人注目。 这张照片来自他们的官网。 首先来看左边的计算平台，芯片本身支持去中心化架构，也支持软件定义的汽车，和自动驾驶的合作也很深。 它本身支持集装箱化，也支持功能安全和新闻安全。 以下许多标志由所有企业组成。 这个orin的芯片已经被这些公司选为下一代的计算平台芯片。

在此期间，NVIDIA公布了2025年量产的atlan芯片的概念设计。 那里保存着cpu、gpu、加速器、安全岛，但是蓝牙(智能网卡)多了起来，我第一次从公开的概念soc中看到企业把这个技术放到了汽车soc中。

在这里，我采访了小鹏汽车创始人的信息，应该说他也发出了很多车厂和teir1的声音。 他说芯片越少意味着价格越便宜，计算能力越强，管理越来越简单。 多家企业正在开发芯片，5年后这些产品还存在吗？ 不知道是否被合并到其他产品中。

最后，在将来的软件中定义和采用汽车系统时，实际上需要类似于当前数据中心的处理方案。 arm基于功能安全的计算技术，可以帮助软件定义汽车的实现。 arm软件和硬件合作伙伴是帮助开发者实现软件定义的APP。 这是因为有很多工具和处理方法。 这是我的演讲复印件。 谢谢你。