利用先进的汽车IP实现面向软件定义汽车的ADAS和IVI SoC创新

在我们用于日常决策的设备中使用人工智能（AI），有助于提高我们的工作效率，在某些情况下还能保障我们的安全。生成式人工智能（GenAI）在汽车系统中的应用非常普遍，并且预计还会进一步增长。Future Market Insights的数据显示，“在2023年至2033年期间，汽车行业的AI市场预计录得55%的强劲复合年增长率。到2033年，市场规模预计将超过7443.9亿美元。”如今，AI工作负载部署在云端，以满足消费者对个性化、即时、私密、可靠用车体验的需求。然而，消费者要求以更快的速度处理这些工作负载。因此，数据处理现在更接近源头，与云端能力形成互补。在汽车行业，支持AI的汽车器件和系统极大地改变了SoC的设计方式，使得高质量且可靠的Die-to-Die和Chip-to-Chip连接不可或缺。

汽车行业开始采用一种新的电子/电气（EE）架构，其中一个集中式计算模块执行多种应用功能，例如ADAS和车载信息娱乐（IVI）。随着电动汽车的出现以及汽车中高级功能的增多，新的集中式分区架构将有助于大大降低复杂性，增强可扩展性，并加快决策速度。这种新架构需要采用先进工艺技术且性能非常高的新型SoC。用于ADAS之类单一功能的传统单片SoC正让位于Multi-Die设计，这种设计将多个芯片连接在单个封装中，并置于一个系统中，执行汽车的特定功能。虽然这种Multi-Die设计越来越受欢迎，但半导体公司必须保持成本意识，因为ADAS SoC将大批量生产以满足各种安全等级要求。一个例子是自动驾驶中央计算系统。该系统可能包括用于传感器接口、安全管理、内存控制和接口的模块，以及用于CPU、GPU和AI加速器的芯片，这些芯片通过Die-to-Die接口（例如通用芯粒互连技术(UCIe)）连接。图1说明了半导体公司如何使用Multi-Die设计为此类系统开发SoC。对于基础ADAS或IVI SoC，要求可能只是2级功能安全的CPU芯片。可以将GPU芯片添加到基础CPU芯片中，以实现支持2+级驾驶自动化的基础ADAS或高级IVI功能。为了提供更强的计算能力来处理AI工作负载，可以将NPU芯片添加到基础CPU或基础CPU和GPU芯片中，以实现3/3+级功能安全。如果没有Die-to-Die连接解决方案，这些可扩展场景都不可能实现。

业界齐心协力定义、开发和部署UCIe标准，这是一种旨在实现封装级通用互连的标准。在最近的新闻发布中，UCIe联盟宣布“对标准进行了更新，增加了针对汽车用途的增强功能，例如预测性故障分析和健康状况监测，并实现了更低成本的封装实施方案”。图1显示了UCIe的三个用例。第一个用例是低延迟和一致性，两个片上网络（NoC）通过UCIe连接。此用例主要针对需要ADAS计算能力的应用。第二个汽车用例是将内存和IO分成两个独立的芯片，然后通过CXL和UCIe流协议连接到计算芯片。第三个汽车用例与我们在HPC应用中看到的非常相似，配套AI加速器芯片通过UCIe连接到主CPU芯片。

OEM利用高分辨率、4K、贯穿式显示屏打造极致的驾驶舱体验，以此吸引消费者。多流传输（MTR）技术通过单个端口，即由单个GPU、一个DP TX控制器和PHY组成的端口，实现了菊花链显示拓扑，可在汽车的多个屏幕上显示图像。此次修改明确了所涉及的组成部分，并保留了原有含义。这种菊花链式设置简化了车内的显示屏接线。图4说明了SoC中的连接如何支持汽车中的多显示屏环境。第1行：来自应用处理器的多个图像源通过DisplayPort (DP) MTR接口传送至菊花链式显示屏设置。第2行：来自应用处理器的多个图像源通过DP MTR接口传送至菊花链式显示屏设置，同时传送至左镜或右镜。第3行：根据显示屏尺寸和功耗要求，可以通过MIPI DSI或嵌入式DP MTR接口实现与第2行相同的设置。

另一个用例是USB/DP。单个USB端口便可执行芯片生命周期管理、哨兵模式、测试、调试和固件下载。USB可用来取代大量测试ping，通过超越GPIO测试引脚的数据速率来加快测试，在系统中和现场中重复制造测试，访问PVT监控器，以及执行调试。

向软件定义汽车转变，标志着汽车行业发生了重大变革。这种转变将高度集成的系统和人工智能结合在一起，打造更安全、更高效的汽车，同时满足复杂的用户需求并提升供应商的服务能力。汽车行业的新趋势为ADAS和IVI SoC设计创新提供了机会。集中式分区架构、Multi-Die设计、菊花链式显示屏以及在单个SoC中集成ADAS/IVI功能，是汽车行业正在跟踪的一些主要趋势。新思科技处于汽车SoC创新的前沿，提供经验证的汽车IP产品组合，确保产品达到更高水平的功能安全性、安全保障、质量和可靠性。该IP组合专门针对ISO 26262随机硬件故障和ASIL D系统性故障进行开发和评估。为了有效降低网络安全风险，新思科技正在按照ISO/SAE 21434标准开发IP产品，为汽车SoC开发者提供安全、可靠、面向未来的解决方案。