RISC-V 能否满足 ISO 26262 标准并在功能安全方面重塑汽车行业？

RISC-V和 ISO 26262合规性的兴起

RISC-V 技术已开始进军汽车电气/电子 (EE) 架构设计。推动这一演变的有四个主要趋势：电动汽车 (EV) 的激增、自动驾驶技术的进步、软件定义汽车 (SDV)的出现以及车联网 (V2X)连接。

 

RISC-V 指令集架构 (ISA)的开放性和灵活 为汽车芯片供应商、一级供应商和 OEM 提供了主要优势。高性能效率、模块化 ISA 以及对安全性的重视使 RISC-V 成为汽车应用的有吸引力的选择。此外，RISC-V 的开放生态系统促进创新和协作，推动其在汽车行业的广泛采用。

 

随着晶心科技等行业领导者通过 ISO 26262 国际功能安全标准认证的 RISC-V CPU 铺平道路，汽车行业已准备好迎接创新和可靠性的新时代。

当前电动汽车和自动驾驶汽车的趋势

 

2019 年发布的特斯拉 Model 3 证明了电动汽车的快速普及。据《欧洲汽车新闻》报道，Model Y 成为 2023 年欧洲最畅销的汽车（见图）。因此，电动汽车将逐步取代传统化石燃料汽车，这一趋势正变得越来越清晰。

 

 

2022 年，自动驾驶汽车的采用取得了显著进展，德国政府为梅赛德斯-奔驰认证了三级 (L3) 自动驾驶技术，这是六个自动驾驶等级中级的第三个等级。在 L3 级别下，汽车可以管理特定条件或环境下驾驶的大部分方面。系统可以做出决策并响应驾驶环境，但驾驶员必须随时准备好在系统提示时接管驾驶。

 

在人类驾驶员的协助下，计算机越来越多地接管驾驶功能。最终，在 L4 和 L5，驾驶时间可以变得更加高效：驾驶员可以进行电话会议、回复电子邮件和短信，或者只是欣赏窗外的景色。

 

软件定义汽车和万物互联 V2X

 

SDV 的发展正在逐步显现成效。根据 Wards Intelligence 2023 SDV 调查，到 2028 年或 2029 年，一半的新车可能拥有软件定义架构。随着汽车实现互联和可更新，汽车制造商可以添加新功能，例如信息娱乐系统和车辆控制的功能——高级驾驶员辅助系统 (ADAS)、数字驾驶舱和诊断功能。

 

软件定义汽车（SDV）的发展也是车对万物互联（V2X）的又一步骤。汽车与其周围环境之间的信息最终实现持续的双向交互。汽车将不再是一座孤岛，而是成为智慧城市的一部分。将汽车与城市网络连接起来，可以实现最佳的交通出行体验。

 

这些趋势需要新的汽车电子电气架构。这种新架构带来的首要变化之一是降低现代汽车系统的复杂性。如今，该系统限制了开发速度，过于复杂，并且缺乏添加新功能的灵活性和可扩展性。例如，线束已成为汽车第二重的部件，也是成本第三高的组件。

 

另一个例子是电子控制单元 (ECU)，其软件和硬件紧密耦合。过去，ECU 是专为特定用途设计的，因此很难在多个ECU之间实现复杂的功能。此外，这使得无线软件升级非常困难，甚至不可能。最重要的是，汽车的智能化程度不断提高，再加上更多的传感器，需要更大的网络带宽和计算机能力。

 

不断发展的 EE 架构将解决这些问题。它将成为一个可扩展的集中式软件开发架构，使 SDV 能够进行无线升级。它还将简化布线和连接，以降低成本并简化硬件升级。

 

 

RISC-V 在汽车产业创新中的角色

 

RISC-V 在汽车行业对芯片供应商、一级供应商和原始设备制造商（OEMs）有哪些优势？首先，RISC-V 提供了高性能效率。其次，它支持先进的、全新的设计、具有低延迟和模块化指令集架构（ISA）。这种灵活性允许在 CPU ISA 中实现紧凑状态，从而促进特定领域功能的创新。此外，它还提供了丰富的定制选项，使设计既可扩展又灵活。

 

RISC-V 在价格、性能、面积 (PPA)方面表现出色，并且其架构可从 MCU 无缝扩展到数据中心应用。此外，RISC-V 还提供灵活的商业模式。RISC-V的指令集架构（ISA）将安全性放在首位，包括内存保护、基于硬件的隔离（如可信执行环境TEE）、虚拟化甚至加密指令等功能。

 

对于原始设备制造商和一级供应商，RISC-V 提供了多源和供应链安全性，提供第二个 CPU ISA 选项。RISC-V 是一种开放的 ISA，这意味着它提供了丰富的生态系统和丰富的独立资源可供利用。这促进了价值链内的垂直整合，通过扩展 RISC-V 产品实现差异化和创建有竞争力的解决方案。此外，RISC-V ISA 符合功能安全和安全标准。

 

RISC-V 在整个行业的发展

 

RISC-V 已经展示了其高效性和广泛的应用范围，从边缘应用到数据中心应用，并逐渐渗透到汽车电子领域。根据SHD集团的RISC-V市场报告，RISC-V 预计 2018 年到2025年将实现146.2%的复合年增长率（CAGR）。

 

推动RISC-V增长的势头来自行业的领导者，如博世（Bosch）、英飞凌（Infineon）、北欧半导体（Nordic Semiconductor)、恩智浦(NXP)和高通(Qualcomm),它们正引领半导体行业采用RISC-V。瑞萨电子(Renesas)也在汽车市场上采用了 RISC-V 。此外，EPI、Mobileye 等公司已将 RISC-V 集成到其计算处理器中。

 

Rambus 在其可信根安全解决方案中采用了RISC-V。耐能（Kneron)在其汽车AI解决方案中实施了RISC-V，而力泰科技（ILITEK）则为其触摸和显示驱动器集成（TDDI）解决方案采用了晶心科技的功能安全RISC-V。

 

包括 Green Hills 和 IAR在内的众多独立软件供应商，都提供 RISC-V 功能安全编译器。Imperas 提供虚拟平台加速模型，监督物理和执行环境的安全监控。此外，LDRA、Parasoft 和 Solid Sands 等公司的工具提供了验证 RISC-V 功能安全软件的解决方案。