汽车电子，是电子信息技术与汽车传统技术的结合应用，目前已被广泛应用于汽车发动机控制、底盘控制、车身控制、故障诊断以及音响、通讯、导航等方面，显著提高了车辆的综合性能。伴随着新一代信息技术与汽车产业不断加速融合，智能汽车产业、车联网技术实现了快速发展，自动驾驶辅助系统作为其重要的展现形式，要求汽车数据处理能力与高能效计算架构不断加强的同时，如何确保系统的功耗、成本和安全也是汽车制造商与解决方案提供商需要考虑的问题。
近日，在由汽车评价研究院主办，安谋科技（Arm China）支持的“智能汽车时代下的数据安全研讨会”上，安谋科技首席技术官游骅发表了题为《CPU+XPU解决方案为汽车的新未来提供“核芯动力”》的演讲，介绍了安谋科技在汽车电子领域的技术积累和领先优势，如何从芯片IP层构建安全防御体系，以及面对智能计算时代的新要求，安谋科技如何通过“CPU+XPU”解决方案来打造车载计算平台。游骅表示，万物互联带来最大的变化是数据爆炸性的产生和增长，海量数据的产生意味着算力的不断提高。除了人工智能外，自动驾驶也给整个行业提出具有挑战性的命题。
在自动驾驶场景中，从传感、感知、决策到执行，算力需求越来越大。同时，自动驾驶汽车所具备的各项相关功能，需要许多控制单元对其进行控制，而不同控制单元对算力的要求是不一样的。例如，座舱仪表的控制算力要到50K DMIPS，半自动驾驶算力要求大约是350K DMIPS，如果到更高等级自动驾驶，算力要求会更高。
自动驾驶中随处可见的Arm芯
“从传统的动力系统控制、底盘控制和车身控制，到ADAS/IVI，Arm架构几乎覆盖了整个汽车系统。”游骅说。目前在IVI领域，85%的处理器采用Arm架构；在ADAS领域，超过60%应用处理器采用Arm架构。Arm旗下应用处理器（Cortex-A）、实时处理器（Cortex-R）和小型低功耗微处理器（Cortex-M）在自动驾驶中各自负责不同的区域。所有电子器件采用通用的架构，辅以领先工具生态系统的大力支持，汽车制造商和供应商便能对硬件与软件进行快速创新，这些创新将革新安全性、降低能耗，同时提升驾车体验。
安谋科技首席技术官游骅
“针对汽车行业未来的发展，我们不仅希望提高算力，也希望从芯片IP层面就充分考虑到安全。这样可以帮助合作伙伴或芯片设计商把功能安全提前考虑进去，为后续工作减少时间成本。”游骅表示。其中，Arm“安全就绪”（Safety Ready）计划，提供一站式软件、工具、组件、认证和标准，这些产品的开发采用了严格的功能安全流程，支持ISO 26262和IEC 61508的技术标准，让客户在安全方面具备先发优势。
此外，全新开放开源汽车软件架构SOAFEE，是面向嵌入式边缘的可扩展开放架构，它是一套新的软件架构和开源参考实现，既可满足汽车的实时和安全需求，又能充分利用基于云原生开发的优势，助力车企更快实现软件定义的未来。
CPU+XPU为自动驾驶提供“核芯动力”
众所周知，CPU处理器一度是计算行业的核心。但近年来，基于CPU架构和工艺提升带来的算力演进日趋缓慢，已无法满足新场景下多样化算力快速增长的需求。CPU之外，NPU、ISP、VPU、GPU等计算单元的重要性日益凸显。
面对智能计算时代的新要求，如何打造车载的专用计算架构？对于这个问题，安谋科技给出了自己的答案。
今年8月，安谋科技发布“双轮驱动”战略，一方面持续推动Arm CPU架构的本土化、生态化发展; 另一方面聚焦自主研发，推出“核芯动力”新业务品牌，打造自主架构的XPU产品和多样化生态。以自主架构XPU的创新发展与传统计算IP相配合，提供多样化、定制化、符合中国产业及市场需求的计算元素。
游骅表示：“安谋科技在中国市场进行探索的几年，发现高度定制化IP需求正在增加，尤其是像汽车等领域的终端厂商开始涉足芯片后，他们希望能够找到合适其定制芯片的IP，来帮助他们缩短芯片研发周期。”
XPU定义全新的融合计算架构，即超域架构（xDSA），为智能数据流处理提供平台基础。在这里需要注意的是，安谋科技所提出的XPU并非是我们通常所理解的CPU、GPU架构，而是指开放的智能数据流融合计算平台。XPU的主要产品是安谋科技所自研的IP业务，包括NPU、ISP、VPU、SPU等等。其中，在NPU领域，安谋科技有“周易”NPU，这是其最早发布的非CPU自主架构；多媒体领域，有“玲珑”ISP和VPU，分别对图像和视频进行处理。当然，在物联网领域，只有ISP和NPU的处理能力是不够的，万物互联对所有设备的安全认证、鉴权，以及数据安全都提出了比过往更高的要求，“山海”SPU（Security PU）就是为此配套而生，目前已经发展迭代了E10/E20 和S12两代产品。基于超域架构（xDSA）的XPU可以针对不同应用，将处理AI、视频、图像等功能的计算单元组成不同的解决方案，来解决海量智能数据流的处理效率和功耗问题，满足客户多元化需求。
例如，自动驾驶芯片通常具有“CPU+XPU”的多核架构，L3+的车端中央计算平台需要达到500+TOPS的算力，只具备CPU处理器的芯片不能满足需求，所以自动驾驶SoC芯片上通常需要集成除CPU之外的一个或多个XPU来做AI运算。通过构建车规级的CPU及XPU单元的协同，XPU能够更好地支持整个自动驾驶产业的技术演进。
此外，安谋科技也在积极构建XPU全球生态。今年7月，安谋科技联合产业龙头企业一起发起“智能计算产业技术创新联合体”（ONIA），共同发布全球首个开源的NPU指令集架构 (NPU ISA)，它将支持更多开发者和用户进入开源生态，减少重复投资和产业内耗，推动XPU生态建设。在今年的乌镇世界互联网大会上，安谋科技还凭借该NPU ISA，一举摘得“世界互联网领先科技成果”奖。
（图片来源：安谋科技）
“安谋科技希望通过开放的模式，共建生态，共享成果。在汽车这个方向，包括自动驾驶领域，我们希望跟大家一起打造包括IP层、子系统层、软件层的生态，为汽车的新未来提供‘核芯动力’。”游骅最后强调。
