内容提要：我们阐述一下推动汽车计算平台创新的因素，以及互连IP如何帮助芯片设计人员创建灵活的架构，以及智能驾驶车辆的SoC必须符合哪些要求。

在手机发展最快的时代，创新性的设计团队能够在任何人之前推出改变游戏规则的功能。这些公司还拥有最可配置的互连IP，使他们能够比竞争对手更快地适应快速变化的市场需求。

近十年后的现在，当自动驾驶迅速成为主流时，半导体行业必须快速发展，以更有效的方式来处理大量数据，例如使用机器学习和神经网络的硬件加速器。他们必须尽可能的在底层将功能安全设计到汽车系统中。

由于所需的复杂程度，汽车SoC设计方法也在发生变化：集成到汽车SoC中的IP内核的平均数量将从大约五年前的近20个增长到未来几年内的100多个。这种复杂程度是由两个趋势造成的。首先，过去由许多独立微控制器执行的多种功能，现在被整合到单个SoC上，称之为“计算整合”。

其次，人们对更安全和更自动化的汽车的需求，推动了类似超级计算机芯片的诞生，这些芯片可以接收大量信息、做出决策并近乎实时地发起物理动作。汽车市场中的这些SoC的差异化主要体现在架构上，因为它们是由内部开发的功能和商业IP模块组装起来的。

这一趋势也对提供构成芯片的功能“组件”的半导体IP供应商产生了影响。面对更复杂芯片的需求，需要更先进的方法来整合所有知识产权，增强片上通信，帮助确保功能安全，并为设计人员提供更好的电源管理控制和硅片面积优化。

下面，我们阐述一下推动汽车计算平台创新的因素，以及互连IP如何帮助芯片设计人员创建灵活的架构，以及智能驾驶车辆的SoC必须符合哪些要求。

改变汽车SoC的面貌

虽然大多数IP模块已经过验证、完成，并且不是很可配置的，但互连IP必须适应芯片要求，并真正实现SoC架构。在芯片开发阶段，随着需求和实施决策的变化，它会被多次修改，而对互连的这些变化需要改变服务质量、配置功能和网络安全，以优化整个系统。

汽车SoC的一些新应用领域包括ADAS、自动驾驶传感器融合、视觉处理（前置摄像头、目标检测和识别、环绕视图等）、高级传感器控制和处理（激光雷达、雷达等）以及所有这些领域中用于决策功能的机器学习。

虽然其中许多应用程序将从前几代发展而来，但其他应用程序将需要新的芯片体系结构，以满足小型、成本低、功耗低的高性能计算需求。

图1：汽车SoC和电子系统设计人员转向更先进的SoC基础设施，以克服汽车系统设计带来的挑战。

为了实现这些应用的新架构，汽车SoC设计团队的关键任务是拥有最高效、最高性能和最具成本效益的互连IP作为其设计的片上通信主干。

功能安全案例

消费者对高速公路自动驾驶的期望接近于广泛接受。一些公司甚至有足够的信心，并建议尽早推出城市机器人出租车。

以Lyft为例，该公司在技术展会上提供免费机器人出租车服务。演示车辆包括一名安全驾驶员和一名工程师，他们准备在出现问题时接手。然而，真正无人驾驶中设计拙劣的电子系统引发的事故可能会造成负面宣传，从而可能会降低消费者对这些新技术的接受程度。

自动驾驶车辆由非常复杂的关键任务系统组成，为了确保安全，这些系统必须能够正常工作。人们正在设计新一代“芯片上的超级计算机”用于控制这些数千磅重的车辆，因此，半导体IP公司不仅要提供支持功能目标的技术，而且还要提供支持安全目标的技术。

图2：片上网络(NoC)等互连IP如何促进基于硬件的数据保护以提高SoC可靠性和功能安全性。

一项关键的技术工作是弹性互连IP，它可以容忍环境辐射和制造缺陷导致的错误。这对整个自动驾驶汽车系统很重要，因为片上互连“看到”了SoC上的所有数据流量，并且可以实时纠正这些数据或警告不可纠正的错误。确保为整个系统实施功能安全，这不仅需要汽车半导体公司进行大量投资，还需要提供提高系统性能和安全性的半导体IP供应商的大量投资。而片上互连是确保SoC范围内功能安全的重要控制点。

互连IP是关键推动因素

随着车辆中电子内容量的增加，半导体设备变得越来越复杂，价值也越来越高。这将为半导体行业提供更多年的潜在创新和增长。汽车现在已经是且将继续是半导体行业增长最快的市场，尽管从单位数量的角度来看，移动通信将继续是最大的市场。

对于自动驾驶系统，SoC架构是创新的控制点，实现以安全方式控制这些系统所需的大规模低功耗计算的收益。这项技术是其他一切的基础。在芯片工程师解决这些硬件挑战之前，世界上所有的软件都是徒劳的。虽然在这一领域有很多创新机会，但我们需要进一步向容错互连方向发展，以适应现场不断变化的条件。

自动驾驶系统未来的关键是为这些系统中的SoC添加更多的性能和安全特性，并在尽可能低的级别，即片上互连上实现它们。

作者：牛喀网专栏作者
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