蓋世汽車訊 2月22日，半導(dǎo)體解決方案供應(yīng)商瑞薩電子株式會社（Renesas Electronics Corporation）宣布開發(fā)出四種車載通信網(wǎng)關(guān)片上系統(tǒng)（SoC）器件技術(shù)，有望在定義汽車系統(tǒng)中的下一代電子/電氣（E/E）架構(gòu)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

圖片來源：瑞薩電子

用于汽車網(wǎng)關(guān)的SoC必須具備高性能以實現(xiàn)云服務(wù)等新應(yīng)用（在非使用期間具有較低功耗），并需要提供快速CAN響應(yīng)以支持即時啟動。此外，這些SoC需要提供高能效的通信技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)能夠作為網(wǎng)關(guān)使用發(fā)熱功率和安全技術(shù)來實現(xiàn)車外的安全通信。為滿足這些要求，瑞薩電子開發(fā)出（1）可動態(tài)改變電路運行時序的架構(gòu)，以匹配具有優(yōu)化性能和功耗的車輛條件，（2）通過僅對基本程序進(jìn)行分區(qū)和供電的快速啟動技術(shù)，（3）實現(xiàn)10 Gbps/W功率效率的網(wǎng)絡(luò)加速器，以及（4）通過識別和保護(hù)與車輛控制相關(guān)的重要車載通信來防止通信干擾的安全技術(shù)。

新技術(shù)具體細(xì)節(jié)包括：

1. 根據(jù)車況優(yōu)化處理性能和功耗的架構(gòu)

通信網(wǎng)關(guān)SoC需要在運行時提供超過每秒30,000 Dhrystone百萬條指令（DMIPS）的處理性能，同時還要將待機(jī)功耗保持在2 mW或更低，以維持電池壽命。通常情況下，高性能SoC在待機(jī)模式下的功耗也很高，而待機(jī)功耗小的SoC則存在性能問題。為解決這一問題，瑞薩在單個芯片中結(jié)合了高性能應(yīng)用系統(tǒng)和針對超低待機(jī)功耗優(yōu)化的控制系統(tǒng)。新架構(gòu)可以控制這兩個子系統(tǒng)的電源，并改變電路運行的時序，以實現(xiàn)性能和電源效率之間的最佳平衡，從而運行期間具有更高性能，但在待機(jī)期間的功耗更低。

2. 外置閃存快速啟動技術(shù)，達(dá)到與嵌入式閃存同樣快的啟動速度

由于負(fù)責(zé)管理與車輛控制相關(guān)的關(guān)鍵功能的處理，因此通信網(wǎng)關(guān)SoC必須能夠在啟動后50毫秒內(nèi)響應(yīng)CAN。但是，如果SoC采用不支持內(nèi)嵌閃存的工藝，則啟動程序必須加密存儲在外置閃存中。這意味著加載程序數(shù)據(jù)和解密需要額外的時間。為了解決這個問題，瑞薩開發(fā)出將程序分成幾個部分的技術(shù)，最初只加載和解密啟動的必要部分，同時繼續(xù)并行加載程序的其余部分。這樣可實現(xiàn)對CAN的快速響應(yīng)（50毫秒或更短），即使在使用外部閃存時也是如此。

3. 具有10 Gbps/W通信效率的高效網(wǎng)絡(luò)加速器

為了使電子控制單元（ECU）能夠進(jìn)行空氣冷卻和散熱，通信網(wǎng)關(guān)SoC必須將功耗控制在7瓦或更低。由于30,000 DMIPS或更高的計算處理性能需要大約6瓦的功率，因此只有大約1瓦可以用于網(wǎng)絡(luò)處理。而這樣就會面臨挑戰(zhàn)，因為10 Gbps的總通信必須使用1瓦的功率來實現(xiàn)，而當(dāng)由CPU處理時，處理效率僅為3 Gbps/W左右。為解決此問題，瑞薩電子將處理任務(wù)從CPU卸載到自定義網(wǎng)絡(luò)加速器，從而實現(xiàn)了9.4 Gbps/W的更高效率。此外，瑞薩通過將路由方法從傳統(tǒng)的TCAM方法切換到SRAM中的哈希表（hash table），將效率提高到11.5 Gbps/W。

4.采用高可靠性的通信防止干擾的安全技術(shù)

通信網(wǎng)關(guān)SoC可執(zhí)行一組混合任務(wù)，例如與需要高可靠性的車輛控制相關(guān)的數(shù)據(jù)處理，以及與云服務(wù)等的大量隨機(jī)數(shù)據(jù)通信。由于車輛控制對于確保安全至關(guān)重要，因此保護(hù)和分離關(guān)鍵任務(wù)數(shù)據(jù)也非常重要。然而盡管數(shù)據(jù)類型不同，所有數(shù)據(jù)都可通過同一個車載網(wǎng)絡(luò)傳輸，導(dǎo)致物理交叉并引發(fā)安全問題。為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，瑞薩電子開發(fā)出分析傳入SoC數(shù)據(jù)包的安全技術(shù)。該技術(shù)可以確定數(shù)據(jù)包是否包含基本數(shù)據(jù)，并將它們分配給網(wǎng)絡(luò)加速器內(nèi)的不同路徑和控制功能，從而防止需要高可靠性的干擾數(shù)據(jù)，并保護(hù)車載數(shù)據(jù)通信免受各種安全威脅。

這四項技術(shù)已被納入瑞薩的R-Car S4車載通信網(wǎng)關(guān)SoC。借助最新的R-Car S4，開發(fā)者可以加速E/E架構(gòu)的進(jìn)步，實現(xiàn)與云服務(wù)的安全連接，同時確保安全可靠的車輛控制。

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