蓋世汽車訊 2月22日，半導體解決方案供應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)關片上系統(tǒng)（SoC）器件技術，有望在定義汽車系統(tǒng)中的下一代電子/電氣（E/E）架構方面發(fā)揮關鍵作用。

圖片來源：瑞薩電子

用于汽車網(wǎng)關的SoC必須具備高性能以實現(xiàn)云服務等新應用（在非使用期間具有較低功耗），并需要提供快速CAN響應以支持即時啟動。此外，這些SoC需要提供高能效的通信技術，使網(wǎng)絡能夠作為網(wǎng)關使用發(fā)熱功率和安全技術來實現(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，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行分區(qū)和供電的快速啟動技術，（3）實現(xiàn)10 Gbps/W功率效率的網(wǎng)絡加速器，以及（4）通過識別和保護與車輛控制相關的重要車載通信來防止通信干擾的安全技術。

新技術具體細節(jié)包括：

1. 根據(jù)車況優(yōu)化處理性能和功耗的架構

通信網(wǎng)關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在待機模式下的功耗也很高，而待機功耗小的SoC則存在性能問題。為解決這一問題，瑞薩在單個芯片中結合了高性能應用系統(tǒng)和針對超低待機功耗優(yōu)化的控制系統(tǒng)。新架構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，但在待機期間的功耗更低。

2. 外置閃存快速啟動技術，達到與嵌入式閃存同樣快的啟動速度

由于負責管理與車輛控制相關的關鍵功能的處理，因此通信網(wǎng)關SoC必須能夠在啟動后50毫秒內(nèi)響應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，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（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)絡加速器

為了使電子控制單元（ECU）能夠進行空氣冷卻和散熱，通信網(wǎng)關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從CPU卸載到自定義網(wǎng)絡加速器，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

通信網(wǎng)關SoC可執(zhí)行一組混合任務，例如與需要高可靠性的車輛控制相關的數(shù)據(jù)處理，以及與云服務等的大量隨機數(shù)據(jù)通信。由于車輛控制對于確保安全至關重要，因此保護和分離關鍵任務數(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)絡傳輸，導致物理交叉并引發(fā)安全問題。為應對這一挑戰(zhàn)，瑞薩電子開發(fā)出分析傳入SoC數(shù)據(jù)包的安全技術。該技術可以確定數(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)，并保護車載數(shù)據(jù)通信免受各種安全威脅。

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

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