Im Zeitalter softwaredefinierter Fahrzeuge (SDVs) benötigen Automotive-System-on-a-Chips (SoCs) hohe Leistung für die gleichzeitige Ausführung mehrerer Anwendungen sowie Skalierbarkeit durch Chiplets. Zudem müssen sie strenge Anforderungen an die funktionale Sicherheit erfüllen. Mit zunehmender Größe und Komplexität von Multi-Domain-SoCs wird die Aufrechterhaltung der Automobilqualität immer schwieriger. Darüber hinaus führt die gesteigerte Leistung zu einem höheren Energieverbrauch, wodurch verbesserte Effizienz und Sicherheit unerlässlich werden. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat Renesas die folgenden Technologien entwickelt:
1. Funktional sichere Chiplet-Architektur:
Um die Anforderungen an die funktionale Sicherheit zu erfüllen, hat Renesas eine proprietäre Architektur entwickelt, die ASIL D auch in Chiplet-Konfigurationen unterstützt. Durch die Kombination der Standard-UCIe-Schnittstelle mit einem proprietären RegionID-Mechanismus werden Interferenzen zwischen Hardware-Ressourcen bei gleichzeitiger Ausführung mehrerer Anwendungen vermieden und somit funktionale Unabhängigkeit (FFI) erreicht.
Da herkömmliche UCIe-Schnittstellen keine RegionIDs zwischen Chips übertragen, hat Renesas ein Verfahren entwickelt, um diese dem physischen Adressraum zuzuordnen und kodiert zu übertragen. Dies ermöglicht eine sichere Zugriffskontrolle durch die Speichermanagementeinheit (MMU) und die Kerne in Echtzeit. Darüber hinaus wurde eine Übertragungsgeschwindigkeit von 51,2 GB/s erreicht, die sich der Übertragungsgrenze innerhalb eines SoC annähert.
2. Fortschrittliche KI-Funktionen in Automobilqualität
Renesas hat einen 3-nm-SoC entwickelt, der die Leistung neuronaler Verarbeitungseinheiten (NPUs) verbessert und gleichzeitig die Qualität auf Automobilniveau beibehält. Um die durch die vergrößerten NPUs bedingte Taktlatenz zu reduzieren, wurde die Taktarchitektur mithilfe von Mini-Komponentengeneratoren (mCPGs) auf Submodulebene neu gestaltet.
Für fehlerfreie Qualität wurde eine Testschaltung in die hierarchische Taktarchitektur integriert, die Test- und Betriebssignale synchronisiert. Dies ermöglicht einheitliche Phasenanpassungen und garantiert hohe Zuverlässigkeit auch in großflächigen SoCs.
3. Fortschrittliche Energiesteuerung und -überwachung:
Renesas hat eine Energiemanagement-Technologie mit über 90 Leistungsdomänen entwickelt, die eine präzise Steuerung von Milliwatt bis zu mehreren zehn Watt ermöglicht.
Zwei Arten von Leistungsschaltern kommen zum Einsatz:
Ring-PSW: reduziert Einschaltströme;
Zeilen-PSW: gleicht Impedanzen aus.
Dadurch werden Spannungsabfälle (IR-Abfall) um ca. 13 % reduziert.
Zur Einhaltung von ASIL D
wird eine Dual-Core-Lock-Step-Konfiguration (DCLS) verwendet.
Die Schalter verfügen über eine Rückkopplungsüberwachung.
Die Spannungsmessung erfolgt mit einem thermisch beständigen DVMON.
Diese Verbesserungen erhöhen die Alterungstoleranz und die Sicherheit.
Die Technologien sind im R-Car X5H SoC, der für Multi-Domain-Steuergeräte entwickelt wurde. Damit wird die Entwicklung von SDVs beschleunigt und autonomes Fahren, digitale Cockpits und vieles mehr ermöglicht.
