在软件定义汽车(SDV)时代,汽车系统级芯片(SoC)需要具备高性能以同时运行多个应用程序,并通过芯片组实现可扩展性。它们还必须满足严格的功能安全要求。随着多域SoC的尺寸和复杂性不断增长,保持车规级质量变得越来越具有挑战性。此外,性能的提升会导致能耗的增加,因此提高效率和安全性至关重要。为了满足这些需求,瑞萨电子开发了以下技术:
1. 功能安全的芯片架构
为了满足功能安全要求,瑞萨电子开发了一种专有架构,即使在芯片配置下也能支持 ASIL D 安全等级。该架构将标准 UCIe 接口与专有的 RegionID 机制相结合,避免了多个应用程序并发运行时硬件资源之间的干扰,从而实现了功能独立性 (FFI)。
由于传统的 UCIe 接口无法在芯片间传输 RegionID,瑞萨电子开发了一种方法,将 RegionID 映射到物理地址空间并以编码形式传输。这使得内存管理单元 (MMU) 和内核能够实时进行安全访问控制。此外,该架构还实现了 51.2 GB/s 的传输速度,接近 SoC 内的传输极限。
2. 具备汽车质量的先进人工智能能力
瑞萨电子开发了一款3nm SoC,在保持车规级品质的同时,显著提升了神经处理单元(NPU)的性能。为了降低NPU尺寸增大带来的时钟延迟,瑞萨电子在子模块层面重新设计了时钟架构,采用了微型组件发生器(mCPG)。
为确保零缺陷品质,瑞萨电子在分层时钟架构中集成了测试电路,实现了测试信号和运行信号的同步。这使得统一的相位调整成为可能,即使在大规模SoC中也能保证高可靠性。
3. 先进的能量控制与监控:
瑞萨电子开发了拥有超过90个功率域的能量管理技术,可实现从毫瓦到数十瓦的精确控制。
该技术引入了两种类型的功率开关:
(Ring PSW):降低浪涌电流;
Row PSW):平衡阻抗。
这使得电压降(IR压降)降低了约13%。
为了符合ASIL D等级要求,
采用了双核锁步(DCLS)配置。
开关中实现了环回监控。
电压测量采用耐热的DVMON进行。
这些改进提高了老化容限和安全性。
这些技术已应用于 R-Car X5H SoC。借助该SoC,SDV的演进速度得以加快,从而实现自动驾驶、数字座舱等更多应用。
