作者：Arm 汽車事業(yè)部產(chǎn)品和解決方案副總裁 Suraj Gajendra

在汽車行業(yè)中，車輛正變得越來越智能且互聯(lián)，并由人工智能 (AI) 定義。以往僅部署在高端車型的功能，例如實時駕駛員監(jiān)控、預(yù)測性維護以及調(diào)適性車載信息娛樂系統(tǒng) (IVI) 等，如今正迅速成為新車型的標(biāo)準(zhǔn)配備。同時，汽車開發(fā)也愈發(fā)復(fù)雜，進度安排更為緊湊，且安全標(biāo)準(zhǔn)不斷演進，對可擴展計算能力提出了更高需求。

整車廠與芯片供應(yīng)商都需要一個模塊化、具備安全功能、軟件就緒，且兼具高性能與高能效的計算平臺，同時還要能降低集成風(fēng)險并縮短各款車型的開發(fā)時間。

幾乎全球所有的整車廠都得益于 Arm 的基礎(chǔ)技術(shù)。有鑒于此項優(yōu)勢，Arm 推出了專為新一代汽車（即AI 定義汽車）而打造的計算平臺——Arm Zena 計算子系統(tǒng) (Compute Subsystems, CSS)。

全新集成的 CSS 將縮短芯片開發(fā)周期

第一代的 Zena CSS 是一個標(biāo)準(zhǔn)化、預(yù)先集成、預(yù)先驗證的計算平臺，并基于最新經(jīng)市場驗證的Armv9 汽車增強 (AE) 技術(shù)。該計算平臺結(jié)合了低功耗、高性能，且經(jīng)驗證的 IP，以及專用的安全島與運行時安全引擎，再加之參考固件和軟件支持，構(gòu)成了可進行芯片實現(xiàn)的一套完整的 CSS。這個全面的解決方案，讓整車廠從構(gòu)思到量產(chǎn)都能更快地采取行動、降低成本與風(fēng)險，打造出更具差異性且智能化的駕乘體驗。

一般的汽車開發(fā)周期長達三到五年，Zena CSS 能顯著縮短汽車硬件與軟件的交付進程。如今，隨著汽車產(chǎn)業(yè)邁向 AI 定義汽車的方向發(fā)展，智能化將分布于不同區(qū)域，特性與工作負載則可通過無線更新 (OTA) 在邊緣側(cè)執(zhí)行。Zena CSS 可提供具有可擴展性與安全能力的統(tǒng)一計算基礎(chǔ)，賦能整車廠保持創(chuàng)新步伐，并大規(guī)模實現(xiàn)創(chuàng)新。

Zena CSS 的各個子系統(tǒng)包含以下組件與特性：

搭載 16 核心 Arm Cortex-A720AE CPU 集群的高性能計算；

由 CMN S3AE 提供 CPU 一致性與芯片間的 I/O 連接；

使用 Arm Cortex-R82AE 進行實時處理的安全島；

用于安全的 OTA 更新的運行時安全引擎；

通過 Arm TrustZone 啟用的系統(tǒng)層級的安全性與信任根；

經(jīng)驗證的 RTL 設(shè)計與參考固件；

可選擇集成由 Arm Mali GPU 和 Mali-C720AE 驅(qū)動的圖形處理單元 (GPU) 和圖像信號處理 (ISP)；

支持加速器與合作伙伴專用邏輯組件的輕松集成，以滿足先進的 AI 系統(tǒng)級芯片 (SoC) 設(shè)計日益多樣化的工作負載需求。

相較于從 IP 開始進行芯片設(shè)計，Zena CSS 預(yù)先集成了硬件與固件組件，因此可將芯片開發(fā)周期最多縮短 12 個月。Zena CSS 也可延伸應(yīng)用于 IVI、中央計算與 L2+ 先進駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)，讓整車廠能夠在多種車系與多層性能等級之間靈活部署，無需重新設(shè)計計算堆?；驈念^開始進行安全認證。此外，遍布汽車生態(tài)系統(tǒng)的 Arm 計算架構(gòu)，使得整車廠能在不同供應(yīng)商的基于 Zena CSS 的 SoC 之間復(fù)用和移植其軟件的許多組件，包括固件、中間件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用等。

降低整車開發(fā)成本與復(fù)雜性

Zena CSS 有助于減少前期與持續(xù)性的整體工程負擔(dān)。這對于時間緊迫且功能不斷增加的汽車產(chǎn)業(yè)來說尤其重要。Zena CSS 可帶來以下效益，幫助降低開發(fā)過程中的成本與復(fù)雜性：

相較于傳統(tǒng)基于 IP 進行芯片設(shè)計，Zena CSS 可減少多達 20% 的芯片工程工作量，使團隊能夠?qū)Ｗ⒂陂_發(fā)針對 AI 定義汽車工作負載的差異化功能；

通過軟件標(biāo)準(zhǔn)化，可降低多達 30% 的跨平臺移植工作量，節(jié)省軟件開發(fā)時間與成本。

以上效益能降低整體車輛平臺開發(fā)總成本，而一致的 Arm 架構(gòu)則具備跨 ADAS、中央計算與 IVI 用例的擴展能力，可適用于基于單芯片和芯粒 (chiplet) 的芯片設(shè)計。

廣受業(yè)界信賴

專為功能安全而打造

內(nèi)置安全功能的最新 Arm AE 技術(shù)已廣泛部署于汽車市場。在此基礎(chǔ)上，Zena CSS 在子系統(tǒng)中集成了安全島與運行時安全引擎等專用安全硬件。這些具備安全能力、預(yù)先驗證的硬件組件，與 Zena CSS 主計算核心集群具備架構(gòu)上的連通性，能實現(xiàn)安全啟動，并支持故障檢測與管理等特性，同時還有助于降低成本和縮短認證進程。

通過集成一個由 Cortex-R82AE 專門驅(qū)動的安全島，Zena CSS 可廣泛部署于包括 ADAS 與域控制器等在內(nèi)的安全關(guān)鍵性用例中。同時，軟件生態(tài)系統(tǒng)也能在此成熟且安全的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新，并實現(xiàn)差異化。與此同時，Zena CSS 還支持軟件復(fù)用與移植，加速部署進程。

通過基于 Arm 技術(shù)的虛擬平臺

實現(xiàn)提早開發(fā)、更快完成

繼去年推出聚焦于 IP 的虛擬平臺后，Cadence、西門子與新思科技等 Arm 合作伙伴再次推出支持 Zena CSS 的計算子系統(tǒng)層級的虛擬平臺。新的虛擬平臺已被證實能實現(xiàn)更順暢的集成，并加快上市進程，尤其是在安全關(guān)鍵型領(lǐng)域。這讓工程團隊無需等待物理芯片，就能夠提前進行硬軟件協(xié)同設(shè)計與驗證，實現(xiàn)縮短多達兩年的開發(fā)周期。針對 AI 定義汽車，開發(fā)者可通過虛擬平臺，在真實的仿真環(huán)境中驗證 AI 工作負載與邊緣側(cè)的推理行為。

通過 RTL 仿真與虛擬平臺的結(jié)合，整車廠能在芯片就緒前就建立對 Zena CSS 計算架構(gòu)的信心，有效降低風(fēng)險與成本。與此同時，Armv9 架構(gòu)從云端到邊緣側(cè)的指令集架構(gòu) (ISA) 對等，可在實際部署到車輛前，先在云端進行軟件測試，進而加速芯片與軟件解決方案的開發(fā)與驗證。

全面集成標(biāo)準(zhǔn)化的固件與 SOAFEE 藍圖

Zena CSS 設(shè)計初衷即是支持開放、可擴展的軟件開發(fā)，以順應(yīng)現(xiàn)代與未來的汽車應(yīng)用。Arm 正將 Zena CSS 參考固件開放至整個生態(tài)系統(tǒng)，并且包括安全功能等在內(nèi)的每個組件都已預(yù)先驗證并完整集成。

Zena CSS 與 SOAFEE（面向嵌入式邊緣的可擴展開放架構(gòu)）緊密對接，SOAFEE 已針對 CSS 發(fā)展出多個適用于實際汽車場景的藍圖項目，包括推動自動駕駛功能的 Autoware Open AD Kit 藍圖項目、電裝 (DENSO) 為混合關(guān)鍵性安全需求設(shè)計的最新藍圖項目，以及松下汽車電子系統(tǒng) (Panasonic Automotive Systems) 為開發(fā)和部署數(shù)字座艙與 IVI 解決方案所設(shè)計的藍圖項目。

得益于 Arm SystemReady（Arm 的認證與合規(guī)計劃）與其他產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn) API，這些 SOAFEE 藍圖項目能無縫運行于 Zena CSS 之上，使得整車廠在軟件決策方面擁有真正的靈活性。事實上，Arm SystemReady 新的汽車擴展將于 2025 年底對生態(tài)系統(tǒng)全面開放，以確保汽車應(yīng)用的操作系統(tǒng)與軟件棧能在不同硬件上無縫運行。

通過在 Zena CSS 基礎(chǔ)上提供標(biāo)準(zhǔn)化固件與軟件，Arm 可提供全棧解決方案，使得軟件生態(tài)系統(tǒng)能夠在汽車市場上構(gòu)建和打造差異化應(yīng)用，同時為軟件的復(fù)用和移植提供支持，以加速跨平臺的應(yīng)用和功能部署。通過這個為 Zena CSS 預(yù)先構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)，Arm 致力于幫助所有的汽車合作伙伴更輕松地實現(xiàn)目標(biāo)，并降低風(fēng)險，而 SOAFEE 在這一生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

為未來 AI 定義汽車而設(shè)計

邁向 AI 定義汽車的轉(zhuǎn)型正在進行中。從實時傳感器融合到座艙內(nèi)的自然語言處理，AI 如今已成為汽車各個領(lǐng)域的核心能力。然而，新的挑戰(zhàn)也伴隨著這些智能特性的發(fā)展而來，包括異構(gòu)計算需求、邊緣側(cè)的實時推理，以及持續(xù)的由 AI 與軟件驅(qū)動的大規(guī)模更新等。

汽車已不再僅由硬件進行定義，而是由隨著時間推移能學(xué)習(xí)、調(diào)整與改善的智能系統(tǒng)所塑造。Zena CSS 正是為此轉(zhuǎn)型而生，能夠?qū)崿F(xiàn)可擴展性能、商業(yè)差異化、簡化集成，并支持軟件可移植性，以迎接 AI 定義汽車時代的來臨。在豐富的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)、虛擬平臺與開放標(biāo)準(zhǔn)支持下，Zena CSS 為產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，以及規(guī)模化交付更智能的汽車提供了根基。

汽車的未來由 AI 定義，而 Arm 是汽車計算平臺的基石。