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(shí)時(shí)駕駛員監(jiān)控、預(yù)測(cè)性維護(hù)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(shí)，汽車開發(fā)也愈發(fā)復(fù)雜，進(jìn)度安排更為緊湊，且安全標(biāo)準(zhǔn)不斷演進(jìn)，對(duì)可擴(kuò)展計(jì)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(gè)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(jì)算平臺(tái)，同時(shí)還要能降低集成風(fēng)險(xiǎn)并縮短各款車型的開發(fā)時(shí)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(xiàng)優(yōu)勢(shì)，Arm 推出了專為新一代汽車（即AI 定義汽車）而打造的計(jì)算平臺(tái)——Arm Zena 計(jì)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)化、預(yù)先集成、預(yù)先驗(yàn)證的計(jì)算平臺(tái)，并基于最新經(jīng)市場(chǎng)驗(yàn)證的Armv9 汽車增強(qiáng) (AE) 技術(shù)。該計(jì)算平臺(tái)結(jié)合了低功耗、高性能，且經(jīng)驗(yàn)證的 IP，以及專用的安全島與運(yùn)行時(shí)安全引擎，再加之參考固件和軟件支持，構(gòu)成了可進(jìn)行芯片實(shí)現(xiàn)的一套完整的 CSS。這個(gè)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(dòng)、降低成本與風(fēng)險(xiǎn)，打造出更具差異性且智能化的駕乘體驗(yàn)。

一般的汽車開發(fā)周期長(zhǎng)達(dá)三到五年，Zena CSS 能顯著縮短汽車硬件與軟件的交付進(jìn)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(fù)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(kuò)展性與安全能力的統(tǒng)一計(jì)算基礎(chǔ)，賦能整車廠保持創(chuàng)新步伐，并大規(guī)模實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。

Zena CSS 的各個(gè)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(jì)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(jìn)行實(shí)時(shí)處理的安全島；

用于安全的 OTA 更新的運(yùn)行時(shí)安全引擎；

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

經(jīng)驗(yàn)證的 RTL 設(shè)計(jì)與參考固件；

可選擇集成由 Arm Mali GPU 和 Mali-C720AE 驅(qū)動(dòng)的圖形處理單元 (GPU) 和圖像信號(hào)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(jìn)的 AI 系統(tǒng)級(jí)芯片 (SoC) 設(shè)計(jì)日益多樣化的工作負(fù)載需求。

相較于從 IP 開始進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)，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(gè)月。Zena CSS 也可延伸應(yīng)用于 IVI、中央計(jì)算與 L2+ 先進(jìn)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(jí)之間靈活部署，無需重新設(shè)計(jì)計(jì)算堆棧或從頭開始進(jìn)行安全認(rèn)證。此外，遍布汽車生態(tài)系統(tǒng)的 Arm 計(jì)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(fù)擔(dān)。這對(duì)于時(shí)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(jìn)行芯片設(shè)計(jì)，Zena CSS 可減少多達(dá) 20% 的芯片工程工作量，使團(tuán)隊(duì)能夠?qū)Ｗ⒂陂_發(fā)針對(duì) AI 定義汽車工作負(fù)載的差異化功能；

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

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

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(chǎng)。在此基礎(chǔ)上，Zena CSS 在子系統(tǒng)中集成了安全島與運(yùn)行時(shí)安全引擎等專用安全硬件。這些具備安全能力、預(yù)先驗(yàn)證的硬件組件，與 Zena CSS 主計(jì)算核心集群具備架構(gòu)上的連通性，能實(shí)現(xiàn)安全啟動(dòng)，并支持故障檢測(cè)與管理等特性，同時(shí)還有助于降低成本和縮短認(rèn)證進(jìn)程。

通過集成一個(gè)由 Cortex-R82AE 專門驅(qū)動(dòng)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(shí)，軟件生態(tài)系統(tǒng)也能在此成熟且安全的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，并實(shí)現(xiàn)差異化。與此同時(shí)，Zena CSS 還支持軟件復(fù)用與移植，加速部署進(jìn)程。

通過基于 Arm 技術(shù)的虛擬平臺(tái)

實(shí)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(tái)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(jì)算子系統(tǒng)層級(jí)的虛擬平臺(tái)。新的虛擬平臺(tái)已被證實(shí)能實(shí)現(xiàn)更順暢的集成，并加快上市進(jìn)程，尤其是在安全關(guān)鍵型領(lǐng)域。這讓工程團(tuán)隊(duì)無需等待物理芯片，就能夠提前進(jìn)行硬軟件協(xié)同設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)縮短多達(dá)兩年的開發(fā)周期。針對(duì) AI 定義汽車，開發(fā)者可通過虛擬平臺(tái)，在真實(shí)的仿真環(huán)境中驗(yàn)證 AI 工作負(fù)載與邊緣側(cè)的推理行為。

通過 RTL 仿真與虛擬平臺(tái)的結(jié)合，整車廠能在芯片就緒前就建立對(duì) Zena CSS 計(jì)算架構(gòu)的信心，有效降低風(fēng)險(xiǎn)與成本。與此同時(shí)，Armv9 架構(gòu)從云端到邊緣側(cè)的指令集架構(gòu) (ISA) 對(duì)等，可在實(shí)際部署到車輛前，先在云端進(jìn)行軟件測(cè)試，進(jìn)而加速芯片與軟件解決方案的開發(fā)與驗(yàn)證。

全面集成標(biāo)準(zhǔn)化的固件與 SOAFEE 藍(lán)圖

Zena CSS 設(shè)計(jì)初衷即是支持開放、可擴(kuò)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(gè)生態(tài)系統(tǒng)，并且包括安全功能等在內(nèi)的每個(gè)組件都已預(yù)先驗(yàn)證并完整集成。

Zena CSS 與 SOAFEE（面向嵌入式邊緣的可擴(kuò)展開放架構(gòu)）緊密對(duì)接，SOAFEE 已針對(duì) CSS 發(fā)展出多個(gè)適用于實(shí)際汽車場(chǎng)景的藍(lán)圖項(xiàng)目，包括推動(dòng)自動(dòng)駕駛功能的 Autoware Open AD Kit 藍(lán)圖項(xiàng)目、電裝 (DENSO) 為混合關(guān)鍵性安全需求設(shè)計(jì)的最新藍(lán)圖項(xiàng)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(jì)的藍(lán)圖項(xiàng)目。

得益于 Arm SystemReady（Arm 的認(rèn)證與合規(guī)計(jì)劃）與其他產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn) API，這些 SOAFEE 藍(lán)圖項(xiàng)目能無縫運(yùn)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(shí)上，Arm SystemReady 新的汽車擴(kuò)展將于 2025 年底對(duì)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(yùn)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(chǎng)上構(gòu)建和打造差異化應(yīng)用，同時(shí)為軟件的復(fù)用和移植提供支持，以加速跨平臺(tái)的應(yīng)用和功能部署。通過這個(gè)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(shí)現(xiàn)目標(biāo)，并降低風(fēng)險(xiǎn)，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(jì)

邁向 AI 定義汽車的轉(zhuǎn)型正在進(jìn)行中。從實(shí)時(shí)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(gè)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(jì)算需求、邊緣側(cè)的實(shí)時(shí)推理，以及持續(xù)的由 AI 與軟件驅(qū)動(dòng)的大規(guī)模更新等。

汽車已不再僅由硬件進(jìn)行定義，而是由隨著時(shí)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(kuò)展性能、商業(yè)差異化、簡(jiǎn)化集成，并支持軟件可移植性，以迎接 AI 定義汽車時(shí)代的來臨。在豐富的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)、虛擬平臺(tái)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)?；桓陡悄艿钠囂峁┝烁?。

汽車的未來由 AI 定義，而 Arm 是汽車計(jì)算平臺(tái)的基石。