奇瑞汽车郭宇辉:RISC-V:开启车载电子国产化新篇章

  • 作者:百姓评车
  • 来源:百姓汽车
  • 时间 2023-09-04
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第十九届中国汽车产业发展(泰达)国际论坛(以下简称“泰达汽车论坛”)于2023年9月1-3日在天津市滨海新区召开。本届论坛以“高质量·新未来”为年度主题,邀请重磅嘉宾展开深入研讨。

在9月3日智能化论坛(下半节):关键技术升级与产业化路线图中,奇瑞汽车股份有限公司汽车工程技术研发总院智能车技术中心芯片规划总监郭宇辉发表了题为“RISC-V:开启车载电子国产化新篇章”的演讲。

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奇瑞汽车股份有限公司汽车工程技术研发总院智能车技术中心芯片规划总监 郭宇辉

提到RISC-V,无论是座舱、智驾还是整车车身的控制,从Intel的X86还有ARM,主要都是围绕着这个架构在走。从自主可控的国产生态链来看,我们非常鼓励芯片供应商往RISC-V方向发展。我今天整个演讲大概分三个部分:第一,谈一下现在国产芯片面临的一些主要挑战;第二,从整个CPU架构延伸到整个RISC-V在整车上的应用场景;第三,谈谈我们的思考。

现在国产汽车主要面临的四大挑战,一个是技术难题,另外还有供应链的压力,还有国际竞争以及法规安全方面的问题。技术难题方面,我们设计用到的EDA工具基本上也都是在国外,先进制成也是我们的短板;在功耗方面,特别是随着电动化的发展,边缘端一定是低功耗的,功耗的管理对我们来说是一个非常大的挑战和难点;此外还有热管理和安全性的问题。从供应链的压力来看,现在很多的供应链都在国外,很多国产芯片厂商都是在国外流片,因此整个供应链的压力也是很大的。国际竞争加剧,包括技术、市场以及知识产权等。

安全方面,信息安全、功能安全以及网络安全都是我们主要面临的一些问题。随着“新四化”的推动,汽车的需求量也在快速增长。以前的燃油车一台大概是500颗芯片,现在新能源电动车都在1500到2000颗之间,以后还会再持续的增加。估计到2030年,一台车会达到4000到5000颗,整个芯片的使用数量在快速的增长。我们现在的矩阵式大灯早期就使用10颗以内的芯片,现在一个大灯大概有70-80颗芯片,根据点阵的需要还可以更多。

在车身电子方面,整车的电子件架构从分布式到E集中、中央控制。早期NPU也都比较分散,芯片70-300颗左右,但是功能比较单一,软硬件是高度耦合的,所以要升级一个整车的NPU是比较困难的。现在E集中由4-8颗的SOC加上40-60颗的NPU组成,2-4颗区域性的SOC进行中央计算,这样实现了软硬件的解耦。通过OTA不断的升级,给用户带来更好的体验。CPU的算力是从早期10K以下到现在基本上达到125K以上;从操作系统来看,是从早期的AUTOSAR一直到现在的安卓。

从E集中往中央计算迁移的过程也引起了RISC-V快速的发展。我们再看一下主机厂CPU架构的特点。一是自主可控,自主可控包括底层的开源还有满足国产化的需求;二是高容效比、超低功耗的设计,同时指令密度高;三是高性价比,单片的成本最优;四是可靠性和安全要满足车规AEC-Q100以及功能安全和信息安全的需求;五是要兼容现在主流的调试开发平台,还要按照整个车规的设计要求,代价低。这五点主要是我们对CPU架构的诉求。现在都开始在关注RISC-V的架构具备以下四点:有更先进的架构、有更广阔的应用、有更经济的成本、有更强的生命力。

更先进的架构,毋庸置疑就是RISC-V的指令集更精简,包袱也小,不像X86以及ARM公司发展了20、30年了,它整个包袱就非常大,RISC-V对于设计低功耗也更加的优越。应用方面,要求模块化还有易定制,要更适配物联网时代海量多应用的需求。还有很关键的就是成本,RISC-V是一个开源的,大幅度降低了整个芯片设计的成本,可以省去IP的授权费。 同时,指令集的开源更具生命力以及可持续发展,具备从嵌入式到高性能计算领域的整个覆盖能力。

接下来我们来看RISC-V在汽车场景的优劣势。首先是车身控制BCM,车身控制是RISC-V的主要使用场景,整个车身的控制需要用到几十颗甚至上百颗的芯片,可以实现物理资源的隔离,就是在低成本的场合实现了相当于AUTOSAR3和AUTOSAR4的水准。在E扩容中NPU实现了各部分的软件隔离,降低了整个系统的集成难度,同时提供了低成本、高效能的代码密度扩展。当然需要有更多的AUTOSAR的厂商去适配,去支持整个RISC-V。

目前RISC-V在智慧座舱领域是一个后来者。智慧座舱用高通的64位处理器,它的生态已经非常的健全。因为建智慧座舱需要一个非常健全的生态,这个是RISC-V目前在座舱上的一些劣势。但是RISC-V在座舱方面主要是扩展支持虚拟化,也为未来成为座舱应用的后起之秀奠定了一定的基础。同时,现在已经可以支持使用Java语言的系统,Google也已经宣布安卓会支持整个RISC-V。

自动驾驶应该说是RISC-V比较好的一个应用场景。比如说,它可以支持高性能的处理,为自动驾驶提供更强的通用计算能力。RISC-V支持自定义的指令集扩展,可以加速特定的应用。此外,相对于竞品来讲安全隔离会更好,虚拟分区也是RISC-V的一个主要优势。

最后我们来看一下主机厂在RISC-V合作生态的一些思考。从整个技术来看,在芯片设计、制造、封测以及上车方面,我们也积极地跟国内的芯片厂商进行合作,来定义整个RISC-V的测试架构。从芯片RISC-V的NPU底层一直到芯片的驱动以及软件库,再到工具链以及AUTOSAR的生态,RISC-V既要支持基于AUTOSAR的车规安全,也要兼顾RISC-V的整个生态。所以我们也要建立另外一套非车规安全的工具链,去适配更多的应用开发。

基于RISC-V和电机控制的算法库的应用性更加接近ARM的开发环境。我们现在也在基于RISC-V的客户端和RISC-V芯片的测试标准,来确保RISC-V芯片的可靠性。除了芯片测试之外,我们还基于车规,如AEC-Q100,进行了安全可靠性的测试。

RISC-V具有开放性、低成本以及灵活性的优势,未来一定能够得到快速的发展。随着国产芯片的规模化、智能化以及本地化,国产芯片的生态已经在逐渐形成,我们也期待着有更多RISC-V的芯片应用在我们的奇瑞汽车上。


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