汽车行业巨变，解码Arm汽车技术新布局

汽车行业正经历一场由技术驱动的深刻变革。这种巨变主要受三大因素驱动：第一，人工智能的发展使我们能够创建更多面向安全和自动驾驶的功能；第二，用户的期待正发生着变化，驾驶员普遍希望在汽车中也可以获得和消费电子设备相同的体验感；第三，行业正在向电动汽车转型，其中，中国市场处于领先地位。而随着行业向电动汽车过渡，复杂性也随之增加，行业正在重新思考如何从技术的角度来对汽车进行设计。
 
在近日的一次媒体沟通会上，Arm汽车事业部全球市场副总裁 Dennis Laudick表示，这种趋势发展下会导致两个显著的结果：第一，汽车中的软件数量及其复杂度会进一步激增；第二，我们需要更多的算力支持。随着软件爆发式的增长，几乎所有我们接触交流过的车企和行业供应链中的参与者，都表示他们需要重新思考汽车产品的开发流程。
 
 
 
面对新需求、新转变，Arm如何有效地维持其在行业中的领先地位，并适应汽车产业的变革？让我们跟随Dennis Laudick的步伐，揭开Arm应对新趋势的策略和变革之举。
 
硬件IP大更新，不断刷新“Arm首次”
 
作为全球知名的半导体设计与软件平台公司， Arm已经在汽车领域耕耘了30多年。关键的发展里程碑包括，2000 年初，Arm 推出了支持锁步安全功能的CPU。2018年，Arm 专为汽车应用打造了汽车增强 (AE) IP。2021年，Arm发起了名为 “SOAFEE ”（面向嵌入式边缘的可扩展开放架构）的项目，旨在让生态系统中的合作伙伴实现共同协作，解决汽车行业面临的软件层面的挑战。目前，SOAFEE已吸引超过100家汽车行业成员加入，成为推动汽车软件生态系统发展的重要力量。
 
 
 
在大多数人看来，Arm主要提供底层的硬件IP产品，例如Arm已经为汽车行业推出了广泛的产品组合，包括Cortex-M 系列处理器，Cortex-R 系列实时处理器、Cortex-A 系列处理器、Mali GPU、Mali ISP（图像信号处理器）以及系统 IP等。
 
在这些基础之上，Arm带来了全新的大升级。
 
最重要的就是Arm首次将服务器级别性能的 Neoverse 技术引入到汽车应用中，带来 Arm Neoverse V3AE。据Dennis Laudick的解释，Arm之所以这样做，是因为汽车行业对人工智能高端应用的需求越来越大。与Arm 上一代性能最强的 AE IP (Cortex-A78AE) 相比，Neoverse V3 AE 每核性能可提升 50%。同时，它还能够将 Armv9 架构在安全、人工智能方面的优势带入到汽车领域，与Arm所有的汽车产品一样，也完全支持汽车行业所需的安全机制。目前，市场已经对这款产品展现出了浓厚的兴趣，NVIDIA 已经宣布，NVIDIA DRIVE Thor 平台采用了Neoverse V3AE IP。
 
与此同时，Arm也更新了Cortex-A 的两款产品，推出 Cortex-A720AE 和 Cortex-A520AE，首次将 Armv9 架构功能带入到汽车领域，在保证汽车的安全、机器学习和虚拟化功能等方面进一步提升。此外，Arm还加入大量的功能优势，Cortex-A 的两款产品目前可支持多达 14 个分核锁步内核，并且均支持汽车增强功能。Dennis Laudick进一步介绍到，在这些功能之上，Arm还拓展和支持了更多的新功能：“比如从汽车安全的角度出发，我们过去支持分核和锁步的CPU，它们可以独立运行或者同步运行，但这也使得客户不得不在性能和成本间做出选择。此次，我们引入了第三种模式——混合模式，能够帮助客户在安全性和成本之间实现平衡。”
 
Arm首次将64位计算引入实时处理器当中，推出Arm 迄今为止性能最高的功能安全实时处理器——Arm Cortex-R82AE。Cortex-R 能够和 Cortex-A、安全岛配合使用，并更自然地作为安全岛来支持 Cortex-A。
 
Mali ISP在业界广受欢迎，Arm Mali-C71AE 和 Mali-C78AE目前已在全球数百万辆汽车上运行。此次，Arm针对最苛刻的计算机视觉和人类视觉用例需求，优化设计并推出Arm Mali-C720AE。功能方面的诸多提升包括：1）支持多管线并行处理，同时支持人类视觉和计算机视觉的处理类型，实现同步运行；2） 支持可微分自动调优，大幅减少手动调优工作量，提升开发效率。
 
不仅是底层基础硬件，Arm发布虚拟原型解决方案
 
“传统的汽车产品开发采用的是线性流程，也就是说，如果要开发一个新的产品，必须要等到物理硬件就绪，开发者才可以启动软件开发，然后需要继续等待，等软件开发完成后再进行系统的集成和测试，这往往需要耗费很长的时间。如今行业需要解决的问题是，软件数量正在呈爆发式增长，如果按照传统线性的开发模式，已经无法满足市场需求。”Dennis Laudick指出。
 
对此，Arm携手合作伙伴推出了新的虚拟原型平台，可实现在物理芯片就绪前启动基于Arm AE IP的软件开发。不过，Dennis Laudick强调到，Arm的目的不是发展虚拟原型平台业务，而是希望通过这个虚拟原型平台能够让我们的合作伙伴，更加快速、更加轻松地使用来自基于Arm技术的硬件。
 
该平台的重要意义是，汽车行业的设计者在物理芯片就绪之前，就可以通过云端的虚拟实例或者虚拟原型平台实现软硬件同步开发。由此可以显著缩短整体开发时间。Arm的汽车生态系统合作伙伴反馈，该解决方案可以帮助他们缩短多达两年的软件开发时间。
 
但仅仅拥有一个虚拟原型平台并不能完成整个解决方案，于是Arm召集了大量的生态合作伙伴。比如，在操作系统和中间件合作伙伴当中，有BlackBerry QNX、红帽 (RedHat)、Eletrobit、维克多 (Vector)等主流的汽车操作系统厂商；Arm也与行业中的汽车应用合作方进行合作，包括TIER IV、LeddarTech、Autoware Foundation等。
 
Dennis Laudick还表示，Arm 产品背后的生态系统体现了Arm产品价值的重要组成部分，这也是Arm开展业务的基本原则。对于Arm来说，持续保持和生态系统合作伙伴的紧密交流和沟通是日常工作很重要的一环。当Arm在考虑未来发展的方向时，都会不断从生态系统合作伙伴方面获取意见，倾听他们的声音，不断地和生态系统当中的合作伙伴进行沟通，以确保Arm推出的解决方案能够符合他们未来的需求，并对他们未来的业务有所裨益。
 
汽车迈向高性能计算，Arm推出汽车计算子系统
 
由于ADAS和IVI所带来的极高计算需求，汽车行业正在迈向高性能计算时代。Dennis Laudick表示：“很多合作伙伴向我们提出需求，除了交付 IP 组件以外，也期待我们可以为他们提供子系统的支持。因此，Arm推出了汽车计算子系统 (CSS)，并计划将于2025年交付首款针对汽车应用的CSS。”
 
据Dennis Laudick的介绍，Arm 的计算子系统是 CPU 集群，通过中间连接件和安全岛能够实现预验证、预配置的 RTL 子系统。它能以更快、更简单的方式支持构建更加复杂的系统，特别适合对汽车计算需求不断激增的应用，像是先进驾驶辅助系统 (ADAS)、自动驾驶和车载信息娱乐系统 (IVI)。
 
如下图所示，针对汽车应用的计算子系统是一个 CPU 集群，内置了互联、安全岛和安全功能。左侧列的是具体的功能列表。右下角代表了Arm 生态系统如何在技术上对接且利用 CSS，并将其宝贵的资源用于差异化。通过 CSS，Arm可以帮助合作伙伴以更低的成本和风险、更快的速度构建产品。
 
 
Arm 汽车计算子系统 (CSS) 示例
 
结语
 
综上，从Arm 2024年针对汽车领域发布的新技术中可以看出，面对汽车软件复杂度和算力需求的爆炸式增长，Arm积极变革产品开发模式，不仅提供底层基础硬件，还将提供完整的技术堆栈，也对未来汽车的高性能计算带来了全新的计算子系统产品路线图，以全新姿态迎接软件定义汽车时代。毫无疑问，Arm正在迈向汽车未来的下一个里程碑。