Renesas предлагает мультидоменную SoC для масштабируемости в автомобилестроении
На выставке «electronica 2024», прошедшей недавно в Мюнхене, некоторые из ключевых тем были связаны с модульностью и масштабируемостью. В автомобильной промышленности стоимость и время разработки систем и программного обеспечения делают эти характеристики ещё более значимыми, поскольку автопроизводители вынуждены приспосабливаться к соперничеству между выпуском на рынок новых автомобилей и предложением новых расширенных функций клиентам.
В связи с ростом сложности устройств за счёт развития усовершенствованных систем помощи водителю (ADAS), программно-управляемых автомобилей (SDV) и электромобилей производители первого уровня и OEM в автомобилестроении всё чаще обращаются к способам многократного использования аппаратных и программных платформ для всей линейки (от начального класса до среднего, премиум и люкс) с целью оптимизации затрат и окупаемости инвестиций в разработку.
Вивек Бхан, старший вице-президент и генеральный менеджер компании Renesas Electronics по высокопроизводительным вычислениям (HPC), сказал на брифинге, посвящённом запуску новейшей автомобильной SoC: «Те ключевые игроки автомобильной отрасли, с кем мы разговаривали, желают иметь полностью масштабируемые решения и для верхнего, и для недорогого сегмента».
В рамках удовлетворения такой потребности Renesas в прошлом месяце предоставила подробную информацию о первом устройстве из семейства R-Car Gen 5 (заявленном ещё год назад). Это новая SoC R-Car X5H. Основное предназначение новой автомобильной мультидоменной SoC, созданной с использованием технологического процесса 3-нм, заключается в обслуживании одним чипом нескольких автомобильных доменов, включая ADAS, а также автомобильную информационно-развлекательную систему (IVI) и шлюзовые приложения. Другими словами, единая масштабируемая платформа SoC для всего автопарка с эффективностью НИОКР, а также инструменты и программное обеспечение для многократного использования в централизованных и доменных вычислениях.
R-Car Gen5 унифицирует дорожную карту HPC Renesas с целью создания полностью масштабируемой линейки от микроконтроллера (MCU) до SoC с единой архитектурой Arm, говорит Бхан. «Gen 5 соединяет SoC, основанные на Arm, и MCU RH850 в единый программируемый набор инструментов. Следовательно, это уникальная возможность обслуживать всё от микроконтроллера до ADAS», — добавляет он.
По словам Renesas, новая SoC предлагает самый высокий уровень интеграции и производительности в индустрии, позволяя производителям первого уровня и OEM переключиться на централизованные электронные блоки управления (ECU) для оптимизированной разработки и перспективных системных решений. Компания добавляет, что R-Car X5H одним из первых в индустрии предлагает высокоинтегрированные, безопасные технологические решения на одном чипе для множественных автомобильных доменов благодаря собственной аппаратной технологии изоляции. Продукт также предоставляет возможность расширить производительность ИИ и обработки графики, используя технологию чиплетов.
Для получения представления о семействе Renesas R-Car отметим, что новая SoC относится к премиум-классу в семействе Gen 5, и со временем планируется выпуск других SoC этого поколения. Текущая серия Gen 3 уже в производстве, а в 2025 году начнётся массовый выпуск Gen 4.
Новая SoC относится к премиум-классу в семействе Gen 5, со временем планируется выпуск других SoC этого поколения. (Источник: Renesas Electronics)
Renesas заявляет, что R-Car X5H прямо обращается к проблеме возросшей сложности разработки SDV. Этот вопрос включают оптимизацию вычислительной производительности, энергопотребления, стоимости, а также интеграции программного и аппаратного обеспечения, гарантируя при этом безопасность транспортного средства. За счёт сопряжения обработки приложений, обработки в реальном времени, вычислений для графики и ИИ, возможностей большого дисплея и подключения датчиков, реализованного на одной микросхеме, подобные устройства обеспечивают новый уровень автоматизированного вождения, IVI и шлюзовых приложений, заявила компания.
Новая серия SoC также обеспечивает ускорение ИИ до 400 TOPS (по данным Renesas, это лучший в отрасли показатель TOPS на ватт), а также производительность графического процессора до 4 TFLOPS. Всего продукт включает в себя 32 ядра ЦП Arm Cortex-A720AE для обработки приложений, обеспечивая производительность более 1 млн. DMIPS (условное количество итераций в секунду в тесте Dhrystone), и шесть ядер ЦП Arm Cortex-R52 с удвоенной отказоустойчивостью (lockstep), обеспечивающих производительность свыше 60 тыс. DMIPS с поддержкой ASIL (уровня интеграции автомобильной безопасности) наивысшего класса D без внешних микроконтроллеров.
Изготовленная с использованием одного из самых передовых технологических процессов от компании TSMC, новая серия SoC достигает как топовой производительности ЦП, так и снижения энергопотребления на 30-35% по сравнению с устройствами, разработанными по 5-нм техпроцессу. Такие энергоэффективные функции значительно снижают общие системные затраты, что устраняет необходимость в дополнительных решениях по охлаждению, увеличивая при этом дальность хода транспортного средства.
Выступая от имени аналитической компании TechInsights, Асиф Анвар, исполнительный директор по автомобильному рынку, сказал: «Путь к SDV будет подкреплён цифровизацией кабины, связностью транспортных средств и возможностями ADAS. Электрическая и электронная архитектура автомобиля станут основным фактором, реализующим особенности и функции интеграции зональных и централизованных контроллеров, которые должны обеспечить необходимые вычислительные возможности. TechInsights прогнозирует, что в период между 2028 и 2031 годами рынок зональных контроллеров и высокопроизводительных вычислительных процессоров SoC будет расти в среднем на 17 процентов в год».
Он добавил, что Renesas входит в тройку крупнейших поставщиков процессоров для автомобильной отрасли, воплощая десятилетия опыта в SoC пятого поколения R-Car X5H, которая обеспечит масштабирование в соответствии с требованиями SDV.
«С использованием 3-нм техпроцесса R-Car X5H SoC позволяет автомобильной промышленности реализовать универсальный набор решений, который может использоваться на всей платформе транспортного средства, оптимизируя при этом энергопотребление. Соединив это с платформой RoX (R-Car Open Access) SDV, Renesas может предложить программно-ориентированный кросс-доменный подход, который сократит для автомобильной промышленности время вывода продукции на рынок», говорит Анвар.
Бхан подчеркнул ключевые аспекты новой SoC: масштабируемость, гибкость, энергоэффективность и смешанную критичность. Гибкость обеспечивается модульной природой. Например, добавлением чиплета NPU (нейропроцессора) для домена ECU ADAS или чиплета GPU (графического процессора) для домена ECU кабины в одном корпусе SoC с использованием интегрированного соединения UCIe.
Чиплеты добавят гибкости
Renesas заявила, что предоставляет клиентам возможность масштабировать производительность при помощи расширения чиплетов. (Источник: Renesas Electronics)
Хотя SoC R-Car Gen 5 поставляется с собственными средствами обработки NPU и GPU, Renesas заявляет, что предоставит клиентам возможность масштабировать производительность, используя расширение чиплетов. Объединив 400-TOPS NPU на чипе с внешним NPU через расширение чиплета, можно, например, увеличить производительность обработки ИИ в три-четыре раза и более.
Для бесшовной интеграции чиплетов R-Car X5H предлагает соединение die-to-die по стандарту UCIe, а также API, облегчая функциональную совместимость с другими компонентами в многокристальной системе, даже если это не чипы от Renesas. Такой гибкий подход в проектировании позволяет автопроизводителям первого уровня и OEM смешивать и подбирать различные функции и настраивать свои системы, включая будущие обновления автомобильных платформ.
Обработка смешанной критичности
Renesas заявила, что, тогда как другие SoC полагается исключительно на изоляцию, основанную на программном обеспечении, SoC R-Car X5H предлагает аппаратно-ориентированную технологию «свободы от помех» (FFI, «Freedom from interference»). Эта реализация аппаратного дизайна безопасно изолирует критически важные функции (например, «торможение по проводам») от некритических.
Функциям, признанным критическими с точки зрения безопасности, могут быть назначены их собственные отдельные избыточные домены, каждый из которых имеет независимое ядро ЦП, память и интерфейсы, что предотвращает потенциально катастрофические сбои транспортного средства в случае аппаратной или программной ошибки в другом домене. R-Car X5H также поставляется с системой управления качеством обслуживания, что определяет приоритеты рабочей нагрузки и назначает ресурсы обработки в режиме реального времени.
Бхан сообщил, что ключевые клиенты получат образцы R-Car X5H во втором квартале 2025 года, а производство запланировано на первую половину 2027 года.