近期，本土RISC-V CPU IP企業(yè)——芯來科技宣布，通過近兩年多的協(xié)同努力，芯來NA系列CPU IP NA900順利獲得了ISO 26262最高汽車功能安全等級(jí)ASIL D的產(chǎn)品認(rèn)證證書。這意味著NA900是全球首個(gè)獲得ISO 26262 ASIL D認(rèn)證的 RISC-V CPU IP產(chǎn)品，該產(chǎn)品也使得芯來科技成為全球第三家（繼ARM、Synopsys后）、國(guó)內(nèi)首家獲得車規(guī)ISO 26262 ASIL D 產(chǎn)品認(rèn)證的CPU IP提供商。
過去幾年，因?yàn)橹悄芷嚭碗妱?dòng)汽車的火熱，讓大家對(duì)汽車芯片有了更廣泛的了解。隨之而來的各種車規(guī)認(rèn)證，也讓大家目不暇接。
那么，芯來科技RISC-V CPU IP的這個(gè)認(rèn)證是什么？在汽車領(lǐng)域代表著什么？讓我們?cè)谶@篇文章里給大家?guī)硪恍┙庾x。
RISC-V走向汽車，發(fā)展必然
在具體談上述內(nèi)容之前，我們先來講一下，為何RISC-V走向汽車是一個(gè)必然選擇。
雖然在過去幾年，大家在討論RISC-V的時(shí)候，都認(rèn)為這是一個(gè)只適合于嵌入式級(jí)別的架構(gòu)，但其實(shí)早在2021年，汽車行業(yè)領(lǐng)先的芯片供應(yīng)商就宣布，將開發(fā)用于汽車應(yīng)用的下一代高端 RISC-V 解決方案。在隨后的發(fā)展中，瑞薩也的確推出了帶有RISC-V協(xié)處理的、專為汽車ECU而設(shè)計(jì)汽車 SoC。
今年八月，英飛凌、博世、NXP、高通和Nordic Semiconductor這些汽車芯片傳統(tǒng)和新貴廠商更是聯(lián)合宣布，將投資成立一家RISC-V公司，并以汽車市場(chǎng)為其首個(gè)發(fā)力點(diǎn)以后。英飛凌汽車部門總裁 Peter Schiefer 表示，隨著車輛走向軟件定義，可靠性要求因電氣化和連接性以及自動(dòng)駕駛等趨勢(shì)而增加，整個(gè)行業(yè)普遍需要標(biāo)準(zhǔn)化和生態(tài)系統(tǒng)兼容性，而 CPU 是關(guān)鍵IP。而他們所具備的知識(shí)和專業(yè)技術(shù)將釋放 RISC-V 在汽車領(lǐng)域的全部潛力。
其次，當(dāng)前的汽車芯片市場(chǎng)，在涉及到控制領(lǐng)域，雖然有不少?gòu)S商正在選擇Arm架構(gòu)作為其芯片的內(nèi)核選擇。但從Arm之前發(fā)布的招股說明書看來，其在汽車芯片市場(chǎng)的份額不到三成，與其在移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)的九成多占有率相比差距非常大。同時(shí)，汽車芯片的生態(tài)其實(shí)是一個(gè)半封閉的生態(tài)，且其生命周期很長(zhǎng)，這就意味著任何指令集架構(gòu)都能在汽車芯片市場(chǎng)找到一定的生存空間，RISC-V毫無疑問是其中的一個(gè)最優(yōu)潛力的候選。
此外，現(xiàn)在的智能化和電動(dòng)汽車擁有了很多不同于過往傳統(tǒng)車的新需求，這就驅(qū)使芯片開發(fā)者針對(duì)這些場(chǎng)景，探索新的架構(gòu)并定義新的芯片以求創(chuàng)新，而擁有與生俱來的靈活性和可擴(kuò)展特性的RISC-V恰好能契合到這一點(diǎn)。
因此，在行業(yè)相關(guān)人士看來，當(dāng)前除了座艙這些使用安卓操作系統(tǒng)的場(chǎng)景，類似車聯(lián)網(wǎng)、車載以太網(wǎng)、雷達(dá)、自動(dòng)駕駛/輔助駕駛和ECU等領(lǐng)域，RISC-V都能從中找到機(jī)會(huì)。這就是促使了RISC-V從業(yè)者轉(zhuǎn)向了這個(gè)賽道。
何為ISO 26262？
對(duì)于任何一個(gè)有志于進(jìn)入汽車市場(chǎng)的硬件供應(yīng)商，ISO 26262是其必須經(jīng)過的一道門檻。
據(jù)官方介紹，ISO 26262 是一個(gè)通用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于包括一個(gè)或多個(gè)電氣和/或電子 (E/E) 系統(tǒng)并安裝在最大車輛總質(zhì)量不超過 3500 公斤的批量生產(chǎn)客車中的安全相關(guān)系統(tǒng)。旨在解決E/E 安全相關(guān)系統(tǒng)的故障行為（包括這些系統(tǒng)的交互）可能造成的危險(xiǎn)。相關(guān)資料顯示，這是一個(gè)源自IEC 61508的基于風(fēng)險(xiǎn)的安全標(biāo)準(zhǔn)。適用于生產(chǎn)車輛中的電氣和/或電子系統(tǒng)，同時(shí)還對(duì)駕駛員輔助、推進(jìn)和車輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)進(jìn)行了規(guī)范管理。
ISO 26262包括了：
1
可供參考的車用產(chǎn)品全安全生命周期（管理、開發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)行、維修、退役），以及各個(gè)階段可以進(jìn)行的安全活動(dòng)；
2
整個(gè)開發(fā)過程的安全機(jī)制實(shí)施層面的規(guī)范（包括需求規(guī)格、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測(cè)試、驗(yàn)證、確認(rèn)等活動(dòng)）；
3
針對(duì)車用電子電氣系統(tǒng)的部件，以風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為基礎(chǔ)的車輛安全完整性等級(jí)ASIL，來衡量產(chǎn)品是否能用在不同安全等級(jí)的領(lǐng)域（比如車身控制ASIL B，發(fā)動(dòng)機(jī)主控ASIL D）；
4
在硬件領(lǐng)域（尤其是芯片IC/IP）用ASIL來量化確認(rèn)，確認(rèn)產(chǎn)品達(dá)到可接受的殘余風(fēng)險(xiǎn)（State of Art），同時(shí)系統(tǒng)性地了提供驗(yàn)證思路來覆蓋整個(gè)開發(fā)生命周期。
CPU IP的特殊重要性
熟悉汽車架構(gòu)的讀者應(yīng)該清楚，在傳統(tǒng)汽車時(shí)代，汽車的各個(gè)功能都是由獨(dú)立的ECU控制的。進(jìn)入了最近幾年，域控制也逐漸成為主流。展望未來，大家寄望于用一顆芯片來對(duì)汽車的所有部件進(jìn)行控制。但是，無論是過去的分布式控制，還是將來的集中式控制，其核心都是CPU Core IP（簡(jiǎn)稱CPU IP）。換而言之，汽車芯片能否工作，怎么工作，都必須經(jīng)由CPU內(nèi)核來控制，這就是為什么大家對(duì)其安全性如此重視的原因。
因此車規(guī)芯片中使用的CPU IP的車規(guī)認(rèn)證目前幾乎是車規(guī)芯片的必需要求。
何為ASIL B與ASIL D？
相信很多人和作者一樣，對(duì)于車規(guī)的認(rèn)證還有很多困惑。例如，大家常說的ASIL B、ASIL D都是什么？要了解著一切，就是從ASIL的定義說起。
ASIL 不是基于系統(tǒng)中采用的技術(shù)，而是根據(jù)暴露于風(fēng)險(xiǎn)的概率（probability of Exposure, E）、駕駛員的可控性（Controllability, C）以及發(fā)生事故時(shí)后果的嚴(yán)重程度（Severity of failure, S）等因素估計(jì)該風(fēng)險(xiǎn)得出的，是一個(gè)純粹基于駕駛員和其他道路使用者的風(fēng)險(xiǎn)。然后，又分別將嚴(yán)重性S、可能性E和可控性C分成4個(gè)等級(jí)，如下表所示，其中QM代表與安全無關(guān)。由此可以計(jì)算得出 A、B、C 和D四個(gè)ASIL等級(jí)。其中，D 擁有針對(duì)安全關(guān)鍵流程的最嚴(yán)格的測(cè)試法規(guī)。
ASIL B和ASIL D兩者的區(qū)別不止是在僅僅ISO 26262 Part 5 的硬件指標(biāo)上，ASIL B在硬件指標(biāo)上要求SPFM（Single Point Fault Metrics)達(dá)到90%和LFM（Latent Fault Metrics）達(dá)到60%，而ASIL D為最高準(zhǔn)則，要求的SPFM和LFM分別為99%和90%。同時(shí)，在開發(fā)生命周期所覆蓋到的Part 2，4，5，7，8，9全部流程要按照最高等級(jí)的ASIL D來開發(fā)，比如驗(yàn)證策略的完整性和文檔審核的嚴(yán)謹(jǐn)性，第三方審核方都要按照ISO 26262的最高要求來審計(jì)。
何為“流程認(rèn)證”，“ASIL Ready認(rèn)證”和“ASIL Compliant認(rèn)證/產(chǎn)品認(rèn)證”
1
“流程認(rèn)證”：流程認(rèn)證僅考慮公司的開發(fā)流程體系是否按照ISO 26262流程開發(fā)，不考慮具體產(chǎn)品，往往只會(huì)去審閱有沒有產(chǎn)品開發(fā)指南、模版和簡(jiǎn)略的例子，往往是說明大概知道流程該如何走。流程證書會(huì)說明，管理開發(fā)流程ISO26262:2018 Parts 2,4,5,7,8 and 9符合了Systematic Capability ASIL D
2
“ASIL Ready認(rèn)證”：ASIL Ready認(rèn)證是不考慮ISO 26262要求的Systematic Capability，只考察廠商的FMEDA和Safety Manual，只說明符合26262一個(gè)Part的一個(gè)章節(jié)。ASIL Ready的證書上會(huì)說明只符合了ISO 26262-5:2018(Clause 8)，也就是產(chǎn)品認(rèn)證所需的一個(gè)子集。
3
ASIL Compliant認(rèn)證/產(chǎn)品認(rèn)證：產(chǎn)品認(rèn)證需同時(shí)滿足ISO 26262流程開發(fā)系統(tǒng)最高要求和最高硬件安全指標(biāo)，證明產(chǎn)品完全按照認(rèn)證對(duì)應(yīng)的等級(jí)流程管理體系開發(fā)和硬件安全指標(biāo)，其中ASIL D產(chǎn)品證書最為嚴(yán)苛，需要滿足ISO 26262:2018 Parts 2,4,5,7,8,9全面符合Systematic Capability每個(gè)章節(jié)都按照最高要求來審計(jì)同時(shí)Hardware Safety Integrity滿足SPFM99%和LFM90%的最高等級(jí)。
“ASIL Complaint認(rèn)證/產(chǎn)品認(rèn)證”對(duì)IP提供商的專業(yè)度有非常高的要求，產(chǎn)品認(rèn)證涉及的工作量與經(jīng)歷時(shí)間都非常巨大。本文提到的芯來科技 NA900 CPU IP即獲得的是“ASIL Complaint認(rèn)證/產(chǎn)品認(rèn)證”，為此，芯來科技投入了前后超過兩年的時(shí)間與巨大人力物力。
在RISC-V出現(xiàn)之前，ARM公司的ARM架構(gòu)CPU IP與Synopsys公司的ARC架構(gòu)CPU IP也獲得過不同級(jí)別的ASIL產(chǎn)品認(rèn)證證書。芯來科技NA900 CPU IP目前是全球首個(gè)獲得ISO 26262 ASIL D認(rèn)證的 RISC-V CPU IP產(chǎn)品。該產(chǎn)品也使得芯來科技成為全球第三家（繼ARM、Synopsys后）、國(guó)內(nèi)首家獲得車規(guī)ISO 26262 ASIL D 產(chǎn)品認(rèn)證的CPU IP提供商。
目前，除了本土的芯來科技，世界范圍內(nèi)的其他一線RISC-V CPU IP提供商，如臺(tái)灣地區(qū)的Andes，與美國(guó)的SiFive，也均推出了車規(guī)級(jí)認(rèn)證的RISC-V CPU IP產(chǎn)品或者路線圖，已經(jīng)獲得了或正在進(jìn)行不同形式的ASIL認(rèn)證。
芯來科技，本土RISC-V CPU IP堅(jiān)定的踐行者
雖然本文主要篇幅都用在介紹芯來科技的車規(guī)級(jí)別CPU IP產(chǎn)品， 但熟悉本土RISC-V發(fā)展歷程的讀者對(duì)于芯來科技一定不會(huì)陌生。
芯來科技成立于2018年，是國(guó)內(nèi)首批基于RISC-V開放指令集架構(gòu)打造應(yīng)用生態(tài)，并率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地的企業(yè)，自成立以來一直專注于RISC-V CPU IP與相關(guān)解決方案，可以說是本土RISC-V CPU IP的堅(jiān)定踐行者。
過去五年，芯來科技從零開始，打造了N/U、NX/UX 四大通用處理器產(chǎn)品線和NS、NA兩個(gè)專用產(chǎn)品線。
其中：
N/U是32位架構(gòu)處理器，其中N200、N300、N600、N900主要根據(jù)流水線級(jí)數(shù)從低到高滿足超低功耗到高性能不同的應(yīng)用，而U900是支持SV32的應(yīng)用處理器。
NX/UX是64位架構(gòu)，主要用于存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、AI、數(shù)據(jù)中心等高性能應(yīng)用場(chǎng)景。
在專用產(chǎn)品線方面，除了上面介紹的NA（Nuclei Automotive）系列以外，還有NS（Nuclei Security）系列，目前主要有NS600和NS300兩款產(chǎn)品，面向支付等高安全場(chǎng)景。
據(jù)了解，芯來科技目前已經(jīng)累計(jì)獲得超過200個(gè)客戶使用公司的產(chǎn)品，其中包括兆易、晶晨、芯原、翺捷、飛思靈、安路、裕太、中國(guó)移動(dòng)等知名公司，在5G通信，AI，物聯(lián)網(wǎng)，汽車，存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)等都已經(jīng)落地。相信不久市場(chǎng)上可以看到更多帶有芯來科技RISC-V CPU IP的芯片。
在地緣政治的影響下，發(fā)展本土芯片有了前所未有的迫切需求。因此，對(duì)于身處芯片產(chǎn)業(yè)鏈重要位置的芯來科技來說，肩負(fù)的使命是無比重大，但這值得我們期待。
RISC-V，擁有無限可能
自2010年由伯克利大學(xué)的David Patterson的團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)以來，因?yàn)槠溟_源、靈活性以及可擴(kuò)展性等優(yōu)勢(shì)，RISC-V在過去幾年里發(fā)展迅猛。根據(jù)RISC-V國(guó)際基金會(huì)的數(shù)據(jù)，光是在2022年，全球采用RISC-V指令集架構(gòu)的芯片已出貨100億顆。基金會(huì)進(jìn)一步預(yù)測(cè)，到2025年，基于RISC-V架構(gòu)的芯片出貨量將突破800億顆。
RISC-V 基金會(huì)首席執(zhí)行官 Calista Redmond在今年年初接受媒體采訪的時(shí)候更是直言：“今年，我們看到RISC-V在各行業(yè)的深度更加深入，汽車、初級(jí)處理數(shù)據(jù)中心或人工智能加速器應(yīng)用對(duì)其的采用更加廣泛，推動(dòng)其走向Android 的工作也真正開始騰飛。”
正如大家所了解，作為手機(jī)芯片巨頭，高通一直是Arm的重要客戶。但該公司的產(chǎn)品管理總監(jiān)Manju Varma在去年年底于美國(guó)舉辦的RISC-V峰會(huì)上公開表示，RISC-V 是專有 Arm 指令集架構(gòu)的新興替代品，可以在高通面向可穿戴設(shè)備、智能手機(jī)、筆記本電腦和聯(lián)網(wǎng)汽車等應(yīng)用開發(fā)的芯片中找到機(jī)會(huì)。近日，高通聯(lián)手谷歌重磅宣布，將在與 Google 的長(zhǎng)期合作基礎(chǔ)上，推出基于 RISC-V 的可穿戴設(shè)備解決方案，與 Wear OS by Google 配合使用。在高通看來，這一擴(kuò)展的框架將有助于為 Android 生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的更多產(chǎn)品利用低功耗和高性能的定制 CPU 鋪平道路。
從目前的全球發(fā)展現(xiàn)狀看來，RISC-V也在這些高端市場(chǎng)邁出了重要一步。
在去年年底，美國(guó)芯片初創(chuàng)公司Ventana Micro Systems宣布推出其 Veyron 系列高性能 RISC-V 處理器。據(jù)該團(tuán)隊(duì)介紹，作為當(dāng)時(shí)全球性能最高的 RISC-V 處理器，該系列首款芯片Veyron V1 采用 5nm 工藝，其運(yùn)行頻率為 3.6GHz，可與數(shù)據(jù)中心、汽車、5G、人工智能和客戶端應(yīng)用的最新現(xiàn)有處理器相媲美。
全球知名芯片架構(gòu)師，加拿大初創(chuàng)公司Tenstorrent的首席執(zhí)行官Jim Keller在去年九月更是直言：“RISC-V將會(huì)贏得下一輪的競(jìng)爭(zhēng)。”在今年六月接受外媒采訪的時(shí)候，Jim Keller則重申：“我相信在未來 5 到 10 年內(nèi)，RISC-V 將接管所有數(shù)據(jù)中心。”他在隨后于日本舉辦的RISC-V峰會(huì)演講中同時(shí)指出，公司的RISC-V產(chǎn)品能在包括ADAS和IVI在內(nèi)的汽車電子應(yīng)用中找到應(yīng)用空間。
綜上可見，RISC-V在多重維度間，皆擁有無限可能。我們將繼續(xù)拭目以待。
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