ARM舒杰：如何使自动驾驶解决方案大规模应用

Posted 2021-04-27 佐思汽车研究

2018年，ARM中国业务完成拆分，成立了由中方控股51%的合资公司。作为ARM公司在中国IP业务的总部，安谋科技（中国）有限公司将向总部设在中国的合作伙伴开展集成电路知识产权（IP）的授权与技术服务；并结合中国市场需求自主研发基于ARM技术的IP与标准，赋能中国智能科技创新。

ARM公司继2018年9月推出汽车安全强化处理器Cortex-A76AE之后，12月又推出了一款新的自动驾驶汽车芯片——Cortex-A65AE。它也是面向汽车电子市场的，主要针对7nm优化，其最大特点就是支持了SMT多线程，性能吞吐率比前代高3.5倍，预计2020年上市。

 

2019第四届ADAS与自动驾驶论坛于3月21-22日在上海召开，论坛由CCIA智能网联专委会与佐思产研主办，地平线、纵目科技、中科慧眼、中电昆辰、富兰光学、创景科技等单位支持。

 

ARM的高级汽车市场经理舒杰在论坛上发表了题为“如何使自动驾驶解决方案大规模应用”的演讲。以下是演讲全文。

ARM是藏在芯片后面的 IP供应商。ARM研发IP，然后将IP授权给客户，这给予了客户很高的灵活性去设计各自的芯片。目前，ARM在全球已经有超过1500项的IP授权，基于ARM架构的芯片出货量达1250亿片，2017年基于ARM架构的芯片出货量超过210亿片。授权合作伙伴包含行业领袖、初创公司、芯片公司及OEM厂商超过500家。另外有16家顶级汽车芯片厂商授权了ARM的IP。

ARM于2002年进入中国市场，2018年ARM中国业务完成拆分，成立了由中方控股51%的合资公司。目前，ARM中国在深圳、上海和北京设有办公室，拥有独立的研发团队进行IP的自主研发。2018年11月，ARM中国首个IP“周易”人工智能平台正式发布。

1996年，ARM正式进入汽车领域，从刹车控制芯片的IP开始，到目前已发展了20多年。目前在IVI领域，85%的处理器采用ARM架构；在ADAS领域，超过65%的应用处理器采用的是ARM架构。从传统的动力系统控制、底盘控制和车身控制，到现在ADAS/IVI，都有控制芯片在采用ARM的架构。

ARM做IP的研发，需要针对行业应用有更长远的考虑，所以现在也在部署更高级别的自动驾驶计算平台需要的IP，为自动驾驶提供更好的芯片支持。ARM在研发IP的过程中，需要梳理和响应更多的业内需求，才能开发出合理的IP满足市场需求。目前，ARM与芯片厂商、操作系统供应商、应用软件开发商等合作伙伴一起协同合作，已经搭建出基于ARM的完整生态，这样才能很好地服务一级供应商和车厂。

ARM的IP从开发到上市需要一定的时间。从2017年定义IP开始， 开发IP需要两到三年时间，然后把IP产品授权给合作方将IP做成芯片，再做测试，最后到车上市，这个周期可能有六到七年，甚至七到八年。现在大家使用的很多ARM架构的芯片，它们的IP其实很早就开发出来了。由于周期特别长，ARM需要提前和合作伙伴、一级供应商以及车厂进行交流，这样才能保证最终的IP的适用性。

从自动驾驶的发展趋势看，2019年之前的自动驾驶等级大部分是L1、L2， 最多到L3。目前一些公司正在做L3+的样机，预计第一批L3+量产车型在2025年上市。L3+的真正大规模的部署需要计算平台具备服务器的计算性能，台式机的功率要求，以及笔记本的电热特性。它不能是位于后备箱的服务器。

波音787梦幻客机大约1400万行代码，而L5级别的自动驾驶可能要10亿+行代码。

 

如果自动驾驶车要具备相关功能，就需要有很多的控制单元，而控制单元对各个地方的算力需求是不一样的。座舱仪表的控制算力要到50K DMIPS，而底盘控制的算力需要15K DMIPS，半自动驾驶算力要求大约是350K DMIPS，所以车里面不同控制单元对算力的要求是不一样的，总体上是上升的趋势。如果到更高等级自动驾驶，算力要求会更高。

针对汽车的应用，ARM希望能从芯片IP层面就充分考虑到功能安全，这样可以帮助合作伙伴或者芯片设计商把功能安全提前考虑进去，为后续工作减少时间和成本。而ARM的“safety ready”计划，让客户在安全方面具备先发优势。ARM提供的安全包包含领先的安全特性和技术，认证过的软件组件和工具，以及鲁棒的方法论和认证支持。

ARM从去年开始陆续推出了汽车AE系列产品。AE系列产品有四大特性：第一它是专为汽车应用设计； 第二满足汽车应用特性，可以服务汽车不同算力的需求；第三加入了分核锁步（Split-Lock)；第四更多IP可以扩展和升级成汽车用的芯片IP。

Cortex-A76AE就是ARM一个变革性的安全创新产品，是世界上首个集成安全功能的自动驾驶级处理器，如果用16个A76AE核，算力可达250K DMIPS，整个芯片功耗小于30瓦，这个效能是非常高的。另外，它也是ARM第一个带分核锁步功能的A系列产品，在不同应用条件下，可以合在一起做锁步备份，也可以让各个核独立运行，最高可以支持ISO26262 ASIL-D要求。

 

ARM结合生态合作伙伴的反馈，将锁步计算功能做到芯片里面去，不仅可以节省一部分成本，还可以让软件更加简单，而且检测故障的效率更高。

对于多种安全等级的混合应用，ARM具有灵活安全的选项及软件方案。

自动驾驶的大规模应用之前需要被消费者信任。据调查73%的美国司机害怕乘坐全自动驾驶；63%的美国成年人觉得，在走路或者骑车时跟自动驾驶汽车共用车道是不那么安全的。

因此要想提高自动驾驶的接受度，就需要考虑多方面的因素，第一要素就是传感器。传递过来的信息需要进行安全处理，这样的信息可以按ADAS和自动驾驶分为两大块。

就自动驾驶来说，数据量要比ADAS多很多，所以ARM也推出了针对高数据吞吐计算的IP——Cortex-A65AE。目前已经有客户购买了ARM的IP芯片，主要针对需要高数据吞吐计算能力的应用。

从感知到决策，可以用不同CPU的组合。M系列是最低端，比如耳机、路由用M系列比较多。R系列对实际操作要求比较高一点，执行层面用的比较多。例如Cortex-R52芯片，就是可以做到的实时计算的芯片。

 

说到感知层面的计算需求，需要把A76AE和A65AE结合一起做异构计算。

对于不同等级的自动驾驶，ARM都具备一定的优势。到2020-2021年，L2或者L3级别的自动驾驶系统将会有四个方面的提升，这个时候可以考虑用R52或者A76AE。

 

L4对性能要求更高，跟现有车相比，它有十倍的性能提升，可以考虑用A65AE等CPU。如果计算平台要求更高的算力，也可以使用不同CPU的组合，以满足计算要求；将来还可以用更大算力的核来做，比如Hercules AE就是A76AE的升级版。

 

如果到L5，其性能提升非常大，有可能是现有车辆计算性能的50倍，这时候就需要异构的计算架构，到时ARM的A系列、R系列，包括NPU、GPU都要做相关的支撑。

L5级别的真正产品尚未出来，ARM只有不断和车厂协调，将需求加入产品路线里，才能开发出真正适合L5的IP。

 

从自动驾驶的摄像头看，很多摄像头的图像处理都会用到ISP，而智能型的摄像头可以用ARM的A系列和R系列做计算。对存储、网联功能用R系列也比较多。自动驾驶的计算核心里就包括A系列高算力的核，做安全岛R系列、以及做深度学习的ML核或者GPU等。

此外，应芯片客户的需求，ARM正在规划下一代的信息安全的IP。

 

整个自动驾驶生态系统是复杂又广泛的，从地图、软件、工具、功能安全、数据安全、一级供应商、车厂等都包含在生态系统里面。

 

以自动驾驶的感知和决策为例，有应用软件的供应商，中间件的供应商，要有操作系统、信息安全平台以及通信支持等，所有这些都基于一个统一的计算架构。

ARM作为IP厂商，希望可以与越来越多的汽车软件生产商合作，以得到各种商业软件的支持，满足汽车行业应用。对于开源软件来说，几乎所有知名的汽车软件生态开源软件都是ARM的合作伙伴。

总之，

•  市场正全力推进更高等级的自动驾驶（L3+）；

• 更高等级自动驾驶要求在服务器级处理器上运行数亿条代码；

• ARM开发出了适合自动驾驶的处理器 Cortex-A76AE 和Cortex-A65AE；

• 结合ISP，GPU和ML可以实现自动驾驶所要的算力和功率需求；

• 创新者正在用ARM的技术实现更高等级的自动驾驶；

• 围绕ARM的生态系统对大规模部署自动驾驶汽车至关重要。

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