[导读]智能出行已成为一个很是较着的成长趋向，此中低空经济今朝是我国制造业等范畴内的最热话题之一，愈来愈多的制造商正在斟酌开辟新型无人机和飞翔汽车等低空装备;同时我国已持续十多年登顶世界最年夜汽车产销国，每一年3000万台的汽车产销量足以鞭策更多的自立立异。由智能化、网联化、电气化和办事化构成的“新四化”不但影响了汽车行业的成长，并且同样成为了这两个范畴内的厂商打造智能出行解决方案的立异机遇。 智能出行已成为一个很是较着的成长趋向，此中低空经济今朝是我国制造业等范畴内的最热话题之一，愈来愈多的制造商正在斟酌开辟新型无人机和飞翔汽车等低空装备;同时我国已持续十多年登顶世界最年夜汽车产销国，每一年3000万台的汽车产销量足以鞭策更多的自立立异。由智能化、网联化、电气化和办事化构成的“新四化”不但影响了汽车行业的成长，并且同样成为了这两个范畴内的厂商打造智能出行解决方案的立异机遇。 所有智能出行系统产物都需要新的计较、通讯和毗连芯片的支持，例如用在节制的微节制器(MCU)、用在计较的中心处置器(CPU)、用在衬着和人工智能计较的图形处置器(GPU)和用在可编程计较的现场可编程门阵列(FPGA)等。可是随之而来的是这些芯片的系统级故障或不测行动可能引发的危险，是以在设计这些芯片和构建系统的时辰就需要发现这些故障或不测，并供给响应的办法来确保这些低空飞翔器和汽车芯片功能平安(Functional Safety，亦简称FuSa)。 为了保障这些场景中的电子系统可以或许知足功能平安需求，汽车和航空财产制订了响应的尺度。汽车行业的功能平安尺度是ISO 26262，它是一种源自IEC 61508尺度，该尺度今朝跟着汽车智能化水平加快晋升而愈来愈为行业和用户所熟知。 航空电子产物则常常合用《航空器机载电子装备硬件设计保障指南(DO-254)》，和作为其弥补的AMC 20-152A尺度，它们是工程师在开辟航空机载电子装备硬件时的通用尺度，也是装备取得适航证必需经由过程的尺度。跟着智能网联手艺的成长，一些新的尺度在智能汽车、低空装备和航空电子设计设计中都被采取，可是首要是集中在信息平安范畴，而不是本文会商的功能平安主题，例如ISO 21434收集平安尺度。 为汽车和飞翔器芯片的开辟和电路设计成立所需要的功能平安尺度，就为相干芯片或系统的开辟者带来了明白界说的靠得住性指标和操作平安性法则，从而下降电子电路的运行故障或不测行动的产生，同时也为产物开辟商在选择响应解决方案时供给指点。例如，飞机升降架的节制系统和芯片所需的功能平安品级就要高在飞机上厨房灯光节制系统和芯片的品级。要实现分歧的功能平安品级，就要按照平安要求制订响应的平安策略，并在产物的设计和制造等环节展开响应的立异。 汽车功能平安范畴内的立异最先出现 在汽车利用中，具体到一款MCU、CPU或GPU，或以它们为焦点的SoC或专用集成电路(ASIC)上，功能平安就是要确保芯片功能依照设计的要求去运行。假如一辆汽车不克不及依照你设计的功能去履行，那诸如方针和唆使牌辨认、减速刹车或其他主动驾驶功江南体育能可能就会掉效，这个时辰就很危险并为驾驶员、乘客、路人、车辆和其他财物等带来了要挟。所以功能平安很主要，但也需要支出必然的本钱，好比额外的芯单方面积，雇用有经验的设计人员，履行严酷的功能平安研发流程，进行平安认证等。这一切给汽车芯片设计制造企业和车厂和一级供给商等环节带来了更高的本钱和更多的工作量，使很多车厂终究选择了疏忽或下降功能平安要求的行动，这在进步前辈驾驶员辅助(ADAS)和主动驾驶(AD)愈来愈普和的今天带来了更多不平安身分。 今朝市场上首要的功能平安解决方案有两种：利用最普遍的一种被称为“锁步(lockstep)”解决方案，这是一种比力简单粗鲁的方式，在汽车CPU中被普遍利用。该方式就是用两个处置器内核同等样的逻辑来履行一个法式以实现一样的一个功能，由它们同时履行并在履行完了以后来比力这个成果，看看这两个成果是不是一致。在遭到高温或高湿影响时，假如这两个内核获得的两个成果是一致的话，那证实这两块逻辑是运行准确的，有关计较和节制还能准确地履行。但这类方案带来价格是甚么?价格就是两套不异的计较和处置单位要耗损多一倍的芯单方面积，或就是面向一样处置功能的汽车芯片的面积要比传统的手机芯片的面积要年夜一倍。 第二种实现功能平安的法子就是去把统一项工作履行两次，如GPU衬着两次或CPU计较两次，再看一下这两次数据处置运算的成果是不是一致。假如两次运算的成果分歧就会发现毛病，由于汽车的利用情况很是复杂，芯片里面有些毛病是随机毛病，那有些毛病是持久毛病。对随机毛病，经由过程反复履行两次比力一下成果，假如是纷歧样就上报环境以确认这个功能有问题。这类反复履行的方式便可以免一些随机毛病。如许的方式带来的成果是甚么?由于反复工作所获得的机能就会减到本来的一半，所以这也多是用户没法接管的方案。 是以，不管是锁步方案仍是反复履行方案给汽车厂商和芯片厂商都带来了乃至是没法接管的挑战，这也致使了功能平安在很多现实汽车利用中很可贵到周全的领受。最首要的缘由为性价比，由于芯单方面积增添一倍或是机能下降为二分之一，对厂商来讲它的本钱也就增添了一倍。这个增添一倍的本钱，最后都要转嫁到消费者头上，在曩昔汽车智能化水平比力低的环境下，没有太多客户愿意为这个功能平安买单，所以没有迫切性一向没有获得周全的利用。但汽车智能化这一趋向正在迫使行业做出改变。 不久前，全球汽车GPU范畴内涵功能平安手艺方面也呈现了一个倾覆性的立异，这类立异被称为散布式功能平安机制(Distributed Functional Safety)，它操纵了GPU的一些特征来很是矫捷地实现了功能平安机制：第一个特征是：作为一种并行处置器，GPU里面有一套并行计较的机制，GPU为了粉饰和埋没延迟，在计较时采取了并行的良多线程或反复单位;第二个特征就是当一个线程拿不到它要履行的资本时，它就会主动地被切换出去或把它移出履行，比及它有资本来到的时辰再去履行。 按照这两个特征，在GPU的一个线程停工期待的时辰，就在此中插入一些测试模板或测试集;操纵一样的测试集，在另外一个线程处在期待的时辰，也插入统一个测试模板或样例，然后履行这两个测试。在履行完了这两个线程以后，对照成果就会知道这两个线程履行的成果是不是一致，假如有分歧就会上报成果提示系统和用户审核该功能是不是平安;该机制也知道了一项功能具体在哪个硬件上去履行，就包管了这些履行的硬件的功能平安。散布式功能平安机制几近完全消弭了之前的其他两种机制带来的机能和片芯面积损掉，年夜年夜下降了实现功能平安的价格，它仅仅额外耗损了大要10%的片芯面积，用10%的片芯面积带来了100%机能，可以实现ASIL B品级的功能平安性。 瞻望：低空经济鼓起鞭策航电功能平安性手艺立异 作为一个很是成熟的财产，航空工业已为机载电子系统成立了一整套很是完美的适航验证系统，在开辟响应的航电产物和芯片时，可以按照这些产物的用处参考DO-254尺度和A 20-152尺度，和 在2020和2022年，欧洲航空平安局(EASA)和美国联邦航空治理局(FAA)前后发布的两边结合制订的AMC/AC 20-152A和AC 00-72，新的尺度对原有DO-254尺度供给了更清楚的弥补，和进行了进一步澄清和指点申明。其他尺度还可以参考FAA的Order 8110.105A、Job Aid CEH，和EASA发布的SWCEH-001和SWCEH-004。 可是跟着低空飞翔装备的普遍鼓起，将给航空电子装备财产带来六个庞大的转变，包罗：财产范围的数目级扩年夜、利用场景的多样化、智能手艺的周全引入、单元运力本钱快速降落、无人化渗入率快速晋升和可进级手艺的高频和普遍利用。这些转变给传统的适航认证系统和航空电子硬件设计利用城市带来新的挑战，并增进相干芯片设计企业展开立异以新的手艺来取得适航认证，就像我们前面提到的操纵GPU的特征来实现ASIL B品级的功能平安一样。 总之，将来的六合一体智能出行很是值得瞻望，同时也带来了很多立异机遇，包罗鞭策现有适航认证系统的变化，对机载电子硬件适航策略的从头思虑，和针对适航要乞降装备定位计划的年夜量手艺立异。这是我国制造业走向更周全的自立立异和高质量成长的一个可贵的机遇。

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