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【2021世界智能網聯汽車大會】Arm Chet Babla ?:軟件定義汽車及其生態系統

蓋世直播 2021-09-27 10:19:55

9月25日至28日,2021世界智能網聯汽車大會在北京召開。本屆大會圍繞產業再造、融合應用、和合共生三個篇章展開,設有開幕式、主論壇,以及7場主題峰會、6個特色專場和2場閉門會,共邀請包括1位圖靈獎國際專家、7位國內外院士、近150位國際國內智能網聯汽車及ICT領域專家、企業家參與演講探討。以下是Arm汽車業務副總裁Chet Babla 的演講實錄,供參考。

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圖為:Arm汽車業務副總裁 Chet Babla

演講內容:

大家好,感謝大家邀請我參加今天這場久負盛名的會議。我是Chet Babla,現任Arm汽車業務的副總裁。

請讓我簡單介紹一下Arm,Arm是全球可授權半導體知識產權技術的領導者,在支持汽車市場領域Arm已經深耕超過25年。事實上所有排名前15位的汽車芯片公司,都被授權使用Arm的知識產權專利,在信息娛樂應用處理器中Arm解決方案的占比超過85%,在ADAS應用處理器中占比超過55%。正如你所見汽車市場對Arm來說非常重要,當今汽車行業正處于令人激動的創新時期,車輛動力系統正在部分或全部實現電動化,從而滿足排放法規的要求。

消費者需要能夠吸引他們眼球,且能讓其感到身臨其境的沉浸式車載體驗,駕駛員、乘客和其他道路使用者的安全正成為政府和車廠關注的焦點,與此同時,部署更高水平自動化駕駛的機會越來越多,通過將車輛連接到云端和本地基礎設施創新將得到加強,車輛也變得越來越智能。與智能網聯汽車發展趨勢平行的,是當今汽車市場的一些其他關鍵領域的顛覆。

首先我們來看電子架構,從單個電子控制單元發展到使用中央處理器、圖形處理器、圖像信號處理和機器學習相結合的更集中的計算。接下來,車廠正在研究基于云開發方法的優勢,這種方法已經改變了基礎設施和數據中心領域,我們還看到傳統的汽車價值鏈發生了巨大的變化——從由技術供應商、芯片供應商、一級供應商,以及車廠組成的線性供應鏈,到更加多樣化和分布式的供應鏈,車廠和一級供應商更積極地推動其技術需求的發展。

例如,大眾曾公布其目標是到2025年開發60%的內部軟件,他們甚至希望擁有芯片設計專利,云服務提供商和軟件供應商,現在對最終解決方案和整體用戶體驗越來越重要。芯片供應商需要解決這些復雜的計算架構,同時最大限度地降低軟件開發成本

隨著價值鏈的發展,基于服務貨幣化的新機遇也已出現。作為消費者我們現在期待更多圍繞電動化動力系統,能夠讓用戶獲得的沉浸式數字體驗、功能安全的能力及可選項,這些行業轉型正讓軟件復雜性大幅增加。這些軟件需要在車輛的整個生命周期中進行開發、管理、部署和更新,采用軟件定義汽車的方法,正可以解決這一日益增長的軟件復雜性的挑戰。

但什么是“軟件定義”簡單來說就是通過軟件控制來實現特定的功能和能力,通常的特征是以抽象底層硬件來實現軟件的可移植性,但軟件仍然需要了解硬件的功能和局限性,軟件在整個產品生命周期中的簡單無縫的可更新性和可管理性,也是軟件定義的一個關鍵特性。

最后,基于云開發和部署技術加速了軟件定義,為什么這對汽車行業來說很重要,您可以在右側看到對一些利益相關者的益處——我不會介紹所有的好處,但我要強調其中幾點。一些車廠和一級供應商,可以通過利用基于云的規模效應,軟件重用和跨平臺的可移植性來提高業務效率,根據最近的一項分析預計通過采用軟件定義的方法,車廠每輛大排量汽車的終身利潤率最多將提高 2600 美元。芯片和軟件供應商可以將資源集中產生下游價值,而不是將資源浪費在無差別的軟件上,消費者還可以享受更好的車輛使用體驗。

例如按需定制娛樂系統,或添加新的駕駛員輔助功能,但是如果要確保軟件定義的未來,則需要滿足幾個要求。首先,經過Arm,與車廠和一級供應商的交流,他們告訴我們供應鏈靈活性的關鍵點是,跨芯片硬件的軟件可移植性,其次,基于云的方法是擴展軟件開發,進而壓縮和加速軟件生命周期的關鍵。第三,雖然容器和編排器是關鍵的云技術,但它們現在仍不具備實時性或考慮汽車需要的功能安全,——它們還不具備混合關鍵功能的能力。最后,如果沒有開放的標準,該行業就無法實現規模效益,Arm認為,一個具有實時性和功能安全性的,通用軟件開發框架有助于滿足這些需求,從而實現軟件定義的汽車日益增加的軟件復雜性。

工作負載將在整個軟件生命周期中在汽車端和云端之間移動,如圖所示,汽車工作負載需要,具有特定功能的專業計算

如可擴展性,——利用異構計算跨越不同的功能,功耗效率——在不影響散熱限制和電動汽車電池續航里程的情況下保持性能,關鍵的實時能力和功能安全能力,及針對網絡危害的強大信息安全特性,這些都是Arm如今能夠提供的技術優勢,這也是我們計算架構領先的原因,現在,通過將基于云的方法引入汽車領域,可以簡化軟件復雜性和生命周期管理,工作負載編排、持續集成和持續交付(CI/CD),虛擬化和容器,以及虛擬硬件建模等云技術,已經改變了基礎設施應用程序的軟件開發,這些云技術也可以被用于汽車的工作負載,讓我們進一步了解基于云的開發概念

以及它們是如何與汽車市場相關聯的。

我們先從車輛方面聊起,正如我之前提到的,將車輛電子架構整合到區域化和中央化計算中,讓一系列應用程序能夠在通用硬件平臺上運行,在此示例中,信息娛樂應用程序和駕駛員輔助功能,可以在同一個硬件平臺上運行,為了提高開發效率和規模這些應用程序在云端開發,并作為容器部署到車輛上,編排器確保為這些在通用硬件上運行的容器,分配專用內存和 IO 資源

編排器、持續集成和持續交付等云技術概念,在汽車行業極為適用,為了確保在云端開發的汽車工作負載,能夠無縫地部署到車輛上云環境必須了解車輛的實時性、安全能力和局限性,Arm通過一項名為SOAFEE的計劃開發了,實現所有從云端到車輛端挑戰的標準化方式,SOAFEE代表面向嵌入式邊緣的可擴展開放架構。這是一項由特別興趣小組領導的,開放式行業計劃旨在將基于云的軟件開發擴展到汽車領域,SOAFEE包含三個關鍵要素,

首先,它是一個軟件架構,它支持云概念,如具有汽車安全性和實時性的容器和編排,第二,它是一個開源參考軟件棧。第三,它有一個參考硬件,讓合作伙伴能夠進行早期的汽車工作負載探索、開發和原型設計,SOAFEE以Cassini和SystemReady項目為基礎,Arm在2年前成功推出了這兩個項目,從而解決在基礎設施領域。云端到邊緣的軟件和安全挑戰,SOAFEE通過增加實時性和功能安全,將這些概念擴展到汽車領域,我們相信,SOAFEE計劃將有助于加速軟件定義汽車的發展,并歡迎中國汽車行業的朋友,通過特別興趣小組進行合作。

現在,Arm是一家負責行業核心技術和架構的公司,因此我們在推動行業合作方面,具有獨特的地位,我很高興與大家分享,

在這場軟件定義之旅中,與 Arm 保持一致的一些合作伙伴。事實上,其中許多合作伙伴已經開始為SOAFEE框架作出貢獻。如大家所見,我們的合作伙伴非常之多,包括許多車廠、一級供應商,云服務提供商以及軟件和芯片供應商,來自整個供應鏈的支持是對我們在解決軟件定義車輛方面所面臨挑戰的認可,業界也認為軟件定義的未來,能夠帶來的機遇。

雖然我們正在邁向軟件定義的未來但這并不意味著硬件不重要,硬件仍非常重要,需要可擴展的計算,并以節能的方式實現,針對不同汽車工作負載的處理能力,如果系統發生故障或受到網絡攻擊,功能安全與信息安全以及實時響應的結合,對于避免損害風險或潛在致命后果而言是至關重要。我們不能低估功能安全,在汽車應用中的重要性,讓我們更詳細地討論一下這個問題,功能安全是當今汽車系統的一個關鍵要素,可以避免因故障

而對所有道路使用者造成傷害的風險,汽車行業相關的功能安全標準是ISO26262,它定義了適用于不同用例的不同安全級別,ASIL A 是故障影響或風險最低的安全要求,ASIL安全等級從A級向上遞增。對應于更大的故障風險或影響,ASIL D則是最高級別的安全要求,汽車的自動轉向需要ASIL D等級,而數字儀表盤可能僅需要達到ASIL B級。

Arm在安全方面投入了大量資金,我們的Safety Ready計劃,結合了Arm IP、軟件工具,安全文檔和龐大的合作伙伴生態系統,從而幫助該行業更快地將更安全的硬件解決方案推向市場,正如我在介紹中所提到的,25 年來,Arm一直通過新的 IP 技術,為汽車領域的合作伙伴提供支持。最近,我們推出了新的AE(汽車增強型) CPU、GPU和ISP 等IP產品,從而專門滿足汽車需求,Cortex-A78AE是我們性能最高的安全CPU,現在包括新的混合模式安全功能。Mali-G78AE是我們第一款支持ASIL B的安全GPU,具有新的靈活分區功能,Mali-C71AE圖像信號處理器集成了支持ASIL B安全的內置功能,這些新處理器得到了,一系列專用軟件和工具、物理IP和系統IP的補充,當然還有我們龐大的合作伙伴生態系統的支持,讓我們更深入地了解這些新IP的更多細節,Cortex-A78AE是我們最新的安全CPU。其性能比其前身A76AE提升了30%,非常適合數字駕駛艙和駕駛員輔助系統的計算需求。

Cortex-A78AE支持實現,ASIL D和ASIL B安全的功能,我們在2018年推出的Split-Lock(分核-鎖步)安全功能,已通過新的混合模式,在 Cortex-A78AE 中得到增強,專門針對ASIL-B應用。并確保即使在處理ASIL-B應用時,也能保持性能,Mali是全球領先的GPU,Mali-G78AE是Arm首款支持功能安全的GPU,可以幫助我們的合作伙伴滿足ASIL B要求,Mali-G78AE中的安全功能。

允許將GPU資源用于安全的人機界面或用于自動化系統所需的通用計算,Arm已經在我們當前的GPU中實現了虛擬化,允許不同的應用程序進行時間共享,憑借Mali-G78AE,我們的新硬件靈活分區功能實現了飛躍,支持多達4個完全獨立的硬件分區。從而實現工作負載分離,這種分區功能讓不需要安全性的娛樂系統和導航應用程序,能夠與具有ASIL B要求的儀表和駕駛員監控功能同時運行。

如右圖所示。我們擁有具有 ASIL B 安全能力的,Mali-C71AE 圖像信號處理器,汽車視覺系統將需要,在廣泛的光照條件下運行,并配備多種傳感器,Mali-C71AE可支持4臺實時攝像頭,或16臺緩存攝像頭,每秒可提供1.2千兆像素的吞吐量,這里的關鍵是不是每個攝像頭都有一個ISP,而是一個ISP可重復用于各種攝像頭,并且可以在不同模式下使用,我們對Mali-C71AE,將部署在汽車領域的各種視覺應用中,感到非常興奮,包括ADAS的前視和用于安全停車的環視。

我今天討論的三種Arm IP技術,擴展了Arm AE產品組合的廣度和功能,帶來了部署的可擴展性和計算元素的靈活,所有這些都以功能安全為基礎,與現有和未來的Arm IP一起,我們讓Arm合作伙伴,能夠將廣泛的汽車用例推向市場,從單核攝像頭模塊擴展到大型自動駕駛系統,那么,所有這些對這個行業意味著什么呢?SOAFEE標準和框架與Arm提供的具有實時性,和安全性的汽車硬件IP的結合,將使汽車軟件和系統開發,實現難以置信的加速,這就是所謂的“左移”在傳統開發周期中,通常應用軟件的開發,必須等到芯片和模塊可用之后。但是,通過采用基于云的技術,明確采用我介紹的開放式SOAFEE框架,我們的汽車合作伙伴將能夠在車輛開發周期中更早地開始工作,并且工作速度更快、效率更高,采用基于云的方法還有另一個好處,

能夠在車輛售后也能更新軟件和功能,而不是將車輛強制召回工廠或經銷商,這為行業節約了大量成本,并給消費者提供了便利

當然,云原生將為車廠和云服務提供商提供多個新的,基于直接面向消費者服務的貨幣化機會。

這種“左移”將節約大量的時間——通過與合作伙伴的討論,預計可以節省 6 到 12 個月的開發時間,而這真的很重要汽車行業正處于歷史轉折點,智能網聯汽車是移動出行的未來,多種宏觀趨勢促成了計算架構,和軟件開發的巨大復雜性和對其需求,軟件定義在解決許多這方面挑戰時,具有巨大的潛力。

同時還能提高創新、業務效率,新的貨幣化機會和更好的消費者體驗。

我們相信通過Arm提供的創新性車用IP,以及我介紹的SOAFEE框架,這個行業能夠改變軟件定義的移動化未來,我們也歡迎中國的汽車生態系統伙伴,在SOAFEE倡議中進行合作,感謝大家百忙之中聆聽我的報告,希望大家在本次會議都有所收獲。

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