借助瑞萨R-Car Gen5 SoC加速SDV架构发展

随着汽车行业的快速发展，汽车电子电气架构正在从传统的分布式向多域融合的集中式转变。同时，高级驾驶辅助系统(ADAS)的大规模部署，正有力推动着汽车行业向更高等级的自动驾驶迈进。这些革新威廉希尔官方网站 反过来又加速了汽车从以硬件为中心的模式，向软件定义汽车(SDV)模式的转变。而所有这些变革都在推动着业内对SoC需求的增加，以支持更高的计算需求。除了SoC之外，构建一个可靠且开放的开发环境也是塑造未来汽车并助力其持续演进的必要条件。

Roopesh Panthalath

Senior Staff Product Engineer

瑞萨通过第五代(Gen5)R-Car SoCs扩充其可扩展的SoC产品组合，为瑞萨的开放式SDV环境引入了采用尖端Chiplet(小芯片封装)威廉希尔官方网站 和工艺节点的全新解决方案。R-Car Gen5 SoC专为集中式计算和跨域架构、软件定义汽车以及高度自主驾驶而设计。这一广泛可扩展的产品组合能够为入门级大众市场到高端市场的各级别车辆带来解决方案。同时，SDV环境利用通用架构实现跨设备和跨代际软件的复用与移植，为不断演进的汽车行业构建了一个可持续且高效的开发路径。R-Car Gen5 SoC的核心价值在于其高可扩展性、高灵活性、高能效，以及对混合关键性能的支持。

面向集中式架构的可扩展高性能平台

全新R-Car X5H作为业界首款3nm车规级跨域SoC，是一个开放、创新且专注于汽车领域的高性能计算平台。其单片式设计所展现出的高性能，可通过采用创新的计算和互联威廉希尔官方网站 ，借助AI与图形Chiplet的扩展进一步提升。

R-Car X5H的关键特性包括：

- 32个Arm Cortex-A720AE内核，带来最高可达1000kDMIPS的性能，满足高阶计算应用需求;

- 6个Arm Cortex-R52双锁步CPU内核，用于实时处理，提供超过60K DMIPS的性能，并支持ASIL D标准;

- AI处理能力高达400 TOPS1，采用优化的NPU和DSP实现，效率更高;

- 图形性能等效值高达4 TFLOPS2，并支持GPU上的硬件虚拟化;

- 支持多个4K媒体及多个百万像素摄像头和多显示器，用于高端ADAS/IVI的视频与视觉处理。

图1：R-Car X5H SoC的功能

灵活的模块化架构满足OEM处理需求

在集中式架构中，域集成的程度各不相同。在入门级市场，我们看到ADAS、IVI和网关完全融合在单个SoC上，以降低成本;而在中高端产品中，结合某些特定域的组合更为常见。无论是完全融合还是针对特定域的计算，R-Car X5H都能满足所有应用的配置需求。使用标准的芯片间互联接口，可根据应用需求通过Chiplet扩展来进一步增强AI与图形性能。Chiplet封装方法能够实现异构的高性能扩展。使用R-Car X5H的融合应用也得到了瑞萨RoX SDV平台的支持，该平台预集成ADAS、座舱和网关解决方案堆栈(包括商用和开源软件)，随时可供使用。

图2：通过NPU和GPU Chiplet扩展实现灵活计算

在高端或豪华汽车领域，为满足极高的计算需求，特别针对ADAS采用了多域专用的车载计算机架构。利用芯片间互联威廉希尔官方网站 ，R-Car X5H的核心AI功能可以在多裸片封装中通过AI Chiplet进行扩展，从而实现异构扩展。结合瑞萨的AI Gigafactory概念来开发AI解决方案，包括AI工具链、网络/模型支持和云原生支持等资源，客户可以获得一个满足其所有自主驾驶需求的端到端平台。

图3：R-Car X5H的不同计算配置

R-Car X5H采用全新的UCIe接口标准确保芯片间互联的规范化和统一，有助于在多裸片系统中实现互操作性，并可根据OEM的需求灵活地进行组合搭配，提升了集成定制加速器的能力。通过Chiplet的方法可实现开放式架构，同时以更低的成本获得更高的性能扩展。更值得一提的是，所有这些扩展均符合车辆功能安全与网络安全要求。

前沿威廉希尔官方网站 实现极佳能效

将多个域的功能集成到单个模块中所面临的一个挑战是热管理或电源管理。R-Car X5H采用最新的高能效3nm制程威廉希尔官方网站 。选择这一威廉希尔官方网站 节点，主要是为了提高性能和能效。与5nm的前一代制程相比，新制程的特定工作负载性能提升了30%-35%。这使得R-Car X5H能够以同类最佳的能效(TOPS/W)支持高性能计算(例如360°感知的AI处理)，并实现更低的整体功耗。R-Car X5H还集成了系统控制处理器(SCP)，支持不同的低功耗模式，适用于泊车、远程监控等应用。

用于多域集成的安全隔离

功能安全(FuSa)对于多域SDV架构至关重要。在将混合关键性应用集成到单个SoC上时，功能安全要求严格的域隔离或免干扰(FFI)威廉希尔官方网站 以防止级联故障。目前市场上大多数解决方案都通过软件(如Hypervisor、带有安全操作系统的安全岛等)来实现这一点。然而，相较于分布式架构中固有的硬件级隔离方案，这些基于软件的方法在稳健性方面仍有不足。基于硬件的FFI解决方案更能为单个芯片上的多域集成提供严格的隔离。瑞萨长期致力于打造符合安全标准的设备，并将安全和保障融入企业基因。与市场上其它解决方案相比，R-Car Gen5 SoC采用瑞萨独特且经行业验证的硬件FFI解决方案，能够在单个芯片上为混合关键性多域集成达到最佳的隔离效果。该解决方案利用域ID、内存保护和高级QoS等功能，在外设级、内存级和带宽等多个层级实现隔离。

瑞萨开放式接入(RoX)开发平台

R-Car X5H以及未来所有R-Car Gen5 SoC都旨在促进和加速SDV的研发。R-Car Gen5由R-Car开放式接入(RoX)SDV平台提供支持。RoX平台集成了车辆工程师面向下一代汽车开发所需的所有关键硬件、软件(操作系统、中间件和应用)及工具，并可获得安全、持续的软件更新。RoX为OEM和一级供应商带来了更高的灵活性，使他们能够使用虚拟平台或在硬件上为ADAS、IVI、网关和融合系统开发、实施各种可扩展的计算解决方案，并可借助集成的云支持进行无缝部署。

图5：RoX开发平台

瑞萨正在借助R-Car Gen5 SoC产品家族重塑客户体验并引领SDV架构的未来发展。从芯片的原生高性能，到通过Chiplet威廉希尔官方网站 实现的卓越可扩展性，再到在Arm上统一MCU和SoC架构，瑞萨带来的可扩展性在市场上无出其右。R-Car Gen5 SoC涵盖所有应用，包括但不限于ADAS、IVI、网关和控制，并支持跨域中央/区域架构，充分满足了客户平台需求的广度和深度。凭借创新的3nm车规级制程威廉希尔官方网站 、Chiplet架构和硬件级FFI解决方案，R-Car Gen5 SoC站在了威廉希尔官方网站 前沿，能够构建具有极佳能效且高性价比的解决方案，加速产品上市。功能安全作为所有创新的强大后盾，深植于瑞萨汽车产品的DNA中。

1：Sparse TOPS

2：Equivalent TFLOPS based on data from Manhattan 3.1 benchmarking

稀疏TOPS

基于Manhattan 3.1基准测试数据的等效TFLOPS