Renesas анонсирует 3-нм многоцелевой SoC для автомобильных систем

Новый чип компании Renesas объединяет технологии ADAS, IVI и шлюзовых приложений в одном высокоинтегрированном решении.

Renesas Electronics представила новое поколение систем-на-чипе (SoC), созданных для оптимизации различных автомобильных функций, включая системы помощи водителю (ADAS), информационно-развлекательные системы (IVI) и шлюзовые приложения. Это решение представляет собой значительный шаг к более интегрированным и централизованным электронным системам, отвечающим требованиям современных и будущих транспортных средств.

Новый чип, получивший название R-Car X5H, стал первым представителем серии R-Car X5 и выполнен с использованием передового 3-нм технологического процесса, что позволяет достичь выдающейся производительности и эффективности при минимальном энергопотреблении. Его архитектура обеспечивает интеграцию функций, которая позволяет производителям автомобилей переходить на централизованные электронные блоки управления (ECU), заменяя традиционные распределенные модули.

Такое решение не только упрощает разработку программного обеспечения, но и способствует созданию унифицированных платформ, которые соответствуют требованиям к высокой вычислительной мощности, безопасности и масштабируемости для поддержки технологий автономного управления и подключенных автомобилей. Одной из ключевых особенностей R-Car X5H является внедрение аппаратной изоляции, которая обеспечивает безопасное выполнение критически важных операций, предотвращая их влияние на менее значимые задачи, что особенно важно в системах с высоким уровнем автоматизации.

Дополнительно чип обладает усовершенствованными возможностями обработки данных искусственного интеллекта (AI) и графики, реализованными с применением технологии чиплетов, что позволяет эффективно анализировать данные с сенсоров и камер, а также улучшать качество визуализации в информационно-развлекательных системах, обеспечивая плавность работы интерфейсов и поддержку современных стандартов высокого разрешения.

Разработанный как ответ на вызовы эпохи программно-определяемых автомобилей (SDV), новый SoC учитывает требования по энергопотреблению, стоимости, вычислительной мощности и интеграции аппаратного и программного обеспечения. Он объединяет GPU, модули для работы с AI, а также поддержку больших сенсорных дисплеев, что открывает новые возможности для автоматизированного вождения, IVI и шлюзовых систем.

Производительность чипа R-Car X5H достигает впечатляющих 400 TOPS (триллионов операций в секунду), что делает его одним из самых мощных решений для автомобильной индустрии. При этом он демонстрирует высокий уровень энергоэффективности (TOPS/W), что позволяет справляться с задачами обработки данных искусственного интеллекта, машинного обучения и других вычислительно интенсивных процессов с минимальными затратами энергии. Графический процессор (GPU) обеспечивает вычислительную мощность до 4 TFLOPS, что особенно важно для сложной визуализации, анализа данных с камер и поддержки современных интерфейсов информационно-развлекательных систем.

Чип оснащён 32 высокопроизводительными ядрами Arm Cortex-A720AE, обеспечивающими совокупную вычислительную мощность более 1000K DMIPS, что позволяет эффективно обрабатывать сложные алгоритмы и управлять различными подсистемами автомобиля. Для выполнения критически важных задач, требующих максимальной надёжности и соответствия высоким стандартам безопасности, таких как системы управления тормозами или рулевым управлением, в R-Car X5H предусмотрены шесть ядер Arm Cortex-R52, работающих в конфигурации с двойной избыточностью. Это позволяет достичь уровня функциональной безопасности ASIL D, необходимого для систем, от которых напрямую зависит жизнь и здоровье людей.

Применение 3-нм технологического процесса производства чипа стало важным шагом вперёд в оптимизации его энергопотребления. По сравнению с решениями, выполненными по 5-нм технологии, энергопотребление R-Car X5H снижено на 30-35%. Это значительное улучшение не только уменьшает требования к системам охлаждения, но и положительно влияет на эксплуатационные характеристики электромобилей, увеличивая их дальность хода за счёт более рационального использования энергии. Таким образом, R-Car X5H сочетает в себе передовые вычислительные возможности, высочайший уровень безопасности и энергоэффективности, что делает его ключевым компонентом для реализации инновационных решений в автомобильной отрасли.

Для клиентов, нуждающихся в увеличении производительности, Renesas предусмотрела возможность масштабирования вычислительных мощностей благодаря использованию чиплетов. Такая модульная структура позволяет гибко наращивать функциональность системы в зависимости от потребностей. Встроенный нейронный процессор (NPU), отвечающий за обработку задач искусственного интеллекта, может быть дополнен внешними вычислительными модулями, что увеличивает производительность AI-вычислений в 3-4 раза.

Это реализовано с помощью стандарта UCle (Universal Chiplet Interconnect Express), обеспечивающего универсальную совместимость и высокую пропускную способность для взаимодействия между различными компонентами. Такое решение не только позволяет значительно увеличить производительность системы, но и упрощает интеграцию дополнительных модулей от сторонних производителей, что делает платформу более универсальной и готовой к расширению.

Особое внимание в R-Car X5H уделено безопасности, которая выведена на принципиально новый уровень за счет применения аппаратных технологий. Вместо традиционных методов программной изоляции, использующихся в большинстве современных решений, чип реализует аппаратный механизм Freedom from Interference (FFI). Этот механизм гарантирует физическую изоляцию критически важных функций, таких как управление тормозами или рулевым управлением, от некритических задач, например, мультимедиа или информационно-развлекательных систем. Аппаратный подход к изоляции повышает надежность работы системы, исключая влияние потенциальных сбоев или атак на некритические области на работу ключевых функций автомобиля.

Кроме того, аппаратная изоляция позволяет выделять отдельные домены, в каждом из которых имеются собственные процессоры, память и интерфейсы, специально зарезервированные для выполнения критически важных задач. Такая конфигурация предотвращает появление взаимосвязанных сбоев, которые могли бы привести к критическим отказам в работе автомобиля, и обеспечивает устойчивость системы в условиях непредвиденных сбоев. Это решение не только повышает надежность работы современных автомобилей, но и подготавливает платформу к интеграции новых технологий, таких как автономное управление и адаптивные системы безопасности, где требования к стабильности и отказоустойчивости особенно высоки.