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汽车芯片安全风险隐患来自什么地方?怎么样才能解决汽车芯片安全风险隐患?
来源:鼎博什么网址版    发布时间:2024-11-20 04:51:56

  在2023上海车展上,汽车电动化唱主角的同时,汽车智能化升温明显。为了巩固电动化的优势,并且不在智能化淘汰赛中失利,主机厂、Tier1和Tier2竞相发布新品,推出新战略,卡位战火药味十足。

  此外,根据《赛博汽车》的不完全统计:2023年2月,国内智能汽车赛道发生投融资事件22起,同比增长57%,累计披露的融资金额达到86.8亿元,同比增长163%。

  结合以上两组数据,在芯片行业总体下行周期,汽车电子赛道保持相对坚挺,在新品推出和投融资方面都表现出积极的态势。细追背后缘由,是软件定义硬件、算力驱动马力、比特管理瓦特的时代变革下,传统汽车产业链格局受到冲击,汽车电子需求逐步扩大所致。

  普华永道预测,到2030年、2035年,中国L3级别以上无人驾驶搭载率将分别达到11%、34%。而在汽车电动化和智能化的推动下,每辆汽车的芯片搭载率正从传统汽车中的500-600颗,增长到当下的5000-8000颗,且量级还在不断攀升。

  值得注意的是,随着汽车电子体量的增加,安全要求将变得更加严苛,数字电路的安全设计和验证技术相对成熟,但模拟方面没那么成熟。据统计:超过80%的现场故障是由产品的模拟或混合信号部分造成的,模拟电路被视为安全验证过程之外的“安全黑匣子”。

  然而在汽车电子中,除了数字芯片外,汽车模拟芯片用量也很大,以一辆B级新能源车为例,模拟芯片单车用量正在从燃油车的160 颗提升到近400颗。从市场总体量上,根据美国半导体工业协会(SIA)近日发布的多个方面数据显示,2022年全球芯片销售额突破记录,达到5735亿美元,同比增长3.2%,其中模拟芯片销售额增幅最大,同比增长7.5%,达到890亿美元。

  此外,对于1颗SoC来讲,内部一定会集成数字和模拟部分。那么问题来了,怎么样才可以实现模拟/混合信号和数字设计的集成安全呢?安全风险隐患又来自哪里?

  既然我们谈集成安全,就从另一方面代表着其中有安全风险隐患,那么汽车芯片安全风险隐患到底来自什么地方呢?

  根据ISO 26262标准,进行安全验证的目的是避免汽车系统发生两种失效:一种是系统性失效,这种失效是决定性的,是设计所固有的;另一种是随机失效,包括永久性故障和瞬时性故障,这种失效不是决定性的,可能是由使用条件所引起的。

  当然,我们不必对所有汽车芯片的安全验证一视同仁,在有些功能模块中,安全风险隐患的容忍度相比来说较高,比如空调控制芯片的安全性要求就要比制动器控制管理系统的芯片低很多。因此,ISO 26262 标准定义了四种不同的汽车安全完整性等级(ASIL):A、B、C 和 D,对应的单点故障指标(SPFM)、潜在故障指标(LFM)和硬件随机失效指标(PMHF)也不一样,其中ASIL D 的级别最高。

  图 ASIL-A/B/C/D的硬件架构指标的目标值* 一次 FIT (PMHF) 等于每十亿小时发生一次故障

  事实上,和别的行业一样,要系统性地规避一些安全风险隐患,除了要有强烈的安全意识外,还得靠机制、流程规范来助力。因此,在ISO 26262标准中,就提到了一种FMEDA方法。

  什么是FMEDA?FMEDA是英文Failure Modes Effects and DiagnosticAnalysis的缩写,也就是我们所说的失效模式影响与诊断分析。FMEDA通常是系统安全研究的第一步,通过在设计周期的早期做准确评估,引导工程师完成硬件组件及其子部件的安全设计、验证和优化,在加快芯片面世周期的同时,还能辅助降低芯片设计、制造的风险成本。

  对于FMEDA过程来说,有三大关键阶段:第一,架构性FMEDA,用于无芯片设计数据时的早期估计;第二,详细的FMEDA,拥有完备的RTL或网表时,根据设计和估计的诊断覆盖率得出基本失效率;第三,FMEDA验证,在RTL或网表的基础上,通过形式分析或仿真计算出更准确的诊断覆盖率。

  FMEDA很好,但市面上的FMEDA工具大多都存在一个共性问题,那就不可以与常用的IC设计环境直接连接,没办法使用额外的原生芯片设计数据,比如设计层次结构和晶体管数量信息等。

  对此,Cadence推出Midas Safety Platform,并将其与集成电路设计流程紧密结合,涵盖模拟、混合信号和数字流程,成为少数能够支持不一样FMEDA的整体性的安全设计和验证解决方案。

  当芯片设计企业没有可用的芯片历史设计数据时,可通过Midas Safety Platform使用架构性FMEDA。在创建FMEDA 层次结构并定义和分配安全机制后,通过评估硬件随机失效指标(SPFM、LFM、PMHF)来分析安全概念,得出对不同失效模式相关区域的早期估计。

  由于这种估计是相当保守的,所以还一定要通过详细的FMEDA对架构性FMEDA做验证,以确认和微调硬件随机失效指标,从而引导工程师完成硬件组件及其子部件的安全设计、验证和优化,同时助力确定安全机制的最佳数量和其在设计中的位置,以改善诊断覆盖率。

  当芯片设计企业有可用的芯片历史设计数据(RTL或网表)时,可以直接从Cadence模拟/混合信号和数字流程的设计数据库中导入设计层次结构,并将导入的设计层次结构映射到FMEDA的层次结构,获得更为准确的硬件随机失效指标。

  对于数字功能和安全协同验证来说,除了失效率估计外,企业还能够最终靠Cadence提供的统一功能验证环境——vManager Verification Management with vManager Safety,来进行形式分析或仿真等安全验证,针对FMEDA计算出更准确的诊断覆盖率。

  值得一提的是,在得到这些诊断覆盖率的值后,它们还会被反标注到Cadence Midas Safety Platform中,以便重新计算硬件随机失效指标,形成良性循环。

  对于模拟和混合信号元件安全验证来说,企业在会面临更多的测试逃逸问题因此,为了更好地分析模拟测试覆盖率,IEEE P2427工作组对模拟仿真的制造缺陷的定义进行了标准化,涵盖了直流短路、直流开路、交流耦合、电阻桥(短路/开路)等缺陷模型。

  然而,巧妇难为无米之炊,光有标准,没有分析设计测试覆盖率的工具一切都是空谈,设计人员还是很难解决这一个问题。为此,Cadence开发了依托 Cadence Virtuoso 设计平台的 Legato Reliability Solution和 SpectreSimulator,实现自动的故障仿真,并通过功能模式来确定模拟测试覆盖率。

  一颗芯片要满足功能安全标准,除了安全验证以外,还需要匹配兼顾安全性的实现方法。而Cadence正在提供一整套完整的安全解决方案,在一个集成的流程中协同工作,并将安全要求从 Genus Synthesis 传递到 Innovus Implementation P&R,加速汽车系统级芯片(SoC)实现安全、质量和可靠性目标。

  工信部在其官方网站上公布了《2024年汽车标准化工作要点》,该文件精确指出将加强汽车芯片领域的标准化工作,以确保国内汽车产业在新一轮的转型升级中稳健发展。 根据文件内容,工信部将加快汽车芯片环境及可靠性、电动汽车芯片环境及可靠性、汽车芯片信息安全等关键标准的研制工作,旨在为汽车芯片产业提供坚实的技术支撑。此外,还将推动制定智能驾驶计算芯片、汽车ETC芯片、红外热成像芯片、蜂窝通信芯片、安全芯片、电动汽车用功率驱动芯片以及动力电池管理系统模拟前端芯片等一系列重要标准,进一步细化并明确各类汽车芯片的技术方面的要求和试验方法。 汽车芯片作为汽车电子系统的核心元器件,其重要性不言而喻。随着新能源汽车的发展从电动化迈向智能化,汽车芯片产业

  汽车电动化和 智能化 推动了 芯片 需求的增长,目前汽车的 含硅量 正在慢慢地提高。具体来看,汽车电动化带来了 功率器件 和 电源 管理等芯片的需求, 无人驾驶 需要大量的视觉、 雷达 、 算力 、存储和控制相关的芯片,而智能座舱则需要大量的通讯及娱乐等相关的芯片。从单车价值来看,电动智电汽车的芯片价值量相对于传统汽车明显提升。随着新能源汽车渗透率的逐步的提升以及L3和L4无人驾驶技术的商业化应用,与汽车电动化和智能化相关的芯片将进入一个长期的快速增长阶段。 据盖世汽车研究院预测,2025年、2030年中国乘用车市场规模将分别超过2,700万辆、3,000万辆,而2030年 汽车电子 芯片规模全球有望超过1,100亿美元,其中中国

  供应链再攀新峰 /

  在芯片短缺问题发展一段时间后,车用芯片行业正在呈现2个新的发展的新趋势,一是 产能 将增加,二是芯片向集成化发展。 主流芯片制造商均大幅扩充产能,总体供应能力将显著提升 德州仪器计划新建4座半导体工厂 11月17日,德州仪器宣布将投资300亿美元在美国新建4座半导体工厂,其中将在2022年启动2座工厂的建设,主要生产300毫米晶圆,用于汽车、卡车、工业机械等行业,第一座工厂预计2025年投产。 300毫米晶圆基于大尺寸可以有效提升产能,目前德州仪器的300毫米晶圆制造厂还有德州达拉斯DMOS6,德州理查森的RFAB1、RFAB2和犹他州李海的LFAB,其中,RFAB2将于2022年下半年开始投产,LFAB预计于202

  正呈现2个新发展趋势 /

  10月17日,芯耀亦城·首届中国汽车芯片应用创新拉力赛(简称“创新拉力赛”)新闻发布会暨技术沙龙活动在北京亦庄顺利召开。新闻发布会上,中国汽车芯片产业创新战略联盟秘书长原诚寅等详细讲解了创新拉力赛的方案及命题,并介绍优秀的国产芯片企业和产品,号召全球的创新团队、研究机构、汽车企业等参与创新拉力赛,预祝参赛队伍以优异的表现获得满意的成绩。 破“芯”局,汇集众智打破“芯”难题 由北京经济技术开发区管理委员会主办,中国汽车芯片产业创新战略联盟(China Automotive Chips Alliance,缩写CACA)承办的创新拉力赛,云集了国内优秀的汽车芯片有突出贡献的公司和创新企业,跨界融合芯片和汽车两大产业,汇集众智围绕优秀国

  产业燎原之势 /

  又双叒叕,小米又对汽车芯片公司“出手”了。这次获得小米投资的,是一家去年刚刚成立的初创公司,杭州傲芯科技有限公司(以下简称,傲芯科技)。 企查查显示,10月20日,傲芯科技新增北京小米智造股权互助基金合伙企业为投资人,后者由小米全资控股。结合投资界消息,此次为傲芯科技 Pre-A轮融资,由小米独家投资,金额达数千万元。 图片来自:企查查 傲芯科技成立于2021年3月,主要聚焦于车载通讯芯片(如:车载收发器CAN/以太网PHY芯片)的研发设计与销售。该公司创始人郑飞君曾担任恩智浦半导体、新思科技等国际巨头工程师职位,拥有十余年一线研发经验。 小米产投管理合伙人孙昌旭表示,“ 新能源汽车 智能化和电动化推动车规通讯接

  成“香饽饽”,小米开启广撒网模式? /

  出租车车身做广告并不鲜见,安装LED广告显示屏的现象在许多地都有,做广告创收也无可厚非,但是这是不是经过了主管部门的批准?有没有经过严格的论证?到底在出租车后挡风玻璃上安装LED广告显示屏是不是安全?还有待进一步的了解。     在禅城街头发现,部分禅桂新的士的后挡风玻璃上新装了LED广告显示屏,向外界发布滚动信息。出租车公司表示,该显示屏为出租车公司与广告公司合作推出,大多数都用在发布广告等信息。但该做法也引起争议,有市民表示,LED广告显示屏的滚动信息容易吸引后面车辆驾驶人的注意力,可能会影响交通安全。据了解,出租车车身做广告并不鲜见,但安装LED广告显示屏还是首次。

  最近看了很多汽车芯片的事情,我觉得有必要把美国几家玩核心芯片的厂商梳理下,首先还是从高通开始。 高通2021财年收入336亿美元,同比增幅43%,净利润90亿美元,同比增幅74%。做硬件部分收入270亿美元,收专利的收入63亿美元(这部分真是学不来的)。汽车业务2021年收入10.19亿美元,比2020年的7.09亿美金同比增幅43.7%,其中最新的一个季度汽车业务收入为2.4亿美元,同比增幅40%。如果和Mobileye比,辛辛苦苦耕耘了很多年,在英特尔的加持下,现在也就是每个季度1亿美金的差异。 ▲图1.按照目前的速度,高通在2年内会超越Mobileye Part 1、高通的订单 汽车业务年营收将在未来5年增

  10月27日,高通今天宣布,将以每股110美元的现金收购恩智浦半导体公司(NXP),此次交易总额约为470亿美元。这一价格中包含了恩智浦的债务。通过这笔收购,高通计划将业务从手机拓展至汽车。 此次交易将是半导体行业内顶级规模的一笔交易,同时也将有利于高通把自己的芯片业务从手机拓展到汽车领域,更重要的是,这一交易还可能会让高通成为汽车芯片行业最大的供应商,而在此前,高通一直以设计智能手机芯片而著名。 这一交易也让Avago技术公司以370亿美元收购竞争对手博通公司的交易逊色了一些,从纯粹的科技行业交易来看,高通收购恩智浦的交易规模仅次于戴尔以600亿美元收购EMC公司。 高通此番收购恩智浦公司,收购价格为每股110美元,比《华

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