加速构建基于域的IVI架构，以实现满足ASIL－D的汽车安全系统

作者：Michael Burk，美光汽车事业部车载信息娱乐系统首席架构师
 
当今的汽车对快速存储并处理海量数据的要求越来越高。汽车厂商一直面临着整合处理能力、保证数字系统流畅运行和成本竞争等压力。而现在，让人意想不到的新趋势出现了。车载信息娱乐 (IVI，in-vehicle infotainment) 系统，其引人入胜的高分辨率屏幕和功能越来越像智能手机，而它的功能也不再只是为了娱乐。设计人员将车载信息娱乐系统与仪表盘集成，来实现符合功能安全要求的更为关键的系统。
 
随着数字仪表盘的出现，对图形处理产生了新要求。为了满足这些要求，车载信息娱乐系统架构与仪表盘被集成到称为域控制器的通用架构中。这样集成可以带来多重利好，包括降低成本和简化架构，从而加速实现创新。
 
车载信息娱乐系统中的处理平台已经具备图形处理功能，因此将其作为通用域控制器有助于消除系统冗余并降低系统总成本。车载信息娱乐系统和仪表盘用户界面之间的图形互换功能，进一步增强了用户体验。在系统层面，这种集成还降低了接口的复杂性。
 
集成带来的优势与挑战并存
 
尽管这种集成是有益的，但也要考虑符合功能安全要求。仪表盘中的某些信息用于提醒驾驶员注意车辆功能，其中一部分信息可能会对车辆和乘客安全产生影响，因此需要符合严格的合规要求。
 
因此，域控制器架构分为两个域。第一个域用于仪表盘的安全关键接口，通常要满足汽车安全完整性B级（ASIL-B）标准。第二个域控制车辆中的其他连接，这个域由远程通信控制单元（TCU）单独控制，一般被安全网关隔离。
 
安全关键信息的完整性是非常重要的。ISO 26262合规要求等级首先建立在基于危害分析的系统级别上，将对故障严重性、可控性和暴露程度进行分析。根据ISO 26262的要求，集成商有多种选择可以将半导体组件集成到其系统中，例如：使用与系统具有相同ASIL等级的组件、执行ASIL分解和进行组件的硬件评估等。
 
ASIL评级系统

1.安全气囊（ASIL-D）
2.仪表盘（ASIL-B）
3.发动机管理（ASIL-C到D）
4.前大灯（ASIL-B）
5.雷达巡航控制（ASIL-C）
6.电动助力转向（ASIL-D）
7.视觉ADAS（ASIL-B）
8.主动悬架（ASIL-B至C）
9.防抱死制动（ASIL-D）
10.刹车灯（ASIL-B）
11.后视摄像头（ASIL-B）
 
ASIL认证涵盖了一些车辆关键组件
 
为了获得ASIL认证，过去的做法是将支持关键信息的架构与其他车辆功能隔离开来，并建模为具有高可用性的确定性功能。在早期的车载信息娱乐系统中，要让不同的组件来满足功能安全要求，集成商需要采用“质量管理” (quality management, QM) 级内存设备。然而，随着驾驶员监测和电子后视镜等其他接口集成到域控制器中，车载信息娱乐系统和其他关键车辆功能之间的交互增多了。系统集成商将面临越来越大的挑战——怎样通过简单地集成QM内存组件来满足系统功能安全的要求。
 
为了应对这一挑战，在开发内存产品时，就需要以符合ISO 26262标准进行。以前，基于DRAM和NAND的内存产品被限制在QM级，原因可能是客户和集成商没有需求，也可能是内存供应商没有开发合规性支持。认识到这一发展趋势，美光推出了一系列经过功能安全评估的内存组件。
 
美光推出业界领先的汽车安全解决方案
 
基于对汽车市场以及内存在安全应用中重要作用的深入了解，美光近期推出了业界领先的汽车功能安全内存系列解决方案，是下一代车载信息娱乐系统应用的理想解决方案。功能安全解决方案进一步彰显了美光30年来致力于为汽车市场提供领先解决方案的承诺，反映了公司在各个领域的广泛投入。
 
美光新的车用LPDDR5内存是我们丰富的汽车兼容系列产品中的第一款产品，适用于任何ASIL等级的安全系统，是下一代基于域的车载信息娱乐系统应用的最佳选择。美光的LPDDR5产品附有硬件评估计划和分析报告，由独立的第三方、业界公认的咨询公司exida进行评估。根据exida的分析结果，该产品适用于最高级别系统，包括等级最为严格的ASIL-D。
 
该内存产品的功能安全文档资料不仅包括了一些典型的供应商可提供的交付资料，例如安全分析报告和安全应用说明，还包括美光内部开发的硬件评估报告。这一评估报告为客户提供了更详细的信息，以帮助他们证明自己的系统符合ISO 26262-5标准。产品和随附的硬件评估报告标志着我们向更广泛的LPDDR5产品线迈进的下一个里程碑，该产品线对功能安全系统集成支持的等级越来越高。
 
此外，这款产品在创新功能安全开发方面也领先于同类产品：它是第一款也是唯一一款包含独特“安全引擎”的DRAM，能够通过独立组件功能满足针对随机硬件错误的ASIL-C要求，并在主机系统的更多支持下满足ASIL-D标准。与标准的JEDEC LPDDR5解决方案相比，美光的JEDEC兼容安全解决方案使系统集成商能够更好地确保 DRAM 不受系统故障的影响，同时显著增强故障检测能力，改善系统性能、功耗、成本和可用性。
 
值得一提的是，虽然美光为快速演进的车用智能边缘提供了无与伦比的内存和安全系列产品，但最终将由客户和系统集成商负责证明所有电子组件都适用于安全相关系统，其通过系统设计确保任何组件的故障不会影响人或车辆的安全亦尤为重要。
 
作为内存解决方案供应商，美光在产品专业知识和设计数据可用性方面均处于领先地位，支持客户对内存组件进行系统级分析和集成。通过提供首款满足ASIL-D标准的LPDDR5内存，美光的安全优化产品帮助汽车设计者满足车载信息娱乐系统集成的功能安全要求。