瑞萨电子开发用于汽车通信网关SoC的新技术

2月22日，半导体解决方案提供商瑞萨电子公司(Renesas Electronics Corporation)宣布，已开发出四种用于车载通信网关的片上系统(SoC)设备技术，预计将在定义汽车系统的下一代电子/电气(E/E)架构方面发挥关键作用。

图片来源:瑞萨电子

用于汽车网关的SoC必须具有高性能，以实现云服务等新应用(非使用期间功耗低)，并且需要提供快速的CAN响应，以支持即时启动。此外，这些SOC需要提供高能效的通信技术，这样就可以将网络作为网关，利用加热电源和安全技术实现车外安全通信。为了满足这些要求，瑞萨电子开发了(1)一种可以动态改变电路操作序列的架构，以匹配具有优化性能和功耗的车辆条件，(2)一种仅分区基本程序和供电的快速启动技术，(3)一种实现10 Gbps/W功率效率的网络加速器，以及(4)一种通过识别和保护与车辆控制相关的重要车载通信来防止通信干扰的安全技术。

新技术的具体细节包括:

1.根据车辆状况优化处理性能和功耗的架构。

通信网关SoC需要在运行时提供每秒30，000多条Dhrystone百万指令(DMIPS)的处理性能，同时将待机功耗保持在2 mW或更低，以维持电池寿命。通常高性能SoC在待机模式下功耗较高，而待机功耗较低的SoC则存在性能问题。为了解决这一问题，瑞萨在单个芯片中结合了高性能应用系统和针对超低待机功耗而优化的控制系统。新的架构可以控制这两个子系统的电源，并改变电路工作的时序，以实现性能和电源效率之间的最佳平衡，使其在工作期间具有更高的性能，但在待机期间具有更低的功耗。

2.外接闪存快速启动技术，实现与嵌入式闪存一样的快速启动速度。

由于负责管理与车辆控制相关的关键功能，通信网关SoC必须能够在启动后50毫秒内响应CAN。但是，如果SoC采用不支持嵌入式闪存的工艺，启动程序必须加密存储在外部闪存中。这意味着加载程序数据和解密程序数据需要额外的时间。为了解决这个问题，瑞萨开发了将程序分成几个部分的技术，最初只加载和解密启动时必需的部分，同时继续并行加载程序的其余部分。即使使用外部闪存，也能快速响应CAN (50毫秒或更短)。

3.一个高效的网络加速器，具有10 Gbps/W的通信效率。

为了使电子控制单元(ECU)能够进行空气冷却和散热，通信网关SoC必须将功耗控制在7瓦或更低。由于30，000 DMIPS或更高的计算处理性能需要大约6瓦的功率，因此只有大约1瓦可用于网络处理。这将是一个挑战，因为10 Gbps的总通信必须以1瓦的功率实现，而当它由CPU处理时，处理效率仅为3 Gbps/W左右。为了解决这一问题，瑞萨电子将处理任务从CPU卸载到自定义网络加速器，从而实现了9.4 Gbps/w的更高效率..此外，通过将路由方法从传统的TCAM方法切换到SRAM中的哈希表，瑞萨将效率提高到11.5 Gbps/W。

4.采用高可靠性通信安全技术，防止干扰

通信网关SoC可以执行一组混合任务，例如与需要高可靠性的车辆控制相关的数据处理，以及与云服务的大量随机数据通信。由于车辆控制对于确保安全非常重要，因此保护和隔离任务关键数据也非常重要。然而，虽然数据类型不同，但所有数据都可以通过同一个车载网络传输，这就导致了物理交叉和安全问题。为了迎接这一挑战，瑞萨电子……开发了一种安全技术来分析传入的SoC数据包。该技术可以确定数据包中是否包含基本数据，并将其分配到网络加速器中的不同路径和控制功能，以防止要求高可靠性的干扰数据，保护车辆数据通信免受各种安全威胁。

这四项技术已被纳入瑞萨的R-Car S4车辆通信网关SoC。通过最新的R-Car S4，开发者可以加速E/E架构的进度，实现与云服务的安全连接，确保安全可靠的车辆控制。2月22日，半导体解决方案提供商瑞萨电子公司(Renesas Electronics Corporation)宣布，已开发出四种用于车载通信网关的片上系统(SoC)设备技术，预计将在定义汽车系统的下一代电子/电气(E/E)架构方面发挥关键作用。

图片来源:瑞萨电子

用于汽车网关的SoC必须具有高性能，以实现云服务等新应用(非使用期间功耗低)，并且需要提供快速的CAN响应，以支持即时启动。此外，这些SOC需要提供高能效的通信技术，这样就可以将网络作为网关，利用加热电源和安全技术实现车外安全通信。为了满足这些要求，瑞萨电子开发了(1)一种可以动态改变电路操作序列的架构，以匹配具有优化性能和功耗的车辆条件，(2)一种仅分区基本程序和供电的快速启动技术，(3)一种实现10 Gbps/W功率效率的网络加速器，以及(4)一种通过识别和保护与车辆控制相关的重要车载通信来防止通信干扰的安全技术。

新技术的具体细节包括:

1.根据车辆状况优化处理性能和功耗的架构。

通信网关SoC需要在运行时提供每秒30，000多条Dhrystone百万指令(DMIPS)的处理性能，同时将待机功耗保持在2 mW或更低，以维持电池寿命。通常高性能SoC在待机模式下功耗较高，而待机功耗较低的SoC则存在性能问题。为了解决这一问题，瑞萨在单个芯片中结合了高性能应用系统和针对超低待机功耗而优化的控制系统。新的架构可以控制这两个子系统的电源，并改变电路工作的时序，以实现性能和电源效率之间的最佳平衡，使其在工作期间具有更高的性能，但在待机期间具有更低的功耗。

2.外接闪存快速启动技术，实现与嵌入式闪存一样的快速启动速度。

由于负责管理与车辆控制相关的关键功能，通信网关SoC必须能够在启动后50毫秒内响应CAN。但是，如果SoC采用不支持嵌入式闪存的工艺，启动程序必须加密存储在外部闪存中。这意味着加载程序数据和解密程序数据需要额外的时间。为了解决这个问题，瑞萨开发了将程序分成几个部分的技术，最初只加载和解密启动时必需的部分，同时继续并行加载程序的其余部分。即使使用外部闪存，也能快速响应CAN (50毫秒或更短)。

3.一个高效的网络加速器，具有10 Gbps/W的通信效率。

为了使电子控制单元(ECU)能够进行空气冷却和散热，通信网关SoC必须将功耗控制在7瓦或更低。由于30，000 DMIPS或更高的计算处理性能需要大约6瓦的功率，因此只有大约1瓦可用于网络处理。这将是一个挑战，因为10 Gbps的总通信必须以1瓦的功率实现，而当它由CPU处理时，处理效率仅为3 Gbps/W左右。为了解决这一问题，瑞萨电子将处理任务从CPU卸载到自定义网络加速器，从而实现了9.4 Gbps/w的更高效率..此外，通过将路由方法从传统的TCAM方法切换到哈希表，瑞萨将效率提高到11.5 Gbps/W……在SRAM中。

4.采用高可靠性通信安全技术，防止干扰

通信网关SoC可以执行一组混合任务，例如与需要高可靠性的车辆控制相关的数据处理，以及与云服务的大量随机数据通信。由于车辆控制对于确保安全非常重要，因此保护和隔离任务关键数据也非常重要。然而，虽然数据类型不同，但所有数据都可以通过同一个车载网络传输，这就导致了物理交叉和安全问题。为了应对这一挑战，瑞萨电子开发了一种安全技术来分析传入的SoC数据包。该技术可以确定数据包中是否包含基本数据，并将其分配到网络加速器中的不同路径和控制功能，以防止要求高可靠性的干扰数据，保护车辆数据通信免受各种安全威胁。

这四项技术已被纳入瑞萨的R-Car S4车辆通信网关SoC。通过最新的R-Car S4，开发者可以加速E/E架构的进度，实现与云服务的安全连接，确保安全可靠的车辆控制。

标签：RAM

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