深入解析 Arm Zena CSS:專為 AI 定義汽车設計的運算平台
作者:Arm 車用事業部产物与解決方案副總經理 Suraj Gajendra
這是一個標準化、預整合的運算平台,用來加速晶片開發、降低開發成本,並提供可擴展的軟體以驅動 AI 定義的汽车。
在汽车產業中,車輛正變得越來越智慧、越互相連結,並由 AI 定義。以往僅部署在高階車款的功能,例如即時的駕駛監控、預測性維護以及調適性車載資訊娛樂(IVI)等,如今正迅速成為新車款的標準配備。同時,汽车開發的複雜性也不斷上升,時程更為緊湊,且安全標準不斷演進,對可擴展運算能力都提出更高要求。
车厂与晶片供应商都需要一个模组化、安全能力强、软体使用就绪,且兼具高效能与节能的运算平台,同时还要能降低整合风险并缩短各款车型的开发时程。
目前幾乎全球所有的汽车製造商都仰賴 Arm 的基礎技術。有鑑於此項優勢,我們推出專為 而打造的运算平台&尘诲补蝉丑;&尘诲补蝉丑; Arm Zena 運算子系統(Compute Subsystems, CSS)。
全新整合的运算子系统(颁厂厂)正式发表,缩短晶片开发周期
第一代的 Zena CSS 是一個標準化、預整合、預驗證,且基於 的運算平台。它結合了低功耗、高效能,經過驗證的 IP、專屬安全島与 Runtime 安全引擎、參考韌體以及軟體支援,構成了可直接進行晶片實現的一套完整運算子系統。這個全面性的解決方案,讓車廠能更快地採取行動、降低成本与風險,並可從構思階段就開始開發出更具差異化、智慧化的駕乘體驗。
在汽车產業中,汽车的開發周期一般長達三到五年,而 Arm Zena CSS 能顯著地縮短汽车硬體与軟體完成的時程。如今,隨著汽车產業邁向 AI 定義汽车的方向前進——智慧功能分佈於不同區域,功能与負載可經由空中下载(OTA)持續更新並在邊緣端執行—— Zena CSS 可提供一個具可擴展性与安全能力的統一運算基礎,協助車廠保持创新步伐,並大規模實現创新。
各子系统包含以下元件与特性:
- 搭載 16 核心 Arm Cortex-A720AE CPU 叢集的高效能运算;
- 透过 CMN S3AE 提供 CPU 一致性与晶片對晶片連接能力;
- 搭载由 Cortex-R82AE 驅動的安全島( Safety Island)進行即時處理;
- 使用於安全 OTA 更新的 Runtime 安全引擎;
- 透过 Arm TrustZone 提供的系统层级的安全与信任根;
- 經過驗證的 RTL 設計与參考韌體;
- 可选择整合 Arm Mali-C720AE 車用圖像處理器以及 Mali GPU,強化圖像處理与影像訊號處理( ISP)能力;以及
- 支援加速器与合作伙伴專屬邏輯元件的簡易整合,以滿足先進 AI SoC 設計日益多樣化的工作負載需求。
相較於從 IP 開始進行晶片設計,Zena CSS 能預整合這些硬體与韌體元件,因此可將晶片開發周期縮短最多達 12 個月。Arm Zena CSS 也可延伸應用於 IVI、中央運算与 L2+ 先进驾驶辅助系统(础顿础厂),讓車廠能夠在多種車系与多層效能等級之"間靈活部署,無需重新設計運算架构或從頭開始進行安全認證。此外,遍佈車用生態系的 Arm 運算架构,也代表著車廠能在採用不同供应商的 Zena CSS SoC 上,重複使用与移植許多軟體元件,包括韌體、中介軟體、作業系統甚至應用程式。
降低整车开发成本与复杂度
Zena CSS 能幫助減少前期与持續性的整體工程負擔。這對於時程緊迫且功能不斷增加的汽车產業來說尤其重要。Zena CSS 可帶來以下效益,於開發過程中降低成本与複雜度:
- 与傳統基於 IP 進行晶片設計相比,Zena CSS 可減少多達 20% 的晶片工程工作量,使團隊專注於開發針對 AI 定義汽车負載的差異化;
- 透过軟體標準化,可降低多達 30% 的平台間移植工作量,節省軟體開發時間与成本。
以上效益能降低整體車輛平台開發總成本,而一致的 Arm 架构則具備橫跨 ADAS、中央運算与 IVI 使用場景的擴展能力,可適用於單晶片或小晶片設計。
广受产业信赖,為功能性安全而打造
內建资安与安全能力的 Arm 最新車用(AE)技術已廣泛應用於車用市場。在此基礎上,Zena CSS 在子系統中整合了專屬的安全与资安硬體元件,包括安全島与 Runtime 安全引擎。這些具備安全能力、經過驗證的硬體元件,与 Zena CSS 主運算核心群具備架构上的連通性,能實現安全開機、故障偵測与管理等功能,並可降低成本与認證時程。
透过整合一個由 Cortex-R82AE 專屬驅動的安全島,Zena CSS 可部署於多種關鍵性安全應用中,包括 ADAS 与域控制器。同時,軟體生態系也能在此成熟且安全的基礎上创新与進行差異化,並支援軟體重複使用与移植,加速部署時程。
透过基於 Arm 技術的虚拟平台實現提早開發、更快完成
繼去年聚焦於 IP 的後,現在Arm 的合作伙伴,包括 、 与 ,正推出支援 Zena CSS 的 CSS 等級虚拟平台。虚拟平台已被證實能實現更順暢的整合与更快的上市時程,尤其在安全性關鍵領域中更是如此。這讓工程團隊能在實體晶片尚未問世前,提前進行硬體/軟體協同設計与驗證,可加快開發周期最多達兩年。針對 AI 定義汽车,开发人员可藉由虚拟平台,在真實模擬中驗證 AI 負載与邊緣推論行為。
RTL 模擬与虚拟平台的結合意味著,車廠能於晶片問世前即建立對 Zena CSS 運算架构的信心,有效降低風險与成本。同時,從雲端到邊緣都一致的 Armv9 (ISA Parity),可在實際部署到車輛前,在雲端先進行軟體測試,進而加速晶片与軟體解決方案的開發与驗證。
全面整合、標準化的韌體与 SOAFEE 藍圖
Zena CSS 設計初衷即是支援開放、可擴展的軟體開發,以因應現代与未來的汽车應用。我們正將 Arm Zena CSS 的參考韌體開放至整個生態系,每個元件,如安全与资安功能,皆經過驗證並已完整整合。
Zena CSS 与 紧密对接,,適用於真實的車用情境,包括促進自駕功能的 Autoware Open AD Kit 藍圖、DENSO 為混合關鍵性安全需求設計的最新藍圖,以及 Panasonic Automotive Systems 為數位座艙与 IVI 解決方案所設計的藍圖。
受惠於 Arm SystemReady(Arm 的認證与合規計畫)与其他產業標準 API,這些 SOAFEE 藍圖能無縫運行於 Arm Zena CSS 之"上,為車廠提供真正的軟體決策的彈性。事實上,Arm SystemReady 新的汽车擴展標準將於 2025 年底全面對生態系開放,以確保汽车作業系統与軟體堆疊能在不同硬體間無縫運行。
透过在 Zena CSS 上提供標準化韌體与軟體,我們打造出完整的軟體堆疊解決方案,使軟體生態系得以延伸,於汽车市場中創造差異化的應用。同時,這也支援軟體的可重複使用与可移植性,加快各項功能与應用於平台間的部署。由於 SOAFEE 計畫在汽车產業所扮演關鍵的角色,讓 Zena CSS 擁有一個預建的生態系,能為所有汽车合作伙伴減輕開發負擔与風險。
為未來 AI 定義汽车而設計
邁向 AI 定義汽车的轉型正在進行中。從即時感測器融合到艙內自然語言處理,AI 如今已成為現代車輛在各個領域的核心能力。然而,新的挑戰也隨著這些智慧功能的發展而來:包括異質運算需求、邊緣即時推論,以及持續性的由 AI 与軟體驅動的大規模更新。
汽车的定義已不再僅限於硬體,而是由隨著時間推移能學習、調整与改善的智慧系統所塑造。Arm Zena CSS 正是為此轉型而生,實現可擴展效能、商業差異化、簡化整合,並支援軟體可攜性,以迎接 AI 定義汽车時代。在豐富的合作伙伴生態系、虚拟平台与開放標準支援下,Zena CSS 正成為產業加速發展与大規模提供智慧車輛的信任基礎。
汽车的未來由 AI 定義。而車用運算平台,建構於 Arm 之"上。
關於 Arm
Arm 是業界效能最高且最節能的運算平台,其無可比擬的應用範疇觸及全球所有連網使用者。為因應全球對運算永無止境的需求,Arm 提供先進的解決方案,使全球領先的科技公司得以釋放前所未有的 AI 體驗与功能。透过与全球最大的運算生態系及 2,200 萬名軟體開發者的共同努力,我們正在 Arm 平台上建構 AI 的未來。
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