汽车的算力需求呈现持续增长的态势。为了追求更高的自动驾驶性能、先进的车内体验，以及向电气化的转变，软件和人工智能 (AI) 正在加速发展，驱动一个由 AI 赋能的软件定义汽车 (SDV) 时代。
与此同时，先进驾驶辅助系统 (ADAS)、自动驾驶和车载信息娱乐 (IVI) 等关键的汽车用例，需要采用异构计算方法来满足复杂的计算要求。以 IVI 为例，它正逐步演变为全面的数字平台，配备更多高分辨率显示屏，并引入众多新的应用。同时，ADAS 也在不断扩增新的计算特性和安全功能，两者均对 AI 性能提出了更高的要求。
从经济学和物理学的角度来看，为满足高算力需求而打造的单片芯片，因其晶体管数量增加且周期时间延长，正变得愈加复杂和昂贵。AI 技术的迅猛发展会让这一挑战愈发严峻。为此，行业迫切需要探索新的芯片构建方式，其中一种创新方法就是芯粒 (chiplet)。
什么是芯粒？
芯粒技术通过堆叠、分区和互连多个半导体晶粒 (die)，实现了更为紧凑的芯片设计，进而提升了性能，并降低了功耗。这种先进的封装技术还降低了设计成本，支持一系列有趣的新颖芯片设计，并能够跨不同供应商实现兼容，这对于在 SDV 中采用多样化硬件的汽车行业来说，无疑是一大利好。
2024 年三月，Arm 宣布将于 2025 年发布全新汽车计算子系统 (CSS)，通过提供增强的计算和集成能力，加速基于芯粒的设计构建过程。CSS 是大型系统中专门执行不同计算任务的一组集成组件，它们构成了芯粒技术的基础。汽车市场中存在一些独特且具体的挑战，芯粒技术能够予以解决，尤其是在芯片开发过程中实现车规级认证方面。
芯粒方面的行业合作与标准化
作为汽车行业向芯粒技术迈进的一部分，Arm 参与了多个行业协作计划和项目。其中包括汽车芯粒计划 (Automotive Chiplet Program, ACP)，该计划由国际研究和开发机构比利时微电子研究中心 (imec) 主导，旨在促进全行业在芯粒技术方面进行合作和标准化。
标准化对于新兴芯粒市场尤为关键，尤其是汽车行业，因为汽车行业需要在多种应用中采用异构计算方法。标准化通过支持不同供应商的硬件无缝协同工作，避免了生态系统碎片化，同时促进建立多供应商芯粒供应链，为企业提供性能和商业差异化的机遇。这对于利用 CPU、GPU 和 NPU 等多样化计算组件的芯粒尤为关键。例如，芯粒技术允许拆分系统级芯片 (SoC) 设计，并将大量专用计算任务转移到 AI 加速器晶粒上。
此外，标准化的实施对于应对日益广泛的汽车行业安全挑战至关重要，因为随着计算和软件水平的提高，车辆的潜在受攻击面也在不断扩大。
通用硬件架构
为了实现标准化，我们需要一个通用架构，作为新一代芯粒技术的基础。目前，我们正与 20 多家来自汽车、基础设施和移动设备市场的合作伙伴携手合作，共同推进 Arm 芯粒系统架构 (Chiplet System Architecture, CSA)。借由将不同芯粒类型的设计选择进行更好的标准化，行业在迈向系统架构时能在多个供应商间实现更广泛的芯粒中组件的复用，包括物理设计 IP 和软 IP。此举有助于避免芯粒市场出现不必要的碎片化。
标准化驱动软件发展
与硬件标准化一样，我们同样需要一个由标准驱动的软件架构。SOAFEE 是一项全行业倡议，Arm 在其中起到主导作用，旨在通过提升互操作性并加强生态系统协作的统一架构框架，推动软件的标准化进程。这一举措推动了汽车中软件解决方案和软件定义功能的顺利开发与部署，进而促进了硬件技术的进步，例如芯粒的集成。SOAFEE 还促进了车辆硬件与软件的解耦，这对于在汽车市场中充分发挥芯粒技术的潜力至关重要，因为这能增强组件间的灵活性与互操作性，降低了开发成本，并缩短了开发周期。
Arm 为芯粒提供灵活的计算平台
作为迈向高性能计算的其中一环，芯粒技术为生态系统提供了许多具吸引力的 SoC 设计机会。目前，Arm 提供了灵活的计算平台，将助力芯粒生态系统的蓬勃发展。我们产品的一大优势在于提供了一系列可复用的 IP 组件，合作伙伴可将我们的 IP 组件集成到大型系统中，这一点在我们新推出的汽车增强 IP 技术中得到了很好的体现。
Arm 在多样化的芯粒生态系统中扮演核心角色。我们所参与的标准化举措和协作，有助于确保汽车市场中芯粒技术的互操作性和性能，同时降低复杂性并加快产品上市进程。我们已经将生态系统的各方力量汇聚于新的关键标准和计划之下，这将催生一个建立在 Arm 平台上的繁荣且多样化的芯粒生态系统。随着我们与行业伙伴的紧密协作，构建面向未来的多供应商生态系统，这一发展进程必将得到进一步的加速。
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作者：Suraj Gajendra
文章来源：Arm社区
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