隨著消費者對更安全、更智能且高度網聯的汽車需求日益增長，汽車行業正經歷快速變化。同時，由于自動駕駛、電動汽車以及先進駕駛輔助系統 (ADAS) 的興起，汽車系統的整體復雜性顯著增加。行業必須應對這些新的安全挑戰，在提供優質駕駛體驗的同時確保最終用戶的安全。

什么是功能安全?

功能安全對于確保系統在響應輸入時能夠正確運行至關重要，尤其在汽車和工業物聯網領域。它通過采用嚴格的流程和標準，在降低殘余風險方面發揮了重要作用。這一機制確保了系統在各種條件下能夠安全運行，包括防止因車輛中電子電氣 (E/E) 系統故障而導致不可接受的風險。

功能安全的目標是確保車輛能夠正確處理輸入信息，從而防止故障并保障乘客安全。為達成此目標，必須遵循以下關鍵原則，以便在汽車行業中構建功能安全的產品。

汽車功能安全的首要考慮因素

· 構建正確的安全設計

在為產品構建安全設計時，必須滿足嚴格的安全要求和目標，以減少潛在危險。關鍵設計考慮因素包括實施冗余、多樣性、軟件測試庫 (STL) 執行以及安全狀態設計，以確保系統的可靠性。Arm 最新的汽車增強 (AE) 產品組合提供可擴展的定制化解決方案，以滿足特定的安全要求。

· 符合標準

基于目標解決方案的產品必須符合相關法規和安全標準。例如，ADAS 解決方案應遵守 UNECE GSR 以及 ISO 26262、ISO 21448 (SOTIF) 和 ISO 21434 等標準，以確保功能安全與信息安全之間的關聯性。

從 Arm AE 產品角度來看，符合 ISO 26262 標準對于汽車生命周期安全至關重要，是支撐合作伙伴解決方案的基石。Arm 的安全就緒解決方案采用“安全優先”的方法進行設計，結合先進的安全機制和全面的安全包來幫助合作伙伴滿足 ISO 26262 標準。

· 風險管理

為了構建功能安全系統，必須從整車層面進行風險分析，以執行危害分析與風險評估 (HARA) 以及失效模式與影響分析 (FMEA)。這些系統分析工具有助于開發穩健的系統和組件，其中一些對于 Arm AE 處理器尤為關鍵，包括 Arm Cortex-A 和 Cortex-R 系列處理器。

· 驗證和確認

嚴格的測試至關重要，包括硬件在環 (HIL) 和軟件在環 (SIL) 仿真。為實現這一目標，Arm 及其合作伙伴積極構建虛擬平臺，以提早開展軟件開發，從而縮短開發周期，并確保能夠在各種車型上實現可擴展的再部署。

· 供應商管理

整車廠與一級供應商之間的高效溝通至關重要。Arm 生態系統涵蓋了與汽車行業領導者的合作，確保各方能夠順暢地獲取必要的工具、資源和專業知識，從而實現高效的供應商管理。

· 生命周期管理

推行安全文化和實施持續改進流程對于維持高安全標準不可或缺。Arm Flexible Access 方案使整車廠和一級供應商能夠以經濟高效的方式評估不同的 IP 計算平臺，從而更明智地選擇供應商提供的系統級芯片 (SoC)。

· 文檔記錄和可追溯性

保存詳盡的文檔并確保安全要求的可追溯性是關鍵所在。借助 Arm 的合作伙伴計劃，Arm 提供全面支持，并通過行業領先的安全解決方案，助力實現功能安全合規，以支持 Arm AE 產品組合。

· 為合適的用例選擇對的技術

功能安全要求因用例而異。自動駕駛系統要求達到 ASIL D 完整性等級，而重要性低一些的系統可能只需達到 ASIL B 等級。Arm 參考設計 RD-1 AE (Arm Reference Design-1 AE) 面向汽車領域，提供高性能 Arm Neoverse V3AE CPU 和基于 Cortex-R82AE 的安全島，可實現額外的安全監測。Cortex-R82AE 處理器滿足 ASIL D 要求，具有高可靠性。

選擇合適的技術是極其必要的。Arm 提供針對不同安全需求量身定制的計算解決方案。Cortex-R 處理器專為安全島和實時汽車應用設計，而 Cortex-A 處理器可處理復雜的計算任務，例如利用分核、鎖步和混合模式的自動駕駛功能。

· 軟件的重要作用

軟件對于優化汽車行業的功能安全和確保出色的駕駛體驗至關重要。Arm STL 提供全面的測試和驗證工具來增強汽車應用的安全性。這些庫可幫助開發者確保他們的軟件符合汽車行業的嚴格安全標準。

Arm 的功能安全運行時系統 (FuSa RTS) 是一套經過認證的軟件組件，可減少在各種嵌入式應用中實現最終安全認證所花費的時間和精力。該系統包括一個穩健的實時操作系統 (RTOS)、一個獨立的處理器抽象層和一個由 Arm 架構專家針對 Cortex-M 處理器高度優化且驗證過的 C 語言代碼庫。它針對功能安全編譯器和 Arm 的嵌入式工具鏈 Arm Keil MDK 的原生使用進行了優化。

此外，Arm 依托龐大的合作伙伴生態系統（包括 SOAFEE 成員）來構建功能安全和汽車安全軟件應用。SOAFEE （面向嵌入式邊緣的可擴展開放架構）是由 Arm 牽頭成立的一項將汽車行業與軟件行業相結合的計劃，旨在讓人工智能 (AI) 軟件定義汽車成為現實。SOAFEE 打造了一個全新的軟件解決方案生態系統，通過實現軟件一致性來為芯片開發和部署進程提供支持，這對于將在 2025 年推出的 Arm 汽車計算子系統 (CSS) 至關重要。

Arm 平臺是未來汽車安全的基石

隨著汽車行業的持續創新，功能安全的重要性只會不斷提升。新的 Arm AE 處理器基于 Armv9 架構，為汽車應用帶來了服務器級別的性能和先進的安全功能，確保未來的汽車能夠滿足日益增長的自動化和網聯化需求。Arm AE 處理器靈活高效，可將安全關鍵型計算任務的效率提高多達 30%，為未來的汽車創新奠定了堅實的基礎。

30 多年來，Arm 一直是汽車行業安全計算領域值得信賴的領導者。Arm AE 產品組合為 Arm 的合作伙伴提供了一組豐富的選項，無論解決方案中不同處理單元的定位是達到 ASIL B 等級還是具備完整的 ASIL D 功能，都能滿足需求。此外，憑借完善的生態系統，Arm 正在打造全棧軟件解決方案，運行在最新的 Arm AE 產品上，涵蓋眾多汽車應用，包括區域控制、車載信息娛樂 (IVI)、ADAS 和自動駕駛系統 (ADS)。再結合 Arm 的配套軟件（包括 STL 和 SystemReady），可實現廣泛的功能安全特性，并針對汽車計算系統所需的安全功能優化性能、功耗和面積 (PPA)。憑借軟件和硬件創新的強大組合，Arm 平臺將為現在和未來的汽車安全保駕護航。

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審核編輯 黃宇