英飞凌谈车用RISC-V芯片：将颠覆行业格局

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来源：内容编译自RISC-V International。

英飞凌科技公司汽车部门总裁兼首席执行官 Peter Schiefer 表示：“未来五年，汽车的变化将远超未来五十年。” 他在上周于慕尼黑举行的英飞凌2025 年汽车 RISC-V 生态系统峰会上表示：“传统架构已达到极限。因此，RISC-V 将颠覆行业格局，实现软硬件之间的协同。 ”

作为汽车半导体技术的全球领导者，英飞凌并非唯一持有这种信念的公司。在全球汽车生态系统中，芯片制造商、原始设备制造商和软件专家的领导者都一致认为：未来的汽车是一个软件定义的动态计算平台，而要构建它，我们需要从头开始重新思考整个架构。

根据最近几场小组讨论的主要意见，我们确定了 7 个关键优先事项，概述了打造未来汽车所需的条件……

1. 区域架构

未来的汽车需要灵活的平台，能够跨计算域扩展，并随着新兴技术和用户需求的快速发展。从入门级城市汽车到高端自动驾驶车队，我们需要能够支持各种性能、安全和能源需求的计算平台。

恩智浦汽车处理器副总裁兼总经理罗伯特·莫兰 (Robert Moran) 在路德维希堡表示：“我们正在从分布式软件转向区域化和集中式计算。” 这种方法使汽车制造商能够通过跨车型系列重复使用平台组件来简化开发流程、优化成本并加速部署。

如今，道路上行驶的许多现代车辆都采用基于域的架构，并采用域控制器——即处理动力总成、信息娱乐、车身控制或 ADAS 等特定领域的专用 ECU。域架构虽然有效，但会导致 ECU 和线路数量激增，从而增加成本、重量和系统复杂性。

在区域架构中，车辆被划分为物理区域（例如，左前、右后），而非车内功能。每个区域由一个区域控制器管理，并通过一条或多条汽车以太网总线连接。这些控制器将特定领域的功能整合到各自的区域内，从而减少布线长度和成本，改善延迟，并简化软硬件集成。区域控制器不再像功能特定的模块那样，构成一个错综复杂的网络，而是在精简的集中式计算环境中充当智能枢纽。

在巴黎，加洛强调了开放平台在支持这一转变方面的可扩展性：“RISC-V 在汽车领域非常有吸引力，因为它可以在同一个基础 ISA 内从 ECU 扩展到域控制器、区域控制器、中央计算。”

2. 软件生态系统

没有软件，就无法拥有软件定义汽车 (SDV)。自 2003 年以来，AUTOSAR 一直是软件标准——这是全球领先的汽车和软件公司共同合作的成果，几乎得到了所有主要 OEM 和一级供应商的支持。去年，晶心科技、经纬恒润和先楫半导体宣布携手构建 RISC-V AUTOSAR 软件生态系统。

然后是汽车级 Linux (AGL)。虽然 AGL 本身并非专为安全关键型应用而设计（例如，汽车可能使用 AUTOSAR 进行制动控制，而 AGL 则用于信息娱乐系统），但诸如 ELISA 项目和AGL 功能安全任务组之类的社区项目和方法正在开发中，旨在认证基于 Linux 的系统是否适用于仪表盘、ADAS 和远程信息处理等安全关键型用例。

AGL 已移植到 SiFive Unmatched 和 HiFive Premier P550 开发板上，我们希望在现在和硬件发布之间的某个时间点看到兼容 RVA23 的 AGL 版本。但问题就在这里：鉴于汽车制造商之间日益激烈的竞争，获得流片前的软件和工具正成为汽车系统开发人员的必备条件。值得庆幸的是，围绕 RISC-V 的热潮激发了软件供应商的热情，他们渴望引领潮流。但是，常见的“先有鸡还是先有蛋”问题出现了；为了在流片前进行开发，他们需要虚拟原型——就像英飞凌在三月份推出的那样。

英飞凌巴黎软件、合作伙伴及生态系统高级总监 Thomas Schneid表示：“我们的虚拟原型旨在赋能生态系统，并为渴望探索其功能和影响的领先客户提供早期使用机会。这是一项持续进行的计划，因此原型的保真度将不断提高，并随着时间的推移支持越来越多的用例，从而拓展不同客户和合作伙伴之间的合作能力。”

从编译器到操作系统再到安全框架，整个工具链必须在芯片交付给客户之前就已准备好并经过验证。正因如此，将RISC-V 硬件支持直接贡献到 Linux、LLVM、QEMU 和 Zephyr 等广泛使用的开源项目中至关重要。这确保软件开发人员能够满怀信心地构建、测试和部署，而无需为每个芯片重新设计开发流程。

强大的上游布局还能减少一级供应商和原始设备制造商之间的摩擦，加速采用，并使其更容易长期维护支持——这对于汽车行业至关重要，因为汽车平台必须维护十年甚至更长时间。这正是 AGL 等专用开源平台的用武之地；AGL 专为汽车的长生命周期而设计，注重长期（10 年以上）支持和向后兼容性。

大众汽车软件集团 CARIAD 半导体部门负责人 Hartmut Schittko 在上届巴黎 RISC-V 峰会上表示：“RISC-V 对我们作为汽车原始设备制造商来说是一个绝佳的机会。我们与芯片和软件社区的关系日益密切，因为它们确实需要完美地协同工作，尤其是在高性能计算 (HPC) 任务方面。”

3. 开放硬件

通过基于开放、免版税的指令集架构进行构建，OEM 厂商能够获得长期控制权，并避免依赖单一供应商的陷阱。这对于实现互操作性和加速全球创新至关重要。

“RISC-V 让我们有机会塑造汽车的开放标准，”施耐德表示。“英飞凌以其封闭的生态系统而闻名，这带来了可靠性、安全性和质量。但现在，通过向开放式架构开放，我们承担了更大的责任：以一种确保这成为我们以及我们周围每个人可持续模式的方式与生态系统互动。”

开放硬件的最大优势之一是它允许优化硬件和软件的协同设计。OEM 可以精确定制其 RISC-V 内核，确保其满足车辆特定的安全、性能和功能需求。

“传统上，我们试图通过优化软件算法或添加更多传感器来提高精度，”Codasip 巴黎高级首席工程师 Maricel Ventura 表示。“RISC-V 开辟了另一个维度：我们还可以优化和定制硬件。这种程度的协同设计显著提升了我们软件同事的工作效率。”

Schittko 表示，从开放标准入手，构建供应链的弹性也会简单得多。“如果做得好，就能拥有一个面向 SDV 的通用接口层。这样一来，在必要时更换供应商就变得更容易，而且投资也更少，无需彻底放弃整个软件堆栈。”

当然，这也为供应链引入了良性竞争——为 OEM 提供了选择、杠杆和减轻供应商锁定的明确途径。

4. 通过标准进行合作

“汽车行业以标准化为基础，”施耐德说道。“这是确保整个系统正常运转、实现可扩展性并最终实现高效运行的必要基础。”

每个小组都传达了最清晰的信息：开放的成功需要共同的所有权。每个人都必须合作，贡献真正的能力和专业知识，而生态系统也必须为所有参与者带来可持续、公平的成果。

标准是这种协作的催化剂。如果没有统一的标准，生态系统就会分裂，发展也会放缓。共享的规范和接口可以降低复杂性，并实现生态系统范围内的兼容性。应对汽车创新的未来需要跨行业合作，以塑造共享的解决方案、标准和验证框架。其中的核心是开放的标准化计算架构。

Gallo 表示：“在 CPU 架构层面，我们通过采用配置文件的概念来协调架构并避免不必要的碎片化。我们新的 RVA23 配置文件定义了一组必须包含在该核心中的扩展，例如向量、位操作和虚拟机管理程序。它为开发人员提供了明确定义的硬件目标。目标是确保整个生态系统的一致性和软件可移植性。”

Quintauris 巴黎董事总经理 Pedro López 表示：“在底层采用统一的标准可以减少很多责任，并降低潜在的市场锁定风险。再加上行业正在向更高标准化方向转变——在共性和差异化之间找到适当的平衡——这就是成功的完美组合。”

“如果我们想要一个可以在三家、四家或五家IP供应商之间进行选择，并避免供应商锁定的行业，那么标准化至关重要。”洛佩兹说道。他表示，我们需要一种商业模式，让IP供应商能够在保持财务可持续性的同时不断创新——尤其是在许多项目的开发周期长达5到10年的情况下。在软件等其他行业，这导致了整合，只有少数参与者能够真正参与其中。

Ventura 补充道，协作在安全方面也发挥着重要作用。“我期待看到 RISC-V 生态系统能够实现类似 AUTOSAR E-GAS（电子油门）的概念，让多家原始设备制造商携手合作，共同构建一种共享的功能安全文化，供应商拥有相同的概念，但具体实施方式各有不同。”

5. 安全性、保障性和实时性能

“可靠性是一个三角形：安全性、网络安全性和实时性，”Jyotika Athavale（上图红色衣服——当时在新思科技任职，现为 Waymo 功能安全主管）在路德维希堡说道。“我们在标准领域开展的工作旨在满足每种技术之间对可靠性和互操作性的需求。”

这个三角形的每一边在确保现代汽车系统的信任方面都发挥着独特的作用。功能安全确保系统在出现故障时能够保持可预测的行为。网络安全保护系统行为免受外部操纵。实时性能则确保两者在制动、转向或传感器融合等物理系统所需的严格时间限制内完成。

在硅片中构建这种可靠性三角意味着要从系统层面来看待安全性——不仅仅是单独认证IP块，还要认识到它们作为集成计算平台的一部分如何运作。“如果能看到一个通用的CPU安全概念，那就太好了，”Ventura补充道。“这个概念是与生态系统合作开发的，而不是仅仅关注硬件本身。”她强调，公开讨论实施挑战和常见风险，有助于推动RISC-V的发展——它不仅是一个ISA，更是一个安全可靠的平台。

许多 RISC-V 国际成员，包括 SiFive、Codasip、Andes 和 Nuclei，目前都拥有符合 ISO 26262 功能安全标准的汽车 IP。然而，Ventura 指出，虽然 ISO 26262 和 ISO/SAE 21434（网络安全）是严格的标准，但它们并非认证。ISO26262 包含 ASIL（汽车安全完整性等级）认证框架——虽然并非强制性要求，但获得认证是一个明确的信号。“随着越来越多的 RISC-V CPU 内核获得 ASIL-D 或 ASIL-B 认证，这向业界表明，我们对所做的事情是认真的。”

随着汽车计算架构从分布式ECU迅速转向集中式和分区式平台，重新构想安全性的机会已成现实。“从传统ECU到集中式计算的转变显而易见，在这种环境下，像FreeRTOS这样更安全的RTOS解决方案有了发展空间。”López补充道。

6.模块化

莫兰表示：“从车辆核心功能或解决特定问题的角度来看待问题——安全性、保障性、实时性和可靠性至关重要——将推动半导体设计流程中做出非常具体的决策。这种模块化可以体现在硬件架构层面，将ECU或功能划分到不同的SoC上，也可以深入到芯片和芯片集层面。”

莫兰以人工智能为例，指出它是一种新兴且可能引发争议的能力。虽然全面实施人工智能可能是一种风险策略，但模块化使人工智能能够在严格的约束条件下不受约束地运行。“通过这种方式，我们能够让汽车行业以外的创新得以引入，并加以利用，同时仍然为其提供汽车行业的‘护栏’。”他说道。

“模块化需要物理内存保护、I/O保护或管理域隔离等功能，”Gallo 表示同意。“这些都是推动 RISC-V 架构通过新的模块化扩展进行演进的技术要求。您可以根据设计目标为 ECU 还是区域控制器，选择产品所需的特定扩展。”

芯片组为这个问题提供了一个根本性的模块化解决方案。使用标准接口将不同的计算组件（CPU、GPU、IO、安全岛）组合到一个芯片中，可以带来显著的优势，从混合ISA（可能为汽车制造商提供一种有条不紊地将RISC-V引入其车辆的方法）到实现混合生命周期（某些芯片组保持不变，而其他芯片组则进行更新）。

“Chiplet 的优势之一是，它能够在需要达到高等级（ASIL-D 级别）的 Chiplet 与不需要达到该级别的 Chiplet 之间实现非常清晰的硬件隔离，”IMEC 汽车副总裁 Bart Placklé 表示。“例如，您的神经网络引擎可能不需要达到 ASIL-D 的严格标准。”

7. 区域适应性

未来的汽车不会在一个地方为所有市场量身定制——它需要在一定程度上进行定制，以满足每个地区不同的监管、安全、环保和消费者需求。然而，这种本地化定制必须与一致的全球架构的效率相平衡。模块化和标准化在此发挥着关键作用。

“RVA23 要求所有地区的扩展名必须一致，”加洛说道。“我们唯一保留的区域选项是加密，因为它需要符合国家标准。”

“在欧洲层面，我们应该力争实现 80% 的通用架构，”Placklé 说道。“目前，每家汽车制造商都有自己的操作系统——为什么仅在欧洲就需要六七个？我完全理解高水平差异化的需求，而且这种差异化绝对应该保留。但我们也需要认真考虑制定一个欧洲平台战略，确保 80% 的架构能够重复使用。说实话，我认为我们离这个目标还很远。”

作为计算领域监管最严格的领域之一，人工智能面临着巨大的地域差异，包括态度、法律和应用等方面。Moran 表示，模块化再次成为解决之道。一家汽车制造商可能会使用 RISC-V CPU 芯片开发一个统一的全球硅基，但会根据市场需求调整其 AI 组件。

除了支持访问权限外，还可能支持特定区域的功能：中国市场版本可能配备一个 NPU，并配备针对复杂城市驾驶的本地化 AI；而德国市场版本则配备了更强大的 GPU 芯片，能够在高速公路上以 150 英里/小时（约 240 公里/小时）以上的时速提供车道变换辅助。统一的芯片架构在降低成本的同时，实现了精准的区域自适应。

RISC-V 在汽车领域的发展势头毋庸置疑。供应商告诉我们，他们不再只是推销 RISC-V，而是在与那些已经心服口服的 OEM 厂商讨论实施细节。首要问题是：他们的行动速度有多快？

“从我们的角度来看，我们没有看到其他替代方案——就这么简单，”洛佩兹说道。“我们早就预见到，汽车行业将需要 RISC-V 的独特优势。如果我们作为一个社区能够正确行事，那么汽车行业就不需要任何 RISC-V 的替代方案。”

“移动出行的未来正在此刻构建——而且它将是开放的，”施耐德说道。“借助 RISC-V，我们将携手共创移动出行的未来。”

https://riscv.org/blog/2025/08/7-critical-components-car-of-tomorrow/

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