Des technologies pour les SoC de passerelle de communication automobile
Renesas a développé une architecture qui modifie dynamiquement le temps de fonctionnement de son circuit SoC pour s’adapter aux conditions du véhicule avec des performances et une consommation d’énergie optimisées
Les SoC pour les passerelles automobiles doivent fournir à la fois des performances élevées pour mettre en œuvre de nouvelles applications telles que les services cloud et une faible consommation d’énergie lorsqu’ils ne sont pas utilisés. Ils doivent également fournir une réponse CAN rapide pour prendre en charge le démarrage instantané. En outre, ces SoC doivent fournir une technologie de communication économe en énergie qui permet aux fonctions réseau de fonctionner comme une passerelle utilisant une technologie d’alimentation et de sécurité limitée pour permettre une communication sécurisée à l’extérieur du véhicule. Pour répondre à ces exigences, Renesas a développé une architecture qui modifie dynamiquement le temps de fonctionnement du circuit pour s’adapter aux conditions du véhicule avec des performances et une consommation d’énergie optimisées, une technologie de démarrage rapide en partitionnant et en alimentant uniquement les programmes essentiels, un accélérateur de réseau qui atteint une efficacité énergétique de 10 gigabits par seconde/watt (Gbps/W), et une technologie de sécurité qui empêche les interférences de communication en reconnaissant et en protégeant les communications vitales à bord du véhicule liées au contrôle du véhicule. Renesas a annoncé ces réalisations lors de l’International Solid-State Circuits Conference 2023 (ISSCC 2023), qui s’est tenue du 19 au 23 février à San Francisco, en Californie.
Les détails des nouvelles technologies comprennent :
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Architecture qui optimise les performances de traitement et la consommation d’énergie en fonction des conditions du véhicule
Les SoC de passerelle de communication doivent fournir des performances de traitement supérieures à 30 000 millions de Dhrystone d’instructions par seconde (DMIPS) lorsqu’ils sont en cours d’exécution, tout en maintenant la consommation d’énergie en veille à 2 mW ou moins afin de maintenir l’autonomie de la batterie. En règle générale, les SoC hautes performances ont également une consommation d’énergie élevée en mode veille, tandis que les SoC basse consommation avec une faible consommation d’énergie en veille ont des problèmes de performances. Pour résoudre ce compromis, Renesas a combiné dans une seule puce un système d’application haute performance et un système de contrôle optimisé pour une consommation d’énergie en veille ultrafaible. La nouvelle architecture contrôle les alimentations de ces deux sous-systèmes et modifie le calendrier de fonctionnement du circuit pour atteindre un équilibre optimal entre performance et efficacité énergétique. Il en résulte des performances supérieures pendant le fonctionnement et une consommation d’énergie réduite en veille.
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Technologie de démarrage rapide avec mémoire flash externe atteignant la même vitesse rapide que la mémoire flash intégrée
Étant donné que les SoC de passerelle de communication gèrent le traitement des fonctions critiques liées au contrôle du véhicule, ils doivent être en mesure de répondre au CAN dans les 50 millisecondes (ms) suivant le démarrage. Toutefois, si le SoC utilise un processus qui ne prend pas en charge la mémoire flash intégrée, le programme de démarrage doit être chiffré et stocké dans une mémoire flash externe. Cela signifie qu’il faut plus de temps pour charger les données du programme et les déchiffrer. Pour résoudre ce problème, Renesas a développé une technologie qui divise le programme en sections et charge et décrypte initialement seulement une partie essentielle pour le démarrage, tout en continuant à charger le reste du programme en parallèle. Cela permet une réponse rapide à CAN (50 ms ou moins), même lors de l’utilisation d’une mémoire flash externe.
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Accélérateur de réseau hautement efficace avec une efficacité de communication de 10 Gbit/s / W
Pour permettre le refroidissement de l’air et la dissipation de chaleur pour les unités de commande électronique (ECU), les SoC de passerelle de communication doivent maintenir la consommation d’énergie à 7 watts ou moins. Étant donné que des performances de traitement informatique de 30 000 DMIPS ou plus nécessitent environ 6 watts de puissance, seulement environ 1 watt peut être utilisé pour le traitement réseau. Cela présente un défi car la communication totale de 10 Gbps doit être réalisée en utilisant 1 watt de puissance, avec une efficacité de traitement de seulement environ 3 Gbps / W lorsqu’elle est traitée par le processeur. Pour contourner ce problème, Renesas a déchargé le traitement du processeur vers un accélérateur de réseau personnalisé, obtenant une efficacité supérieure à 9,4 Gbit/s. De plus, Renesas a augmenté l’efficacité à 11,5 Gbit/s / W en commutant la méthode de routage d’une approche TCAM conventionnelle à une table de hachage dans SRAM.
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Technologie de sécurité pour éviter les interférences avec les communications nécessitant une grande fiabilité
Un SoC de passerelle de communication effectue un ensemble mixte de tâches telles que le traitement des données liées au contrôle du véhicule qui nécessite un haut niveau de fiabilité, et de grandes quantités de communication de données aléatoires avec les services cloud et autres. Étant donné que le contrôle du véhicule est essentiel pour assurer la sécurité, il est important de protéger et de séparer les données critiques. Cependant, malgré les différences entre les types de données, toutes les données sont transmises via le même réseau embarqué, ce qui entraîne des intersections physiques et soulève des problèmes de sécurité. Pour relever ce défi, Renesas a développé une technologie de sécurité qui analyse les paquets entrants vers le SoC. Il détermine s’ils contiennent ou non des données essentielles et les affecte à différents chemins et fonctions de contrôle au sein de l’accélérateur de réseau. Cela empêche les interférences avec les données qui nécessitent une grande fiabilité et protège la communication de données à bord du véhicule contre diverses menaces de sécurité.
Ces quatre technologies ont été intégrées dans le SoC de la passerelle de communication de véhicule R-Car S4 de Renesas. Avec la dernière R-Car S4, les développeurs peuvent accélérer les avancées dans les architectures E/E, mettre en œuvre une connexion sécurisée avec les services cloud et assurer un contrôle sûr et fiable du véhicule en même temps.
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