รถยนต์แห่งอนาคตกับการประมวลผลที่เชื่อถือได้
เมื่อมีการขับเคลื่อนด้วยระบบไฟฟ้า การขับเคลื่อนโดยอัตโนมัติ และรถยนต์อัจฉริยะ ปริมาณข้อมูล ตลอดจนข้อกำหนดด้านความปลอดภัยในยานพาหนะก็มีเพิ่มมากขึ้น ในขณะเดียวกัน ฟังก์ชันของยานพาหนะก็ต้องทนทานอย่างมาก Peter Schäfer จากบริษัท Infineon กล่าวว่ามีเหตุผลมากเพียงพอที่เราจะพึ่งพาสถาปัตยกรรมใหม่ๆ โดย Peter Schäfer
ตัวควบคุมโดเมนและโซนจะรวมฟังก์ชันซอฟต์แวร์เชิงตรรกะจากระบบแบบกระจายในปัจจุบัน ความซับซ้อนในการพัฒนาจึงเปลี่ยนจากเครือข่ายยานพาหนะที่มีกล่อง ECU หลายตัวเป็นโครงสร้างฮาร์ดแวร์/ซอฟต์แวร์ของกล่อง ECU โดเมน/โซนกลาง นอกเหนือจากพลังการประมวลผลที่ปรับขนาดได้สูงถึง 15k DMIPS (Dhrystone Million instructions Per Second, ล้านคำสั่งต่อหนึ่งวินาทีของ Dhrystone) แล้ว จำเป็นต้องมีการรวมฟังก์ชันจาก ASIL (Automotive Safety Integrity Level หรือที่เรียกว่าระดับความสมบูรณ์ของความปลอดภัยในยานยนต์) อื่นๆ ที่ยืดหยุ่นตาม ISO26262 ความพร้อมใช้งานของระบบจึงกลายเป็นความท้าทายทางดด้านเทคนิค กิกะบิตอีเทอร์เน็ตจะช่วยให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลจำนวนมากระหว่างโดเมนของคอมพิวเตอร์ได้ สำหรับการสื่อสารกับเซ็นเซอร์และแอคชูเอเตอร์ เทคโนโลยีเครือข่ายแบบคลาสสิก เช่น CAN, Flexray และ LIN จะยังคงถูกนำมาใช้ต่อไป และสุดท้าย การรักษาความปลอดภัยด้วยการเข้ารหัสข้อมูล (Crypto-security) จะมีบทบาทสำคัญ การอัปเดตซอฟต์แวร์ที่ปลอดภัยสำหรับยานพาหนะในภาคสนาม การตรวจจับการจัดการเครือข่ายและการปกป้องข้อมูลส่วนตัวต้องการฟังก์ชันความปลอดภัยที่มีประสิทธิภาพในคลาส ECU ทั้งหมด
ระบบคอมพิวเตอร์ที่เชื่อถือได้และทนทาน
ระบบโดยรวมทั้งหมดนี้ทำให้ความต้องการไมโครคอนโทรลเลอร์มีเพิ่มมากขึ้น รวมไปถึงความน่าเชื่อถือ กล่าวคือ ความทนทานและความสามารถในการปรับขยายของตระกูลไมโครคอนโทรลเลอร์กลายเป็นเกณฑ์สำคัญ พฤติกรรมที่กำหนดสามารถพิสูจน์ได้สำหรับฟังก์ชันที่เน้นเวลาและการฟื้นตัวอย่างรวดเร็ว ในกรณีที่องค์ประกอบสำคัญของคอมพิวเตอร์ที่ทนทานนั้นเกิดความล้มเหลว นี่คือจุดแข็งที่ตระกูลมัลติคอร์ไมโครคอนโทรลเลอร์แสดงให้เห็น พร้อมโครงสร้างที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับการควบคุมแบบเรียลไทม์ หน่วยประมวลผลแบบคลาสสิกที่มีการจัดการหน่วยความจำที่ซับซ้อนและแคชหลายระดับมักไม่สามารถคาดการณ์เวลาดำเนินการสูงสุดของฟังก์ชันได้อย่างน่าเชื่อถือ ความน่าเชื่อถือทางเทคนิคยังถือเป็นคุณสมบัติที่สำคัญของตระกูลคอมพิวเตอร์ที่ทนทานอีกด้วย ด้วยกระบวนการพัฒนาที่เข้มงวด การจำลองอย่างครอบคลุมของผลกระทบด้านความล้มเหลว และบล็อกฟังก์ชันพิเศษสำหรับการทดสอบ ทำให้อัตราความผิดพลาดในช่วง ppb (ส่วนต่อพันล้าน) สามารถทำได้ในการใช้งานจริง นอกจากนี้ หน่วยความจำแฟลชและ RAM ที่ผสานรวมเข้ากับกลไกด้านความปลอดภัยยังช่วยให้มั่นใจถึงความทนทานตลอดอายุการใช้งาน นี่คือจุดที่ตระกูลไมโครคอนโทรลเลอร์ยานยนต์สมัยใหม่แตกต่างจากไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มาจากอุปกรณ์สำหรับผู้บริโภคหรือแอปพลิเคชันการสื่อสารอย่างชัดเจน
ปรับให้เข้ากับความต้องการในอนาคตได้อย่างรวดเร็ว
ความสามารถในการปรับเปลี่ยนให้ตรงกับความต้องการก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน คำถามที่ว่าคุณสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของความต้องการของตลาดได้เร็วแค่ไหนโดยไม่ต้องพัฒนาจากจุดเริ่มต้น ในระบบมัลติคอร์ที่ซับซ้อน สถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์และแนวคิดด้านความปลอดภัยในการใช้งานตามมาตรฐาน ISO26262 แสดงให้เห็นถึงความพยายามในการวิจัยและพัฒนาระดับสูง ในปัจจุบันนี้ มีความต้องการคอมพิวเตอร์ ASIL-D แบบซิงเกิ้ลคอร์ (Single-core) ที่คุ้มค่า ไปจนถึงคอมพิวเตอร์เฮกซ่าคอร์ (Hexa-core) ที่มีหน่วยความจำแฟลช 16+ MB บล็อก RAM ขนาดใหญ่ที่ปลอดภัยในการใช้งาน และตัวเร่งความเร็วเฉพาะแอปพลิเคชันพิเศษ
และสุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุด สถาปัตยกรรมด้านความปลอดภัยและความปลอดภัยแบบองค์รวมเป็นสิ่งจำเป็นที่ใช้จัดการกับองค์ประกอบการทำงานทั้งหมด เช่น แกนประมวลผล บล็อกหน่วยความจำ ระบบบัส อินเทอร์เฟซการสื่อสาร ฯลฯ “เกาะความปลอดภัย” (Safety Islands) ที่แยกออกมาในหน่วยประมวลผลไม่เพียงพอต่อการแยกการทำงานผิดพลาดที่ร้ายแรงต่อความปลอดภัย ในแนวคิด ECU สำหรับโดเมนของคอมพิวเตอร์ การรวมกันของหน่วยประมวลผลและไมโครคอนโทรลเลอร์ที่รองรับ ASIL-D เช่น จากตระกูล AURIX TC3x ของ Infineon ใช้เพื่อรับประกันความปลอดภัยในการใช้งานสูงสุด สถาปัตยกรรม E/E ของยานพาหนะใหม่รองรับการอัปเดตซอฟต์แวร์สำหรับรถยนต์ภาคสนาม การปกป้องจากการอัปเดตที่ถูกปรับเปลี่ยน รวมทั้งการป้องกันการรับส่งข้อมูลเครือข่ายภายในยานพาหนะให้ปลอดภัยจากการถูกโจมตี ต้องใช้โมดูลความปลอดภัยฮาร์ดแวร์ที่มีประสิทธิภาพ โมดูลเหล่านี้ที่รวมอยู่ในไมโครคอนโทรลเลอร์แล้ว มีแกนประมวลผลและหน่วยความจำของตัวเอง รวมทั้งอนุญาตให้ใช้ฟังก์ชันการเข้ารหัสลับได้โดยดำเนินการด้วยเวลาแฝงที่น้อยที่สุด
Dipl.-Ing. Peter Schäfer รองประธานและผู้จัดการทั่วไปด้านไมโครคอนโทรลเลอร์ยานยนต์ บริษัท Infineon Technologies เป็นหัวหน้าหน่วยธุรกิจไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับยานยนต์ที่ Infineon เขาศึกษาวิศวกรรมไฟฟ้าที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแห่งอาเค่น (RWTH Aachen University) และใช้เวลา 25 ปีที่ผ่านมาที่ Siemens Semiconductors, Infineon Flash, Qimonda และ Infineon Technologies ในตำแหน่งการจัดการต่างๆ ทั้งฝ่ายขายและการตลาด ฝ่ายพัฒนา และฝ่ายจัดการสายผลิตภัณฑ์ ตั้งแต่ปี 2008 เขารับผิดชอบหน่วยธุรกิจไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับยานยนต์ ซึ่งประสบความสำเร็จอย่างมากในตลาดยานยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับผลิตภัณฑ์จากตระกูลไมโครคอนโทรลเลอร์ TriCore และ Aurix
โควต
: การปกป้องข้อมูลที่ละเอียดอ่อนต้องการฟังก์ชันความปลอดภัยที่มีประสิทธิภาพในทุกคลาสของกล่อง ECU ในระบบมัลติคอร์ที่ซับซ้อน สถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์ และแนวคิดด้านความปลอดภัยในการใช้งาน
ตามมาตรฐาน ISO26262 แสดงถึงความพยายามอย่างสูงในการวิจัยและพัฒนา “เกาะความปลอดภัย” (Safety Islands) ที่แยกออกมาในหน่วยประมวลผลไม่เพียงพอต่อการแยกการทำงานผิดพลาดที่ร้ายแรงต่อความปลอดภัย
ติดตามข้อมูลข่าวสารเพิ่มเติมได้ที่ https://www.infineon.com/cms/en/product/promopages/dependable-electronics/#automotive-quality
