恩智浦i.MX 95系列处理器如何推动功能安全进入全新纪元

提到汽车电子、工业控制这些对安全要求极高的领域,很多人第一反应就是,要是处理器出点错,那后果可不堪设想。小到工厂生产线停摆,大到自动驾驶车辆出事故,每一个风险都牵扯到生命和财产安全。

功能安全这个概念,说起来其实就是让电子系统在出故障的时候,也能进到一个安全的状态,不会出大事。之前很多处理器的功能安全设计,要么是额外加模块凑出来的,成本蹭蹭涨,要么防护不够到位,满足不了最新的行业标准。直到恩智浦推了i.MX 95系列,这个局面才真的开始变了。

先说说大家最关心的核心安全架构,i.MX 95跟以前的产品不一样,它不是后来补安全功能,是从芯片设计最开始就把功能安全嵌进去了。它用了恩智浦自己的EdgeLock®安全岛架构,这个东西不是说把所有安全功能堆在一起,而是把关键的安全处理跟普通应用分离开,就算主处理器这边出了bug跑飞了,安全岛还是能正常工作,第一时间触发安全措施。

举个例子,现在电动车的整车控制器,要是主程序突然卡住,安全岛能独立判断当前状态,马上切断动力输出,把车停到安全位置,这个独立运行的能力,就是功能安全最核心的保障之一。

而且i.MX 95直接拿到了ASIL D等级的认证,这是现在车用功能安全的最高等级了。很多做汽车产品开发的朋友都知道,要过ASIL D认证有多麻烦,如果芯片本身就已经拿到认证,那开发企业省下来的测试时间和认证成本,真的不是一点半点。之前很多厂商要自己做芯片的安全验证,动辄大半年甚至一年,现在直接用i.MX 95,能把产品上市时间往前推好几个月。

再聊聊性能和安全怎么平衡的问题,很多老款处理器,为了做功能安全,会牺牲掉芯片的计算性能。毕竟要做冗余计算,要加校验,肯定会占资源。但是现在不管是自动驾驶还是工业物联网,都需要处理器能跑AI,能处理大流量的数据,性能不够根本没法用。

i.MX 95用了异构三核的架构,里面有Cortex-A55核心跑应用,还有M7内核专门做实时安全处理,另外还集成了一个Neuchâtel NPU,能跑最高32TOPS的AI算力。什么意思呢?就是安全处理的活儿专门分给M7干,不占主核和NPU的资源,既要功能安全,又要AI性能,鱼和熊掌这回真能兼得。

举个实际的场景,现在高级辅助驾驶里的行人检测,既要NPU快速识别障碍物,又要全程对计算结果做安全校验。要是校验出了问题,哪怕识别结果错了一次,系统也能马上触发刹车,不会因为漏检出事故。放在以前,要么算力不够检测慢,要么安全校验跟不上,现在i.MX 95把这俩问题一起解决了。

在工业领域,这个优势同样明显。现在很多工厂做智能化升级,机器人、运动控制这些设备,都需要低延迟的实时响应,同时还要满足功能安全要求。i.MX 95的M7内核能做到硬实时,响应延迟很低,配合独立的安全岛,能满足工业领域IEC 61508 SIL 3的安全要求,正好对上现在工业自动化的需求。

还有一个很多开发者容易忽略的点,就是开发工具的支持。功能安全开发,跟普通的软件开发不一样,流程要求更严,文档要求更多,要是芯片厂商不给够完善的开发资料,开发起来真的会寸步难行。

恩智浦给i.MX 95配了全套符合功能安全标准的开发包,从驱动固件,到安全测试用例,再到认证需要的文档,都提前准备好了。甚至连符合安全规范的RTOS都给你准备好了,开发者不用自己从零搭建安全开发流程,只要照着恩智浦的框架做,就能满足认证要求,大大降低了开发门槛。

以前很多中小厂商想做带功能安全的产品,就是卡在开发难度和成本这一步,现在有了i.MX 95,就算是规模不大的团队,也能开发出符合最高安全标准的产品,这其实也推动了整个行业的功能安全普及。

说说实际的落地情况吧,现在已经有不少企业把i.MX 95用到新产品里了。车用领域的域控制器、智能座舱,工业领域的服务机器人、可编程逻辑控制器,还有医疗领域的诊疗设备,都能看到它的身影。

比如国内有一家做自动驾驶环卫车的企业,就是用i.MX 95做主处理器,同时满足自动驾驶AI计算和ASIL D级功能安全要求,比用之前的旧方案,成本降了快15%,开发周期缩短了三个月,产品上线速度快了很多。

还有做工业伺服驱动器的厂商,原来用两颗芯片,一颗做控制一颗做安全处理,现在用一颗i.MX 95就搞定了,PCB板的面积都变小了,成本降下来,产品可靠性还更高了,毕竟少了一颗芯片,就少了一个出故障的点。

很多人说,功能安全就是一个隐形成本,平时看不出用处,出事的时候才能体现价值。以前很多企业为了省成本,会降安全等级,或者只做最低要求的防护,现在随着新能源汽车、工业4.0的发展,监管要求越来越严,用户对安全的重视程度也越来越高,功能安全已经不是可选项,变成必选项了。

i.MX 95的出现,正好踩中了这个行业变化的节点。它把最高等级的功能安全,跟高端的计算算力整合在一起,还降低了开发门槛和整体成本,让原来只有高端产品能用的功能安全,开始下放到更多中端产品里。

你会发现,现在不光是豪华车,十万级的家用电动车,也开始配L2级甚至更高等级的辅助驾驶,这些功能背后,都需要功能安全做支撑。如果没有性价比够高的安全处理器,这些普及根本就不可能实现。

当然,功能安全的发展不会停在这里。未来随着自动驾驶往更高等级走,工业设备的联网程度越来越高,对功能安全的要求只会越来越严。恩智浦这次从底层架构重新设计的i.MX 95,其实就是给下一代的安全应用打了个底,不光满足现在的标准,也预留了足够的空间给未来的功能升级。

说白了,恩智浦i.MX 95做的事情,不只是出了一款新的处理器,它把功能安全原来高高在上的门槛给拉下来了,让更多企业能做符合最高安全标准的产品,最终受益的还是普通用户。以后不管是开车还是用工业产品,我们能享受到的安全保障,只会越来越靠谱,这其实就是功能安全全新时代开始的样子。

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[Q]:恩智浦i.MX 95系列处理器的功能安全设计有什么特别之处?
[A]:它从芯片设计初期就嵌入功能安全,采用独立的EdgeLock®安全岛架构,关键安全处理与普通应用分离,主处理器故障时安全岛仍可独立运行触发安全措施,原生满足最高安全等级要求,不是后期额外堆砌安全模块。
[Q]:i.MX 95拿到了什么等级的功能安全认证?
[A]:i.MX 95本身拿到了车用功能安全最高等级ASIL D认证,同时可满足工业领域IEC 61508 SIL 3的安全要求,能帮助开发者缩短产品认证周期、降低认证成本。
[Q]:i.MX 95如何平衡功能安全和计算性能?
[A]:它采用异构三核架构,用独立的Cortex-M7内核专门处理安全相关任务,不占用主核和NPU的算力资源,同时集成了最高32TOPS算力的NPU,能同时满足功能安全和AI计算需求。
[Q]:i.MX 95能应用在哪些领域?
[A]:它主要应用在对安全要求较高的领域,包括新能源汽车的域控制器、高级辅助驾驶系统,工业领域的自动化机器人、运动控制器,还有医疗诊疗设备等场景。
[Q]:用i.MX 95开发功能安全产品会更难吗?
[A]:不会,恩智浦为i.MX 95提供了全套符合功能安全标准的开发工具、认证文档和适配的系统组件,开发者不需要从零搭建安全开发流程,能降低开发门槛、缩短产品开发周期。
[Q]:i.MX 95能帮助企业降低产品成本吗?
[A]:可以,一方面它集成了安全处理和计算功能,原来需要多颗芯片实现的功能现在用一颗芯片就能搞定,降低了硬件成本;另一方面它自带安全认证,省去了企业大量的认证测试成本,还能加快产品上市时间。
[Q]:什么是功能安全,它到底有什么用?
[A]:功能安全就是让电子系统在出现故障的时候,也能进入安全状态,避免引发安全事故,比如自动驾驶处理器故障时能让车辆紧急停车,就是功能安全发挥作用,它是汽车、工业等领域电子设备的核心安全保障。
[Q]:为什么说i.MX 95推动功能安全进入全新纪元?
[A]:它把最高等级的功能安全和高性能计算整合在一起,降低了功能安全产品的开发门槛和成本,让原本只应用在高端产品的功能安全开始向更多中端产品普及,推动了整个行业的功能安全落地发展。
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