近日，全球最大的消費電子會議——國際消費電子展（CES）在美國拉斯維加斯拉開帷幕。在本屆展會上，汽車相關(guān)展商再度成為萬眾矚目的焦點，其受關(guān)注程度絲毫不遜于往屆。

此次參展的汽車制造商陣容豪華，包括豐田、本田、寶馬這樣的國際巨頭，還有長城、小鵬、極氪、法拉第未來等中國新興勢力；同時，自動駕駛技術(shù)及零部件領(lǐng)域的參展企業(yè)也是星光熠熠，Mobileye、高通、英偉達等國際大廠，以及禾賽科技、黑芝麻智能、京東方等中國創(chuàng)新企業(yè)紛紛亮相。

在此次展會上，人工智能（AI）技術(shù)與汽車行業(yè)的融合達到了前所未有的廣度和深度。特別是在車載娛樂系統(tǒng)、車輛控制以及自動駕駛等領(lǐng)域，AI技術(shù)的融入不僅極大地提升了汽車的智能化水平，更為汽車的應(yīng)用場景帶來了革命性的變革。面對這一趨勢，越來越多的汽車企業(yè)開始加大在AI領(lǐng)域的投入，力求在這一前沿科技的浪潮中搶占先機。

與此同時，汽車企業(yè)與芯片制造商之間的跨界技術(shù)合作也成為本屆展會的一大亮點。雙方攜手，共同致力于智能座艙、智能駕駛功能等前沿技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，為汽車行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型注入了強大動力。

汽車智能化趨勢加速互聯(lián)需求

在本屆CES展會上，零跑汽車與高通宣布將開展技術(shù)合作，共同研發(fā)全新的智能座艙和智能駕駛功能；與此同時，英偉達CEO黃仁勛也宣布，英偉達與豐田將合作開發(fā)下一代自動駕駛汽車。豐田將在英偉達DRIVE AGX Orin平臺上打造下一代汽車，運行經(jīng)過安全認證的英偉達DriveOS操作系統(tǒng)。此外，包括比亞迪、理想、小米、極氪等一眾知名中國汽車品牌亦紛紛宣布與英偉達在汽車領(lǐng)域開展深度合作，共同探索智能駕駛的無限可能。

顯而易見，汽車的智能化浪潮正以不可阻擋之勢加速推進。而車聯(lián)網(wǎng)作為這一進程的基石，扮演著舉足輕重的角色。車聯(lián)網(wǎng)（Internet of Vehicle）是一個由車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車云網(wǎng)組成的復雜系統(tǒng)，它通過無線通信和信息交互，將車輛內(nèi)部以及車輛與外界緊密連接。每個部分都有其獨特的功能和重要性，共同構(gòu)成了現(xiàn)代智能駕駛的基礎(chǔ)。

從車聯(lián)網(wǎng)的定義可以看出，汽車網(wǎng)聯(lián)化的兩大方向：一方面，車內(nèi)網(wǎng)如同車輛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，主要依賴于CAN、LIN、FlexRay、MOST以太網(wǎng)等總線技術(shù)，將車內(nèi)的各類電器和電子單元緊密連接，實現(xiàn)車內(nèi)各部件信息的實時傳輸與控制，賦予車輛狀態(tài)感知、故障診斷及智能控制等能力，助力駕駛員實現(xiàn)更安全、便捷的駕駛體驗，如自動泊車、自適應(yīng)巡航、車道保持輔助及碰撞預(yù)警等功能。

另一方面，車際網(wǎng)與車云網(wǎng)則實現(xiàn)了車輛與外部環(huán)境的互聯(lián)。車際網(wǎng)是一個由車輛、路側(cè)單元以及行人為節(jié)點構(gòu)成的開放式移動自組織網(wǎng)絡(luò)。它結(jié)合全球定位系統(tǒng)及無線通信技術(shù)，如專用短程通信（DSRC）、蜂窩網(wǎng)絡(luò)等，為處于高速移動狀態(tài)的車輛提供高速率的數(shù)據(jù)接入服務(wù)，實現(xiàn)V2X之間的信息交互。

而車云網(wǎng)（車載移動互聯(lián)網(wǎng)）則以車為移動終端，通過遠距離無線通信技術(shù)構(gòu)建的車與互聯(lián)網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)車與服務(wù)信息在車載移動互聯(lián)網(wǎng)上的傳輸。這個網(wǎng)絡(luò)將車輛與云端服務(wù)連接起來，為用戶提供各種智能服務(wù)，如導航、遠程控制等。

未來，汽車將不僅僅是一個交通工具，而是逐步進化為集強大計算、通信及交互能力于一體的智能移動終端。伴隨這一轉(zhuǎn)變，它所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也越來越大，這對用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕ヂ?lián)技術(shù)提出了更為嚴苛的要求——更高的數(shù)據(jù)帶寬與近乎零延遲的性能成為必備條件。

傳統(tǒng)通信技術(shù)無法滿足車內(nèi)網(wǎng)發(fā)展需求

隨著車輛智能化以及自動化水平的不斷提升，許多功能與應(yīng)用程序不僅需要強大的計算能力，更對通信技術(shù)的安全性、數(shù)據(jù)帶寬及延遲提出了更高要求。如高分辨率傳感推動了傳感器和集中式處理器之間需要更高數(shù)據(jù)傳輸速率；異構(gòu)計算和AI技術(shù)需要將不同的計算任務(wù)分配給關(guān)聯(lián)的計算核心；此外，車輛還需要更多自動化的360度全方位感知，以便更好感知汽車周圍的整個環(huán)境。這些具體應(yīng)用都推動了對車載高速互聯(lián)技術(shù)的需求。

目前，汽車內(nèi)部ECU之間的連接主要依賴于汽車以太網(wǎng)，而PCIe則僅用于ECU處理器內(nèi)部連接，需要通過網(wǎng)卡實現(xiàn)以太網(wǎng)和PCIe之間的轉(zhuǎn)換。然而，隨著汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化進程的加速推進，未來的汽車就像帶四個輪子的數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)量激增。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)對比顯示，一輛智能網(wǎng)聯(lián)汽車每日會產(chǎn)生約10TB的數(shù)據(jù)量，是傳統(tǒng)燃油汽車的5至10倍，所需進行的計算量亦將呈指數(shù)級增長。因此，汽車數(shù)據(jù)骨干傳輸網(wǎng)必須支持高帶寬、低延遲的高速接口。

PCIe具有的顯著優(yōu)勢

PCIe具有以下幾大關(guān)鍵優(yōu)勢：首先，帶寬擴展性好。PCIe技術(shù)每迭代一次，帶寬便翻倍增長；同時，PCIe也提供靈活的鏈路寬度，并行通道可輕松將帶寬從×1擴展到×2、×4、×8或×16；其次，低延遲和高可靠性。PCIe集成最小數(shù)據(jù)開銷，確保硬件級的可靠傳輸，將延遲降低至幾十納秒，遠優(yōu)于以太網(wǎng)需依賴TCP/IP層軟件管理數(shù)據(jù)完整性與傳輸可靠性所導致的幾微秒延遲。

再者，PCIe支持直接訪問內(nèi)存。通過內(nèi)置的DMA方法，無需分包，大幅降低CPU處理開銷資源，進一步縮短遠程共享存儲的延遲。此外，PCIe可保證汽車安全功能。PCIe提供了豐富的錯誤檢測、CRC校驗、內(nèi)置在事務(wù)層和應(yīng)用層的高級錯誤記錄和報告，消息計數(shù)器和流量控制等功能，為實現(xiàn)功能安全奠定了堅實基礎(chǔ)。

最后，PCIe擁有廣泛的生態(tài)系統(tǒng)。作為非專有標準，PCIe已被中央處理器（CPU）、圖形處理單元（GPU）和硬件加速器等眾多廠商采用，使得現(xiàn)有組件和IP具有靈活的互操作性。

具有IDE安全性的汽車級PCIe 5.0 IP解決方案

作為芯片到系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域的領(lǐng)導者，為了推動汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的進程，新思科技（Synopsys）打造了全球首款汽車級PCIe 5.0 IP解決方案。該方案囊括了PCIe控制器、安全模塊、物理層設(shè)備（PHY）以及驗證IP，可謂是構(gòu)建汽車互聯(lián)方案的理想選擇。

▲圖三 新思科技PCIe 5.0 IP解決方案

該方案能夠建立低延遲、高性能的實時安全數(shù)據(jù)連接，并可快速集成到SoC中。其中，PCIe控制器支持標準要求的所有功能，可根據(jù)端點、根端口、雙模式或交換機端口等應(yīng)用場景進行靈活配置。完整性與數(shù)據(jù)加密（IDE）安全模塊，專為PCIe-SIG IDE規(guī)范設(shè)計，為事務(wù)層數(shù)據(jù)包（TLP）提供機密性、完整性和重放保護，確保數(shù)據(jù)傳輸鏈路的安全無虞，有效防范數(shù)據(jù)被窺探、篡改或重復利用。對于對性能要求嚴苛的汽車應(yīng)用而言，這種高級別的安全保障至關(guān)重要。同時，IDE模塊與控制器無縫集成和預(yù)先驗證，共同構(gòu)成了高帶寬、低延遲的解決方案，滿足性能密集型應(yīng)用的需求。

IDE安全模塊支持全雙工最大吞吐量，采用優(yōu)化的AES-GCM加密內(nèi)核（配備256位密鑰），對TLP數(shù)據(jù)包進行高效加密、解密及身份驗證，確保數(shù)據(jù)在傳輸全程保持安全且未被篡改。

此外，該解決方案還嚴格遵循ISO 26262和ISO/SAE 21434標準的嚴苛要求。新思科技面向汽車應(yīng)用的PCIe IP解決方案包含一系列符合ISO 26262標準ASIL B級的功能安全機制，以防止在汽車系統(tǒng)的使用壽命期間發(fā)生不可預(yù)測的永久性和瞬態(tài)故障。與ISO 26262類似，為了遵守專注于道路車輛網(wǎng)絡(luò)安全的ISO/SAE 21434標準，新思科技也實施了嚴格且經(jīng)過認證的網(wǎng)絡(luò)安全流程。

結(jié)語

隨著車輛智能化、網(wǎng)聯(lián)化程度的不斷提高，汽車數(shù)據(jù)安全問題已成為不容忽視的重要議題。畢竟，一旦汽車遭受到網(wǎng)絡(luò)威脅，可能會對駕駛員、乘客乃至道路上的行人構(gòu)成重大風險。因此，汽車制造商在追求汽車智能化的同時，也必須將安全性放在首位。

新思科技的全球首款具有IDE數(shù)據(jù)安全保護的車規(guī)級PCIe 5.0 IP解決方案，不僅為功能安全和網(wǎng)絡(luò)安全樹立了新的基準，還提供了最高級別的汽車安全性。這一解決方案也將幫助汽車制造商及其技術(shù)供應(yīng)商在加快設(shè)計周期和上市時間的同時，也為消費者帶來更加安全、可靠的智能汽車產(chǎn)品。

本文來自TechSugar

感謝TechSugar對新思科技的關(guān)注