NXP S32G: Een unified gateway voor next-gen verbonden voertuigen

LAS VEGAS — NXP Semiconductors onthulde de S32G, een single-chip-fusie van een automotive-microprocessor en een enterprise-netwerk-processor, volgens Ray Cornyn, VP en GM van Vehicle Dynamics Products. De S32G fungeert als de centrale gateway voor verbonden auto's, wat enterprise-grade-netwerken, geavanceerde ADAS-ondersteuning en robuuste beveiligde communicatie levert.

Wat NXP S32G inhoudt (Bron: NXP Semiconductors)

Een nader kijkje in de S32G onthult een auto-OEM-wenslijst voor next-generation voertuigen in 2021 en daarbuiten.

Onder de wensen zijn: over-the-air software-updates - à la Tesla - om voertuigen "software-upgradeable" te maken, een verschuiving naar nieuwe domein-gebaseerde voertuigarchitecturen (d.w.z. consolidatie van ECU's), versterkte beveiligingsfuncties (inclusief inbraakdetectie/monitoring), het vermogen van het voertuig om data aan de edge te analyseren zonder constant afhankelijk te zijn van de cloud, en geüpgradede veiligheid tot ASIL D.

In "verbonden voertuigen" zoeken auto-OEM's naar nieuwe zakelijke kansen, inclusief abonnementsmodellen en usage-based insurance.

"Het is een wereldwijde trend onder auto-OEM's om al deze nieuwe zakelijke kansen en capaciteiten naar next-generation voertuigen te brengen," zei Brian Carlson, director, product line management voor vehicle network processors bij NXP.

Als een software-upgradebare auto de doelstelling van de automotive-industrie is, lijkt de S32G ontworpen om auto-OEM's een stap dichter te brengen.

Phil Magney, Founder en Principal bij VSI Labs, observeerde dat de S32G "is ontworpen om te dienen als de gateway naar gecentraliseerde domeinverwerking, wat de ondersteunende architectuur is van de software-gedefinieerde auto. Verder moeten nieuwe voertuigarchitecturen enorme datavolumes door meerdere interfaces ondersteunen."

Hij merkte op: "Tot nu toe is netwerken een beetje een afterthought geweest. Maar in realiteit is het heel kritiek aangezien er zoveel data rond het voertuig beweegt. De S32G kan alle plumbing en bijbehorende beveiliging, timing en veiligheidsvereisten aan." Hij voegde toe dat er veel netwerkcontrollers zijn ontworpen door grote chip-leveranciers en Tier Ones. Maar onder bestaande netwerkprocessors, "heb ik nog niets gezien dat alles in één chip aggregateert zoals de S32G."

De nieuwe processor is al in sampling, en auto-OEM's testen momenteel de S32G, zei Carlson. Om de aantrekkingskracht van de S32G onder cruciale automotive-spelers te demonstreren, deelde NXP in zijn persbericht een citaat van Bernhard Augustin, Audi's director van ECU Development Autonomous Driving: "We vonden de unieke combinatie van netwerken, prestaties en veiligheidsfuncties van de S32G-processor ideaal voor gebruik in onze next-generation ADAS-domeincontroller."

S32-familie van processors

S32G is onderdeel van NXP's S32-familie van processors gebaseerd op een unified-architectuur van hoge-prestatie MCU's, MPU's, toepassingsspecifieke versnelling en interfaces.

De S32-familie, ontworpen om schaalbaar te zijn, stelt ontwikkelaars in staat om software in een uniforme omgeving over applicatieplatformen te creëren.

Het doel is om ontwikkelaars in staat te stellen hun dure R&D-werk te hergebruiken, wat time-to-market verkort naarmate de automotive-industrie worstelt met snelle veranderingen in voertuigarchitecturen de komende jaren.

NXP merkte op dat het platform "automotive-kwaliteit, betrouwbaarheid en ASIL-D-prestaties over meerdere toepassingsruimtes door voertuigen" handhaaft.

Vehicle network processor

Allereerst biedt S32G een ongekend niveau van netwerk- en verwerkingscapaciteiten.

Getoond in het blokdiagram hieronder, omvat de S32G-processor lock-step Arm Cortex M7-microcontroller-kernen en een industrie-erste mogelijkheid om clusters van Arm Cortex-A53-applicatiekernen te lock-steppen.

Naarmate de hoeveelheid data die binnen een voertuig wordt verzameld en getransporteerd exponentieel groeit, wordt de processor's vermogen om automotive-netwerken en Ethernet-pakketten te versnellen steeds kritischer, legde Carlson uit.

Het is een ding om een netwerkprocessor's vermogen om grote data te hanteren te beloven. Maar het is een heel ander verhaal als de chip daadwerkelijk dataverwerking kan versnellen. Zonder versnelling kan het voertuignetwerk gemakkelijk vastlopen, zei Carlson, wat het onmogelijk maakt voor het nieuwe voertuig om kritische diensten te bieden met de deterministische netwerkprestaties die auto-OEM's eisen.

S32G-processors zijn ontworpen om transportlagen off te laden zodat de communicatiemotor lage latentie kan bereiken, merkte hij op. S32G heeft "network acceleration-blokken" ontworpen voor automotive- en Ethernet-netwerken.

Inbegrepen in S32G-netwerkfuncties zijn 20× CAN/CAN FD-interfaces, 4× Gigabit Ethernet-interfaces en een PCI Express Gen 3-interface.

Als vergelijking, merkte Magney op dat Tesla "zes CAN-kanalen, vier Ethernet-kanalen en acht seriële lijnen voor de camera's ondersteunt." Tesla noemend "een proxy voor toekomstige voertuigarchitecturen," zei Magney, "Niet verrassend, levert NXP Ethernet- en CAN-controllers aan Tesla."

Overige cruciale functies geïntegreerd in de S32G zijn beveiliging en veiligheid.

De S32G, als alle andere S32-platform-processors, insluiten high-performance hardware-beveiligingsversnelling, samen met public-key-infrastructure (PKI)-ondersteuning voor vertrouwde sleutelbeheer, ingeschakeld door de Hardware Security Engine (HSE). De firewalled HSE is de root of trust die secure boot ondersteunt, systeembeveiligingsservices levert en beschermt tegen side-channel-aanvallen.

Wat veiligheid betreft, bieden S32G-processors volledige ASIL-D-capaciteiten, inclusief lock-step Arm Cortex M7-microcontroller-kernen en een industrie-erste mogelijkheid om clusters van Arm Cortex-A53-applicatiekernen te lock-steppen, wat nieuwe veiligheidsprestatieniveaus met high-level besturingssystemen en grotere geheugenondersteuning mogelijk maakt.

Veiligheidsfuncties

NXP's Carlson maakte het punt dat de schoonheid van S32G in zijn veelzijdigheid ligt. De S32G kan op veel verschillende plaatsen in een voertuig worden gebruikt - variërend van een gate-processor tot een domeincontroller en ADAS-veiligheidsprocessors.

Waar in een voertuig S32G gebruikt kan worden (Bron: NXP)

VSI Labs' Magney observeerde: "De S32G lijkt complementair aan veel van de AV of ADAS-domeincontrollers omdat het een handvol chips in één consolideert." Hij voegde toe: "Anders zou de functionaliteit van de S32G verspreid zijn over meerdere transceivers en controllers om al het dataverkeer te hanteren. De S32G bevat ook alle cruciale timing-elementen, geheugen, beveiliging en netwerkaccelerators die nodig zijn om alle data die rond het voertuig wordt doorgegeven te ondersteunen."