NXP S32G: Einheitlicher Gateway für Next-Gen Connected Vehicles

LAS VEGAS — NXP Semiconductors enthüllte den S32G, eine Single-Chip Fusion aus Automotive Mikroprozessor und Enterprise Network Prozessor, laut Ray Cornyn, VP und GM Vehicle Dynamics Products. Der S32G dient als zentraler Gateway für Connected Cars, liefert Enterprise-Grade Networking, fortgeschrittene ADAS Support und robuste Secure Communications.

Was NXP S32G beinhaltet (Quelle: NXP Semiconductors)

Ein näherer Blick in den S32G offenbart eine Wunschliste von Auto OEMs für Next-Gen Fahrzeuge 2021 und darüber.

Zu den Wünschen gehören: Over-the-Air Software Updates – à la Tesla – um Fahrzeuge „software upgradeable“ zu machen, Shift zu neuen Domain-basierten Vehicle Architekturen (Konsolidierung von ECUs), verstärkte Security Features (inkl. Intrusion Detection/Monitoring), Fähigkeit des Fahrzeugs, Daten am Edge zu analysieren ohne ständig von der Cloud abhängig zu sein, und upgegradetes Safety auf ASIL D.

In „Connected Vehicles“ suchen Auto OEMs neue Business Opportunities, inklusive Subscription Models und Usage-Based Insurance.

„Es ist ein weltweiter Trend unter Auto OEMs, all diese neuen Business Opportunities und Capabilities in Next-Gen Fahrzeuge zu bringen“, sagte Brian Carlson, Director Product Line Management für Vehicle Network Processors bei NXP.

Wenn ein Software-Upgradeable Car das Ziel der Autoindustrie ist, scheint der S32G designed, Auto OEMs einen Schritt näher zu bringen.

Phil Magney, Founder und Principal bei VSI Labs, beobachtete, dass der S32G „designed ist, als Gateway zu zentralisiertem Domain Processing zu dienen, was die unterstützende Architektur des Software-Definierten Autos ist. Darüber hinaus müssen neue Fahrzeugarchitekturen tremendous Volumen an Daten durch multiple Interfaces unterstützen.“

Er merkte an: „Bis zu diesem Punkt war Networking ein bisschen ein Afterthought. Aber in Realität ist es ziemlich kritisch, da so viele Daten im Fahrzeug bewegt werden. Der S32G kann all das Plumbing und assoziierte Security, Timing und Safety Requirements handhaben.“ Er fügte hinzu, dass es viele Network Controller gibt, designed von Major Chip Suppliers und Tier Ones. Aber unter existierenden Network Prozessoren: „Ich habe nichts gesehen, das alles in einen Chip aggregiert wie der S32G.“

Der neue Prozessor sampled bereits, und Auto OEMs testen S32G aktuell, sagte Carlson. Um die Attraktivität von S32G unter Schlüssel Automotive Playern zu demonstrieren, teilte NXP in seiner Pressemitteilung ein Zitat von Bernhard Augustin, Audis Director of ECU Development Autonomous Driving: „Wir fanden die einzigartige Kombination aus Networking, Performance und Safety Features des S32G Prozessors ideal für Einsatz in unserem Next-Gen ADAS Domain Controller.“

S32 Prozessorfamilie

S32G ist Teil von NXPs S32 Prozessorfamilie basierend auf einer unified Architektur aus High-Performance MCUs, MPUs, Applikation-spezifischer Beschleunigung und Interfaces.

Die S32 Familie, designed um skalierbar zu sein, erlaubt Entwicklern, Software in einer uniformen Umgebung über Applikationsplattformen zu erstellen.

Das Ziel ist, Entwicklern zu erlauben, ihre teuren R&D Arbeit wiederzuverwenden, Time-to-Market zu verkürzen, während die Autoindustrie mit rapiden Änderungen in Fahrzeugarchitekturen über die nächsten Jahre umgeht.

NXP merkte an, dass die Plattform „automotive quality, reliability und ASIL D Performance über multiple Applikationsräume im Fahrzeug hinweg“ aufrechterhält.

Vehicle Network Prozessor

Primär liefert S32G ein beispielloses Level an Networking und Processing Capabilities.

Im Blockdiagramm unten gezeigt, incorporiert der S32G Prozessor Lock-Step Arm Cortex M7 Mikrocontroller Kerne und eine Industrie-erste Fähigkeit, Cluster von Arm Cortex-A53 Applikationskernen zu Lock-Step.

Da die Menge an gesammelten und transportierten Daten im Fahrzeug exponentiell wächst, wird die Fähigkeit des Prozessors, Automotive Networks und Ethernet Pakete zu beschleunigen, zunehmend kritisch, erklärte Carlson.

Es ist eine Sache, die Fähigkeit eines Networking Prozessors zu bewerben, große Daten zu handhaben. Aber eine ganz andere Story, wenn der Chip Datenverarbeitung tatsächlich beschleunigen kann. Ohne Beschleunigung kann das Vehicle Network leicht bog down, sagte Carlson, was es für das neue Fahrzeug unmöglich macht, kritische Services mit der deterministischen Network Performance zu bieten, die Auto OEMs verlangen.

S32G Prozessoren sind designed, Transport Layers abzuladen, sodass die Communication Engine Low Latency erreichen kann, merkte er an. S32G features „Network Acceleration Blocks“ designed für Automotive und Ethernet Networks.

Inkludiert in S32G Network Features sind 20× CAN/CAN FD Interfaces, 4× Gigabit Ethernet Interfaces und ein PCI Express Gen 3 Interface.

Als Vergleich merkte Magney an, dass Tesla „sechs CAN Channels, vier Ethernet Channels und acht Serial Lines für Kameras unterstützt.“ Tesla als „Proxy für zukünftige Fahrzeugarchitekturen“ bezeichnet, sagte Magney: „Nicht überraschend, NXP liefert Ethernet und CAN Controller an Tesla.“

Weitere Key Features integriert im S32G sind Security und Safety.

Der S32G, wie alle anderen S32 Plattform Prozessoren, embedden High-Performance Hardware Security Acceleration, zusammen mit Public Key Infrastructure (PKI) Support für Trusted Key Management, enabled durch seine Hardware Security Engine (HSE). Die firewalled HSE ist der Root of Trust supporting Secure Boot, providing System Security Services und protecting gegen Side-Channel Attacks.

Für Safety bieten S32G Prozessoren volle ASIL D Capabilities, inklusive Lock-Step Arm Cortex M7 Mikrocontroller Kerne und Industrie-erste Fähigkeit, Cluster von Arm Cortex-A53 Applikationskernen zu Lock-Step, was neue Level an Safety Performance mit High-Level Operating Systems und größeren Memory Support erlaubt.

Vielseitigkeit des S32G

NXPs Carlson machte den Punkt, dass die Schönheit des S32G in seiner Vielseitigkeit liegt. Der S32G kann an vielen verschiedenen Orten im Fahrzeug eingesetzt werden – von einem Gate Prozessor zu einem Domain Controller und ADAS Safety Prozessoren.

Wo im Fahrzeug S32G eingesetzt werden kann (Quelle: NXP)

VSI Labs' Magney beobachtete: „Der S32G erscheint komplementär zu vielen der AV oder ADAS Domain Controllers, weil er eine Handvoll Chips in einen konsolidiert.“ Er fügte hinzu: „Andernfalls wäre die Funktionalität des S32G verstreut mit multiple Transceivern und Controllern, um all den Data Traffic zu handhaben. Der S32G enthält auch all die kritischen Timing Elemente, Memory, Security und Network Accelerators, notwendig um all die Daten zu unterstützen, die im Fahrzeug herumgereicht werden.“