AI 驅(qū)動(dòng)，Arm 加速實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車的未來

我們正在迎來一個(gè)全新的汽車時(shí)代，即軟件定義汽車 (SDV) 的時(shí)代。根據(jù)分析機(jī)構(gòu) Counterpoint Research 的預(yù)測(cè)，到 2026 年底，中國(guó)的道路上預(yù)計(jì)將有超過 100 萬輛搭載 L3 級(jí)別 ADAS（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）的汽車?？梢灶A(yù)見，隨著對(duì)高性能計(jì)算和更多軟件需求的增長(zhǎng)，汽車中所需的算力也在迅速增加。鑒于未來 AI 所賦能的軟件定義汽車將包含高達(dá)十億行代碼，加上顯著提高的網(wǎng)聯(lián)特性，安全挑戰(zhàn)也隨之變得愈發(fā)嚴(yán)峻。為了避免安全漏洞造成嚴(yán)重影響，汽車行業(yè)已經(jīng)開始采取行動(dòng)，在整個(gè) SDV 中構(gòu)建深度安全防御措施。

與家庭環(huán)境不同，車輛具有獨(dú)特的“混合關(guān)鍵性”需求，既需要保障安全性和實(shí)時(shí)功能，又要同時(shí)支持更個(gè)性化的用戶體驗(yàn)和更高的自主化水平。這正是汽車與其他場(chǎng)景的不同之處，也使得 Arm 在汽車領(lǐng)域所開展的大量工作非常具有針對(duì)性。

在應(yīng)對(duì)安全挑戰(zhàn)方面，Arm 今年帶來了一系列全新的汽車技術(shù)，旨在滿足 AI 賦能的 SDV 在性能、功能安全和信息安全方面的更高要求。其中包括一系列基于 Armv9 架構(gòu)的全新汽車增強(qiáng) (AE) IP 處理器，這一設(shè)計(jì)的核心便是最新的 Arm 信息安全特性。

常見的汽車信息安全挑戰(zhàn)

可擴(kuò)展軟件攻擊在其他市場(chǎng)已暴露的諸多嚴(yán)重漏洞，在汽車行業(yè)中也同樣不能避免。一直以來，大部分汽車軟件棧都是專有的，因此代碼中的安全漏洞不易被發(fā)現(xiàn)。然而，在諸如消費(fèi)電子和物聯(lián)網(wǎng)等其他市場(chǎng)使用的軟件也可能會(huì)使用在汽車市場(chǎng)中，導(dǎo)致更多漏洞的出現(xiàn)。正因于此，相關(guān)部門提出維護(hù)軟件物料清單 (SBOM) 的要求以強(qiáng)化軟件供應(yīng)鏈的安全性，以便一旦在某個(gè)軟件中發(fā)現(xiàn)漏洞，就可以鎖定采用該軟件的所有位置。

消費(fèi)者行為同樣會(huì)影響安全性和商業(yè)收入。首先，消費(fèi)者可能會(huì)嘗試?yán)@過安全控制啟用一些功能，以避免支付額外的費(fèi)用，而這將導(dǎo)致汽車制造商遭受收入損失。其次，如果消費(fèi)者使用未經(jīng)官方認(rèn)證的廉價(jià) “非原裝” 零部件，可能會(huì)導(dǎo)致汽車應(yīng)用中的軟件被未知第三方侵入和操控，從而增加勒索軟件攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。如果第三方控制了汽車，則可能會(huì)對(duì)車輛安全造成直接影響。此外，使用非原裝零部件還會(huì)導(dǎo)致商業(yè)收入受損。

當(dāng)今汽車上的 SoC 需要同時(shí)運(yùn)行來自多個(gè)互不信任實(shí)體的軟件，而汽車供應(yīng)鏈規(guī)模龐大且復(fù)雜，因此其中也存在著眾多安全挑戰(zhàn)。要克服這些錯(cuò)綜復(fù)雜的供應(yīng)鏈問題，就需要采用硬件支持的軟件管理，以及隔離技術(shù)與框架。

最后，SDV 本質(zhì)就是大型的互聯(lián)設(shè)備，而作為互聯(lián)設(shè)備的基本安全目標(biāo)，安全通信對(duì)于汽車行業(yè)來說至關(guān)重要。汽車需要從多個(gè)來源（如激光雷達(dá)、雷達(dá)和攝像頭）獲取感知數(shù)據(jù)，因此如何實(shí)現(xiàn)高速通信的安全性也是目前汽車行業(yè)亟待解決的一大挑戰(zhàn)。為此，采用高性能的安全機(jī)制來保護(hù)延遲關(guān)鍵型傳感器數(shù)據(jù)有其必要性。此外，對(duì)于通過遠(yuǎn)程無線 (OTA) 軟件更新持續(xù)維護(hù)和改進(jìn) SDV 來說，安全更新也至關(guān)重要。

SDV 三大關(guān)鍵應(yīng)用的安全考慮因素

除了行業(yè)普遍面臨的安全挑戰(zhàn)之外，還有一些特定汽車用例也給 SDV 帶來了重大安全影響。其中包括數(shù)字座艙/車載信息娛樂系統(tǒng) (IVI)、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和自動(dòng)駕駛 (AD)，以及微控制器 (MCU) 和區(qū)域架構(gòu)。

智能座艙/IVI

在 SDV 中，智能座艙和 IVI 的集成度日益提高，為創(chuàng)建和后續(xù)管理這些系統(tǒng)增加了復(fù)雜性。隨著這些系統(tǒng)中的連接功能和需求不斷增加，受攻擊面也將隨之?dāng)U大。

智能座艙的受攻擊面較大，因?yàn)槠浜w多個(gè)方面，包括云連接、與智能手機(jī)等個(gè)人設(shè)備的連接、USB 插件和下載應(yīng)用程序的能力。黑客入侵智能座艙的動(dòng)機(jī)也不盡相同，其包含的個(gè)人數(shù)據(jù)可能對(duì)黑客極具價(jià)值，比如支付信息。對(duì)于 IVI 來說，主要安全風(fēng)險(xiǎn)在于提供了連接車輛其他部分的網(wǎng)關(guān)，可用于盜竊或控制車輛。這讓勒索或拒絕服務(wù)攻擊有了可乘之機(jī)。

智能座艙和 IVI 還需滿足先進(jìn)的功能安全要求，即符合 ISO 26262 和 ASIL B 等級(jí)的安全用例標(biāo)準(zhǔn)，這也需要采取額外的信息安全措施。這兩種系統(tǒng)都集成了安全和非安全的多顯示屏，以及將功能安全要求與乘客及駕駛員所需的其他相關(guān)信息結(jié)合在一起的單一物理顯示屏。這就形成了一個(gè)混合關(guān)鍵安全環(huán)境，需要從信息安全角度進(jìn)行有效管理。

ADAS 和 AD

ADAS 的集成增加了車載資產(chǎn)的數(shù)據(jù)量和價(jià)值。其中包括傳感器和執(zhí)行器數(shù)據(jù)、用于感知和目標(biāo)分類的 AI 模型和算法、圖形密集型計(jì)算（如 360 度攝像頭）以及各種混合關(guān)鍵考慮因素。軟件數(shù)量持續(xù)增多，潛在受攻擊面不斷擴(kuò)大，而 ADAS 和 AD 又會(huì)直接影響車輛控制，因此這或?qū)?dǎo)致安全威脅進(jìn)一步加劇。

MCU 和區(qū)域架構(gòu)

以往，汽車 MCU 的漏洞僅限于在汽車內(nèi)部針對(duì)特定汽車電子設(shè)備（如車門后視鏡）進(jìn)行攻擊。然而，隨著汽車行業(yè)加速轉(zhuǎn)向集成度和連接性更高的整車架構(gòu)，黑客可以通過連接性不斷增強(qiáng)的組件從車輛外部對(duì)整個(gè)系統(tǒng)發(fā)起遠(yuǎn)程攻擊。這意味著所有 MCU 都需要采取安全措施，如安全啟動(dòng)、安全通信和驗(yàn)證支持，這樣才能更有效地保護(hù)車輛安全。即使是 SDV 中不構(gòu)成重大直接威脅的區(qū)域（如汽車 MCU）也需要進(jìn)行安全防護(hù)，因?yàn)檫@些區(qū)域可能構(gòu)成入侵車內(nèi)其他高風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。

Arm 引領(lǐng)汽車產(chǎn)業(yè)變革

汽車增強(qiáng) (AE) IP 系列提高性能與安全性

近三十年來，Arm 始終專注于提供以信息安全為中心的架構(gòu)功能，致力于通過業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)確保企業(yè)、個(gè)人和設(shè)備的安全性。我們與生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴共同攜手，帶來最新 Armv9 架構(gòu)安全功能，同時(shí)還全力推動(dòng)在標(biāo)準(zhǔn)化和開源軟件方面的持續(xù)合作，為整個(gè)汽車行業(yè)帶來堅(jiān)實(shí)的安全保障。

今年上半年，Arm 發(fā)布了專為汽車應(yīng)用設(shè)計(jì)的汽車增強(qiáng) (AE) IP 系列，旨在提供高性能、低功耗、高安全性的計(jì)算能力，涵蓋了包括 Neoverse V3AE CPU、Cortex-A720AE 處理器、Cortex-A520AE 處理器、Cortex-R82AE 處理器和 Mali-C720AE ISP 在內(nèi)的多個(gè)核心組件，滿足汽車計(jì)算的全方位需求。

全新 Arm AE IP 采用了關(guān)鍵的 Armv9 防御性執(zhí)行技術(shù)和架構(gòu)特性，可預(yù)防攻擊或惡意軟件。指針驗(yàn)證 (PAC)、分支目標(biāo)識(shí)別 (BTI)和內(nèi)存標(biāo)記擴(kuò)展 (MTE)等技術(shù)通過保護(hù)軟件控制流的完整性并減少內(nèi)存安全漏洞的影響，來應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的代碼行數(shù)所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。這對(duì)汽車市場(chǎng)至關(guān)重要，因?yàn)槟壳叭源嬖诖罅渴褂萌?/span> C 語言等的非內(nèi)存安全語言編寫的遺留代碼，這些代碼可被移植到未來的 SDV 中。

此外，Arm 還遵循先進(jìn)的產(chǎn)品安全實(shí)踐和標(biāo)準(zhǔn)，如 ISO/SAE 21434 標(biāo)準(zhǔn)，確保在所有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)和開發(fā)后階段，對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的管理。Arm 為汽車合作伙伴提供了一系列支持性安全材料，以便更輕松地將 Arm 的現(xiàn)成組件集成到符合 ISO/SAE 21434 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)中。

安全并非僅靠硬件層面就能實(shí)現(xiàn)。通過借助框架和 API 解決方案，Arm 正在幫助軟件生態(tài)系統(tǒng)部署上述架構(gòu)功能，以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)越的功能。

Arm 積極參與創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)安全 API，并持續(xù)為其貢獻(xiàn)力量，例如推出了 PSA Certified 加密 API，在固件開發(fā)者和硬件供應(yīng)商之間建立起合作的橋梁。如此一來，Arm 可助力開發(fā)者專注于固件設(shè)計(jì)，而不必了解每一項(xiàng)新的集成所涉及的專有硬件規(guī)則。同時(shí)，對(duì)于硬件供應(yīng)商來說，標(biāo)準(zhǔn) API 降低了準(zhǔn)入門檻，使他們能夠?qū)Ｗ⒂谏虡I(yè)差異化創(chuàng)造的價(jià)值。

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，加速實(shí)現(xiàn) SDV 的未來

除了安全性外，Arm正從系統(tǒng)層面思考 SDV 面臨的挑戰(zhàn)，如標(biāo)準(zhǔn)化、上市進(jìn)程等方面的挑戰(zhàn)，將硬件、軟件和生態(tài)無縫集成到全面的解決方案，使其具備卓越的可擴(kuò)展性、性能和能效，并能夠加速產(chǎn)品上市，進(jìn)而加速SDV的落地進(jìn)程。為此，Arm 推出了計(jì)算子系統(tǒng) (CSS)，正如 Neoverse CSS 和終端 CSS 一樣，Arm 也計(jì)劃推出汽車 CSS，將其 AE IP 的配置進(jìn)行預(yù)集成與驗(yàn)證，并在先進(jìn)的代工工藝上，對(duì)性能、功耗和面積進(jìn)行優(yōu)化，首款 Arm 汽車 CSS 預(yù)計(jì)于 2025 年交付。

此外，為了助力合作伙伴進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)芯片和軟件開發(fā)與部署，Arm 還同步推出了基于前沿技術(shù)的全新虛擬原型平臺(tái)。借助虛擬原型平臺(tái)，Arm 的汽車合作伙伴無需等待物理芯片就緒，即可通過虛擬原型的方式對(duì) IP 進(jìn)行評(píng)估。通過重塑合作伙伴的設(shè)計(jì)流程，虛擬原型平臺(tái)加快了 SDV 芯片和軟件的開發(fā)和部署，從而縮短上市進(jìn)程。

在生態(tài)方面，為助力汽車和云計(jì)算社區(qū)構(gòu)建起一個(gè)共同的平臺(tái)以促進(jìn)協(xié)作和測(cè)試，進(jìn)而推動(dòng) SDV 時(shí)代的發(fā)展，Arm 在三年前還牽頭成立了 SOAFEE（面向嵌入式邊緣的可擴(kuò)展開放架構(gòu)）。SOAFEE作為一項(xiàng)全行業(yè)倡議，Arm 在其中起主導(dǎo)作用，并通過提升互操作性并加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)協(xié)作的統(tǒng)一架構(gòu)框架，推動(dòng)軟件的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。SOAFEE的成員打造了一個(gè)全新的軟件解決方案生態(tài)系統(tǒng)，通過實(shí)現(xiàn)軟件一致性來為芯片開發(fā)和部署進(jìn)程提供支持，這對(duì)于將在2025年推出的Arm汽車計(jì)算子系統(tǒng)(CSS)至關(guān)重要。

SOAFEE 自成立以來在不斷持續(xù)壯大，目前成員數(shù)量已超過 140 家，包括芯片供應(yīng)商、軟件提供商、系統(tǒng)集成商、云服務(wù)提供商、一級(jí)供應(yīng)商、OEM 廠商等，中國(guó)社區(qū)成員包括吉利、聯(lián)想、中科創(chuàng)達(dá)、知從科技、智達(dá)誠遠(yuǎn)、物聯(lián)智行、映馳科技等。如今，SOAFEE 正向其下一階段邁進(jìn)，即“SOAFEE.next”，也標(biāo)志著 SOAFEE 進(jìn)入到了執(zhí)行階段。

作為汽車行業(yè)邁向未來的基石，Arm 始終立于 SDV 技術(shù)革新的前沿。憑借全面的安全功能、開放的標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)和強(qiáng)大的生態(tài)合作，Arm 將繼續(xù)推動(dòng)汽車行業(yè)的安全性和可靠性，為未來的 AI 賦能 SDV 提供穩(wěn)固支持。

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