國產化芯片正在崛起，隨著 SUB6 技術的成熟，將逐步趕超高通和 MTK 的先發(fā)優(yōu)勢，以更低的成本和更優(yōu)的性能占據車載市場。

4.6.2  關鍵硬件技術

1.  硬件加速技術

隨著汽車功能不斷豐富和升級，其對應的軟件實現(xiàn)開銷也越來越大，但由于技術和成本等因素的限制， 控制器核心 CPU 升級進程無法快速提升，軟件加速算法也不能改變計算量巨大這一本質，因此大規(guī)模的硬件加速得到了廣泛的運用。

硬件加速技術，是通過把計算量非常大的工作分配給專門的硬件來處理，以減輕 CPU 的工作量。隨著硬件的更新?lián)Q代，硬件逐步具備了很多固定的高級功能，簡單來說硬件已經具備處理部分 CPU 繁雜簡單工作項的能力，從而提高執(zhí)行效率，減輕 CPU 工作量。

硬件加速技術的核心是硬件加速器，硬件加速器有助于創(chuàng)建緊密集成的定制處理器，實現(xiàn)更低的功耗、更低的延遲、數據重用和數據局部性。當前硬件加速器主要特點如下：

(1) AI 加速器 IPs

硬件加速器廣泛應用于人工智能芯片中，用于分割和加速處理數據密集型任務，如計算機視覺和深度學習，用于訓練和推理應用，針對于深度學習網絡的結構，加速神經網絡的運轉。

(2) 硬件體系結構

人工智能加速器是在邊緣、數據中心或兩者之間的某個地方執(zhí)行加速，其基本前提是處理算法的速度比以往任何時候都要快，同時盡可能少用電。AI 加速器可以在 ASIC、GPU、FPGA、DSP 或這些設備的混合版本中執(zhí)行這些任務。

人工智能加速器架構的關鍵在于保證人工智能任務可以大規(guī)模并行，此外，人工智能加速器與多核實現(xiàn)交織在一起，這突出了人工智能加速器架構體系的重要性。

(3) 可編程性

在人工智能算法設計中有很多動態(tài)變量，因此，軟件算法的變化比人工智能芯片的設計和制造速度更快，這就是硬件加速器面臨的一個關鍵挑戰(zhàn)。因此，硬件加速器中必須有某種可編程性，使設計者能夠適應不斷變化的需求。同時，硬件加速器的可編程特性帶來的設計靈活性也允許設計人員處理各種各樣的人工智能工作負載和神經網絡拓撲。

(4) AI 在邊緣

目前，人工智能推理的市場比人工智能訓練的市場要大得多，這就是為什么業(yè)界正在見證各種各樣的芯片被優(yōu)化，以適應從訓練到推理的各種人工智能工作負載。這將微控制器（MCU）帶入人工智能設計領域，而人工智能設計通常與強大的 SOC 相關聯(lián)。這些 MCU 整合了人工智能加速器，為資源受限的工業(yè)和物聯(lián)網邊緣設備提供服務，如目標檢測、面部和手勢識別、自然語言處理和預測性維護。

2.  硬件加密技術

隨著汽車智能化、網聯(lián)化程度的加深，遠程攻擊、惡意控制甚至入網車輛被操控等安全隱患也日益明顯，如何保障智能車輛安全，成為汽車智能化發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。硬件安全芯片成為抵御攻擊、保障智能網聯(lián)汽車安全可控的載體，通過硬件安全芯片強化智能網聯(lián)汽車安全防護已成為重要方向。當前相關企業(yè)已研發(fā)出硬件安全模塊（HSM，Hardware Security Module），HSM 將加密算法、訪問控制、完整性檢查嵌入到汽車控制系統(tǒng)，以加強 ECU 的安全性，提升安全級別。硬件防護主要提供的安全功能包括：安全引導、安全調試、安全通信、安全存儲、完整性監(jiān)測、信道防護、硬件快速加密、設備識別、消息認證、執(zhí)行隔離等，這些措施可有效地加強汽車 ECU 的安全性。

芯片安全在信息安全保護產業(yè)過程中發(fā)揮了不小的作用，安全的芯片就是可信任平臺模塊，是一個 可獨立進行密鑰生成、加解密的裝置，內部擁有獨立的處理器和存儲單元，用安全的芯片進行加密，密鑰被存儲在硬件中，避免密碼被破解。芯片安全可從兩個維度考慮：一個維度是芯片自身的安全防護能力， 比如能抵抗物理侵入式、半侵入式物理攻擊，能檢測和防御故障注入攻擊，以及耳濡目染的側信道攻擊。物理破壞需要較強的專業(yè)能力，比如借助專用的測試儀器，以及可以近距離接觸的物理設備；另外一個 維度是基于芯片的安全服務，比如芯片直接固化的密碼類算法、密鑰管理機制、真隨機數生成器、PUF 等機制。芯片安全參考架構如圖 4.6-1 所示。

圖4.6-1 芯片安全參考架構

作為硬件加密的關鍵部件，在芯片設計階段就需要考慮加密算法的安全性和獨立性。密碼域有多個 真隨機數發(fā)生器，可支持國家密碼加密算法，常用的國密加密算法可以分成三類：對稱加密算法（SM2）、非對稱加密算法（SM3）和哈希算法（SM4），可同步傳輸加密的數據，采用軟、硬件結合方式，將加密算法代碼嵌入到芯片中運行。在軟件實際運行過程中，通過調用函數方式運行加密算法程序段，獲得運 行結果，并以此結果作為用戶程序進一步運行的輸入數據。而加密芯片中的程序是無法被讀取或者拷貝的， 從根本上杜絕了程序被破解的可能，保障數據的安全性，同時會進行入侵檢測和芯片的完整性檢測，以 防止惡意讀取或者篡改數據，保障整個芯片的安全。常用加密算法詳細信息見表 4.6-1 所示：

表4.6-1 常用加密算法詳細信息