5. 芯片系統(tǒng)層級(jí)安全機(jī)制

(1) 測(cè)試模式

在圖像處理中，測(cè)試模式通常指的是用來(lái)檢測(cè) ISP 是否有故障的一種安全機(jī)制。例如在 IP設(shè)計(jì)中，ISP 通常會(huì)在周期內(nèi)生成所需的測(cè)試圖像，通過(guò)將測(cè)試圖像與預(yù)設(shè)結(jié)果進(jìn)行比較來(lái)判斷邏輯是否出現(xiàn)問(wèn)題。如果結(jié)果比較沒(méi)有通過(guò)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)送相應(yīng)的中斷以表明邏輯出現(xiàn)問(wèn)題 。

(2) 系統(tǒng)內(nèi)測(cè)試(In System Test)

系統(tǒng)內(nèi)測(cè)試是指在芯片上電或下電時(shí)執(zhí)行的一系列診斷測(cè)試，用于檢測(cè)硬件和軟件的故障模式及影響。對(duì)于功能安全而言，進(jìn)行上電或下電自檢通常是為了防止?jié)摲收稀Ｉ想娀?/span>下電自檢有多種方法，根據(jù)自檢對(duì)象和時(shí)間，可分為以下幾類(lèi)。

1) 軟件自檢：利用預(yù)先設(shè)置好的或自動(dòng)生成的數(shù)據(jù)或代碼，對(duì)物理存儲(chǔ)、運(yùn)算器及控制器進(jìn)行檢測(cè)。

2) 硬件邏輯自檢(LBIST): 在控制單元內(nèi)部集成專(zhuān)用自檢硬件，最常見(jiàn)的就是內(nèi)建自測(cè)試 (BIST) 。通過(guò)在芯片設(shè)計(jì)中加入額外自測(cè)試電路，在測(cè)試時(shí)從外部施加控制信號(hào)，運(yùn)行內(nèi)部自測(cè)試硬件和軟件，以檢查電路缺陷或故障。測(cè)試模式一般是DFT工程師利用自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(Automatic  Test  Equipment，ATE) 結(jié)合失效模型和自動(dòng)測(cè)試模式生成(Automatic  Test  Pattern  Generation，ATPG) 技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足相應(yīng)的診斷覆蓋率要求。診斷范圍根據(jù)覆蓋的目標(biāo)、大小等指標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)。

3) 內(nèi)存自檢(MBIST)：MBIST用于在系統(tǒng)上電或下電時(shí)，或系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中檢測(cè)內(nèi)存的硬件故障。對(duì)于ASIL C/D的系統(tǒng)，除了必要的上電自檢外，我們建議在滿(mǎn)足FTTI 的情況下進(jìn)行周期性自檢。對(duì)于ASILB 的系統(tǒng)，通常上電自檢即可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

(3) 安全島

一般在車(chē)規(guī)級(jí)SoC 中，除了使用Cortex-A 核、NPU、GPU、數(shù)字信號(hào)處理器(Digital  Signal  Processor，DSP)等高性能核處理特定任務(wù)外，我們還需要一個(gè)高實(shí)時(shí)性?xún)?nèi)核。目前，大多數(shù)SoC 安全島都會(huì)集成一組雙核鎖步的Arm  Cortex R-52內(nèi)核。它的主要功能是檢測(cè)和處理SoC 內(nèi)部其他子系統(tǒng)的故障，并將故障上報(bào)給控制器。當(dāng)然，也有部分SoC安全島集成多組Arm Cortex R核，直接取代控制器中外掛的安全MCU。安全島通常獨(dú)立于SoC中的其他子系統(tǒng)，具有獨(dú)立的時(shí)鐘、供電機(jī)制優(yōu)先級(jí)較高的中斷機(jī)制。

(4) 溫度和功率監(jiān)控

功能安全中的溫度和功率監(jiān)控是指對(duì)系統(tǒng)的溫度和功率進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和控制，以保證其正常工作，避免過(guò)熱或過(guò)載等危險(xiǎn)情況發(fā)生。各大車(chē)規(guī)級(jí)芯片公司都有類(lèi)似功能的芯片。這些芯片可以提供高精度的電流、電壓、功率和溫度測(cè)量，并支持功能安全。對(duì)于電池管理系統(tǒng) (BMS)  來(lái)說(shuō)，熱管理主要是管理電芯的化學(xué)反應(yīng)，從而控制相關(guān)的電池性能。然而，目前對(duì)于BMS來(lái)說(shuō)，大多僅僅是傳遞當(dāng)前電芯的溫度給車(chē)輛控制單元(VCU)。

工藝、電壓和溫度 (PVT) 傳感器是半導(dǎo)體IP 電路模塊，通常嵌入芯片內(nèi)部，主要用來(lái)感知芯片的動(dòng)態(tài)操作環(huán)境(即電壓和溫度)以及靜態(tài)條件(即工藝)。