AI 驅(qū)動，Arm 加速實現(xiàn)軟件定義汽車的未來

我們正在迎來一個全新的汽車時代，即軟件定義汽車 (SDV) 的時代。根據(jù)分析機(jī)構(gòu) Counterpoint Research 的預(yù)測，到 2026 年底，中國的道路上預(yù)計將有超過 100 萬輛搭載 L3 級別 ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）的汽車?？梢灶A(yù)見，隨著對高性能計算和更多軟件需求的增長，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，在整個 SDV 中構(gòu)建深度安全防御措施。

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

在應(yīng)對安全挑戰(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，在諸如消費電子和物聯(lián)網(wǎng)等其他市場使用的軟件也可能會使用在汽車市場中，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。

消費者行為同樣會影響安全性和商業(yè)收入。首先，消費者可能會嘗試?yán)@過安全控制啟用一些功能，以避免支付額外的費用，而這將導(dǎo)致汽車制造商遭受收入損失。其次，如果消費者使用未經(jīng)官方認(rèn)證的廉價 “非原裝” 零部件，可能會導(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。如果第三方控制了汽車，則可能會對車輛安全造成直接影響。此外，使用非原裝零部件還會導(dǎo)致商業(yè)收入受損。

當(dāng)今汽車上的 SoC 需要同時運行來自多個互不信任實體的軟件，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)，安全通信對于汽車行業(yè)來說至關(guān)重要。汽車需要從多個來源（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，因為其涵蓋多個方面，包括云連接、與智能手機(jī)等個人設(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機(jī)也不盡相同，其包含的個人數(shù)據(jù)可能對黑客極具價值，比如支付信息。對于 IVI 來說，主要安全風(fēng)險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整個系統(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、安全通信和驗證支持，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)，因為這些區(qū)域可能構(gòu)成入侵車內(nèi)其他高風(fēng)險計算系統(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，同時還全力推動在標(biāo)準(zhǔn)化和開源軟件方面的持續(xù)合作，為整個汽車行業(yè)帶來堅實的安全保障。

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)的多個核心組件，滿足汽車計算的全方位需求。

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。指針驗證 (PAC)、分支目標(biāo)識別 (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)對不斷增長的代碼行數(shù)所帶來的風(fēng)險。這對汽車市場至關(guān)重要，因為目前仍存在大量使用如 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、開發(fā)和開發(fā)后階段，對安全風(fēng)險進(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)計中。

安全并非僅靠硬件層面就能實現(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，而不必了解每一項新的集成所涉及的專有硬件規(guī)則。同時，對于硬件供應(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)造的價值。

系統(tǒng)化設(shè)計，加速實現(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 推出了計算子系統(tǒng) (CSS)，正如 Neoverse CSS 和終端 CSS 一樣，Arm 也計劃推出汽車 CSS，將其 AE IP 的配置進(jìn)行預(yù)集成與驗證，并在先進(jìn)的代工工藝上，對性能、功耗和面積進(jìn)行優(yōu)化，首款 Arm 汽車 CSS 預(yù)計于 2025 年交付。

此外，為了助力合作伙伴進(jìn)一步實現(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。借助虛擬原型平臺，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 IP 進(jìn)行評估。通過重塑合作伙伴的設(shè)計流程，虛擬原型平臺加快了 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，為助力汽車和云計算社區(qū)構(gòu)建起一個共同的平臺以促進(jìn)協(xié)作和測試，進(jìn)而推動 SDV 時代的發(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，推動軟件的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。SOAFEE的成員打造了一個全新的軟件解決方案生態(tài)系統(tǒng)，通過實現(xiàn)軟件一致性來為芯片開發(fā)和部署進(jìn)程提供支持，這對于將在2025年推出的Arm汽車計算子系統(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、一級供應(yīng)商、OEM 廠商等，中國社區(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)化平臺和強(qiáng)大的生態(tài)合作，Arm 將繼續(xù)推動汽車行業(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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