Vamshi Kandalla
GRL 首席策略官
先進的計算系統正在推動現代汽車行業的需求和創新。 已達到 575 億美元的全球智慧汽車市場正在以17% 的複合年率成長，預計在 2032 年將達到 2,657 億美元1。 然而，系統或意外故障仍然是開發人員必須克服的障礙。 好消息是，PCI Express® (PCIe®) 架構支援的功能安全性 (FuSA) 可以幫助彌補汽車系統的致命缺點。
PCIe 的冗餘架構方面可實現符合當今嚴格的安全標準的錯誤檢測、修正以及報告功能。 根據 ABI Research 的「PCI Express 市場機會報告」2，使用PCIe 應用汽車儲存和非儲存功能的總可尋址市場（TAM）將以53% 的複合年增長率，從2022 年的7,797 萬美元增至 2030 年的36.1 億美元。
現代的汽車數位駕駛艙利用最先進的技術來提高駕駛舒適度。 而該駕駛艙則儲存以TB計算的資料量。 資料記錄的監管要求強調了可靠高速資料儲存解決方案的重要性。 資料的傳輸，存儲，處理，和保護都是實施存儲解決方案時的關鍵考慮因素。 目前其簡單的整合和部署路徑以及短暫上市時間的 PCIe 技術就因此受到青睞。
此外，可擴充及虛擬化的 PCIe 善於建構模組化處理架構。 比方說，想要提高資料交換速率沒必要徹底修改應用程式。 只需向 PCIe 介面新增額外通道就行。 這使應用程式以最少的處理器互動實現高傳輸速率。 此外，開發人員還可以受益於虛擬化支援和擴展功能，例如 SR-IOV（單根 IO 虛擬化）和 ATS（地址轉換服務），以解決了安全性問題。
由於最初為汽車環境設計的SoC適應於行動設備，汽車 IVI（車載資訊娛樂）應用通常使用基於通用快閃記憶體（UFS）介面的儲存解決方案。 這也讓 UFS 已成為智慧型手機中基於 eMMC 儲存的後繼者。
然而，基於 PCIe 的解決方案在順序和隨機讀寫操作方面均明顯優於基於 UFS 的解決方案（圖 1）。 因此，前者在下一代汽車 IVI 平台中的廣泛採用也不足為奇。 PCIe 介面在資料儲存和存取方面也不處於劣勢。 例如，基於 NVMe 建構的汽車級固態硬碟 (SSD) 完全滿足最高資料傳輸速度的要求。 此外，PCIe 介面協定比其他介面更有效率，與 UFS 相比具有額外的低延遲優勢。
圖 1：基於 UFS 和基於 PCIe 的儲存解決方案之間的效能差異（資料來源：PCI-SIG®）
想確保高速行駛安全的系統必須擁有處理來之高清攝像頭，雷達和光達的多達20個感測器的資料量。 高階駕駛輔助系統（ADAS）透過高運算能力，可以準確預測車輛周圍環境並執行精確的判斷。 而 PCIe 技術透過提供低延遲連接和高處理能力，可以滿足運算需求方面至關重要的作用3。
市場壓力和新法規也提高了半導體技術的需求。 同時，開發人員還必須努力縮短開發週期、增強網路安全和先進功能，以成功整合半導體。 PCIe 支援集中式區域架構的能力再次使其成為強大且多功能的解決方案，可適應不斷複雜化的系統以及網路安全標準。
即使汽車製造商競相追趕國際競爭對手的快速步伐，嚴格的汽車安全標準和測試仍然導致新技術落後 5 至 7 年。 然而，中國製造商的進展正將這一差距縮小到 3 至 5 年 4。
憑藉 PCIe 可支援 x1 到 x16 的靈活鏈路寬度的能力，汽車製造商可以縮短汽車應用開發時間並快速適應新技術要求。 此外，PCIe 的內建功能（例如錯誤偵測和報告）以及可互通的現成組件同樣使開發流程以及上市時間進一步縮短5。
集中式區域架構將車輛功能整合到更少、更強大的電子控制單元 (ECU) 中。 這不斷簡化了管理過程，同時也平滑了軟體更新，降低複雜性和維護成本。 更少的 ECU 也意味著更高的通訊效率以及更強的系統效能。 這種集中式架構與 ADAS、無線 (OTA) 更新和強化的車輛連接等現代智慧汽車組件無縫結合6。
隨著汽車製造商不斷解決射頻遠端解鎖系統等防盜措施的安全漏洞，駭客群將從車輛內部介面中尋找突破口。 當局已經在起草新的法規來應對駭客的操作。 例如，聯合國關於網路安全的第 155 號法規對汽車製造的整個過程提出了嚴格的管理和保護要求，包括軟體、系統、組件以及智慧財產權。
從 2024 年 7 月開始，聯合國第 155 號法規正式要求汽車製造商遵守合規要求，作為參與歐盟市場的先決條件。 PCIe 可以透過完整性和資料加密（IDE）等功能，確保對透過 PCIe 連結傳輸的資料包進行硬體級加密和完整性檢查，為內部介面的複雜攻擊提供額外的保護層7。
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Vamshi 憑藉在半導體行業超過 20 年的經驗，為 GRL 帶來了引人注目的成功策略。 在加入 GRL 之前，Vamshi 是 Symmetricom 全球嵌入式解決方案部門的負責人，負責全球行銷、產品管理、技術管理和業務創建； 並在 Applied Micro、MosChip Semiconductor 和 Standard Microsystems (SMSC) 擔任領導職務。 Vamshi 擁有 B.E. 在儀器工程和MBA學位。