業界首款ASIL D就緒並具備整合安全監控的雙核心Lockstep處理器IP ...

新思科技 (Synopsys, Inc.) 近日宣布推出DesignWare^® ARC^® EM Safety Island IP，該雙核心Lockstep處理器能簡化關鍵安全應用的開發，並加速車用SoC的ISO 26262認證。透過新的汽車安全完整性等級ASIL(Automotive Safety Integrity Level) D級就緒認證的DesignWare ARC EM4SI、EM6SI、EM5DSI 和EM7DSI處理器，並整合自我檢測的安全監控，及包括錯誤校正碼(error correcting code，ECC)和可編程監視計時器(programmable watchdog timer)等硬體安全功能，能協助偵測系統失靈及執行時間(runtime)錯誤。

ARC EM Safety Islands備有完整的安全文件 (safety documentation)，能提供包括故障模式、效應及診斷分析 (failure modes, effects and diagnostic analysis，FMEDA) 等安全相關檢測報告，協助設計者加速符合晶片及系統層級的ISO 26262 ASIL D規範。此外，針對ARC處理器，通過ASIL D就緒認證的ARC MetaWare安全開發工具組，能簡化符合ISO 26262規範的軟體開發、除錯以及最佳化流程。ARC EM Safety Islands可說是為了符合各式汽車應用 (包括先進駕駛輔助系統 (advanced driver assistance systems ，ADAS) 、雷達及感測器等) 對於晶片面積及安全應用上的要求。

檢測機構SGS-TÜV Saar GmbH半導體部門產品經理Wolfgang Ruf表示：「對於講求關鍵安全這類的SoC而言，排除單點故障，是通過ASIL D認證的重要條件。使用新思科技預先驗證且通過ASIL D就緒認證的ARC EM Safety Islands，設計人員可大幅縮減讓車用SoC達到ISO 26262認證所耗費的開發時程。」

DesignWare ARC EM Safety Islands可配置(configurable)並可延展(extendable)的特性，能滿足每個目標應用(target application)對於效能、功耗及面積的獨特需求。ARC EM4SI是以32位元超小型 ARC EM4處理器為基礎的雙核心Lockstep處理器解決方案，並具備單循環緊密耦合記憶體。以ARC EM5D處理器為基礎 ，ARC EM5DSI增加了超過150個DSP指令，以及統一的加乘單位 (multiply/MAC unit) ，能大幅加速訊號的處理演算。ARC EM6SI及ARC EM7DSI所提供的功能分別與EM4SI 和EM5DSI相同，其中包括高達32 KB的指令和資料快取 (data cache) 。ARC EM Safety Islands包括一系列安全相關的功能，內容如下：

·         具自我檢測的安全監控功能，以確保Lockstep的運作。

·         ECC邏輯能識別及校正緊密耦合記憶體中的數據，並處理其中錯誤。

·         硬體堆疊防護(stack protection)能檢查預留堆疊空間的溢位(overflow)和虧位(underflow)，以避免資料毀損以及程式失靈。

·         監視計時器(watchdog timer)能協助系統從死結(deadlock)狀況中恢復，此外，萬一有資料竄改情事發生，也能即時提供反制。

安全監控(Safety monitor)功能包括具備同位檢查(parity)的時間分集(time diversity)，當兩個核心同時受到噪音脈波 (noise pulse)影響時，該功能可確保系統的完整性。除此之外，ARC EM Safety Islands的選配，包括浮點運算單元(floating point unit，FPU)、microDMA控制器以及記憶體保護裝置(MPU)，能協助執行重要應用時免於受到惡意碼攻擊。這些選配與每個處理器核心緊密耦合，除了能提供備援，更進一步減少SoC發生單點故障。ARC EM Safety Island的核心也能以獨立的雙核心模式運作，針對那些不需要Lockstep執行的應用 (例如滿足ASIL B安全標準的應用) 提供額外的操作效能。

DesignWare ARC MetaWare安全開發工具組，能讓開發人員利用優化的編譯器、除錯器以及指令集模擬器，為嵌入式應用編寫出高效率的程式碼，同時進行除錯任務。通過ASIL D 就緒認證的MetaWare編譯器工具鏈(toolchain)，包含一個安全手冊及安全指南，可協助開發人員滿足ISO 26262標準，並為安全相關系統的符合性測試 (compliance testing) 做好準備。ARC EM Safety Islands利用新思科技功能安全驗證工具，所進行的故障注入測試 (fault injection testing) ，該工具包含Certitude^® 檢證and VCS^® 模擬，能有效減少驗證的時間和作業。同時，驗證內容也包括涵蓋ISO 26262 ASIL D等級的隨機故障檢測(random fault coverage)。

新思科技IP行銷副總裁John Koeter表示，連網車 (connected vehicle) 中高科技功能的開發，仰賴車用設計人員利用複雜精密的處理器解決方案，不只是為了效能跟功耗，還有安全上的考量。「新思科技透過ASIL D 就緒認證的ARC EM Safety Islands，整合了特定的硬體安全功能，可協助設計人員滿足嚴謹的ISO 26262 要求，更加速車用SoC的開發。」