Arm、安全性に関する新プログラムおよび最新の自動運転対応プロセッサの提供により、自動運転の普及を加速

英Arm（本社：英国ケンブリッジ、日本法人：神奈川県横浜市、以下Arm）は、安全性の分野をリードし、マスマーケット向け自動運転の普及を加速させる取り組みとして、新たな「Arm Safety Readyプログラム」、世界初の自動運転対応プロセッサである「Arm Cortex-A76AE」、およびアプリケーション・プロセッサ初となる安全性技術「Split-Lockテクノロジー」を発表しました。

発表の概要：

• Armが安全性の分野をリードし、マスマーケット向け自動運転の普及を加速
• 「Arm Safety Readyプログラム」：車載用SoCを開発するArmのシリコン・パートナーは、安全性で一歩先を行くことが可能に
• 「Split-Lockテクノロジー」：アプリケーション・プロセッサ初となる、画期的なセーフティ・イノベーション
•  7nmに最適化された「Arm Cortex-A76AE」は、安全性、高性能、業界をリードする効率性とセキュリティIPのオプションを搭載した、世界初の自動運転対応プロセッサ

Armは、自動車メーカーおよび車載エコシステム双方との対話を継続的に行っており、完全自動運転に向けた進展について協議を重ねています。車載用チップメーカーの上位15社はArm IPのライセンシーでもあります。パフォーマンス、消費電力、セキュリティの要件の解決策についてはもちろんのこと、協議の大半では安全性が主要なテーマとして挙げられます。

協議相手の自動車メーカーにとって安全性は最優先事項であり、運転のあらゆる要素を制御する自動運転システムに明白に関連した技術的要因の実現のみならず、車内の人々の自動運転に対する信頼を確かなものにする必要があります。車内の自動運転システムの安全性について一般消費者からの信頼が得られない場合、このテクノロジーがマスマーケットに受け入れられるには時間を要してしまいます。

一方で、自動運転によって解消が期待されているのは、皮肉にもドライバーの人的要因による過失です。あらゆる事故の94%はドライバーの過失の結果であることを考えると、完全自動運転によって、交通事故・死亡事故数の大幅な低減が期待されます。そのため、自動運転対応のSoCやシステムの開発にあたっては、安全性を後回しにした形で、パフォーマンス、電力効率、セキュリティを優先することは認められません。しかしながら、レベル5の自動運転への道のりを埋め尽くすプロトタイプには、最も基本的なセキュリティ機能すら欠いており、消費電力を大量に必要とする高コストなデータセンターCPUが使用されることも往々にして見受けられます。

Armはこの数年間にわたり安全性を最優先課題のひとつとして取り組んでおり、ひいてはADASアプリケーションで使用されるシリコンの65%がArm IPであることの大きな理由となっています。Armの車載エコシステムは、最新のISO認証を取得した、業界で最も広範な機能的安全性IPを利用できます。そして、シリコン・パートナー各社が安全性への取り組みで一歩先を歩み続けられるよう、Armはこのたび、安全性に対する大規模な投資を集約した、Arm Safety Ready (*1) プログラムを発表します。これにより、シリコン・パートナーや自動車のサプライチェーン全体は、これまでのスケジュールを短縮し、より安全な製品を迅速に市場投入できます。
*1) https://community.arm.com/iot/embedded/b/embedded-blog/posts/arm-safety-ready-program-building-confidence-into-your-application?_ga=2.151983289.123097452.1537925304-2040214775.1527833783

しかし、最新の認証や規格を組み込んだところで、Armの安全性分野をリードする取り組みが終わるわけではありません。Armは、安全機能を実装した初の自動運転対応プロセッサとなる、新型Arm Cortex-A76AE (*2) の提供開始も発表します。本製品には、自動車向けの独自設計に加えて、アプリケーション・プロセッサとしては初の導入となる、画期的なセーフティ・イノベーションのSplit-Lock (*3) テクノロジーが採用されています。
*2) https://community.arm.com/iot/embedded/b/embedded-blog/posts/announcing-the-arm-cortex-a76ae?_ga=2.151983289.123097452.1537925304-2040214775.1527833783
*3) https://community.arm.com/iot/embedded/b/embedded-blog/posts/comparing-lock-step-redundant-execution-versus-split-lock-technologies?_ga=2.151983289.123097452.1537925304-2040214775.1527833783

「Safety Ready」が自動運転の水準を向上
Safety Readyプログラムは、Armの既存の安全な製品や新規および将来の製品が対象となっており、ISO 26262とIEC 61508の規格に対応した体系的なフローや開発など、厳格な機能安全プロセスを経ています。Safety Readyは、ソフトウェア、ツール、コンポーネント、認証、規格を一元管理しており、Armのパートナーは、機能安全をよりシンプルかつ低コストに実装できます。プログラムの提供サービスを活用することで、パートナーや自動車メーカーは、自動運転用途に欠かせない最高水準の機能安全を自社のSoCやシステムに実装することが可能となります。

Cortex-A76AE：世界初、安全機能を実装した自動運転対応プロセッサ
画期的な新型CPU であるCortex-A76AEは、車載用に独自設計され、7nmプロセスノード向けに最適化されています。AEとは「Automotive Enhanced」(*4) の略であり、AE指定のすべてのArm IPには、車載要件に応える専用機能が搭載されます。
*4) https://www.arm.com/solutions/automotive/automotive-enhance-ip 

自動運転には高水準の処理機能とともに、固有の安全機能を標準搭載する必要があります。Cortex-A76AEは、Split-Lock機能を搭載した業界初の高性能アプリケーション・プロセッサとして、この2つの要素を妥協なしに実現するものであり、自動運転用途に必要な処理性能と高信頼の安全性を兼ね備えています。Split-Lockは業界にとって目新しいものではありませんが、Armは今回、自動運転などの高性能の車載用途向けに独自設計されたプロセッサを業界で初めて導入することになります。Split-Lock機能の特長は以下の通りです。

• これまでのロックステップCPUの実装では得られなかった柔軟性
• SoC内のCPUクラスタを、高性能重視の「スプリットモード」で構成することで、クラスタ内の2つ（または4つ）の独立したCPUをさまざまなタスクや用途で利用可能
• あるいは、CPUがロックステップ方式で実行される「ロックモード」を使用することで、1ペア（または2ペア）のロック状態のCPUがクラスタ内で作成され、安全完全性のより高い用途に対応
• CPUのクラスタは、シリコンの生産後に、両方のモードを組み合わせた運用向けの構成が可能

Cortex-A76AEは、高電力効率の演算能力でも業界をリードしており、自動車メーカーは、今日のプロトタイプのようなキロワット単位ではなく、ワット単位の電力ですむ自動運転システムを設計することも可能です。こうした低消費電力化により、自動車の電池残量利用でより高いエネルギー効率を発揮しつつ、優れた熱効率によって、演算能力のパッケージングを支援し、自動車の走行距離を伸ばすとともに運転の総コストを抑えることも可能となります。

従来同様、Armはシステム全体を視野に入れており、Cortex-A76AEを補完するものとして、自動運転対応の包括的なSoCの設計用に、Automotive Enhancedによる最新のシステムIPを導入します。新登場の「CoreLink GIC-600AE」、「CoreLink MMU-600AE」、「CoreLink CMN-600AE」は、高性能の割り込み管理、拡張版仮想化/メモリ管理、複数のCPUクラスタへのコネクティビティなどの重要要素に対応しており、安全なマルチコアシステムでパフォーマンスを拡張します。これらの製品は、ASIL-BからASIL-Dの安全完全性をターゲットとした高性能システムを実現できるよう設計されており、Split-Lock機能と体系的な機能のサポートによって、Cortex-A76AEに採用されている機能安全を実現できます。

Armの車載エコシステムが提供できる拡張性
自動運転システムのソフトウェアが大幅に複雑化し、ボリュームが肥大化する中、開発コストは飛躍的に増加しています。この点を考慮すると、ボーイング787ドリームライナーに必要なコード量が1,400万行なのに対し、レベル5の自動運転車には10億行ものコードが必要になると予想されています。Armと自動車開発者の強力なエコシステムは、共通のアーキテクチャを採用することで、車載ソフトウェア・スタックとツールのすべての層でシンプル化とコスト削減を実現しています。

Armの車載IPのロードマップ
Cortex-A76AEは、「Automotive Enhanced」プロセッサのロードマップの第1弾製品であり、業界で最も充実した機能安全対応のIPポートフォリオを実現するものです。最新のロードマップは、「Helios-AE」と「Hercules-AE」で構成され、これらはいずれも7nmに最適化されています。詳細については、製品の発売時に公開されます。ArmのAEロードマップを推進する、安全性を最重要事項とする指針については、ArmのIPGプレジデントであるRene Haasによるブログ記事をご覧ください。(*5)
*5) https://community.arm.com/iot/b/blog/posts/arms-guiding-principle-for-designing-autonomous-class-processors-safety-first?_ga=2.80558487.123097452.1537925304-2040214775.1527833783

Armは車載用途向けチップの設計を1996年より行っており、自動車業界における全体的な演算ニーズに応えることができる唯一の企業です。これによって、車載用チップメーカーの上位15社がArm IPのライセンシーであり、Armベースのシリコンは今日のADAS用途の65%以上、IVI用途の85%に採用されています。安全で自動運転対応なコンピュートソリューションを業界に提供することで、Armとそのエコシステムは、安全性を後回しにすることなく、安全な完全自動運転車の大規模導入に必要となる一般消費者からの信頼獲得に向けて自動車メーカー各社を支援していきます。

Armについて
Armのテクノロジーは、コンピューティングとコネクティビティの革命の中心として、人々の暮らしや企業経営のあり方に変革を及ぼしています。そのエネルギー効率に優れた高度なプロセッサ設計は、1,250億個以上のチップを通してインテリジェントなコンピューティングを実現してきました。Armのテクノロジーは各種センサーからスマートフォン、スーパーコンピュータまで、さまざまな製品をセキュアにサポートしており、世界人口の70%以上に使用されています。さらに、このテクノロジーにIoTソフトウェアやデバイス管理プラットフォームを組み合わせ、顧客がコネクテッドデバイスからビジネス価値を生み出すことを可能にしています。Armは現在1,000社以上のテクノロジーパートナーとともに、チップからクラウドまで、演算が行われるあらゆる分野における設計、セキュリティ、管理を支える技術の最先端を担っています。

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