發布背景
近日，姚期(qi)智院(yuan)士代表標準牽(qian)頭(tou)單位(wei)（交叉(cha)信息(xi)核心技術研究院(yuan)）與標準起草單位(wei)（中(zhong)國(guo)Chiplet產(chan)業聯盟），與國(guo)內主機(ji)廠、一級供(gong)應商代表一起，發布世界(jie)首個車(che)規級Chiplet接口標準：《車(che)規級芯粒互連標準ACC_RV 1.0》- Road vehicles- Advanced Cost-driven Chiplet Interface（ACC_RV）(標準可通過//accchiplet.iiisct.com/進(jin)行下載(zai)）。
近年來，新能源及人工智能產業的快速發展正在推動汽車產業的數字化變革，“新四化”大趨勢下，傳統分布式的汽車電子電氣架構正在逐步向域控制式以及中央計算平臺演進，不同類型智能座艙、智能駕駛解決方案在新車型上的創新及搭載率快速提升。汽車智能化率在高速增長的同時，也展現出產品層次及功能需求顯著多元化的特點，而汽車芯片作(zuo)為(wei)核心“大腦”，在傳(chuan)統SoC設計思路下(xia)，單(dan)芯片如何能夠(gou)靈活適配于不(bu)同車型(xing)的需求，亦往往成為(wei)取舍痛點(dian)。
Chiplet架(jia)構(gou)通過將(jiang)SoC中的通用模塊與專用模塊解耦(ou)并(bing)分別生產(chan)成(cheng)小芯粒，由主機廠以(yi)及(ji)Tier1根據自身車型適配需求(qiu)進行靈活選擇(ze)并(bing)異(yi)構(gou)集成(cheng)，可(ke)(ke)提供兼(jian)顧高(gao)性能、安(an)全穩定、成(cheng)本(ben)可(ke)(ke)控、擴展性強、迭(die)代周期短等綜合需求(qiu)的解決方(fang)案，將(jiang)成(cheng)為未來(lai)中央計算平(ping)臺硬件(jian)架(jia)構(gou)的重(zhong)要的發(fa)展方(fang)向。
標準訂立原則
滿(man)足最高級別功能安全（最高可支持到(dao)Asil-D級）
信(xin)號通(tong)路安全（國密算法(fa)）
針對信道(dao)優化（車(che)規芯片與(yu)封裝覆銅(tong)更厚，以增加加速度(du)耐受(shou)力），增強高速串口均衡(heng)能力
在滿(man)足車規級功能(neng)安(an)全、信(xin)號通路安(an)全等的(de)前提(ti)下，盡可能(neng)壓低(di)車規所帶來(lai)的(de)更多的(de)Chiplet測(ce)試成本
ACC_RV 1.0車規標準總概
工作溫度：支持-40~150℃。
存(cun)儲(chu)保(bao)護：在(zai)存(cun)儲(chu)加入(ru)ECC校驗(yan)保(bao)護，實現1bit糾(jiu)錯(cuo)，2bit以上(shang)檢(jian)測出(chu)錯(cuo)誤(wu)。
端到端總線保護：在數據輸入本端鏈路層之前，通過CRC計(ji)算生成(cheng)冗(rong)余位，當數據傳輸到對(dui)端鏈路層后，進行CRC校驗，從(cong)而避免數據在傳輸過程中(zhong)的失(shi)效問(wen)題。
芯片監(jian)控：加入電壓、溫度的監(jian)測邏輯，支持上報。
啟(qi)動自(zi)檢(jian)：在芯片上電(dian)的時候進(jin)行邏輯(ji)自(zi)檢(jian)。在關機下電(dian)時，完(wan)成邏輯(ji)自(zi)檢(jian)，并將自(zi)檢(jian)結果留存，待下次上電(dian)時讀取(qu)。自(zi)檢(jian)若出(chu)錯，則直接(jie)上報。支持(chi)安全島主動發起自(zi)檢(jian)。
冗余(yu)(yu)信(xin)(xin)(xin)道(dao)：在信(xin)(xin)(xin)道(dao)組之外，需要添加(jia)冗余(yu)(yu)信(xin)(xin)(xin)道(dao)。當某一(yi)信(xin)(xin)(xin)道(dao)發生(sheng)故障(zhang)時，支持(chi)用冗余(yu)(yu)信(xin)(xin)(xin)道(dao)去替換故障(zhang)信(xin)(xin)(xin)道(dao)。
快速測(ce)試(shi)：信道設計上加入一個旁路模(mo)式(shi)，即復用信道。這個模(mo)式(shi)復用Chiplet高(gao)速串(chuan)(chuan)口(kou)為測(ce)試(shi)通(tong)道輸(shu)入端(duan)(duan)口(kou)，測(ce)試(shi)激勵通(tong)過測(ce)試(shi)通(tong)道輸(shu)入端(duan)(duan)口(kou)，進入片(pian)內(nei)進行測(ce)試(shi)；同(tong)時(shi)(shi)，Chiplet高(gao)速串(chuan)(chuan)口(kou)可以(yi)被復用為測(ce)試(shi)通(tong)道輸(shu)出(chu)端(duan)(duan)口(kou)，片(pian)內(nei)響應(ying)通(tong)過測(ce)試(shi)通(tong)道輸(shu)出(chu)端(duan)(duan)口(kou)，輸(shu)出(chu)片(pian)外觀測(ce)。由于(yu)高(gao)速串(chuan)(chuan)口(kou)的高(gao)速度，可以(yi)極大加快測(ce)試(shi)速度，減少機(ji)臺(tai)占用時(shi)(shi)間(jian)。
信(xin)道的(de)Loopback測(ce)試(shi)：Loopback測(ce)試(shi)能夠滿(man)足(zu)，封(feng)裝(zhuang)之前信(xin)道通路的(de)自檢自測(ce)，可提前發現故(gu)障，加(jia)快測(ce)試(shi)速度。
1.存儲器自測試及修復（MBIST and Memory repair）
對(dui)嵌入式存(cun)儲(chu)(chu)(chu)器(qi)(qi)(qi)需(xu)要(yao)采用內(nei)建自測(ce)(ce)試(shi)結構，目標(biao)是在車輛使用場(chang)景下，隨(sui)時能夠啟(qi)動(dong)測(ce)(ce)試(shi)，并且使用盡可能少的測(ce)(ce)試(shi)管腳(jiao)，來完成控(kong)制激勵輸(shu)入，檢(jian)測(ce)(ce)輸(shu)出。存(cun)儲(chu)(chu)(chu)器(qi)(qi)(qi)自測(ce)(ce)試(shi)結構需(xu)要(yao)內(nei)置激勵產生單元，在啟(qi)動(dong)測(ce)(ce)試(shi)信號拉高后產生測(ce)(ce)試(shi)激勵對(dui)存(cun)儲(chu)(chu)(chu)器(qi)(qi)(qi)進行讀(du)寫操(cao)作，讀(du)取存(cun)儲(chu)(chu)(chu)器(qi)(qi)(qi)內(nei)部(bu)值(zhi)，在比(bi)較器(qi)(qi)(qi)內(nei)與期望值(zhi)進行對(dui)比(bi)。對(dui)比(bi)結果通過一個標(biao)志(zhi)位輸(shu)出，通過標(biao)志(zhi)位信號可以判斷存(cun)儲(chu)(chu)(chu)器(qi)(qi)(qi)是否存(cun)在缺陷。
上述(shu)對存儲器的(de)(de)讀寫操(cao)作(zuo)，即對連續地址(zhi)空間升序或降序寫入特定數值，并讀出，這種讀寫操(cao)作(zuo)稱為測試算法。復雜算法帶來(lai)更(geng)高的(de)(de)覆蓋率，保障(zhang)功(gong)能安全。
為了滿(man)足車(che)規(gui)功能(neng)安全需(xu)求，存(cun)儲(chu)(chu)器(qi)測試需(xu)要(yao)包含自(zi)修復功能(neng)。測試方(fang)案包括，必須選擇帶有冗余行(xing)/列邏輯(ji)的存(cun)儲(chu)(chu)器(qi)，當(dang)存(cun)儲(chu)(chu)器(qi)自(zi)測試發現存(cun)儲(chu)(chu)器(qi)故障時，用冗余行(xing)/列替換故障行(xing)/列，并將這(zhe)種替換信息存(cun)入(ru)片上(shang)可編程(cheng)存(cun)儲(chu)(chu)器(qi)。
存儲(chu)器自測試與修復，很大程度(du)上(shang)提高了芯片良(liang)率和可靠性(xing)，增強后期使用中發生故障時的處(chu)理能力，適(shi)用車規應用場景。
2.邏輯自測試（LBIST）
車規(gui)使(shi)用場景(jing)下，芯片需要滿足(zu)自測(ce)試(shi)(shi)。所(suo)以對于(yu)片上邏(luo)輯(ji)(ji)需要加(jia)入自測(ce)試(shi)(shi)結構；同時考慮頂(ding)層管腳資(zi)源的限(xian)制，使(shi)用壓(ya)縮(suo)(suo)邏(luo)輯(ji)(ji)，將數(shu)目龐大的測(ce)試(shi)(shi)掃描(miao)鏈，壓(ya)縮(suo)(suo)為若干個測(ce)試(shi)(shi)通道；掃描(miao)鏈的輸出(chu)經過壓(ya)縮(suo)(suo)邏(luo)輯(ji)(ji)，壓(ya)縮(suo)(suo)成若干輸出(chu)。
邏(luo)輯自(zi)測(ce)試啟動后，偽(wei)隨(sui)機圖(tu)形產生器(qi)(qi)產生測(ce)試圖(tu)形，經過(guo)內置(zhi)有線性反饋(kui)移位寄(ji)存(cun)器(qi)(qi)的(de)解壓(ya)縮(suo)邏(luo)輯解壓(ya)后灌入(ru)掃描鏈中，通過(guo)一(yi)(yi)系列(lie)移位，捕(bu)獲(huo)，再移位操作，抓(zhua)取電(dian)路(lu)反饋(kui)值(zhi)(zhi)并且與期望值(zhi)(zhi)相比，判斷電(dian)路(lu)是否存(cun)在故障。額外的(de)，需要一(yi)(yi)個壓(ya)縮(suo)邏(luo)輯對多掃描鏈的(de)輸(shu)出進行壓(ya)縮(suo)后，再次進入(ru)一(yi)(yi)個多輸(shu)入(ru)簽名寄(ji)存(cun)器(qi)(qi)電(dian)路(lu)，在這里和期望值(zhi)(zhi)進行對比，大大減少(shao)了管(guan)腳數目。
3.安全島控制
自(zi)測(ce)試(shi)(shi)(shi)必(bi)須受到來(lai)自(zi)安全島的(de)(de)專(zhuan)用車規CPU的(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)，在車輛上電或空閑時(shi)，啟動(dong)測(ce)試(shi)(shi)(shi)。測(ce)試(shi)(shi)(shi)時(shi)，專(zhuan)用車規CPU發送測(ce)試(shi)(shi)(shi)指令，通過(guo)總線接(jie)口，對系統內(nei)測(ce)試(shi)(shi)(shi)控(kong)(kong)制(zhi)器進行(xing)操作，最終由系統內(nei)測(ce)試(shi)(shi)(shi)控(kong)(kong)制(zhi)器通過(guo)標(biao)準測(ce)試(shi)(shi)(shi)訪(fang)問(wen)接(jie)口啟動(dong)測(ce)試(shi)(shi)(shi)，收(shou)集結果。安全島內(nei)CPU采用雙鎖步(bu)設計，為測(ce)試(shi)(shi)(shi)程序安全運行(xing)提供保障。
4.信道冗余及重映射設計
在信(xin)道(dao)組(zu)之(zhi)外，需要(yao)添加冗(rong)(rong)余(yu)(yu)信(xin)道(dao)。當某一信(xin)道(dao)發生故障(zhang)時(shi)，用冗(rong)(rong)余(yu)(yu)信(xin)道(dao)去替(ti)換故障(zhang)信(xin)道(dao)，這(zhe)一冗(rong)(rong)余(yu)(yu)設計將提升良率和(he)可靠(kao)性。
在信(xin)(xin)道(dao)(dao)的(de)發(fa)送端，接收(shou)端分別加入(ru)(ru)一個3輸(shu)入(ru)(ru)的(de)信(xin)(xin)道(dao)(dao)選(xuan)(xuan)擇(ze)器，信(xin)(xin)道(dao)(dao)的(de)信(xin)(xin)號逐次送入(ru)(ru)相鄰兩邊信(xin)(xin)道(dao)(dao)選(xuan)(xuan)擇(ze)器，這樣，如果信(xin)(xin)道(dao)(dao)1發(fa)生故障，通(tong)(tong)過(guo)控制選(xuan)(xuan)擇(ze)器的(de)選(xuan)(xuan)擇(ze)端，將輸(shu)入(ru)(ru)2映(ying)射(she)到冗(rong)余信(xin)(xin)道(dao)(dao)1的(de)選(xuan)(xuan)擇(ze)器上，通(tong)(tong)過(guo)冗(rong)余信(xin)(xin)道(dao)(dao)的(de)發(fa)送器發(fa)送輸(shu)入(ru)(ru)2，同時冗(rong)余信(xin)(xin)道(dao)(dao)1的(de)接收(shou)器輸(shu)出(chu)(chu)(chu)，再映(ying)射(she)回到原先信(xin)(xin)道(dao)(dao)1的(de)輸(shu)出(chu)(chu)(chu)2，這樣輸(shu)入(ru)(ru)2到輸(shu)出(chu)(chu)(chu)2的(de)傳輸(shu)就通(tong)(tong)過(guo)冗(rong)余信(xin)(xin)道(dao)(dao)1完成。同理，信(xin)(xin)道(dao)(dao)2故障時，輸(shu)入(ru)(ru)3到輸(shu)出(chu)(chu)(chu)3的(de)傳輸(shu)，可以(yi)向下(xia)映(ying)射(she)到冗(rong)余信(xin)(xin)道(dao)(dao)2上進行。
這種冗余設(she)計大大提高了(le)可靠性(xing)，使用與車規(gui)測(ce)試后的修復。由于車規(gui)測(ce)試的復雜性(xing)，標(biao)準中特加入快速測(ce)試相關模式，具體方法如下：
1.信道旁路模式
信道(dao)設計上加(jia)入(ru)(ru)一(yi)個旁路模式，即復(fu)(fu)(fu)用信道(dao)。這個模式使(shi)差(cha)分(fen)輸(shu)(shu)入(ru)(ru)端口(kou)(kou)可以被(bei)復(fu)(fu)(fu)用為測(ce)試(shi)(shi)通(tong)(tong)道(dao)輸(shu)(shu)入(ru)(ru)端口(kou)(kou)，測(ce)試(shi)(shi)激(ji)勵通(tong)(tong)過測(ce)試(shi)(shi)通(tong)(tong)道(dao)輸(shu)(shu)入(ru)(ru)端口(kou)(kou)，進入(ru)(ru)片內(nei)進行測(ce)試(shi)(shi)；同(tong)時，差(cha)分(fen)輸(shu)(shu)出(chu)端口(kou)(kou)可以被(bei)復(fu)(fu)(fu)用為測(ce)試(shi)(shi)通(tong)(tong)道(dao)輸(shu)(shu)出(chu)端口(kou)(kou)，片內(nei)響應通(tong)(tong)過測(ce)試(shi)(shi)通(tong)(tong)道(dao)輸(shu)(shu)出(chu)端口(kou)(kou)，輸(shu)(shu)出(chu)片外觀測(ce)。高速差(cha)分(fen)端口(kou)(kou)的復(fu)(fu)(fu)用為測(ce)試(shi)(shi)通(tong)(tong)道(dao)端口(kou)(kou)，可以加(jia)快測(ce)試(shi)(shi)速度。
旁路模式規定，差分信道輸入可以直接被導入片內，輸入信道被旁路；差分信道輸出可以直接來自片內，輸出信道被旁路。
2.信道的Loopback測試
內loopback模式中，輸(shu)出側(ce)輸(shu)出預(yu)置(zhi)(zhi)測試圖(tu)形，通(tong)過(guo)內部(bu)選擇環(huan)回到(dao)輸(shu)入(ru)側(ce)，輸(shu)入(ru)測采樣數據和預(yu)置(zhi)(zhi)測試圖(tu)形進行對比，判斷(duan)內部(bu)信道通(tong)路是否正常(chang)。
外loopback模式中，輸出側輸出預置測試圖形，必須通過輸出端口輸出到片外，并且通過輸入側的選擇器環回到輸入側，輸入測采樣數據和預置測試圖形進行對比，判斷內部信道通路是否正常。
Loopback測試能夠滿足，封裝之前信道通路的自檢自測，可提前發現故障，加快測試速度。
ACC_RV同期通過開放原(yuan)子基金會“元遨”開源智(zhi)能(neng)出行項目發布。
