NXP S32G: Gateway Unificado para Veículos Conectados de Próxima Geração

LAS VEGAS — A NXP Semiconductors revelou o S32G, uma fusão single-chip de um microprocessador automotivo e um processador de rede enterprise, segundo Ray Cornyn, VP e GM de Vehicle Dynamics Products. O S32G serve como gateway central para carros conectados, entregando networking enterprise-grade, suporte ADAS avançado e comunicações seguras robustas.

O que o NXP S32G envolve (Fonte: NXP Semiconductors)

Um olhar mais atento dentro do S32G revela uma wish list de OEMs automotivos para veículos de próxima geração em 2021 e além.

Entre os desejos estão: atualizações de software over-the-air – à la Tesla – para tornar veículos "software upgradeable", uma mudança para novas arquiteturas de veículo baseadas em domínio (ou seja, consolidação de ECUs), recursos de segurança reforçados (incluindo detecção/monitoramento de intrusão), a capacidade do veículo de analisar dados no edge sem depender constantemente da nuvem, e segurança atualizada para ASIL D.

Em "veículos conectados", OEMs automotivos buscam novas oportunidades de negócio, incluindo modelos de assinatura e seguros baseados em uso.

"É uma tendência mundial entre OEMs automotivos trazer todas estas novas oportunidades e capacidades para veículos de próxima geração", disse Brian Carlson, diretor, gerenciamento de linha de produto para processadores de rede veicular na NXP.

Se um carro software-upgradeable é o objetivo da indústria automotiva, o S32G parece projetado para levar OEMs automotivos um passo mais perto.

Phil Magney, Fundador e Principal da VSI Labs, observou que o S32G "é projetado para servir como gateway para processamento de domínio centralizado, que é a arquitetura de suporte do carro software-defined. Além disso, novas arquiteturas de veículo devem suportar volumes tremendos de dados através de múltiplas interfaces."

Ele notou: "Até este ponto, networking tem sido um pouco um afterthought. Mas na realidade, é bastante crítico já que há tantos dados movendo-se pelo veículo. O S32G pode lidar com todo o plumbing e segurança, timing e requisitos de segurança associados." Ele adicionou que há muitos controladores de rede projetados por grandes fornecedores de chips e Tier Ones. Mas entre processadores de rede existentes, "Não vi nada que agregue tudo em um chip como o S32G."

O novo processador já está em sampling, e OEMs automotivos estão testando S32G atualmente, disse Carlson. Para demonstrar o apelo do S32G entre players automotivos chave, a NXP, em seu press release, compartilhou uma citação de Bernhard Augustin, diretor de ECU Development Autonomous Driving da Audi: "Encontramos a combinação única de networking, performance e recursos de segurança do processador S32G como ideal para uso em nosso controlador de domínio ADAS de próxima geração."

Família de Processadores S32

S32G é parte da família de processadores S32 da NXP baseada em uma arquitetura unificada de MCUs de alto desempenho, MPUs, aceleração application-specific e interfaces.

A família S32, projetada para ser escalável, permite que desenvolvedores criem software em um ambiente uniforme através de plataformas de aplicação.

O objetivo é permitir que desenvolvedores reutilizem seu caro trabalho de P&D, encurtando time-to-market enquanto a indústria automotiva lida com mudanças rápidas em arquiteturas de veículo nos próximos vários anos.

A NXP observou que a plataforma mantém "qualidade automotiva, confiabilidade e performance ASIL D através de múltiplos espaços de aplicação por todo o veículo."

Processador de Rede Veicular

Primeiro e acima de tudo, S32G fornece um nível sem precedentes de capacidades de networking e processamento.

Mostrado no diagrama de blocos abaixo, o processador S32G incorpora núcleos de microcontrolador Arm Cortex M7 lock-step e uma capacidade industry-first de lock-step clusters de núcleos de aplicação Arm Cortex-A53.

À medida que a quantidade de dados coletados e transportados dentro de um veículo cresce exponencialmente, a capacidade do processador de acelerar redes automotivas e pacotes Ethernet torna-se cada vez mais crítica, explicou Carlson.

É uma coisa vangloriar a habilidade de um processador de rede de lidar com grandes dados. Mas é uma história totalmente diferente se o chip pode realmente acelerar processamento de dados. Sem aceleração, a rede do veículo pode facilmente travar, disse Carlson, tornando impossível para o novo veículo oferecer serviços críticos com o performance de rede determinístico demandado por OEMs automotivos.

Processadores S32G são projetados para descarregar camadas de transporte para que seu motor de comunicação possa alcançar baixa latência, ele notou. S32G apresenta "blocos de aceleração de rede" projetados para redes automotivas e Ethernet.

Incluídos nos recursos de rede do S32G estão 20× interfaces CAN/CAN FD, 4× interfaces Gigabit Ethernet e uma interface PCI Express Gen 3.

Como comparação, Magney notou que a Tesla "suporta seis canais CAN, quatro canais Ethernet e oito linhas seriais para as câmeras." Chamando Tesla "um proxy para arquiteturas de veículo futuras", Magney disse: "Não surpreendentemente, a NXP fornece controladores Ethernet e CAN para a Tesla."

Outros recursos chave integrados dentro do S32G são segurança e safety.

O S32G, como todos os outros processadores da plataforma S32, incorpora aceleração de segurança de hardware de alto desempenho, junto com suporte de infraestrutura de chave pública (PKI) para gerenciamento de chaves confiável, habilitado por seu Hardware Security Engine (HSE). O HSE firewalled é a root of trust suportando secure boot, fornecendo serviços de segurança do sistema e protegendo contra ataques de canal lateral.

Quanto a safety, processadores S32G oferecem capacidades ASIL D completas, incluindo núcleos de microcontrolador Arm Cortex M7 lock-step e uma capacidade industry-first de lock-step clusters de núcleos de aplicação Arm Cortex-A53, permitindo novos níveis de performance de safety com sistemas operacionais de alto nível e suporte de memória maior.

Versatilidade do S32G

Carlson da NXP fez o ponto de que a beleza do S32G reside em sua versatilidade. O S32G pode ser usado em muitos lugares diferentes dentro de um veículo — variando de um gate processor a um domain controller e processadores de safety ADAS.

Onde em um veículo o S32G pode ser usado (Fonte: NXP)

Magney da VSI Labs observou: "O S32G aparece complementar a muitos dos controladores de domínio AV ou ADAS porque consolida um punhado de chips em um." Ele adicionou: "Caso contrário, a funcionalidade do S32G seria espalhada com múltiplos transceptores e controladores para lidar com todo o tráfego de dados. O S32G também contém todos os elementos críticos de timing, memória, segurança e aceleradores de rede necessários para suportar todos os dados sendo passados dentro do veículo."