全自主IP KungFu内核：实现从单核到多核的统一处理器架构

2022年11月14日，由盖世汽车主办，上海虹桥国际中央商务区管委会、上海闵行区人民政府指导，上海南虹桥投资开发（集团）有限公司协办的2022第二届智能汽车域控制器创新峰会上，芯旺微电子FAE总监卢恒洋提出，作为向上集成和扩展计算的设备，域控制器是实现软件定义汽车的第一步。基于对域控制器的理解，芯旺微电子认为，IO与计算的分离是接下来汽车电子电气架构发展的主要方向，且区域控制器作为作为实现电源管理、数据连接和功能集成的核心，将快速部署在电子电气架构中，形成关键的电子架构系统。

芯旺微电子是一家定位于汽车电子、工业控制等市场的芯片设计公司，拥有自主知识产权的嵌入式处理器内核--KungFu和全栈的开发工具系统。目前， KungFu内核的MCU已应用于汽车照明、电机电源控制、辅助驾驶、智能座舱、底盘动力以及车身控制等整车各域的零部件中。

卢恒洋 | 芯旺微电子 FAE总监

以下为演讲内容整理：

关于芯旺微电子

上海芯旺微电子是一家基于KungFu内核研发高性能MCU和DSP的高新技术企业，成立10多年来，一直专注于汽车、工业等高可靠领域，不仅为用户提供差异化的产品，还为用户提供完备的开发工具链，实现从产品到开发工具链的全覆盖。KungFu系列MCU具备低功耗、高可靠、高性能以及良好的批量一致性和稳定性，累计出货数亿颗。

在汽车电子这一关键领域，我们通过布局自主的处理器内核，来实现产品化的落地。通过KungFu内核的MCU，我们已经和很多国内Tier 1和主机厂建立起了深入的合作，我们的产品应用到了国内外各大主流主机厂的汽车上。

我们从2012年开始打造KungFu内核MCU产品，KungFu处理器架构也于2012年真正实现商业化。从刚开始最简单的8位MCU开始，我们在2019年时基于KungFu处理器内核成功推出32位MCU产品。2020年，汽车行业开始向我们国内半导体厂商打开大门，至今我们已经推出近五十款款汽车级KungFu内核8位和32位MCU产品。今年，我们会发布一款符合ISO 26262标准ASIL-B等级的更强大性能的MCU产品，接下来还会量产多核，实现ASIL-D等级面向域控和底盘控制的高端MCU产品。

区域控制器：提升汽车智能化的重要一步

如今汽车电子电控系统正向软件定义汽车的方向发展，但软件定义汽车不是目的，我们的目的是在电气化越来越复杂的情况下，降低成本，减少线束，提高可靠性，快速进行软件和产品的迭代，实现千人千面、千车千面的目标。

传统电子电气采用的是分布式架构，分布式架构的特点是每个功能有一个单独的ECU，功能越多，ECU控制器、线束就越多，而这样的分布式架构将不适用于智能汽车。

作为向上集成和扩展计算的设备，域控是实现软件定义汽车的第一步，但域控解决不了根本性的问题。区域控制器此时的作用就非常关键，作为一个节点，扮演着集线器的角色，可满足车辆空间内物理设备（各种传感器、外围设备和制动器）的配电和数据连接需求，同时也是电源和数据的中心。例如Onebox把EPS、ESC等功能集成到一起，形成了线控底盘。区域控制器看似功能简单，但其对简化汽车架构，进一步提升汽车性能却是至关重要的一步。

根据以上理解，我们认为I/O与计算的分离是接下来汽车电子电气架构的一个主要方向。中央网关和域控实现的是信息中心、软件服务中心的高计算和硬件虚拟化需求，而区域控制器作为实现电源管理、数据连接和功能集成的核心，将快速部署在电子电气架构中，形成关键的电子架构系统。

全自主IP KungFu内核：实现从单核到多核的统一处理器架构

汽车的各个不同零部件对于MCU控制器性能的要求也已经发生了截然不同的变化。区域控制器在不断集成，但功能却不会变，比如未来汽车还是会有车灯系统，只是会把更多功能集成在一起。而不同的区域控制器、不同区域功能对MCU的性能也会提出更高要求。我们认为，接下来汽车照明的MCU可能会需要ASIL-B甚至ASIL-D的MCU产品，车身控制、电机、电源对MCU的性能要求也会发生非常大的变化，内存可能会达到4M甚至8M，主频甚至达到200兆的要求。智能驾驶域对MCU的要求也会如此，内存可能会达到8M、16M以上，主频会达到300兆以上的需求，且对于功能安全和信息安全的要求也会更高。

芯旺微电子推出自主的处理器内核KungFu是全自主IP，KungFu内核是独立于MIPS、ARM、RISC-V的完全自主知识产权处理器架构，实现了从简单到复杂，从单核到多核的统一处理器体系架构。

我们基于自己的KungFu IP架构引申出4个独立的产品架构，最早是KungFu8内核，第二是KungFu32的通用处理器内核，随后是KungFu32D数字信号控制器内核，以及KungFu32DA的多核功能安全系统。

图片来源：芯旺微电子

在KungFu32处理器内核上我们主要做了三代内核的引进。一是KungFu32F的通用处理器内核，目前我们的单核处理器都基于KungFu32F内核实现了量产。

第二是KungFu32D内核，它在KungFu32F内核的基础上集成了DSP处理单元以及支持MAC类运算指令、三角函数指令、倍数开方根指令和SIMD运算指令等。

KungFu32DA由多核系统集成，功能安全达到了ASIL-D，主要是用于域控制器和底盘控制，这款产品我们计划于明年年底或2024年初推向市场。

基于一整套底层的KungFu内核技术，我们推出了多款KungFu32产品。今年年底我们将推出符合ISO26262 ASIL-B等级的功能安全芯片KF32A158和KF32A168，主频最高为180兆赫兹。

域控和区域域控的发展除了对MCU性能有所提升之外，还有对功能安全和信息安全的提升。由于负责的功能越来越多，其安全性也变得越来越重要。基于自主的处理器内核实现功能安全，是我们芯旺微电子非常重要的核心技术和力量。基于自主的内核IP，我们通过硬件安全机制的设计实现功能安全，体现了自主研发能力和创新能力。

芯旺微电子MCU应用场景

图片来源：芯旺微电子

KungFu内核的MCU目前应用于汽车的各个零部件中，应用场景包括汽车照明、电机电源控制以及辅助驾驶、智能座舱、车身控制等。今年KungFu的MCU已顺利进入到底盘域控制的核心ECU控制器中，包括双控的EPB、EPS和ESC等核心模块，并搭载于国内的一些微型车、小型车顺利实现量产。接下来，芯旺高端MCU主要的应用方向包括汽车网关、域控制器、发动机ECU、电驱动系统、BMS，以及汽车底盘的域控和应用

芯旺希望成为中国半导体的坚实供应商，我们的定位是：在中国汽车芯片领域承担起探索者、创新者和突破者的角色。