術(shù)業(yè)有專攻，芯片企業(yè)如何加速嵌入式功能安全認證進程

調(diào)研機構(gòu)DIResearch發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全球嵌入式系統(tǒng)市場規(guī)模正呈現(xiàn)穩(wěn)步擴張的態(tài)勢，2024年市場規(guī)模將達到6226.5億元，預(yù)計2030年市場規(guī)模將達到8829.8億元，2024-2030年復(fù)合增長率（CAGR）為5.99%。目前亞太地區(qū)是全球最大的嵌入式系統(tǒng)市場，占約30%市場份額，其次是歐洲和北美，二者共占近55%份額。

這種穩(wěn)定增長背后的驅(qū)動因素包括物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、自動化和智能化的快速發(fā)展，新興技術(shù)如人工智能、機器學(xué)習、區(qū)塊鏈等的應(yīng)用，需要強大的嵌入式系統(tǒng)來支持復(fù)雜的計算和分析任務(wù)，以及成本效益的考量，嵌入式系統(tǒng)通常相對成本效益較高，可以根據(jù)特定需求進行定制，降低了硬件和軟件的開發(fā)成本。

伴隨嵌入式系統(tǒng)的深入發(fā)展，其中的功能安全得到越來越廣泛的重視，也成為很多芯片設(shè)計企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)中的迫切需求，這點從嵌入式功能安全軟件領(lǐng)域的主要供應(yīng)商IAR近10年的銷售增長情況可見一斑。

IAR功能安全授權(quán)銷售情況 來源：IAR

這里，嵌入式功能安全是指在嵌入式系統(tǒng)中，確保系統(tǒng)在極端環(huán)境條件下（如高溫、低溫、電壓波動等）仍能正常工作，并且不會因外部環(huán)境的變化而失去功能。功能安全是嵌入式系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)，因為它確保了系統(tǒng)在各種不利條件下仍能提供基本功能，從而保護更高級別的安全功能不受影響。

行業(yè)內(nèi)也有一些公認的功能安全 （FuSa） 標準，例如 ISO 21434、ISO 26262、IEC 61508、ISO 13849 和 IEC 62061等，專門針對汽車和工業(yè)等不同行業(yè)的嵌入式系統(tǒng)。

而在具體實施中，不同行業(yè)又存在一定的生態(tài)差異，可以大概區(qū)分為汽車領(lǐng)域和非汽車領(lǐng)域領(lǐng)域。在汽車領(lǐng)域，主機廠（OEM）的話語權(quán)較大，通常由主機廠主導(dǎo)功能安全的認證工作，Tier1、Tier2等供應(yīng)商則是配合完成的角色；但在非汽車領(lǐng)域，應(yīng)用場景則非常碎片化且分散，有很多不同的關(guān)鍵應(yīng)用，例如電梯、自動扶梯、工業(yè)自動化等等，基本上需要遵循IEC 61508標準，而這些領(lǐng)域的功能安全認證通常由第三方機構(gòu)介入完成。

FSG能做些什么

“我們接觸到的很多客戶面臨的管理方面的挑戰(zhàn)在于，那些需要做相關(guān)工作的工程師對功能安全標準的了解有限，也沒有任何進行針對性設(shè)計（比如安全設(shè)計）的經(jīng)驗，對他們來說，估算成本非常困難。往往需要花費3年左右的時間來完成產(chǎn)品設(shè)計，并獲得認證，時間成本很高。我們的理念是幫助客戶縮短這個流程，理想情況下縮短一半時間，大概縮短到1.5年到2年左右完成。這就是我們的目標，幫助客戶節(jié)省時間，讓產(chǎn)品更快推向市場。”近日，在FSG（Functional Safety Group）中國成立儀式上，IAR亞太區(qū)副總裁Kiyo Uemura提到。

Kiyo分享的背景也是IAR公司積極推動FSG這一組織成立的初衷，即幫助不同地域和國家的產(chǎn)業(yè)加速功能安全認證的進程，提高產(chǎn)品開發(fā)效率，提升產(chǎn)品功能安全方面的性能。在Kiyo的介紹中，F(xiàn)SG亞太區(qū)組織最早于2018年在日本成立，又分別于2023年和2024年擴展到韓國和中國臺灣。

同時因為功能安全認證是一個系統(tǒng)工程，要實現(xiàn)上面提到的企業(yè)助力，也需要具備不同環(huán)節(jié)專業(yè)知識的企業(yè)加持，因此FSG組織在不同國家都引入了來自產(chǎn)業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)的企業(yè)會員。此次，F(xiàn)SG中國的初始會員企業(yè)除了IAR外，還包括軟件供應(yīng)商Parasoft和普華基礎(chǔ)軟件，IP供應(yīng)商芯來科技，芯片企業(yè)恩智浦和瑞薩，以及培訓(xùn)和咨詢公司秒尼科（Munik）。

FSG中國初始成員企業(yè) 來源：FSG中國

Kiyo特別指出，“FSG目前是一個非營利的組織，沒有收取任何費用，我們免費為有需要的企業(yè)提供專業(yè)的咨詢服務(wù)。就中國國內(nèi)市場而言，功能安全（Functional Safety）或網(wǎng)絡(luò)安全未來也是非常重要的，增長非?？?。所以我們希望能夠搭建這樣一個平臺，對于那些有需要的伙伴，讓他們在規(guī)劃功能安全相關(guān)項目和產(chǎn)品時，能夠找到相對應(yīng)的資源。 ”

一些專家建議

在汽車領(lǐng)域，“其實功能安全一直是在質(zhì)量管理之上的，包括IATF 16949質(zhì)量管理體系對管理、代碼質(zhì)量的管控等都有要求，再之上才是功能安全，再之上才是車規(guī)，車規(guī)還要求滿足AEC-Q100、Q200、Q101，以及更多的標準?？偠灾?，功能安全在質(zhì)量之上，車規(guī)在功能安全之上?！毙緛砜萍?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E6%B1%BD%E8%BD%A6%E7%94%B5%E5%AD%90/">汽車電子產(chǎn)品經(jīng)理范添彬表示。

恩智浦汽車事業(yè)FAE Ives Cheng也提到，“在電動汽車還沒有興起之前，就已經(jīng)有功能安全概念了。在傳統(tǒng)汽車里，我們看到功能安全可能僅僅局限在諸如發(fā)動機控制芯片、底盤控制芯片等。近些年，隨著汽車電子電氣架構(gòu)的變化，我們也看到很多的包括域控制器的興起，很多OEM廠商在汽車架構(gòu)中，在很多的融合設(shè)計中也越來越多的考慮功能安全，這對現(xiàn)行的產(chǎn)品定義本身也提出了更高的要求?！?/p>

普華Autosar資深技術(shù)專家朱匯中則強調(diào)，“現(xiàn)在在國內(nèi)，很多主機廠在考慮供應(yīng)商時不只是選價格，還要選時間。包括我們整個工期的壓縮，這是第一點； 第二點，現(xiàn)在整個產(chǎn)品方案也比較復(fù)雜，包括智駕正在走向艙駕融合，這種融合的電源設(shè)計就變得非常復(fù)雜，因為座艙跟智駕對電源的要求是不一樣的，對于功能安全的落地需求也就不太一樣，這對功能安全來說是一個比較大的挑戰(zhàn)?！币獞?yīng)對這些挑戰(zhàn)，朱匯中看來，“這是一個系統(tǒng)方案，從FSG組織來說，我們的成員有相關(guān)的芯片廠商和工具鏈廠商，也包括普華這樣的嵌入式操作系統(tǒng)廠商，我們在做很多基于FuSa架構(gòu)的產(chǎn)品，在功能安全方面具有先進經(jīng)驗。所以在FSG這個平臺上，我們可以爆發(fā)出一些火花，把這些經(jīng)驗完善成一些標準化方案，為主機廠以及Tier-1廠商提供一些通用型的解決方案，能在很大程度上加快產(chǎn)品落地的時間?！?/p>

工業(yè)方面?！皬?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E5%B7%A5%E4%B8%9A4.0/">工業(yè)4.0來看，目前大的趨勢是生產(chǎn)工業(yè)機器人，工業(yè)機器人里面就包括主控部分，還有一些多關(guān)節(jié)的執(zhí)行機構(gòu)的應(yīng)用，在這些機器人蓬勃發(fā)展的應(yīng)用里面，對于功能安全的要求越來越多，我們每天都可以收到類似應(yīng)用的客戶關(guān)于功能安全的一些要求，而很多客戶本身缺乏對于功能安全的專業(yè)知識，我們在這一部分會重點布局，進行更好的人員部署，希望幫助客戶在整個本地化的功能安全方面實現(xiàn)落地?！?a class="article-link" target="_blank" href="/manufacturer/1000219/">瑞薩電子嵌入式處理器事業(yè)部市場經(jīng)理杜灝介紹。

從軟件測試的角度，Parasoft資深應(yīng)用工程師王春艷分享，“對于嵌入式軟件的支持，如對C/C++代碼的測試，我們的建議是從最基礎(chǔ)的測試，也就是靜態(tài)分析、單元測試開始，即實現(xiàn)測試左移，將測試重心或者是成本平攤到整個測試過程中，將軟件開發(fā)過程添加到測試的整個過程，也就是邊開發(fā)邊測試。相比于我們最終運行或者是做單元測試，如果在靜態(tài)分析這個階段，就能檢查出一些只有運行時才能檢查出來的問題，比如數(shù)組越界等問題，相比于在后期檢查，如果在前期檢查出來這些違規(guī)，所付出的成本以及修改的代價都會更小。”