Automotive-Prozessoren AI für das Auto

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Mit den neuen programmierbaren System-on-Chips Versal AI Edge XA und Ryzen-Embedded-Prozessoren der Serie V2000A – beide mit KI-Engines ausgestattet – will AMD im Automotive-Markt wachsen. Es sind AMDs erste zertifizierte 7-nm-Automotive-Bausteine.

Prozessorspezialist AMD hat auf der CES in Las Vegas zwei auf die Automobilindustrie ausgerichtete Bausteine vorgestellt: den Embedded-Prozessor Ryzen Embedded V2000A und das mit dank großem, integrierten FPGA-Block weitreichend programmierbare System-on-a-Chip Versal AI Edge XA. AMD nennt diese flexibel anpassbaren Chips adaptive SoCs. Sie basieren auf den Versal-SoC des ehemaligen FPGA-Marktführers Xilinx, den AMD vor zwei Jahren übernommen hatte. Erste Chips aus der Massenproduktion will AMD noch im ersten Quartal 2024 ausliefern, weitere sollen sukzessive Mitte des Jahres folgen.

Die Versal-Chips sind AMDs erste mit 7-nm-Prozesstechnologie hergestellten Bausteine, die für den Einsatz in Fahrzeugen qualifiziert sind. Konkret erfüllen die Bausteine die Functional-Safety-Anforderungen der Normen ISO 26262 inklusive AEC-Q100 und IEC 61508 – und sie werden laut AMD mindestens zehn Jahre lieferbar sein. Nach Angaben von Lyons sind neben gehärteter IP zusätzliche Sicherheitsmerkmale für Automotive-Anwendungen integriert, „bei denen höchste Anforderungen an die Sicherheit gestellt werden“.

Bedarf an Rechenleistung in Autos steigt rasant

Im Auto können die Bausteine laut Hersteller Funktionen im Infotainment-System, bei der Advanced Driver Safety oder für das autonome Fahren übernehmen. Immer mehr und immer besser auflösende Sensoren und zunehmend zentralisierte Architekturen lassen die zu verarbeitenden Datenmengen und damit den Bedarf an Rechenleistung in Autos schnell steigen. Die Chips sind darauf ausgelegt, diese Jobs unter anderem mithilfe von massiv-parallel arbeitenden KI-Beschleunigern energieeffizient zu erledigen.

Auf der Consumer-Elektronikmesse stellt AMD bereits erste Lösungen vor, die nach eigenen Angaben „in Kooperation mit einem wachsenden Ökosystem von Automobilpartnern“ entstanden sind. Im Pressegespräch ließ Wayne Lyons, Senior Marketing Director Automotive von AMD, durchblicken, dass man zudem bereits einen „major design win“ bei Elektroautohersteller Tesla gelandet habe.

Versal-SoCs: Xilinx XDNA-Technik unter der Haube

Die Versal-AI-Edge-XA-SoCs hat AMD mit „hochentwickelten KI-Engines“ ausgestattet, die mithilfe unterschiedlicher KI-Modelle Aufgaben wie das Inferenzieren großer Datenmengen erledigen können. Damit sollen sich die Bausteine für viele Automobilsysteme und -anwendungen einsetzen lassen, darunter: Vorwärtskameras, Überwachung im Fahrzeuginnenraum, LiDAR, 4D-Radar, Surround-View, automatisiertes Einparken und autonomes Fahren.

Laut Lyons reicht die Größe der programmierbaren Blöcke von 20k bis 512k LUTs (Look up Tables), insgesamt decken die Bausteine eine Rechenleistung von 5 bis 171 TOPs ab. Der Manager betont: „Dank der Skalierbarkeit des Portfolios können Entwickler ihre Designs mit denselben Tools, demselben Ökosystem und denselben Sicherheitszertifizierungen problemlos portieren“.

Ryzen-Embedded-Prozessoren mit Zen-2-Architektur

Die Ryzen-Embedded-Prozessoren der Serie V2000A sollen nach AMDs Vorstellungen moderne digitale Cockpits antreiben – von der Infotainment-Konsole über digitale Kombiinstrumente bis hin zu Fahrgastdisplays. Als „erste x86-auto-qualifizierte Prozessorfamilie“ böten die Ryzen-Chips ein PC-ähnliches Nutzererlebnis wie man es von Heimcomputern gewohnt sind.

Während die erfolgreichen PC-Prozessoren jedoch auf der vierten Generation der hauseigenen Zen-Architektur basieren (die ein wesentlicher Bestandteil von AMDs Erfolgen in den letzten Jahren ist), kommen bei den Embedded-Prozessoren bis zu sechs der bewährten, aber älteren Zen-2-Kerne zum Einsatz. Dies sei der längeren Entwicklungs- und Qualifizierungsdauer geschuldet, erklärt Amey Deosthali, Product Marketing Executive bei AMD. Chips mit neueren Kernen befinden sich demnach – wenig überraschend – bereits in der Entwicklung. Sie würden voraussichtlich Ende 2026 auf den Markt kommen.

Plattform für unterschiedliche Automotive-Software

An Bord der Ryzen-Embedded-Prozessoren sorgt zudem die Vega-7-Grafik aus dem eigenen Radeon-Portfolio für das Beschleunigen hochauflösender Bildinhalte. Diese soll bis zur vier UHD-Displays ansteuern können. Über zwei Gigabit-Ethernet-Schnittstellen lässt sich der Prozessor in das Fahrzeugnetzwerk einbinden.

Auch beim Embedded-Prozessor spielen laut Lyons erweiterte Sicherheitsfunktionen eine wichtige Rolle. Darüber hinaus würden Hypervisoren den Einsatz spezieller Automotive-Software ermöglichen – zusätzlich zur Unterstützung von Automotive Grade Linux und Android Automotive.

AMD lässt die Chips seiner Ryzen-Embedded-V2000A-Serie wie gewohnt bei seinem Fertigungspartner TSMC produzieren, und zwar wie die Versal-SoCs mit 7-nm-CMOS-Prozesstechnologie.

Große Nachfrage in den nächsten Jahren

Laut James Hodgson, Forschungsdirektor bei ABI Research, wird die Zahl ausgelieferter hochautomatisierter Fahrzeuge (Level 2+ Funktionalität oder höher) von 2024 bis 2030 mit einer prognostizierten Wachstumsrate (CAGR) von 41 Prozent zulegen. Automobilhersteller würden autonome Fahrzeuganwendungen nutzen, um ihre Markenidentität zu gestalten. „Da diese Anwendungen in hohem Maße auf künstlicher Intelligenz beruhen, benötigen die Automobilhersteller Rechenplattformen, die leistungsstarke und effiziente KI-Rechenleistung bieten“, sagt Hodgson.

Mit seinen Embedded-Prozessoren und adaptiven SoCs bewegt sich AMD also in einem sehr lukrativen Markt – den es sich allerdings mit etablierten Anbietern wie Renesas und NXP teilen muss, die ebenfalls leistungsstarke Automotive-Controller wie R-Car (mittlerweile in der fünften Generation) oder S32 im Köcher haben.

Auf der CES 2024 sind Exponate von AMDs Ökosystempartnern aus der Automobilindustrie zu sehen, etwa von BlackBerry, Cognata, ECARX, Hesai, Luxoft, QNX, QT, Robosense, SEYOND, Tanway, Visteon und XYLON. (me)

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