AI driver funktionssäkerheten längre fram
I en värld av ökande maskinautomation, driven av artificiell intelligens (AI), är funktionell säkerhet en viktig del av konstruktionsprocessen för autonoma fordon, industriell IoT, robotik och många andra områden.
Det kan - och måste faktiskt - betraktas som en väsentlig del av utvecklingsprocessen för system och deras respektive IP-komponenter.
IP-affärsmodellen
Återanvändbar IP är ett kritiskt element i SoC-designbranschen.
SoC-integratorer drar nytta av på två sätt: de sparar pengar genom att licensiera IP för betydligt mindre än kostnaden för att själva utveckla och stödja den IP-adressen och de sparar tid eftersom IP redan är utformad och verifierad.
IP-utvecklare kan fokusera sin verksamhet på IP där de har specialistkunskap och erfarenhet.
De licensierar IP: n till en kostnad som är mindre än utvecklingskostnaderna för den IP: n, men de licensierar den till många SoC-integratorer för att göra en tillräcklig avkastning på sin investering.
För att maximera IP-värdet måste SoC-integratorn kunna använda den utan att behöva investera tid och ansträngning i att förstå detaljerna i designen.
För att möjliggöra detta tillhandahåller IP-leverantören ett paket som hjälper dig att integrera och använda processen, inklusive:
- support och underhåll inklusive dokumentation
- simuleringsmiljö.
- Skript att stödja: kraftanalys; simulering; tidsanalys; syntes; funktionell säkerhet.
Framsteg inom AI, särskilt med konstgjorda neurala nätverk, har startat en dramatisk tillväxt i efterfrågan på intelligenta elektroniska system.
När dessa system använder den intelligensen för att förstå sin miljö och använder den kunskapen för att styra utrustningen på ett autonomt sätt, måste den potentiella livsrisken hanteras till acceptabla nivåer.
En av platserna där detta övervägande är mest framträdande är inom fordonsindustrin, med avancerade förarassistanssystem (ADAS) och övergången till helt autonoma fordon.
Riskhanteringen uppnås genom antagandet av funktionella säkerhetsöverväganden vid utformningen av dessa automatiserade system, med ISO 26262-funktionssäkerhetsstandarden som ett specifikt derivat av IEC 61508 generisk funktionell säkerhetsstandard för elektriska och elektroniska system.
Funktionell säkerhet
Funktionell säkerhet är inneboende från början till slut i syfte att säkerställa att systemet fungerar för att minimera risken för skador i närvaro av fel som kan uppstå. Dessa fel faller i två huvudkategorier: systematisk och slumpmässig.
Systematiska fel finns i alla implementeringar, möjligen på grund av en konstruktionsfel. Dessa fel åtgärdas genom effektiva utvecklingsmetoder som drivs av ett kvalitetsstyrningssystem som är dokumenterat för att möjliggöra oberoende spårbarhet och revision, och som gäller både det totala systemet och varje IP.
Slumpmässiga fel är övergående fel, såsom mjuka fel på grund av strålning och störningar till följd av EMI eller strömavbrott; permanenta fel till följd av shorts; beroende fel på grund av fel eller relaterade element i ett system; och latenta fel där felets inverkan kanske inte observeras under en längre tid. Dessa fel åtgärdas genom en kombination av självtestförmåga, hårdvarusäkerhetsmekanismer och funktionell redundans.
Nivån på funktionssäkerhet på systemnivå bestäms genom detaljerade fellägen, effekter och diagnostisk analys (FMEDA) och är beroende av analysen av varje IP.
FMEDA-tekniken överväger:
- alla element i designen;
- varje elements funktionalitet;
- fellägena för varje element;
- effekten av varje komponents felläge på produktens funktionalitet;
- förmågan hos någon automatisk diagnostik att upptäcka felet;
- konstruktionsstyrka (de-rating, säkerhetsfaktorer); och
- den operativa profilen (miljöstressfaktorer).
ISO 26262-funktionssäkerhetsstandarden definierar bilsäkerhetsintegritetsnivåer (ASIL) för att stödja denna analys från ASIL A till den mest robusta nivån, ASIL D.
På systemnivå kan säkerhetskraven mappas till oberoende element. Detta gör det möjligt för systemet att uppnå en hög funktionell säkerhetsnivå som ASIL D med komponenter som oberoende uppnår en lägre nedbruten funktionell säkerhetsnivå som ASIL B [D].
ISO 26262-funktionssäkerhetsstandarden i del 2, 9 tillåter denna ASIL-sönderdelning för att underlätta utvecklingsprocessen för var och en av de oberoende elementen.
Denna mekanism är speciellt användbar för komplex IP, såsom MIPS I6500F, högpresterande flerkärnig processor, som är utformad för att ASIL B sönderdelas från D: ASIL B (D).
Användningen av FMEDA på systemnivå kräver att den används på komponentnivå och den måste därför ingå i IP-paketet.
Säkerhetselement ur kontext
IP-affärsmodellen bygger på att licensiera samma IP till många kunder.
Mycket av IP-värdet baseras på kundens förmåga att använda det utan att kräva detaljerad kunskap om IP-adressen eller kravet på att ändra IP-adressen.
ISO 26262-funktionssäkerhetsstandarden beskriver ett säkerhetselement utanför kontext (SEooC) i ISO 26262 - 10, avsnitt 9 som ett säkerhetsrelaterat element som inte är utvecklat för ett specifikt objekt (dvs. i samband med ett visst fordon).
En SEooC kan vara ett system, en uppsättning system, ett delsystem, en mjukvarukomponent eller en hårdvarukomponent.
Genom att kvalificera en IP-kärna som en SEooC till en specifik funktionell säkerhetsnivå som ASIL B [D], som Imagination har gjort med den högpresterande, heterogena MIPS I6500F multiprocessorn, kan funktionssäkerhet stödjas med återanvändbar IP.
Det finns två betydande fördelar för en SoC-integrator genom användning av tredje parts IP som en SEooC:
SoC-integratorn kan använda den dokumenterade FMEDA-analysen som levereras som en del av SEooC IP-paketet direkt i sin systemnivåanalys, vilket sparar avsevärd tid och kostnad och bevarar fördelarna med tredje parts IP-användning.
- IP-utvecklaren har full kunskap och tillgång till IP-designen så att de kan implementera de funktionella säkerhetsfunktionerna mycket mer effektivt än SoC-integratorn.
- Funktionell säkerhet måste vara en integrerad del av utvecklingsprocessen för både systemet och varje IP-komponent. Att leverera IP som en SEooC möjliggör detta, samtidigt som de ömsesidiga fördelarna med den återanvändbara IP-affärsmodellen bevaras.
Om författaren
