自動車向けArmソリューションが標準として定着しつつある
Armは、特に2023年9月の画期的なIPOを契機に、ニュースで頻繁に取り上げられています。その成功の理由は、電子機器を利用するほぼすべての業界で、Armの技術が広く浸透していることにあります。自動車市場はその好例です。業界をリードする半導体ベンダーのほぼすべてが、自社製品ラインナップにArmの自動車向けコンピューティングコンポーネントを採用しており、その多くがハードウェアのロードマップにおいて、すべてArmベースへの移行を進めています。
Armは、自動車用半導体メーカーが、エネルギー効率に優れた高性能、セキュリティ、安全クリティカルおよび混合クリティカル度システムのサポート、SOAFEEなどのイニシアチブを含むオープンスタンダードに基づくエコシステムといった重要な機能を提供できるようにしています。日々、あらゆる形状やサイズの乗用車やトラックを含むより多くの車両にArmの技術が搭載されており、自動車のあらゆるサブシステムに広く浸透しつつあります。
Sonatus Armの自動車向け半導体プラットフォーム上で量産中
Sonatus 現在実稼働中のソフトウェアは、多くのベンダーが提供するさまざまなArmベースの自動車用半導体上で動作しており、間もなく導入される新たな生産環境もArmをベースとしています。当社は、NXP、Marvell、Realtek、Broadcom、ルネサス、Micron、STマイクロエレクトロニクスなど、Armベースのハードウェアベンダーと緊密に連携しています。
Armで14年以上にわたり勤務できたことを誇りに思うとともに、自動車市場においてArmが成し遂げてきた成果に深い敬意を抱いています。このブログでは、Sonatus を完璧に補完し、自動車開発を加速させる、Armの自動車分野における数多くのメリットのうち、いくつかについて解説します。
自動車分野では低消費電力が重要だ
自動車といえば、エネルギーが豊富に供給される環境で、大容量の蓄電・発電能力を備えた、物理的に大きな装置として捉えられるかもしれません。そのため、当初は、エネルギー効率の高さで知られるArmを自動車分野で採用する必要性はないように思えるかもしれません。しかし実際には、自動車分野においてもエネルギー効率は極めて重要であり、それには2つの理由があります。
第一に、電気自動車の場合、ガソリン燃焼に伴う継続的なエネルギー生成がないため、エネルギー効率は走行距離に直結します。電気自動車の普及を継続させるためには、走行距離の向上が不可欠となります。第二に、自動車用システムは一般的にコンパクトであり、耐候性を確保するために密閉型ユニットとして提供されます。これらの理由から、エネルギー効率の向上により、よりシンプルな冷却ソリューションが可能となり、ユニットの重量と物理的なサイズを削減できます。
自動車の性能に対するニーズが高まっている
逆説的ですが、低消費電力が求められるにもかかわらず、自動車用ソフトウェアにはますます高い演算性能が求められています。まさにここで、Armの真価が発揮されるのです。なぜなら、Armは性能を犠牲にして低消費電力を実現しているのではなく、エネルギー効率に優れた高性能を実現しているからです。
データセンターで実証された効率性
Armはこの効率性をデータセンターにおいて実証しており、サーバークラスの性能を持つArmベースのチップは、同等のIntelベースのソリューションと比較して40％以上高いエネルギー効率を実現しています。AWSやAmpereなどのベンダーが提供するArmベースのサーバーグレードのハードウェアは、現在すでに量産されており、市場全体での採用が拡大しているほか、多くのサーバーおよびクラウドベンダーに導入されています。
自動車市場におけるArmのメリット
こうしたメリットは、ソフトウェア定義車両（SDV）の実現においても同様です。Armベースのチップは、高性能なドメインコントローラーや中央演算機能を実現する驚異的なハイエンド性能を、かつ効率的に提供します。運転支援（ADAS）の要件が高まっている自家用車であっても、自動運転機能を備えた現在および将来のエッジ型ロボタクシーであっても、トランクに高電力サーバーのラックを詰め込むという力任せのアプローチでは、自動車分野において目的を達成することはできません。 だからこそ、Armは次世代の高性能車載アプリケーションに採用されており、将来の自動車イノベーションの開発を加速させることになるのです。
高性能から深く組み込まれたものまで、多様なソリューション
Armのアーキテクチャの最大の強みのひとつは、その名称「A-R-M」そのものに秘められたラインナップにあります。Arm Cortexプロセッサファミリーには、共通のプロセッサアーキテクチャと互換性のある命令セットを共有する3つの主要なサブセットが含まれており、幅広い機能とニーズに対応しています。半導体業界をリードする各社は、自動車分野における多様なユースケースに対応するため、これらのコアの中から最適なものを選定しています。
アプリケーション処理用Cortex-Aコア
アプリケーション処理向けのCortex-Aファミリーの「A」コアは、スマートフォンやデータセンター、あるいは車載の高性能コンピューティングにおいてアプリケーションのワークロードを処理するため、最も注目を集めています。Cortex-Aコアは、自動車の車載インフォテインメントシステムやナビゲーションシステムに広く採用されてきましたが、自動運転やADAS（先進運転支援システム）向けの高性能コンピューティングを提供するため、その利用範囲がますます広がっています。
リアルタイム処理向けCortex-Rコア
あまり知られていないかもしれませんが、自動車や、ハードディスク、安全性が極めて重要なシステムなどのリアルタイムアプリケーションにおいて極めて重要なのが、リアルタイム処理に特化したCortex-Rファミリーの「R」コアです。 これらのコアは、車載機器における機能安全機能を実現するために、ますます多く採用されています。NXPなどが提供する自動車分野における最も革新的なArmベースの半導体ソリューションのいくつかでは、Cortex-RコアとCortex-Aコアを同一チップ上に搭載し、安全システムとアプリケーション処理のユースケースを共存させています。
組み込みシステムおよびマイクロコントローラ向けCortex-Mコア
最後に、複雑なチップ内部からスタンドアロンの低消費電力センサーに至るまで、数え切れないほどのマイクロコントローラ用途が存在しますが、これらには「Cortex-M」ファミリーのマイクロコントローラプロセッサに搭載された「M」コアが最適です。互換性を共有するこのような多様なラインナップを用意することは、開発者の専門知識と生産性を向上させる上で極めて重要であると同時に、さまざまなニーズに応じた課題を解決するのに適した幅広いプロセッサの提供も可能にします。
自動車業界のニーズへの対応：Arm AEコア
同社の最新世代Arm AEコアは、自動車に求められる耐故障性に対応するよう特別に設計されており、例えばミッションクリティカルなアプリケーションにおいて、コアをロックステップモードで動作させるかどうかを柔軟に選択できる機能を提供します。こうした市場に特化した特別なバリエーションは、Armの自動車向けアプリケーションにさらなる専門的な機能をもたらす新技術をもたらします。
充実したエコシステムと標準規格
Armの持続的な成功は、多様なエコシステムへの長年にわたる取り組みと、ソフトウェア開発者のニーズへの支援にも起因しています。EDAプロバイダー、ソフトウェア開発ツール、デバッグ、セキュリティ、その他のソリューションを提供する数多くの補完的な企業が存在することで、Armプラットフォーム上での開発は円滑に進められます。さらに、Armは、深く組み込まれたアプリケーションから最先端のコンピューティング向けの高帯域幅インターフェースに至るまで、幅広い周辺機器のオンチップにおけるシステム相互運用性を促進する主要な技術標準を策定し、それらに準拠しています。
SOAFEE：組み込みエッジ向けスケーラブルなオープンアーキテクチャ
Armは、SOAFEE（Scalable Open Architecture for the Embedded Edge）などの取り組みを含め、コラボレーションの分野でも主導的な役割を果たしています。SOAFEEは、コンテナやその他のミドルウェアといった技術標準を、自動車アプリケーションに見られる混合重要度（mixed-criticality）に対応できるよう拡張することなどを通じて、最新のクラウドネイティブ開発手法を自動車業界にもたらすことを目指しています。Sonatus はSOAFEEのメンバーであり、特にソフトウェア定義車両（SDV）に向けた最新のクラウドネイティブ開発手法の導入という目標を支援しています。 AWSなどのベンダーが提供するクラウドソリューションは、クラウド上の仮想プロトタイプを活用することで、企業がクラウド上でソフトウェアを開発し、自動車に展開できることを実証しています。車両ソフトウェアの規模拡大、開発サイクルの短縮、安全性の向上を実現するためには、業界が求める検証済みの構成を提供する上で、仮想プラットフォームが不可欠です。
「Sonatus 」ファンデーションなどの当社の製品は、SOAFEEと互換性があり、同団体が提唱する業界標準を基盤としています。また、Sonatus では、社内のテストに仮想プラットフォームを採用しており、「Sonatus 」ファンデーションなどの製品は、自動車分野への新規ソフトウェアの導入を支援します。
ArmおよびSonatus のThe Garage
自動車分野におけるArmについてさらに詳しく知りたい方は、先日、Armで北米自動車事業担当マーケティング・ディレクターを務める私の親友、ロバート・デイ氏と、Sonatus が配信する「The Garage 」ポッドキャストのエピソードで対談しました。このポッドキャストは、YouTubeのリソース ライブラリ、Spotify、またはApple Podcastsでご視聴いただけます。今後のエピソードのお知らせを受け取るには、こちらから「Sonatus」のYouTubeチャンネルを登録してください。
