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[原创] Arm新品来袭,物联网和VR痛点迎刃而解

半导体行业观察 ·2017-11-15 08:51·半导体行业观察
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在去年斥资320亿美元收购Arm之前,软银创始人孙正义不止一次地表达了对这家英国芯片巨头的兴趣。他曾在一次采访中对英国《金融时报》表示,自己对Arm倾慕已久。采用Arm设计的芯片每年出货量达150亿枚,该公司已主导了智能手机市场。孙正义认为,Arm将在下一波科技大潮(所谓物联网)中发挥至关重要的作用。



在今年的世界移动大会上,孙正义再次表达了同样的观点。他表示,未来20年的物联网芯片发货量就超过1万亿,用不了30年。大家手里的智能手机,有99%的芯片来自Arm,今后将有80%的物联网芯片来自Arm。诚然,成立于1990年的Arm以开发并授权处理器IP和指令集的模式经营,经过二十多年的深入研究,他们开发出了包括Cortex-M、Cortex-A和Mali GPU等在内的一系列IP产品,在智能手机时代,他们取得了压倒性的胜利。在即将到来的物联网时代,拥有产品和生态优势的Arm芯片也一定会如孙正义说的那样大杀四方。终端芯片应用涉猎的范围也含括了医疗、汽车、客户服务和工业等领域。


但是,我们应该看到,现在的物联网不够安全,我们需要加强对物联网芯片和连接安全的重视,这和孙正义在今年MWC上说的“现在的物联网不够安全,我们需要加强对物联网芯片和连接安全的重视”不谋而合。


物联网安全无比重要,Arm推PSA应对

日前在深圳举办的Arm技术论坛上,Arm计算事业部的资深市场营销总监Ian Smythe表示,物联网安全性不再是一个可有可无的选择,而是非常必要的。


Arm计算事业部的资深市场营销总监Ian Smythe


他指出,从现在的电子产品应用情况上看,无论是电脑或者手机都有很多安全漏洞,这就给黑客的侵袭提供了可能。来到物联网时代,会有数百家芯片厂商、数千家OEM、上百万的研发人员参与其中。应用在各种场景下的巨量小型化设备,会带来多种多样的威胁。如何基于这些纷繁复杂的体系打造一个安全的环境,就成为厂商关注的重点。作为生态链的重要参与者,Arm从多年前就投入到了芯片安全的建设中去。


Ian Smythe告诉记者,在2000年的时候,Arm就针对智能卡支付还有SIM卡推出了SecurCore;到了2005年左右,Arm则面向Cortex-A推出了其安全服务生态系统的重要组成技术TrustZone,接下来几年,Arm将其延伸到Arm v8-M的架构,为物联网时代保驾护航。其他诸如Mbed Cloud以及操作系统的保护,更是不用多言。


为了提升物联网安全,Arm带来了两个IP产品:第一个是TrustZone Cryptolsland-300是嵌入到芯片内部的片上安全子系统,其核心是把一个安全子系统里面需要的CPU、加解密、安全存储等等安全芯片的要素都提供在IP里面了。


它提供了更高的安全服务隔离等级,可以用来做像低功耗无线连接、存储或者是面向汽车的应用,可以提供更高的安全等级。


Arm的两款安全产品升级


第二个是SDC-600安全调试通道。


调试的时候会拿到源代码。一般的设计设备出厂通常会把通道封死,因为攻击有可能从调试通道发起。而SDC-600则为调试口的提供了一层健全认证来口岸强保护,这样我们可以对它进行安全调试,既能做调试,还能防御从调试通道上来的攻击。在实际应用中,能够达到级别很高的接近于物理上的防护。


在升级产品的同时,Arm引入了平台安全架构(PSA,Platform Security Architecture),为物联网安全做了一个全方位的布局。


Arm为确保芯片安全所做的努力


据Ian Smythe介绍,PSA是一个由威胁模型、安全分析、以及硬件固件架构规范组成的整体。它提供了一个基于行业最佳实践的框架,通过它可以在硬件固件层面实现一致的安全设计,为制造更安全的设备提供了通用规则和更加经济的方法。另外,Arm 还面向基于 Armv8-M 的设备推出了 PSA 固件的开源参考实施。


PSA的三个组件


PSA的组件按照三个总体设计的来构建: 分析, 架构和实施。


1. 分析


从一系列威胁模型和安全分析入手,结合资产和潜在威胁考虑多种物联网使用案例, PSA 所包含的模型分析可以作为例子和指导原则使用, 解决在其他案例中遇到的相似问题。这种方法以行业通用的正式安全认证流程为蓝本。


2. 架构


硬件和固件的架构规范设计涵盖了通过安全分析确定的核心安全原则,可用于采用这些原则的芯片和设备的设计,并提供了一致的功能和接口。这些通用的原则包括设备身份、可信启动、安全的OTA软件更新以及基于证书的认证等。


3. 实施


Arm提供多种安全技术和芯片IP,帮助设计师构建更加安全的系统,而开源的Trusted Firmware-M则将作为行业在软件侧的切入点,为PSA提供参考实施。


Ian Smythe表示,让安全性拓展到很多设备是整个行业的挑战。Arm之所以在安全的概念上要对安全经济性进行转化,就是因为他们认为PSA平台安全架构能给客户提供一系列非常简单、通用的原则,既可应用于非常小的设备,也可应用于到非常大和复杂的设备。


Arm希望把PSA的规范和可信固件,面向Cortex-M系列的可信固件的源码开放给行业,从而降低他们的成本,Ian Smythe强调。


推全新显示解决方案
Arm让大家看得更清

上文提到的Cortex系列,Mali GPU系列,甚至是后面谈到的安全方面的Trustzone产品线,大家都应该有所了解,但接下来要说的显示方面产品,也许很多人不知道,Arm也是这方面的专家。在介绍产品之前,我们先来理清楚一下关于显示方面产品在系统中的意义。


如下图所示,一个多媒体系统中一般会包含图形处理器、显示模块和视频模块三个部分。显示模块在当中就充当把内容传输到屏幕的重要角色。这部分的性能对输出效果重要的影响。Arm也是当中的专家。从2013年以来, Arm通过并购成立了现在的显示IP产品线,并发布了相关产品。去年收购Apical以后,更是让其产品构成如虎添翼。


Apical以影像处理与嵌入式机器视觉技术而闻名,利用Apical技术的新设备可以“看懂”其周围环境,并根据环境不同做出相应的行为。补全了拼图的Arm能够为客户提供最优质和可视化的服务。同时让方案的实施变得更加简易。


一个完整的视频解决方案


日前,Arm带来了一个全新架构——Komeda,这个包括Mali-D71显示处理器、CoreLink MMU-600和Assertive Display 5在内的全新显示方案能够解决虚拟现实, 高动态范围, 多窗口模式以及众多面板与接口上所带来的挑战:


首先是Mali-D71,这是一个面向VR应用的显示处理器。它使用了固定功能的硬件组件实现迭加、旋转、高质量缩放、以及其他图像处理功能,降低GPU的工作负荷。这些操作会在流水线的最后阶段进行,也就是在传送最后输出讯号到屏幕,这意味着GPU完全不需要参与这些运作,这就可以让它实现30%的系统功耗降低。


除此之外,两倍的面积利用率,四倍的延迟容忍度和两倍的像素吞吐量等参数能够为未来的显示提供足够的支持。



其次是Arm CoreLink MMU-600:,为整个系统提供安全, 高效的数据流。据介绍,Arm着重将Arm CoreLink MMU-600专属渲染版本与Mali-D71紧密结合,能节省55%的面积,并通过在实时路径上将MMU的延迟隐藏起来,从而降低50%的延迟度。CoreLink MMU-600也解决了另一个现实和必要的问题: 确保优质的媒体内容的安全无虞。



再次,Assertive Display 5保证了在任何光线条件下实现高质量HDR观看体验。这个来自Apical的技术从发布以来,就获得了客户的高度认可。基于其前代产品在阳光能见度方面的改进,Assertive Display 5可为显示流水线提供 HDR 管理,改进了颜色和色域管理,以及提高省电效能。


Assertive Display 5能在各种显示屏(任何动态范围与色域)上呈现HDR内容(HDR10或HLG),甚至在SDR屏幕上也能呈现HDR体验。环境光补偿对于HDR内容是非常重要的,因为黑暗场景可能具有更多有价值的信息。Assertive Display的高级特性使得用户可以在图片当中看到原本就该如此的真实细节。



得益于Arm 显示解决方案,显示IP现在能为设备制造商提供真正的竞争优势,不仅能改善用户经验,还能降低功耗并延长电池续航力。这三个产品的结合,也将助力Arm合作伙伴与OEM厂商开发创新解决方案,顺应现今显示技术的颠覆式发展。


加入了更多的新技术,ARM让开发者的一切变得更加简单,期望的安全、高清世界将会如约而至。


文/半导体行业观察 李寿鹏


今天是《半导体行业观察》为您分享的第1457期内容,欢迎关注。

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