智能出行已成為一個顯著的發(fā)展趨勢，其中低空經(jīng)濟正成為我國制造業(yè)等領域的熱門話題。眾多制造商正積極研發(fā)新型無人機和飛行汽車等低空設備。同時，我國已連續(xù)多年穩(wěn)居世界汽車產(chǎn)銷冠軍寶座，年產(chǎn)銷量高達3000萬臺，為自主創(chuàng)新提供了強大動力。智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電氣化和服務化這“新四化”不僅深刻影響著汽車行業(yè)的發(fā)展，也為智能出行解決方案的創(chuàng)新提供了新機遇，特別是在低空設備和汽車領域。

所有智能出行系統(tǒng)產(chǎn)品都離不開新型計算、通信和連接芯片的支持，如微控制器（MCU）、中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）等。然而，這些芯片的系統(tǒng)級故障或異常行為可能帶來安全隱患。因此，在設計芯片和構建系統(tǒng)時，必須發(fā)現(xiàn)并解決這些問題，以確保低空飛行器和汽車芯片的功能安全。

為保障這些場景中的電子系統(tǒng)滿足功能安全需求，汽車和航空產(chǎn)業(yè)已制定了相應標準。汽車行業(yè)遵循ISO 26262功能安全標準，該標準源自IEC 61508，并隨著汽車智能化程度的提升而日益受到重視。航空電子產(chǎn)品則遵循《航空器機載電子設備硬件設計保障指南（DO-254）》及AMC 20-152A標準，它們是航空機載電子設備硬件開發(fā)的通用標準，也是設備獲得適航證的關鍵。

隨著智能網(wǎng)聯(lián)技術的發(fā)展，智能汽車、低空設備和航空電子設計中也采用了新的標準，但主要集中在信息安全領域，而非本文討論的功能安全。功能安全標準的建立為芯片或系統(tǒng)開發(fā)者提供了明確的可靠性指標和操作安全性規(guī)則，降低了電子電路故障或異常行為的風險，并為產(chǎn)品開發(fā)商在選擇解決方案時提供了指導。

在汽車應用中，功能安全至關重要。如果汽車無法按設計功能執(zhí)行，自動駕駛等功能可能失效，帶來安全隱患。然而，功能安全也需要付出一定成本，如增加芯片面積、招聘有經(jīng)驗的設計人員、執(zhí)行嚴格的功能安全研發(fā)流程和安全認證等。這些成本使許多車廠選擇忽略或降低功能安全要求，增加了不安全因素。

目前市場上主要有兩種功能安全解決方案：鎖步方案和重復執(zhí)行方案。鎖步方案通過兩個處理器內(nèi)核執(zhí)行相同程序并比較結果來確保功能安全，但會消耗多一倍的芯片面積。重復執(zhí)行方案則通過兩次執(zhí)行相同工作并比較結果來發(fā)現(xiàn)錯誤，但會降低性能。這兩種方案都給汽車和芯片廠商帶來了挑戰(zhàn)，導致功能安全在許多實際汽車應用中難以全面接受。

然而，汽車智能化趨勢正在迫使行業(yè)做出改變。最近，全球汽車GPU領域出現(xiàn)了顛覆性的功能安全技術創(chuàng)新——分布式功能安全機制。該機制利用GPU的并行計算和線程切換特性，在線程停工等待時插入測試模板或測試集，通過比較兩個線程的執(zhí)行結果來確保功能安全。該機制幾乎完全消除了鎖步方案和重復執(zhí)行方案的性能和芯片面積損失，大大降低了實現(xiàn)功能安全的代價。

展望未來，低空經(jīng)濟的興起將推動航電功能安全性技術創(chuàng)新。航空工業(yè)已建立了完善的適航驗證體系，但低空飛行設備的廣泛興起將給航空電子設備產(chǎn)業(yè)帶來巨大變化，包括產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大、應用場景多樣化、智能技術引入等。這些變化將給傳統(tǒng)的適航認證體系和航空電子硬件設計帶來新挑戰(zhàn)，并促進相關芯片設計企業(yè)開展創(chuàng)新以獲得適航認證。

總之，未來的天地一體智能出行充滿機遇，也帶來了許多創(chuàng)新機會。這將推動現(xiàn)有適航認證體系的變革，重新思考機載電子硬件適航策略，并促進大量技術創(chuàng)新以滿足適航要求和設備定位規(guī)劃。這是我國制造業(yè)實現(xiàn)更全面的自主創(chuàng)新和高質(zhì)量發(fā)展的寶貴機遇。