NXP CTO:了解分布式网络，并保持好奇心

似水流年

NXP CTO:了解分布式网络，并保持好奇心

                               
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EE Times和EDN对NXP半导体公司的首席技术官Lars Reger进行了一次深度访谈，Lars被任命为CTO，此后一直负责NXP的整体技术组合。以及EE Times记者兼embedded.com主编Nitin Dahad参加了与Reger的对话。

                               
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随着我们越来越多地进入一个紧密相连的按需世界，工程技能需要如何改变?这是首席技术官Lar Reger最关注的问题。

他非常清楚这样一个事实:到2025年，联网设备的数量将达到750亿台，这将带来与信任、隐私、安全和风险管理相关的问题。Reger认为这些都是很重要的。“我怎么才能确保我的冰箱永远不会被黑?”因为如果这东西开始为周末订购500升牛奶，我就亏大了。“我怎样才能在功能上保证安全?”因为如果我的衬衫熨斗烧了我的房子，我只能够穿没熨过的衬衫。”

因此，为信任、安全而设计所需的技能将至关重要，并且需要理解非集中化的网络系统和设备。

相信智能连接设备的时代

Richard Quinnell:工程师需要开始学习的新兴技术有哪些?

Lars Reger:15年前，我身边有一个完整的手工世界，包括几个电子助手。当我度假回家时，我会打电话给我的邻居，让他们打开我家的暖气，那是我的智能家居。今天，在一个按需服务的世界里，我拿出手机，可以叫一辆优步，或者我可以(远程)打开或关闭暖气。

我们正在走向一个可以预见和自动化的世界。所以，就像皇后乐队Queen 30年前唱的那样，“我想要一切。”我现在就要。“当然，这一切都不需要你采取行动，因为从理论上讲，世界将自动调整你周围的环境，因为我们周围有750亿智能连接设备。包括智能手表、智能扬声器、建筑机器人和自动驾驶汽车。

                               
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Clockwise from top left: Nitin Dahad, Junko Yoshida, Lars Reger and Richard Quinnell

这让我们进入了一个设备去中心化的时代。传统上，工程师们总是遵循摩尔定律:有了微控制器、新技术节点、更多的晶体管，因此功能就更强大，能耗更低。这基本上是每个节点都在遵循的趋势。新技术节点能给我带来什么?

如果你想使用750亿的智能连接设备，如果它们是我们这个星球的强大舵手，也是通向一个生态环境友好的世界的方式——那么我需要了解网络系统和分布式系统的工程师。我们中的许多人通过了解Covid-19，现在我们中的很多人在分散式、分布式系统方面都变成专家了。指数增长，指数反应，病毒系统等是如何工作的?

工程师需要了解如何在更低的计算性能和更小的能源消耗下构建这些系统。无论是设计Nest恒温器还是自动驾驶汽车，它们都与高质量的传感器联网。到目前为止，工程师们所做的就是优化这些小型设备或大型计算机系统。但是接下来会发生什么呢?工程师们没有接受过有效的培训，他们不会说:“你如何让终端用户信任他的设备?”

“相信你的设备”是整个市场的重要推动者或“破坏者”。

需要超规则的架构思考

Richard Quinnell:这些都是崇高的目标。我希望对具体步骤有更多的了解。你提到了功能安全的设计具体需要什么来实现这一点?

Lars Reger:信任在过去并不是最重要的，因为你的设备没有连接。虽然功能安全性可能已经得到了理解，但是安全性部分的重要性并不高。现在你需要工程师来设计隐私或安全设计和功能安全设计，否则你很难有资格和建设。

以汽车为例:它是这些智能连接设备中最昂贵、最复杂的。如果你试图更换一个部件，你将不得不重新认证你的全自动电动联网汽车:从人力和财力上来说，这是一项无法完成的任务。你需要对架构有一定理解，以便将智能连接设备划分为各个子域，这些子域彼此之间严格隔离。如何将汽车的动力系统从网关、连接性域和自治域中分离出来? 如果我改变了自治域，我如何在无需重新确定动力系统的情况下启用它?这种训练有素的思维很重要。

我的芯片开发手册有5000页。在大多数情况下，并不是产品开发没有被描述。但想象一下，如果在我们的开发中，一个飞行员认为他们可以在没有检查燃料水平的情况下起飞，但只是假设飞机有燃料。如果出了差错，那后归很严重。如果你在某个方面很马虎，这就会产生很大影响。

这种思维习惯是每个工程师都需要的——当然这会成为游戏规则的改变者，给我们的大项目带来数百万甚至数千万美元的影响。

功能安全教育

Richard Quinnell:我们需要一个基本的出发点吗?

Lars Reger:我的意思是，告诉我哪所大学的课程中有关于功能性安全和功能性安全的课程。在汽车行业，如果你真的掌握了这一点，你就掌握了ISO 26262。

用外行人的话说，这意味着从系统级开始进行风险评估。你如何评估一辆车，如何确保它永远不会造成死亡?然后你把它分解成子系统，例如刹车系统，以确保它永远安全。

你需要的技能是在流程中构建功能性安全性。但这必须在半导体元件层面上进行。我给你们举个例子。几年前，在我们拥有的最大的一级系统中，我们进行了一次讨论，他们问，“你能把两个ABS传感器放在一个机壳里吗?”

其逻辑是，如果其中一个车轮速度传感器失灵，你就有一个备用的传感器。我们讨论后，觉得这完全是胡说八道，因为你在路上有四个轮子。如果你从三个轮子获得数据，表明你每分钟跑100圈，其中一个发送数据说它每分钟跑10圈。所以你有一定的系统能力发现一个传感器(可能)损坏。因此，你不需要通过加倍封装和鉴定要求来提高每个传感器的成本。这是一个非常简单和夸张的例子。这就是我所说的降低系统成本。使用系统功能，实际上是从一个高层的风险评估到一个结构化的组件。

                               
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同样，业界也在关注系统的安全性。打个比方，你想让你的房子不受攻击。所以，你在前门上了一把大锁，在后门上了一把大锁。那基本上是带有防火墙的连接单元。假设你有一座有数百间房间的大城堡。你的线束是通往你城堡里房间的所有通道。这些房间是你的ecu，你的控制单元。你在每个地方都有一把门锁。每个微控制器都有一定程度的安全性过道上有监视系统。你正在监督你的线束上运行的数据。所有这一切的结合将使你的城堡安全。

同样的想法也需要应用在一辆装有200个控制单元、线束和与外部世界连接的汽车上的分布式系统上。工程师们需要的正是这种类型的思考。

Junko Yoshida:你如何训练你的工程师去理解安全?

Lars Reger:他们的学习课程里没有这个。所以，我们开始自己训练我们的队员。我有3000多名工程师在我们所说的安全学校接受过培训。数百名工程师在一所功能性安全学校自学课程。这让我花了几十万。

它被认为是一个足够高的质量标准，我们有其他公司，认证公司来帮助我们，并加入我们的力量。对于工程师来说是好事，因为他们可以把这些写进简历，丰富自己的能力，而且他们还能获得更广的视野。

当然，他们可以开始讨论启用芯片安全性。第一个问题是你需要什么样的安全保障?根据房子的类比，你需要一个前门锁类型的安全或厨房/客厅类型的安全，还是你想要保护你的酒窖?问题是，什么是安全级别，我了解这个系统吗?在此基础上，我们可以将其重新折叠到特定的需求中，然后使用我们投资组合中的正确产品进行扩展。

在相同的硅晶圆中混合任务配置文件

Richard Quinnell:在客户来找你之前，你希望他们知道什么?

Lars Reger:功能安全性和安全性之间的相似性。我所描述的是从系统风险评估到组件级别。你需要问，在这个层面上，系统会出什么问题。功能安全性非常类似。例如把连接性嵌入到冰箱里的各个系统上，原则上，你遵循同样的推理，但在这个行业中，只有极少数人真正理解(相似性)。

虽然我们需要重新关注安全和保障，但在未来硅晶圆上也会有不同功能的混合。比如交叉微控制器。

所以，如果你有一个前门监控摄像头，这个小小的微控制器就足以运行一个轻量级的人工智能(AI)。。它可以区分猫、在摇摆的树、经过的汽车或人。然后它唤醒了大系统，大系统可识别出那是我的朋友，打开门；这是邮递员——它会告诉我包裹已经送出去；或者这是一个我从未见过的人。所以，至少拍几张照片。

这使得监视系统能够克服虚假警报。在汽车的情况下，你有一个后视镜和你的导航系统。这些集成在一片硅片中的系统可以在几毫秒内唤醒微控制器，并立即将后视图的图片显示到系统上。避免撞到你车后面的孩子。启动这个大系统来呈现导航可能需要20秒。但谁在乎呢?让导航的事情慢慢来。这个系统的重要功能会在一瞬间就完成了。因此，未来的趋势是你可以将功能安全的材料结合起来，很容易地看到相机和你的导航系统，并在一个硅片中满足ASIL的要求。

未来，硅的含量会越来越多，这是在边缘计算在安全方面有着非常不同的任务概况。

物尽其用,人尽其才

Nitin Dahad:作为一名技术总监，你觉得在技术和应用方面会发生什么。你将如何让你的继任者承担这样的角色?

Lars Reger:作为一名技术总监，我能做的就是要玩转NXP的产品。也就是说，给人们正确的乐高积木，正确的玩具。你有26000个客户。我也不知道他们在用我们的芯片做什么创新。

所以，他们需要向与他们交谈的人灌输好奇心的能力，拥有创新的意愿。这也是我在年轻一代身上看到的——他们更容易相处。“让我们给这个小东西和那个小东西编程，不断的去尝试，这样会很有趣。最后可以分享它，从中获得深刻见解。”

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