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車載存儲的演化之路,自動駕駛和智能座艙給存儲市場帶來更大機遇

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回顧車載存儲的演化之路,除了與汽車發展歷史相關之外,還跟存儲技術的發展相關。在上個世紀,車內的娛樂環境僅僅是指車內的車載收音機和磁帶播放機,這些設備處理的只是模擬信號;到了本世紀前20年,由于GPS功能的加入,需要在車內存儲地圖數據,以及MP3播放器需要存儲音樂文件;再到后來的行車記錄儀需要存儲攝像頭錄制的視頻,這些所有的車內存儲應用場景基本上以SD卡為主,容量在1GB到十幾GB為主。


如今的汽車被賦予了更多的輔助功能,包括基于高帶寬視頻流數據的ADAS環視輔助系統、基于互聯網應用的智能座艙信息娛樂系統、基于5G熱點連接的云數據存儲、車聯網端邊云的車載網管系統等等,這些新的應用對車載存儲提出了更高的要求,相應的存儲容量需求也提升到了更高的要求,可能需要接近TB級的存儲需求。


汽車智能化和網聯化給車載存儲市場帶來更大機遇

隨著互聯網和計算技術的進步,汽車行業正在向數字化轉型,人們對于先進技術賦能的汽車需求與日俱增。據Counterpoint的研究表明,L3級自動駕駛汽車,單小時傳感器生成的數據在TB級別。在未來十年內,乘用車單車存儲容量將達到2TB。


可以預見,在不遠的將來,隨著車內新應用賦能,比如基于數字駕艙的中控車載電腦系統,它可以將電商購物平臺接入車內為后排乘客提供更豐富的視聽娛樂節目,同時還要做好EDR這一類駕駛突發事件記錄儀的日志記錄,并處理各路傳感器的采樣輸入信息,還要為駕乘人員提供合理的建議輔助作出決策,這一切不斷升級進化的智能系統對車載存儲需求要求擴大到數十GB的范圍。


據佐思汽研數據,2022年1-9月國內乘用車L2及L2+級ADAS裝配率達33.5%,其中L2級為28.4%;L2+級(高階輔助駕駛)為5.1%;同期我國高速領航功能(NOA)裝配量13.9萬輛,同比增長387%。隨著魏牌摩卡、小鵬P5等新車型落地,城市NOA將實現突破。未來1-2年內,將有更多智能化車型搭載高速、城市NOA功能,預計到2025年L2及L2+級ADAS裝配率將超過50%。

車載存儲的演化之路,自動駕駛和智能座艙給存儲市場帶來更大機遇

圖:乘聯會統計的汽車電動化、智能化和網聯化指數(來源:乘聯會)


另據乘聯會統計的數據,汽車的電動化、智能化和網聯化程度越來越高。其中10月份新能源汽車國內零售滲透率達到了30.2%,較2021年10月18.5%的滲透率提升11個百分點。智能化指數已達44.3,也就是說新出廠的車型當中有44.3%的車型都包含了L1及以上的自動駕駛功能。


在近日舉辦的“西部數據汽車技術論壇2022”上,西部數據公司中國及亞太區銷售副總裁Stefan Mandl表示,“智能汽車和自動駕駛汽車上的高級駕駛輔助系統和信息娛樂系統使用人工智能技術、自適應巡航控制以保障駕駛安全、3D地圖導航和智能語音助手打造個性化的駕乘體驗,這些都需要汽車實時整合并分析這些數據,對于閃存和計算的需求因此呈現指數級別的增長!

車載存儲的演化之路,自動駕駛和智能座艙給存儲市場帶來更大機遇

圖:西部數據公司中國及亞太區銷售副總裁 Stefan Mandl


他同時指出,近年來汽車開始從機械系統向數據驅動發生著變革,汽車作為車聯網智慧連接的核心,可實現與人、道路、云端的實時信息交互,車聯網需要以越來越高的容量快速可靠地存儲數據。


車載存儲的演化之路,自動駕駛和智能座艙給存儲市場帶來更大機遇

圖:西部數據公司中國區智能終端產品事業部高級銷售總監 文芳


在西部數據公司中國區智能終端產品事業部高級銷售總監文芳看來,“作為5G時代重要的產業之一,智能網聯汽車正處于增速布局階段。軟硬件技術的演進升級和大規模的商業化應用產生了海量數據,也對車載存儲在容量、性能、安全和可靠性等多方面提出了更高的要求!


她還特別介紹了西部數據在車載存儲方面的布局,“我們可以提供e.MMC、UFS、micro SD、SSD及HDD在內的全線存儲產品,可滿足單車智能與網聯賦能創新融合下的車路云一體化發展需求。同時,我們還積極攜手本土合作伙伴,強化在自動駕駛、智能座艙等領域的技術實力,助力實現高質量、安全可靠的個性化用戶體驗。西部數據將不懈突破創新,以豐富的產品組合和解決方案助力汽車行業的智能化變革,驅動產業生態的健康發展,攜手‘數造輝煌’!


車載存儲有哪些特殊需求?

早期的GPS導航儀、行車記錄儀等車載設備配備的基本都是SD卡,一般的SD卡只有4比特的中線寬度,可以提供最快100MBps的讀寫帶寬,最大到上百GB的容量,可以提供簡單的寫保護功能。其缺點是顯而易見的,由于依靠的僅是SD的金手指和卡槽內的金屬觸點連接,無法長時間可靠地適應汽車內顛簸、高溫、高濕的變化環境。


因此,后面出現了e.MMC器件,這里的e代表的就是Embedded,雖然叫嵌入式MMC卡,其實它的外形結構是一塊153引腳的BGA封裝芯片。將其焊接在PCB板上,具有更好的穩定性,而且e.MMC卡具有8比特的中線寬度,可以提供最快400MB/S的讀取速度,最高容量可達512GB,包括了內部再帶電源保護和溫度超標管理,并且可以快速響應嵌入式系統的啟動要求。因此,現在汽車中的車載中控系統、ADAS環視系統等車內設備普遍采用了該器件。


除了e.MMC卡,在一些高端的汽車上開始采用UFS(Universal Flash Storage,通用閃存存儲器)存儲芯片,其外形和e.MMC幾乎一模一樣,也是BGA的封裝芯片形式,它可以提供兩對插分信號總線來高速傳輸數據,目前主流的UFS 2.1的協議已經可以最快支持到1.2GB的讀出速率,UFS 3.1的版本協議更是在2.1協議基礎上翻了一倍,達到了2.9GB每秒,今后UFS 4.0版本協議更是達到了驚人的4.6GB每秒的吞吐率,而且單芯片能提供最高容量可以達到1TB容量,目前UFS芯片廣泛用于高端器件車型的虛擬數字儀表盤,高級的中控系統和高分辨率的三維導航地圖系統。


除此之外,各大存儲廠商也在積極研發基于PCIe接口的NVMe協議車規級SSD,將提供大于10GB每秒的數據吞吐率,而且包含前面e.MMC、UFS的快速響應和溫度管理特性,可以為下一代基于自動駕駛的車載中控系統提供幾十TB的海量存儲容量。


當然,由于車內嚴苛的使用環境,車載存儲器除了從接口類型、讀寫速度,及存儲容量幾個維度外,還需要從其他維度來評估存儲器的品質。比如從性能、可靠性、溫度范圍和增強特性等四個方面來衡量車載存儲器的品質。首先要制造商具備多年的閃存研發經驗積累,才能保證產品在滿足高性能條件下同時具備可靠的品質保障。其次滿足車用電子元件的AEC-Q100和國際標準。三是要能適應負40度到正85度的寬溫和負40度到正105度的超寬溫的工作環境、工作溫度要求。四是要具備溫度管理、快速啟動、智能分區,滿足汽車生產條件的100%存儲空間的數據預燒錄要求。


西部數據的車載存儲器產品特性

據西部數據介紹,目前該公司的車載存儲產品包含了SD卡、e.MMC、UFS和固態硬盤等多種產品,且在設計之初就考慮了汽車環境的溫度變化,因此在產品設計研發階段就已經充分考慮到了熱平衡和熱仿真。


車載存儲的演化之路,自動駕駛和智能座艙給存儲市場帶來更大機遇

圖:從左至右依次為西部數據汽車級SD存儲卡、西部數據 iNAND AT EM132 嵌入式閃存盤、西部數據iNAND AT EU312 UFS 嵌入式閃存盤、西部數據IX SN530工業級SSD


值得一提的是,西部數據在器件內部集成了主動散熱策略。簡單地說,就是當器件在工作環境溫度超出了其所能承受的極限時,器件會主動降低工作頻率和工作速度,通過自主降速的方式來降低產生的熱量,這樣為更能適應車內使用環境創造了更好的智能化條件。


其e.MMC產品內部還集成了車規芯片的健康報告,包括NAND顆粒的磨損情況,總共寫入了多少的數據量和初始化次數,以及最后這個產品在車內實時溫度數據都可以在健康報告中實時讀取并加以分析,方便用戶后期做記錄和分析利用。


在產品方面,有汽車級SD卡; e.MMC iNAND AT EM132芯片可以提供32GB—256GB容量,滿足e.MMC 5.1協議,同時滿足汽車的工作溫度區間,有-40℃到85℃的Grade-2檔和-40℃~105℃的Grade-3檔兩種;西部數據的UFS產品同樣也是滿足UFS 2.1的協議,并且可以提供16GB到256GB的容量范圍,滿足車規-40℃~85℃和-40℃~105℃的兩檔區間, iNAND AT EU312 UFS 嵌入式閃存盤寫入速度高達550MB/s,讀取速率高達800MB/s;SSD產品則有IX SN530工業級SSD,該產品可滿足滿足汽車和工業應用領域對極端溫度、性能、高耐用性和可靠性的要求,容量從85GB到2TB。


在此次技術論壇上,全球領先的物聯網及車聯網解決方案供應商慧翰微電子總工程師孫禮學表示:“我們很高興能夠與數據基礎架構提供商西部數據公司共同合作,將創新的NAND Flash存儲解決方案應用到我們的車載系統之中,為用戶提供更智能的駕乘體驗,推動智能網聯車的數字化發展!


車聯網智能硬件整體解決方案提供商掌銳電子前裝座艙產品負責人魏宏山也給予了高度評價:“如今,創新的軟硬件、人機交互技術,以及豐富復雜的應用和功能,正重新定義智能座艙新體驗。作為領先的數據存儲解決方案提供商,西部數據創新的iNAND嵌入式閃存存儲產品能夠提供更高性能、低時延和高可靠性,為我們的信息娛樂系統的研發和應用提供高效、可靠的支持,滿足汽車智能化、連網化的前裝需求,幫助我們的客戶縮短項目開發周期,減少研發投入并降低品控風險!


目前,西部數據公司在上海、深圳已擁有自己的全資工廠,能夠支持NAND 閃存和HDD產品的研發、生產、測試、封裝等。同時,西部數據公司在上海浦東還打造了西部數據解決方案賦能中心,能夠支持客戶現場進行產品與解決方案的測試,加快產品的上市。西部數據也同樣表示將持續加大在中國汽車存儲市場的投入,攜手更多汽車汽車生態合作伙伴加快創新技術的落地應用,共赴智駕輝煌未來。









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