自動(dòng)駕駛和智能座艙需要哪些高性能存儲(chǔ)器

1   自動(dòng)駕駛的技術(shù)趨勢

1）自動(dòng)駕駛汽車，甚至是普通的ADAS或者智能汽車，正在變成車輪上的數(shù)據(jù)中心。

自動(dòng)駕駛汽車需要處理海量數(shù)據(jù)，這類汽車預(yù)計(jì)平均每天會(huì)產(chǎn)生20 TB的數(shù)據(jù)。再加上在車載信息娛樂（IVI，in-vehicle infotainment）和ADAS中都需要使用的人工智能（如手勢識別、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺、目標(biāo)檢測和識別），還有高清顯示屏、自適應(yīng)巡航控制、語音助手和其他數(shù)字化座艙功能，汽車需要在瞬間整合并分析這些數(shù)據(jù)，對內(nèi)存和計(jì)算的需求也因此呈指數(shù)級增長。實(shí)際上，自動(dòng)駕駛汽車，甚至是普通的ADAS或智能汽車，正在變成車輪上的數(shù)據(jù)中心。這些新興的汽車技術(shù)都推動(dòng)了對更多DRAM和存儲(chǔ)的需求。事實(shí)上，Gartner預(yù)測汽車內(nèi)存市場將在2024年增長到63億美元，比2020年的24億美元增長了1倍多。

同樣重要的是，即使在處理和存儲(chǔ)這些海量的數(shù)據(jù)和媒體時(shí)，這種內(nèi)存和存儲(chǔ)器也要盡可能的保持低功耗和節(jié)能，否則駕駛員將不得不經(jīng)常給電動(dòng)汽車充電或者給汽車加油——這既昂貴又不方便，而且不環(huán)保。

為保證續(xù)航里程，汽車原始設(shè)備制造商和供應(yīng)商需要使用低功耗、節(jié)能的內(nèi)存。LPDDR5出色的能效有助于提升續(xù)航里程，降低排放，實(shí)現(xiàn)更為環(huán)保的交通出行，推動(dòng)自動(dòng)駕駛的未來更加可持續(xù)發(fā)展。

2）完全自動(dòng)駕駛需要非常高的實(shí)時(shí)人工智能計(jì)算性能。

如今，自動(dòng)駕駛汽車的量產(chǎn)已“指日可待”。然而，要實(shí)現(xiàn)這一愿景，需要處理來自用于檢測、識別、跟蹤和預(yù)測道路上物體行為的各種傳感器的大量數(shù)據(jù)。單個(gè)高分辨率攝像頭傳感器可以產(chǎn)生1.4 GBps的數(shù)據(jù)。一輛完全自動(dòng)駕駛的汽車有40多個(gè)傳感器，這些傳感器每秒可產(chǎn)生超過50 Gb數(shù)據(jù)。完全自動(dòng)駕駛需要非常高的實(shí)時(shí)人工智能計(jì)算性能，最高可達(dá)每秒500T（萬億）次運(yùn)算（ToPS）。

與上一代LPDDR4x相比，LPDDR5 DRAM的數(shù)據(jù)訪問速度提高了50%，能效提高了20%以上，滿足了數(shù)據(jù)密集型需求，使智能車輛具備了近乎實(shí)時(shí)的邊緣處理能力。這種低延遲和高帶寬對于快速處理來自當(dāng)今互聯(lián)汽車多個(gè)傳感器和數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)至關(guān)重要，例如雷達(dá)、激光雷達(dá)、高分辨率成像、車內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)和高分辨率雷達(dá)等。

3）隨著汽車越來越依賴軟件，高性能5G連接和系統(tǒng)級安全將愈發(fā)重要。

隨著汽車越來越依賴軟件，所包含的代碼超過3億行，為了保持最新更新和增強(qiáng)功能，支持空中下載（OTA，over-the-air）更新是必不可少的。這也是支持軟件即服務(wù)（SaaS）等功能的關(guān)鍵所在，利用這些功能，自動(dòng)駕駛和其他功能可以通過每月訂閱和軟件下載來實(shí)現(xiàn)。對于MaaS，用戶個(gè)人習(xí)慣將存儲(chǔ)在云中，在駕駛員進(jìn)入自己的車輛或者租用同一品牌的車輛時(shí)，便能檢索出其用戶使用習(xí)慣。要實(shí)現(xiàn)這些功能，高性能5G連接和系統(tǒng)級安全將是至關(guān)重要的，甚至是不可或缺的。美光獨(dú)特的安全解決方案Authenta提供了基于可信根的安全功能，是專門針對這種復(fù)雜邊緣計(jì)算環(huán)境需求而開發(fā)的。

4）功能安全的技術(shù)趨勢

到目前為止，車用DRAM解決方案還沒有按照功能安全以及ISO26262標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)和/或嚴(yán)格的評估。

美光符合安全要求的LPDDR5功能超越了標(biāo)準(zhǔn)的JEDEC和標(biāo)準(zhǔn)的汽車產(chǎn)品要求。美光業(yè)界首款符合ISO26262安全標(biāo)準(zhǔn)的DRAM經(jīng)過了硬件評估，滿足最高級別的ASIL標(biāo)準(zhǔn)，即ASIL D，完全符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)并具備同類最佳的汽車級品質(zhì)。美光還為LPDDR5產(chǎn)品添加了一組安全功能，可幫助客戶檢測現(xiàn)場隨機(jī)硬件故障。美光提供了一套全面的安全相關(guān)文檔，包括硬件評估報(bào)告、評估報(bào)告、安全應(yīng)用說明、安全分析報(bào)告（FMEDA摘要）和簽署NDA后的PIN FMEA。

我們符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)的LPDDR5和產(chǎn)品文檔簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并幫助客戶更快地履行復(fù)雜的合規(guī)要求。最終，這縮短了一級汽車供應(yīng)商的產(chǎn)品面市時(shí)間，并幫助原始設(shè)備制造商盡快設(shè)計(jì)安全、智能的汽車。在競爭激烈的市場中，這種競爭優(yōu)勢是非常關(guān)鍵的。

Robert Bielby（美光科技 汽車系統(tǒng)架構(gòu)高級總監(jiān)）

2   智能座艙的趨勢

ADAS和功能豐富的座艙是當(dāng)今半導(dǎo)體產(chǎn)品增長的主要推動(dòng)力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于全自動(dòng)駕駛汽車。

盡管自動(dòng)駕駛（AD）風(fēng)頭正盛，但重要的是要認(rèn)識到，ADAS和功能豐富的座艙是當(dāng)今半導(dǎo)體產(chǎn)品增長的主要推動(dòng)力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于全自動(dòng)駕駛汽車。汽車內(nèi)部/駕駛艙和“車內(nèi)體驗(yàn)”（IVE，In-Vehicle Experience）已成為影響消費(fèi)者購買決定和汽車廠商（OEM）品牌特質(zhì)的主要因素。

消費(fèi)者希望能更好的聯(lián)網(wǎng)以方便訪問信息，獲得類似智能手機(jī)的無縫用戶體驗(yàn)，并為他們喜愛的所有智能手機(jī)應(yīng)用程序提供本地車載支持。數(shù)量越來越多、尺寸越來越大的高分辨率顯示屏應(yīng)支持這些應(yīng)用程序，提供身臨其境的體驗(yàn)。汽車廠商認(rèn)識到，人們關(guān)注的重點(diǎn)從實(shí)際駕駛體驗(yàn)轉(zhuǎn)移到基于個(gè)人品味、娛樂和工作效率的體驗(yàn)，自動(dòng)駕駛汽車的未來更看重信息和乘客體驗(yàn)都非常豐富的座艙，因此，車內(nèi)體驗(yàn)的創(chuàng)新將有增無減。

美光的深厚專業(yè)知識源自與汽車客戶的緊密合作，即為支持ADAS、車載信息娛樂、數(shù)字化座艙和機(jī)器學(xué)習(xí)的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)存方面的合作。

我們在全球范圍內(nèi)與汽車制造商、一級供應(yīng)商和芯片組供應(yīng)商有著密切的合作伙伴關(guān)系。這種合作通常從產(chǎn)品的系統(tǒng)架構(gòu)定義階段的早期開始，一直延伸到客戶/合作伙伴產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、測試和部署階段。我們在全球擁有多個(gè)專門的工程實(shí)驗(yàn)室，位于主要的汽車設(shè)計(jì)中心，在那里我們提供直接的工程支持，保證我們的客戶和合作伙伴能夠以最短的上市時(shí)間和最低的風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)和交付同類最佳的產(chǎn)品。

1）車載信息娛樂系統(tǒng)正與儀表盤集成，這使得功能安全愈發(fā)重要。

當(dāng)今的汽車對快速存儲(chǔ)并處理大量數(shù)據(jù)的要求越來越高。汽車廠商一直面臨著整合處理能力、保證數(shù)字系統(tǒng)流暢運(yùn)行和成本競爭等壓力。而現(xiàn)在，讓人意想不到的新趨勢出現(xiàn)了。車載信息娛樂系統(tǒng)，其引人入勝的高分辨率屏幕和功能越來越像智能手機(jī)了，而它的功能不再只是為了好玩。設(shè)計(jì)人員將車載信息娛樂系統(tǒng)與儀表盤集成，以實(shí)現(xiàn)符合功能安全要求的更為關(guān)鍵的系統(tǒng)。

這樣集成主要是為了降低成本和簡化架構(gòu)，以加速實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。盡管這種集成是有益的，但也要考慮功能安全的要求。儀表盤中的某些信息用于提醒駕駛員注意車輛功能，其中一部分信息可能會(huì)對車輛和乘客安全產(chǎn)生影響，因此需要符合嚴(yán)格的合規(guī)要求。

基于對汽車市場以及內(nèi)存在安全應(yīng)用中重要作用的深入了解，美光近期推出業(yè)界領(lǐng)先的汽車功能安全內(nèi)存系列解決方案，是下一代車載信息娛樂系統(tǒng)應(yīng)用的理想解決方案。功能安全解決方案進(jìn)一步彰顯了美光30年來致力于為汽車市場提供領(lǐng)先解決方案的承諾，反映了公司在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛投入。

美光新的車用LPDDR5內(nèi)存是我們更廣泛的汽車兼容系列產(chǎn)品中的第一款產(chǎn)品，被認(rèn)為適用于任何ASIL等級的安全系統(tǒng)，是下一代基于域的車載信息娛樂系統(tǒng)應(yīng)用的最佳選擇。美光的LPDDR5產(chǎn)品附有硬件評估報(bào)告，由獨(dú)立的第三方、業(yè)界公認(rèn)的咨詢公司exida進(jìn)行評估。根據(jù)exida的分析結(jié)論，該產(chǎn)品適用于最高級別系統(tǒng)，包括等級最為嚴(yán)格的ASIL-D。

2）隨著IVI系統(tǒng)的集成，集中式存儲(chǔ)在交互式座艙中變得越來越重要。

IVI 系統(tǒng)的架構(gòu)通常是與儀表盤架構(gòu)分開的。盡管目前已有的系統(tǒng)為增強(qiáng)用戶體驗(yàn)做出了不懈的努力，但還是未能跟上消費(fèi)者期待的創(chuàng)新水平——例如類似于智能手機(jī)的體驗(yàn)。我們面臨的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是：無法在車輛交付后重新配置和更新系統(tǒng)。

集中式存儲(chǔ)有利于實(shí)現(xiàn)功能系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享。它也是創(chuàng)造交互式和個(gè)性化用戶體驗(yàn)的基礎(chǔ)，而這正是消費(fèi)者期待的車內(nèi)體驗(yàn)。車用SSD可以提供豐富的功能，包括高速、功能數(shù)據(jù)隔離、加密數(shù)據(jù)保護(hù)、安全遠(yuǎn)程重新配置等，位密度單價(jià)（price-per-density）也和分立的存儲(chǔ)設(shè)備（如UFS）差不多，這將顯著改變未來的設(shè)計(jì)格局，帶來更多可能性。除了消除了設(shè)計(jì)冗余之外，由于采用了小尺寸球柵陣列（BGA）封裝，SSD只需要很小的PCB面積。

此處討論的集中式存儲(chǔ)和汽車級SSD的解決方案將應(yīng)用于2023年及以后的下一代架構(gòu)中。這項(xiàng)創(chuàng)新不僅適用于IVI，還適用于主要汽車廠商及合作伙伴的自動(dòng)駕駛和中央計(jì)算架構(gòu)。

3   美光有完整的內(nèi)存解決方案

對于當(dāng)前和未來的智能汽車來說，完整的內(nèi)存技術(shù)是成功的關(guān)鍵。我們針對智能汽車的解決方案包括如下。

●   我們的NOR提供了快速啟動(dòng)功能，這些功能通常是倒車影像等需要即時(shí)啟動(dòng)性能的應(yīng)用所需要的。

●   全套符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的DRAM系列，包括為計(jì)算密集型ADAS應(yīng)用提供高帶寬解決方案的LPDDR5/5X和DDR4，以及用于IVE和ADAS的LPDDR4/4X。

●   美光提供一系列符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的管理NAND解決方案，包括eMMC、UFS和PCIe SSD等，可用于整個(gè)車輛，滿足ADAS、IVE的擴(kuò)展存儲(chǔ)需求。

●   此外，美光還擁有一系列符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的多芯片封裝（MCP）內(nèi)存，將高密度內(nèi)存和存儲(chǔ)集成在一個(gè)緊湊的封裝中。我們的多芯片封裝為如智能相機(jī)和遠(yuǎn)程信息處理這樣空間受限的應(yīng)用提供了DRAM和NAND的完美組合。緊湊的外形封裝可用于進(jìn)一步增強(qiáng)功能，由于采用了堆疊、緊密耦合的組件，與使用分立元件相比，幫助制造商節(jié)省了50%以上的印刷電路板空間，并優(yōu)化了成本。美光的多芯片封裝也針對汽車應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，經(jīng)測試能夠承受自動(dòng)駕駛汽車的極端溫度。