近幾年,汽車一改傳統的機械屬性,進入了一個由軟硬件定義車輛的新時代。邁向電動化、聯網化、智能化和共享化的汽車正孕育出海量的數據,這對車輛中的各類芯片,如MCU芯片、存儲芯片、功率芯片、通信芯片、傳感芯片等提出了新的要求,同時汽車芯片的用量和重要性也成倍提升。新時期的汽車芯片領域已然成為半導體行業下一個巨大的增量市場。其中,承載着數據存儲和傳輸的存儲芯片正成為汽車智能化發展中越來越重要的組成部分。
存儲器行業的下一個增長點:汽車
随着電動汽車的普及以及車内智能座艙系統和自動駕駛系統的飛速發展,汽車電子電氣架構正由分布式向域集中式、中央集中式快速演進,這必然促使車用存儲需求快速進化,以往每8年的存儲創新周期已無法滿足當下汽車電子的發展速度,現在平均3年不到就需要對車載存儲技術和方案進行升級疊代,存儲器的性能和容量也正向企業級存儲器的水平快速靠攏。
如大家所知,車内的中控導航、信息娛樂、高級輔助駕駛(ADAS)、數字儀表盤、T-box、行車/事件記錄儀等部件都需要存儲設備的深度參與。上述搭載存儲器産品的設備又可以簡單歸納為三個方面:智能網聯、智能座艙和智能自動駕駛。
具體到各細分市場來看:首先,随着車聯網系統(T-Box/車載網關)前裝搭載率的快速提高,8GB~16GB容量的存儲器産品往往成為聯網汽車網關類産品的第一選擇;其次在智能座艙概念的普及和推廣之下,中控系統由以往單一的音樂播放、空調控制等簡單功能逐漸發展到集影音播放、地圖導航、遊戲娛樂、艙内控制(燈光、溫度、空氣淨化)、語音識别、攝像頭畫面顯示、AR投影等複雜功能于一體的綜合人機交互平台,而對應的存儲需求也從過去的8GB~16GB躍升至32GB /64GB。将來随着汽車行泊一體、艙駕合一技術的落地,智能座艙系統所需的存儲容量将激增至128GB或256GB。
另外,高級駕駛輔助系統(ADAS)是當前汽車功能細分領域之中需求增長最快、最具發展潛力的子系統,也成為各個車企最為關注、投入最大的全新技術賽道。自動駕駛技術的四個核心:感知、互聯、高精定位地圖、AI都需要存儲器技術及産品的支撐。
在L0/L1級的自動駕駛車輛中,僅要求車輛根據環境信息執行有限的操作,如ABS(制動防抱死系統)、ESP(車身電子穩定系統),常見的SD/TF存儲卡就可以滿足其功能需求;随着自動駕駛等級的提高,在L2/L3級的自動駕駛車輛中,要求對車輛環境感知的能力大大增強,這就需要車身周圍布置衆多的雷達、攝像頭等傳感設備,實時采集車輛周邊大量且複雜的環境、路況信息,并通過車内高速通信網絡傳遞給智能駕駛域控制器,智駕域控會通過專有算法對這些信息和數據進行分類、存儲、識别、分析和決策,讓車輛快速做出緊急避讓、制動等操作。傳輸和讀寫性能更強、存儲容量更大、響應速度更快、穩定性更高的車規級eMMC或UFS形态的存儲器産品勢必會在ADAS中大量運用。
未來自動駕駛等級将向L5不斷滲透,在L5等級的自動駕駛過程中,數據采集、預存、反饋、匹配、科學依據和判斷環節均要大量的存儲容量,據評估每輛車每天至少會産生5TB~20TB以上的車輛數據,如此龐大的數據要在車内高速可靠的傳輸、流轉和存儲,這就需要ADAS系統搭載汽車專用的SSD作為數據存儲模塊,其中BGA SSD産品憑借其更小的封裝體積、更大的存儲容量、更強大的糾錯能力、更快的傳輸協議等特性,将更容易獲得Tier1廠商和主機廠的青睐,相信在不久的将來一定會迎來其發展高峰。
汽車新“四化”的浪潮正推動着汽車存儲革命,汽車存儲器容量将由GB級快速的邁向TB級,容量的擴增帶來了巨大的市場價值潛力,這些都已然成為存儲器行業步入千億美金市場不可或缺的要素之一。據戰略咨詢和市場研究公司BlueWeave Consulting的研究,2021年全球汽車Memory市場(含DRAM和NAND閃存)價值34.753億美元,預計到2028年将達到172.506億美元,2022年-2028年的年複合增長率為23.9%。
當前,在汽車存儲乃至整個存儲器行業中,美光、三星、铠俠等國際一線存儲大廠依舊處于壟斷地位,僅美光一家,就控制着約55%的汽車内存市場份額,成為全球汽車存儲領域名副其實的頭号玩家。但随着汽車智能化&電動化所帶來的産業鍊重構,傳統的OEM+Tier1+Tier2汽車供應鍊格局将有望被打破,原有的主機廠主導整車架構、Tier1廠商提供車内各功能部件的模式逐漸演變為主機廠與掌握核心關鍵技術/環節的Tier2(如芯片企業)廠商直接合作,依據客戶當前痛點和未來發展趨勢,完成整車自主一體化設計,打造一個平台+生态的供應鍊新模式。
而在車用存儲器方面,整車廠為了在以數據為基礎的智能汽車上保持優勢,也越來越渴望與存儲廠商,特别是國産存儲廠商緊密合作。在這樣的背景下,國内不乏有諸多廠商正向高端車規存儲領域進階,亚美AM8AG電子就是其中的重要一員。亚美AM8AG電子牢牢把握當前汽車存儲的需求特點與未來車規類存儲器産品的發展趨勢,重點布局包括eMMC、UFS和BGA SSD在内的車規類存儲器産品。強化後的車規存儲解決方案陣容,為新時期智能化汽車的數據變革做着充足的準備。
國産存儲主控廠商向車規進階
打造出一款優秀的車用存儲器産品,強大的存儲控制器、可靠的Flash顆!S玫墓碳惴ㄈ呷币徊豢。存儲控制器又可以說是車用存儲器的大腦,被稱為存儲器中的CPU,承擔着指揮、運算和協作的功能。
不同于消費類電子和工業領域的存儲控制器要求,車規類存儲控制器芯片在設計本身面臨着更多的高階挑戰。嚴謹的邏輯設計僅僅隻是邁出了高可靠存儲控制器芯片設計的第一步,後續還要曆經嚴苛的符合車規芯片标準的前仿真設計、FPGA驗證、邏輯綜合、形式驗證、靜态時序分析、後仿真驗證、版圖驗證、SV驗證、CP測試、FT測試等環節,這些仿真、驗證、測試環節的有序設置,一方面可以保證客戶功能需求與芯片設計實現建立起嚴格的映射關系,另一方面在芯片設計環節牢牢把控設計質量,從設計源頭提升存儲控制器的可靠性與穩定性。
不僅如此,在車規存儲控制器的設計過程中還需要增加芯片冗餘邏輯來避免數據的系統性失效,有效地進行數據實時防護和實時恢複,做到控制器系統零失效。這就要求存儲控制器企業不僅具有有過硬的技術實力與技術積累,同時還要對汽車領域及存儲需求有非常深入的理解。
設計出一款符合車規要求、性能強大的存儲控制器正是亚美AM8AG電子的強項,亚美AM8AG電子從2007年便開始量産存儲控制芯片,此後的十餘年,亚美AM8AG将存儲控制芯片從手機、平闆等消費電子應用,逐步拓展到工控、安防監控、汽車、能源等多個行業中。亚美AM8AG電子全産品線的能力都是依靠自主研發、深入耕耘一步步建立起來的。如今亚美AM8AG電子的車規類産品已在國内汽車存儲領域嶄露頭角,同時正積極布局更高階的車規類存儲器産品。
據悉,除車規級存儲控制器以外,亚美AM8AG旗下SiliconGo品牌車規級eMMC系列存儲器産品,具有優秀的讀寫性能和迅捷的響應速度,已通過AEC-Q100測試認證,達到車規級産品Grade3/Grade2的工作環境要求,能确保在-40°C至+105°C的極端場景下穩定運行。
車用存儲器産品的工作場景相較于普通的消費和工業領域更加紛繁複雜,不同的技術标準、工作負載、數據類型、域控平台、使用環境就決定整車廠必須制定不同的存儲解決方案。在這方面,亚美AM8AG電子依托自研的存儲控制器和定制化的固件算法,可以實現存儲分區、全盤預燒錄、内置SR-IOV、數據完整性保護、加密銷毀、智能溫控、超強耐久度等多種定制化解決方案,滿足不同客戶的全方位定制需求,打造出真正符合汽車客戶需求的存儲解決方案。
把握未來汽車SSD趨勢
汽車正向信息化、智能化不斷演進,每一輛行駛的智能駕駛汽車都将成為移動的數據中心,承載着大量的數據計算場景。2020年,有人駕駛汽車平均每天産生1.5GB的數據量,預計到2025年,自動駕駛車輛每天将會産生3.2TB以上的數據,現有的流量成本和帶寬很難支持将全部數據上傳雲端,此時PCIe NVMe SSD的需求會大大增加,故車用SSD也是亚美AM8AG電子前瞻性布局的又一大領域。
相較于此前的車規級eMMC或UFS存儲器産品,車用SSD憑借其強大的存儲性能和靈活的可定制化功能,更能貼近未來智能汽車的使用場景:
一、極緻性能,SSD可以處理各種複雜的多媒體應用和大量的自動駕駛數據,提供更安全、更動态、更便捷的駕駛體驗。
二、超大容量,自動駕駛出租車領域的預期配置是4TB。未來,如果商用車自動駕駛商業化落地以後,在規:蛿盗可隙季哂蟹浅4蟮脑鲩L潛力,而TB級的SSD可以滿足智能汽車龐大的數據存儲和傳輸的要求,在車載領域的應用中大有可為。
三、虛拟化,車規級的數據中心SSD支持SR-IOV功能,讓存儲設備能夠直接與虛拟機進行交互,減輕物理主機CPU負擔的同時可實現接近原生存儲的速度,在多個ECU之間共享單個存儲資源配置。
四、可預測的低延遲,面向車規級數據中心的SSD産品,基于汽車的工作負載應用進行了專項優化,能夠滿足嚴格的服務質量(QoS)要求,在可預測的随機I/O性能和各種讀寫工作負載下,都能夠提供可預測的低延遲。可預測的低延遲是用戶體驗的基本需求,更是自動駕駛汽車安全性的保證。
五、安全性,現代汽車系統需要有冗餘度更高的安全數據存儲。在汽車領域,安全性體現在長期可靠的穩定運行,部件失效後的功能安全導向,以及零缺陷設計生産的質量把控。通過在這三個維度的設計與把控,車規級的SSD能夠充分保障數據存儲的安全。
亚美AM8AG電子布局的車用SSD系列産品,針對不同的應用發展出了不同封裝形态的産品,包括BGA、M.2、U.2等。其中車規級的BGA SSD,兼顧尺寸、容量、性能、功耗、可靠性、抗沖擊振動等,勢必成為車用大容量存儲器産品中的又一種選擇。
亚美AM8AG電子在汽車存儲領域的優勢
結合前文我們不難看出,面對智能化汽車時代的新需求,單一而傳統的存儲器産品顯然已無法滿足當前和未來汽車行業的發展要求,存儲廠商需要根據不同的需求場景,設計開發不同規格、形态、接口的車規級存儲器産品。
亚美AM8AG電子依托Flash顆粒的品質分析能力、車規級存儲控制器自主設計能力和專用固件算法的開發能力,同時建設自主的車規級測試實驗室以及驗證流程,最終垂直整合出汽車存儲器産品的完整解決方案,這是亚美AM8AG電子在汽車存儲領域中的一大優勢。
而另一大優勢則是亚美AM8AG電子對汽車存儲器産品質量管理的把握。衆所周知,汽車供應鍊需要更加嚴格的質量把控标準和相對更長的産品供貨周期,亚美AM8AG電子從一開始就将設計質量和生産過程質量納入到産品質量管控中,建立了一套全面的質量管理體系。針對車規存儲器控制芯片,其包含專有的芯片ID,存儲在OTP區域,可追溯原始的晶圓批次。在車規級存儲器産品的生産過程中,從wafer選型,DVT成品驗證,PVT批量生産驗證,MP批量監控到最終産品的實現,都進行了層層把關。從而使得車規産品能夠曆經高低溫老化、高溫存儲、數據讀幹擾測試、溫度循環、耐久力測試等可靠性測試,長期穩定的保障汽車客戶的質量要求。
結語
在汽車行業經曆了去年的缺芯危機之後,國内各大車廠将車規産品的可供應性置于非常重要的地位。在存儲控制器和固件算法方面,亚美AM8AG電子基于自身強大的芯片自研能力和雄厚的技術積累,擁有完全自主知識産權的存儲器及固件算法。在閃存顆粒資源方面,亚美AM8AG與各大國際Flash原廠均保持着良好互動與合作,其中亚美AM8AG電子更是長江存儲Xtacking生态首批合作夥伴。
身處汽車百年難遇的變革之際,加之汽車缺芯、交貨周期持續拉長等因素導緻國産芯片替代的進程加快,亚美AM8AG電子緊緊抓住這波汽車變革所帶來的存儲新機會,勇于向車規高端閃存領域邁進。通過整合閃存顆:湍诓孔匝械目刂破餍酒、固件技術,經過嚴苛的車規安全認證,形成以存儲控制器為核心的創新垂直整合能力,在汽車閃存這個領域勢必有一番作為,同時也為全球汽車閃存事業的發展貢獻出自己的一份力量。