自动驾驶和智能座舱应用中内存和存储的新趋势

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cathy 发布于:周一, 08/09/2021 - 14:58 ,关键词:

近日美光科技汽车系统架构高级总监Robert Bielby接受了电子产品世界专访,介绍自动驾驶和智能座舱的发展趋势以及对内存和存储器件的新要求。

#1、自动驾驶的技术趋势

1)自动驾驶汽车,甚至是普通的ADAS或者智能汽车,正在变成车轮上的数据中心。

自动驾驶汽车需要处理海量数据,这类汽车预计平均每天会产生20 TB的数据。再加上在车载信息娱乐(IVI,in-vehicle infotainment)和ADAS中都需要使用的人工智能(如手势识别、自然语言处理、计算机视觉、目标检测和识别),还有高清显示屏、自适应巡航控制、语音助手和其他数字化座舱功能,汽车需要在瞬间整合并分析这些数据,对内存和计算的需求也因此呈指数级增长。

实际上,自动驾驶汽车,甚至是普通的ADAS或智能汽车,正在变成车轮上的数据中心。这些新兴的汽车技术都推动了对更多DRAM和存储的需求。事实上,Gartner预测汽车内存市场将在2024年增长到63亿美元,比2020年的24亿美元增长了1倍多。

同样重要的是,即使在处理和存储这些海量的数据和媒体时,这种内存和存储器也要尽可能的保持低功耗和节能,否则驾驶员将不得不经常给电动汽车充电或者给汽车加油——这既昂贵又不方便,而且不环保。

为保证续航里程,汽车原始设备制造商和供应商需要使用低功耗、节能的内存。LPDDR5出色的能效有助于提升续航里程,降低排放,实现更为环保的交通出行,推动自动驾驶的未来更加可持续发展。

2)完全自动驾驶需要非常高的实时人工智能计算性能。

如今,自动驾驶汽车的量产已“指日可待”。然而,要实现这一愿景,需要处理来自用于检测、识别、跟踪和预测道路上物体行为的各种传感器的大量数据。单个高分辨率摄像头传感器可以产生1.4 GBps的数据。一辆完全自动驾驶的汽车有40多个传感器,这些传感器每秒可产生超过50 Gb数据。完全自动驾驶需要非常高的实时人工智能计算性能,最高可达每秒500T(万亿)次运算(ToPS)。

与上一代LPDDR4x相比,LPDDR5 DRAM的数据访问速度提高了50%,能效提高了20%以上,满足了数据密集型需求,使智能车辆具备了近乎实时的边缘处理能力。这种低延迟和高带宽对于快速处理来自当今互联汽车多个传感器和数据源的数据至关重要,例如雷达、激光雷达、高分辨率成像、车内联网、5G网络和高分辨率雷达等。

3)随着汽车越来越依赖软件,高性能5G连接和系统级安全将愈发重要。

随着汽车越来越依赖软件,所包含的代码超过3亿行,为了保持最新更新和增强功能,支持空中下载(OTA,over-the-air)更新是必不可少的。这也是支持软件即服务(SaaS)等功能的关键所在,利用这些功能,自动驾驶和其他功能可以通过每月订阅和软件下载来实现。对于MaaS,用户个人习惯将存储在云中,在驾驶员进入自己的车辆或者租用同一品牌的车辆时,便能检索出其用户使用习惯。要实现这些功能,高性能5G连接和系统级安全将是至关重要的,甚至是不可或缺的。美光独特的安全解决方案Authenta提供了基于可信根的安全功能,是专门针对这种复杂边缘计算环境需求而开发的。

4)功能安全的技术趋势

到目前为止,车用DRAM解决方案还没有按照功能安全以及ISO26262标准要求进行专门的设计和/或严格的评估。

美光符合安全要求的LPDDR5功能超越了标准的JEDEC和标准的汽车产品要求。美光业界首款符合ISO26262安全标准的DRAM经过了硬件评估,满足最高级别的ASIL标准,即ASIL D,完全符合JEDEC标准并具备同类最佳的汽车级品质。美光还为LPDDR5产品添加了一组安全功能,可帮助客户检测现场随机硬件故障。美光提供了一套全面的安全相关文档,包括硬件评估报告、评估报告、安全应用说明、安全分析报告(FMEDA摘要)和签署NDA后的PIN FMEA。

我们符合功能安全标准的LPDDR5和产品文档简化了系统设计,并帮助客户更快地履行复杂的合规要求。最终,这缩短了一级汽车供应商的产品面市时间,并帮助原始设备制造商尽快设计安全、智能的汽车。在竞争激烈的市场中,这种竞争优势是非常关键的。

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Robert Bielby(美光科技 汽车系统架构高级总监)

#2、 智能座舱的趋势

ADAS和功能丰富的座舱是当今半导体产品增长的主要推动力,远远领先于全自动驾驶汽车。

尽管自动驾驶(AD)风头正盛,但重要的是要认识到,ADAS和功能丰富的座舱是当今半导体产品增长的主要推动力,远远领先于全自动驾驶汽车。汽车内部/驾驶舱和“车内体验”(IVE,In-Vehicle Experience)已成为影响消费者购买决定和汽车厂商(OEM)品牌特质的主要因素。

消费者希望能更好的联网以方便访问信息,获得类似智能手机的无缝用户体验,并为他们喜爱的所有智能手机应用程序提供本地车载支持。数量越来越多、尺寸越来越大的高分辨率显示屏应支持这些应用程序,提供身临其境的体验。汽车厂商认识到,人们关注的重点从实际驾驶体验转移到基于个人品味、娱乐和工作效率的体验,自动驾驶汽车的未来更看重信息和乘客体验都非常丰富的座舱,因此,车内体验的创新将有增无减。

美光的深厚专业知识源自与汽车客户的紧密合作,即为支持ADAS、车载信息娱乐、数字化座舱和机器学习的系统架构设计内存方面的合作。

我们在全球范围内与汽车制造商、一级供应商和芯片组供应商有着密切的合作伙伴关系。这种合作通常从产品的系统架构定义阶段的早期开始,一直延伸到客户/合作伙伴产品的设计、测试和部署阶段。我们在全球拥有多个专门的工程实验室,位于主要的汽车设计中心,在那里我们提供直接的工程支持,保证我们的客户和合作伙伴能够以最短的上市时间和最低的风险设计和交付同类最佳的产品。

1)车载信息娱乐系统正与仪表盘集成,这使得功能安全愈发重要。

当今的汽车对快速存储并处理大量数据的要求越来越高。汽车厂商一直面临着整合处理能力、保证数字系统流畅运行和成本竞争等压力。而现在,让人意想不到的新趋势出现了。车载信息娱乐系统,其引人入胜的高分辨率屏幕和功能越来越像智能手机了,而它的功能不再只是为了好玩。设计人员将车载信息娱乐系统与仪表盘集成,以实现符合功能安全要求的更为关键的系统。

这样集成主要是为了降低成本和简化架构,以加速实现创新。尽管这种集成是有益的,但也要考虑功能安全的要求。仪表盘中的某些信息用于提醒驾驶员注意车辆功能,其中一部分信息可能会对车辆和乘客安全产生影响,因此需要符合严格的合规要求。

基于对汽车市场以及内存在安全应用中重要作用的深入了解,美光近期推出业界领先的汽车功能安全内存系列解决方案,是下一代车载信息娱乐系统应用的理想解决方案。功能安全解决方案进一步彰显了美光30年来致力于为汽车市场提供领先解决方案的承诺,反映了公司在各个领域的广泛投入。

美光新的车用LPDDR5内存是我们更广泛的汽车兼容系列产品中的第一款产品,被认为适用于任何ASIL等级的安全系统,是下一代基于域的车载信息娱乐系统应用的最佳选择。美光的LPDDR5产品附有硬件评估报告,由独立的第三方、业界公认的咨询公司exida进行评估。根据exida的分析结论,该产品适用于最高级别系统,包括等级最为严格的ASIL-D。

2)随着IVI系统的集成,集中式存储在交互式座舱中变得越来越重要。

IVI 系统的架构通常是与仪表盘架构分开的。尽管目前已有的系统为增强用户体验做出了不懈的努力,但还是未能跟上消费者期待的创新水平——例如类似于智能手机的体验。我们面临的一个关键挑战是:无法在车辆交付后重新配置和更新系统。

集中式存储有利于实现功能系统之间的数据共享。它也是创造交互式和个性化用户体验的基础,而这正是消费者期待的车内体验。车用SSD可以提供丰富的功能,包括高速、功能数据隔离、加密数据保护、安全远程重新配置等,位密度单价(price-per-density)也和分立的存储设备(如UFS)差不多,这将显著改变未来的设计格局,带来更多可能性。除了消除了设计冗余之外,由于采用了小尺寸球栅阵列(BGA)封装,SSD只需要很小的PCB面积。

此处讨论的集中式存储和汽车级SSD的解决方案将应用于2023年及以后的下一代架构中。这项创新不仅适用于IVI,还适用于主要汽车厂商及合作伙伴的自动驾驶和中央计算架构。

#3、美光有完整的内存解决方案

对于当前和未来的智能汽车来说,完整的内存技术是成功的关键。我们针对智能汽车的解决方案包括如下。

● 我们的NOR提供了快速启动功能,这些功能通常是倒车影像等需要即时启动性能的应用所需要的。

● 全套符合汽车标准的DRAM系列,包括为计算密集型ADAS应用提供高带宽解决方案的LPDDR5/5X和DDR4,以及用于IVE和ADAS的LPDDR4/4X。

● 美光提供一系列符合汽车标准的管理NAND解决方案,包括eMMC、UFS和PCIe SSD等,可用于整个车辆,满足ADAS、IVE的扩展存储需求。

● 此外,美光还拥有一系列符合汽车标准的多芯片封装(MCP)内存,将高密度内存和存储集成在一个紧凑的封装中。我们的多芯片封装为如智能相机和远程信息处理这样空间受限的应用提供了DRAM和NAND的完美组合。紧凑的外形封装可用于进一步增强功能,由于采用了堆叠、紧密耦合的组件,与使用分立元件相比,帮助制造商节省了50%以上的印刷电路板空间,并优化了成本。美光的多芯片封装也针对汽车应用进行了优化,经测试能够承受自动驾驶汽车的极端温度。

来源:Micron美光科技
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