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

(文/程文智)回顧車載存儲的演化之路，除了與汽車發(fā)展歷史相關之外，還跟存儲技術的發(fā)展相關。在上個世紀，車內(nèi)的娛樂環(huán)境僅僅是指車內(nèi)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(nèi)存儲地圖數(shù)據(jù)，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(nèi)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(shù)據(jù)的ADAS環(huán)視輔助系統(tǒng)、基于互聯(lián)網(wǎng)應用的智能座艙信息娛樂系統(tǒng)、基于5G熱點連接的云數(shù)據(jù)存儲、車聯(lián)網(wǎng)端邊云的車載網(wǎng)管系統(tǒng)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(wǎng)聯(lián)化給車載存儲市場帶來更大機遇

隨著互聯(lián)網(wǎng)和計算技術的進步，汽車行業(yè)正在向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，人們對于先進技術賦能的汽車需求與日俱增。據(jù)Counterpoint的研究表明，L3級自動駕駛汽車，單小時傳感器生成的數(shù)據(jù)在TB級別。在未來十年內(nèi)，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(nèi)新應用賦能，比如基于數(shù)字駕艙的中控車載電腦系統(tǒng)，它可以將電商購物平臺接入車內(nèi)為后排乘客提供更豐富的視聽娛樂節(jié)目，同時還要做好EDR這一類駕駛突發(fā)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(tǒng)對車載存儲需求要求擴大到數(shù)十GB的范圍。

據(jù)佐思汽研數(shù)據(jù)，2022年1-9月國內(nèi)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(xiàn)突破。未來1-2年內(nèi)，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%。

圖：乘聯(lián)會統(tǒng)計的汽車電動化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化指數(shù)（來源：乘聯(lián)會）

另據(jù)乘聯(lián)會統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，汽車的電動化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化程度越來越高。其中10月份新能源汽車國內(nèi)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(shù)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(shù)據(jù)汽車技術論壇2022”上，西部數(shù)據(jù)公司中國及亞太區(qū)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(tǒng)和信息娛樂系統(tǒng)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(shù)據(jù)，對于閃存和計算的需求因此呈現(xiàn)指數(shù)級別的增長。”

圖：西部數(shù)據(jù)公司中國及亞太區(qū)銷售副總裁 Stefan Mandl

他同時指出，近年來汽車開始從機械系統(tǒng)向數(shù)據(jù)驅(qū)動發(fā)生著變革，汽車作為車聯(lián)網(wǎng)智慧連接的核心，可實現(xiàn)與人、道路、云端的實時信息交互，車聯(lián)網(wǎng)需要以越來越高的容量快速可靠地存儲數(shù)據(jù)。

圖：西部數(shù)據(jù)公司中國區(qū)智能終端產(chǎn)品事業(yè)部高級銷售總監(jiān) 文芳

在西部數(shù)據(jù)公司中國區(qū)智能終端產(chǎn)品事業(yè)部高級銷售總監(jiān)文芳看來，“作為5G時代重要的產(chǎn)業(yè)之一，智能網(wǎng)聯(lián)汽車正處于增速布局階段。軟硬件技術的演進升級和大規(guī)模的商業(yè)化應用產(chǎn)生了海量數(shù)據(jù)，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?！?br />
她還特別介紹了西部數(shù)據(jù)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(nèi)的全線存儲產(chǎn)品，可滿足單車智能與網(wǎng)聯(lián)賦能創(chuàng)新融合下的車路云一體化發(fā)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(xiàn)高質(zhì)量、安全可靠的個性化用戶體驗。西部數(shù)據(jù)將不懈突破創(chuàng)新，以豐富的產(chǎn)品組合和解決方案助力汽車行業(yè)的智能化變革，驅(qū)動產(chǎn)業(yè)生態(tài)的健康發(fā)展，攜手‘數(shù)造輝煌’?！?br />

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(nèi)的金屬觸點連接，無法長時間可靠地適應汽車內(nèi)顛簸、高溫、高濕的變化環(huán)境。

因此，后面出現(xiàn)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(wěn)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(nèi)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(tǒng)的啟動要求。因此，現(xiàn)在汽車中的車載中控系統(tǒng)、ADAS環(huán)視系統(tǒng)等車內(nèi)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(shù)據(jù)，目前主流的UFS 2.1的協(xié)議已經(jīng)可以最快支持到1.2GB的讀出速率，UFS 3.1的版本協(xié)議更是在2.1協(xié)議基礎上翻了一倍，達到了2.9GB每秒，今后UFS 4.0版本協(xié)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(shù)字儀表盤，高級的中控系統(tǒng)和高分辨率的三維導航地圖系統(tǒng)。

除此之外，各大存儲廠商也在積極研發(fā)基于PCIe接口的NVMe協(xié)議車規(guī)級SSD，將提供大于10GB每秒的數(shù)據(jù)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(tǒng)提供幾十TB的海量存儲容量。

當然，由于車內(nèi)嚴苛的使用環(huán)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(zhì)。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(zhì)。首先要制造商具備多年的閃存研發(fā)經(jīng)驗積累，才能保證產(chǎn)品在滿足高性能條件下同時具備可靠的品質(zhì)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(huán)境、工作溫度要求。四是要具備溫度管理、快速啟動、智能分區(qū)，滿足汽車生產(chǎn)條件的100%存儲空間的數(shù)據(jù)預燒錄要求。

西部數(shù)據(jù)的車載存儲器產(chǎn)品特性

據(jù)西部數(shù)據(jù)介紹，目前該公司的車載存儲產(chǎn)品包含了SD卡、e.MMC、UFS和固態(tài)硬盤等多種產(chǎn)品，且在設計之初就考慮了汽車環(huán)境的溫度變化，因此在產(chǎn)品設計研發(fā)階段就已經(jīng)充分考慮到了熱平衡和熱仿真。

圖：從左至右依次為西部數(shù)據(jù)汽車級SD存儲卡、西部數(shù)據(jù) iNAND AT EM132 嵌入式閃存盤、西部數(shù)據(jù)iNAND AT EU312 UFS 嵌入式閃存盤、西部數(shù)據(jù)IX SN530工業(yè)級SSD

值得一提的是，西部數(shù)據(jù)在器件內(nèi)部集成了主動散熱策略。簡單地說，就是當器件在工作環(huán)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(chǎn)生的熱量，這樣為更能適應車內(nèi)使用環(huán)境創(chuàng)造了更好的智能化條件。

其e.MMC產(chǎn)品內(nèi)部還集成了車規(guī)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(shù)據(jù)量和初始化次數(shù)，以及最后這個產(chǎn)品在車內(nèi)實時溫度數(shù)據(jù)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(chǎn)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(xié)議，同時滿足汽車的工作溫度區(qū)間，有-40℃到85℃的Grade-2檔和-40℃~105℃的Grade-3檔兩種；西部數(shù)據(jù)的UFS產(chǎn)品同樣也是滿足UFS 2.1的協(xié)議，并且可以提供16GB到256GB的容量范圍，滿足車規(guī)-40℃~85℃和-40℃~105℃的兩檔區(qū)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(chǎn)品則有IX SN530工業(yè)級SSD，該產(chǎn)品可滿足滿足汽車和工業(yè)應用領域?qū)O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(lián)網(wǎng)及車聯(lián)網(wǎng)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(shù)據(jù)基礎架構提供商西部數(shù)據(jù)公司共同合作，將創(chuàng)新的NAND Flash存儲解決方案應用到我們的車載系統(tǒng)之中，為用戶提供更智能的駕乘體驗，推動智能網(wǎng)聯(lián)車的數(shù)字化發(fā)展?！?br />
車聯(lián)網(wǎng)智能硬件整體解決方案提供商掌銳電子前裝座艙產(chǎn)品負責人魏宏山也給予了高度評價：“如今，創(chuàng)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(shù)據(jù)存儲解決方案提供商，西部數(shù)據(jù)創(chuàng)新的iNAND嵌入式閃存存儲產(chǎn)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(tǒng)的研發(fā)和應用提供高效、可靠的支持，滿足汽車智能化、連網(wǎng)化的前裝需求，幫助我們的客戶縮短項目開發(fā)周期，減少研發(fā)投入并降低品控風險?！?br />
目前，西部數(shù)據(jù)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(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、測試、封裝等。同時，西部數(shù)據(jù)公司在上海浦東還打造了西部數(shù)據(jù)解決方案賦能中心，能夠支持客戶現(xiàn)場進行產(chǎn)品與解決方案的測試，加快產(chǎn)品的上市。西部數(shù)據(jù)也同樣表示將持續(xù)加大在中國汽車存儲市場的投入，攜手更多汽車汽車生態(tài)合作伙伴加快創(chuàng)新技術的落地應用，共赴智駕輝煌未來。