如何選擇最佳汽車應(yīng)用閃存

本文作者：賽普拉斯半導(dǎo)體公司 Susie Gao

在過去幾年里，汽車應(yīng)用對(duì) NOR 閃存的需求不斷增加。NOR 閃存最初應(yīng)用在信息娛樂和引擎控制等方面。然而，隨著汽車電腦化進(jìn)程的步伐不斷加快，NOR 閃存在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。尤其是在高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)、數(shù)字儀表盤和信息娛樂等系統(tǒng)對(duì)NOR 閃存的市場(chǎng)需求迅猛增長(zhǎng)。

高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)

針對(duì)提高駕駛安全性的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) （ADAS） 的市場(chǎng)發(fā)展快速增長(zhǎng)。目前，大部分ADAS 應(yīng)用主要是基于攝像頭（如最常見的倒車攝像頭）來協(xié)助駕駛員識(shí)別附近的危險(xiǎn)情況（見圖 1）。此外，還有更加先進(jìn)的傳感攝像頭，為駕駛者提供自動(dòng)防撞、車道更換和停車等輔助功能。由于汽車越來越自動(dòng)化，傳感攝像頭市場(chǎng)預(yù)計(jì)將繼續(xù)擴(kuò)大。與觀察型攝像頭相比，傳感攝像頭需要更為復(fù)雜的處理程序，因此需要高效 SoC 來支持這種先進(jìn)技術(shù)（見圖 2）。市場(chǎng)對(duì)高密度、高性能 NOR 閃存的需求也將隨著應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大而持續(xù)增長(zhǎng)。

圖 1：目前，高級(jí)駕駛助理系統(tǒng) (ADAS) 利用觀察型攝像頭來協(xié)助駕駛員識(shí)別附近的危險(xiǎn)情況。

圖 2：與觀察型攝像頭相比，傳感攝像頭需要更為復(fù)雜的處理程序。因此，市場(chǎng)對(duì)高密度、高性能表現(xiàn)的SoC 和 NOR閃存的需求日益增加。

數(shù)字儀表盤

較早以前，汽車使用指針式儀表器向駕駛員顯示信息（見圖 3）。如今，越來越多新款式汽車使用配有輔助顯示器的數(shù)字儀表盤或嵌入式儀表板，在屏幕上顯示指針式儀表器。數(shù)字儀表盤通常為12英寸或以上的全高清顯示器，因此嵌入式顯示器的尺寸也在不斷增大。相應(yīng)地，更大的顯示器尺寸導(dǎo)致系統(tǒng)需要處理更多的內(nèi)容。這意味著單憑控制 MCU 的嵌入式閃存將無法處理負(fù)載量。我們需要外置的高密度 NOR 閃存來支持當(dāng)今最先進(jìn)的數(shù)字儀表盤，這進(jìn)一步增加了市場(chǎng)對(duì)NOR 閃存的需求（見圖 4）。

圖 3：傳統(tǒng)意義上，汽車通過模擬指示器為駕駛者顯示信息（左）。如今很多汽車都安裝了全 TFT-LCD 液晶顯示屏嵌入式儀表。

圖 4：更大尺寸的數(shù)字儀表盤顯示器可處理更多的內(nèi)容。單憑控制 MCU 的嵌入式閃存將無法處理負(fù)載量，因此需要外置高密度 NOR 閃存。

信息娛樂系統(tǒng)

傳統(tǒng)的信息娛樂系統(tǒng)使用 NOR 閃存來存儲(chǔ)引導(dǎo)代碼、應(yīng)用程序以及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。Linux 操作系統(tǒng)（適用于 Android 系統(tǒng)）被廣泛應(yīng)用于信息娛樂系統(tǒng)中，大大增加了操作系統(tǒng)所需的內(nèi)存。由于內(nèi)存增加，操作系統(tǒng)不可以再單獨(dú)存儲(chǔ)在 NOR 閃存中。為了滿足操作系統(tǒng)和應(yīng)用對(duì)存儲(chǔ)帶寬的需求，e.MMC 卡和 SD 卡在信息娛樂系統(tǒng)中的應(yīng)用日益普及。然而，工程師需要注意的是，eMMC 和 SD 卡不能完全滿足高速運(yùn)行，因此需要把高速運(yùn)行的引導(dǎo)代碼和其他功能存儲(chǔ)在 NOR 閃存中。

圖 5：信息娛樂系統(tǒng)需要引導(dǎo)代碼、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序代碼。

圖 6：信息娛樂系統(tǒng)廣泛使用 Linux，顯著增加了操作系統(tǒng)的內(nèi)存需求量，因此無法單獨(dú)使用 NOR 閃存。需要高速運(yùn)行的引導(dǎo)代碼及其他功能要存儲(chǔ)在 NOR 閃存中以滿足處理時(shí)限。

ADAS、數(shù)字儀表盤和信息娛樂系統(tǒng)這三款汽車應(yīng)用是 NOR 閃存需求的主要來源。這些應(yīng)用擁有更多功能以及更大尺寸的顯示屏，導(dǎo)致需要處理更多的數(shù)據(jù)。因此，需要高密度、高性能的 NOR 閃存來滿足實(shí)時(shí)要求。

為 ADAS、數(shù)字儀器盤和信息娛樂系統(tǒng)選擇內(nèi)存解決方案時(shí)，需要考慮到汽車在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，這三種應(yīng)用也必須快速啟動(dòng)運(yùn)行。然而，系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)量使之難以實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)。其中一種解決方法是，將數(shù)據(jù)連續(xù)存儲(chǔ)在 RAM (DRAM) 中。但是，這個(gè)方法的缺點(diǎn)是，在 RAM (DRAM) 中保留大量數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致待機(jī)電流增加，耗盡汽車電池。

因此，快速讀取存儲(chǔ)在閃存中的數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)快速啟動(dòng)應(yīng)用的關(guān)鍵。如果這個(gè)問題只是與閃存的讀取速度有關(guān)，可以使用多個(gè)閃存和加大數(shù)據(jù)總線寬度。然而，考慮到引腳的數(shù)量，這并不是理想的解決方案。另一種可行的解決方法是，在傳輸數(shù)據(jù)過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。然而，圖像壓縮會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量變差，這可能對(duì)依賴汽車應(yīng)用圖像提供安全提示的駕駛者帶來嚴(yán)重后果（參見圖 7）。

圖 7：使用數(shù)據(jù)壓縮來補(bǔ)償存儲(chǔ)器讀取速度時(shí)，圖像質(zhì)量會(huì)變差。

HyperFlash 內(nèi)存可以提供高達(dá) 333MB/s 的高速讀取性能來解決以上問題。HyperFlash 內(nèi)存比賽普拉斯 GL512S 并行 512Mb NOR 閃存等傳統(tǒng)并行 NOR 產(chǎn)品的讀取性能快三倍，比賽普拉斯 FL512 SPI512Mb NOR 閃存的 QSPI 產(chǎn)品快五倍（見圖 8）。

圖 8：HyperBlash 與 HyperBus 的速度比其他內(nèi)存替代方案的快三到五倍，同時(shí)保持使

事實(shí)證明，讀取速度的大幅度提高能有效縮短發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)間。此外，HyperFlash 內(nèi)存最多可以使用十二個(gè)終端進(jìn)行控制（見圖 9）。這有助制造商保持小尺寸封裝，并限制接口到內(nèi)存所需的引腳數(shù)量。HyperFlash 內(nèi)存能夠提供高性能 NOR Flash 功能，使汽車系統(tǒng)制造商在不影響響應(yīng)能力的情況下可以增加功能和加大顯示屏幕尺寸。

圖 9：HyperFlash 內(nèi)存能夠提供高性能 NOR Flash 功能，使汽車系統(tǒng)能夠在不影響響應(yīng)能力的情況下增加功能和加大屏幕尺寸。

綜上所述，NOR 閃存具備多個(gè)優(yōu)勢(shì)，而隨著互聯(lián)汽車發(fā)展變得越來越復(fù)雜精細(xì)，配備全新的、安全度更高的娛樂、導(dǎo)航功能，NOR 閃存的需求也將會(huì)不斷增加。選擇閃存解決方案時(shí)，工程師可以通過測(cè)試高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)、數(shù)字儀表盤和信息娛樂系統(tǒng)的具體要求，并從快速應(yīng)用啟動(dòng)、大屏幕優(yōu)質(zhì)圖像顯示、性能以及引腳數(shù)量等方面考慮，從而靈活地為不同類型的汽車選擇合適的閃存解決方案。