汽车存储器

智能汽车的存储需求增长

第一电动大牛作者朱玉龙 2022-10-18 17:12

随着汽车行业不断向前发展，汽车电子EE架构本身的演变，使得区域算力的提升，并且和云端计算结合，这种边沿计算的处理已成为下一代智能汽车所必须。复杂高效的互联互通能力以及车辆内外部的集成系统是每个车企重点投资的垂直整合技术。

汽车电子技术的发展，使得电子系统需要使用大容量存储器，也就是说可以预见到的是，除了算力芯片卡脖子，全球汽车市场对DRAM和NAND解决方案的需求不断提升。如最近遇到的问题一样，在汽车产业平稳发展中，存储领域需要用到多少芯片，如果没有可靠的供应，这事怎么办？

▲图1.特斯拉的HW3中使用的存储芯片

▲图2.Zonal架构下的存储需求

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汽车存储器的需求和市场估算

在传统的汽车电子控制单元（Electronic Control Unit ECU）的存储需求并不大，在域控时代DCU里面，主要需要大容量的自动辅助驾驶和座舱系统凉快的需求。

随着图像技术的处理进化，智能汽车使用8-12个摄像头，800万像素的分辨率，60帧/秒的刷新率和16位深度，使数据流速率达到近10GB/s。汽车上也开始使用手机上使用的LPDDR4和LPDDR5，为了满足比移动应用程序要求更高的汽车级认证需求，它们的功能正得到加强。LPDDR5特别适用于最新型车辆使用的更大显示器，能够管理日益复杂的导航图像和驾驶舱单元的控制区域。

▲图3.汽车存储的需求

智能车辆的运算功耗受到限制，未来的E/E架构和汽车内存，也需要配合计算的过程变得更加节能。下一代汽车内存需要在带宽、时延、功率和容量上不断突破极限。大容量NAND闪存模块在许多汽车应用和系统中也发挥着重要的作用，很多存储功能都使用非易失性内存。

▲图4.每种应用的NAND闪存的密度和存储类型

根据Yole 2021年的数据，汽车的增长确实是高速在增长的。从2020年到2026年，DRAM 35%（每个系统的GB），NAND 57%的增速，这个对比手机、平板增长快了3倍。

▲图5.不同领域的存储需求分解

Yole的报告里面也有一个示意图，实质上智能汽车的变革速度是比较慢的，和消费电子如手机等大类比起来，基数很小。

▲图6.汽车业务的特点

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汽车存储的特点

由于汽车行业的要求，存储器企业需要支持AEC-Q1004 汽车级质量标准，并建立标准流程，覆盖从研发阶段的设计到遵循IATF 169495标准的生产。从软件开发角度来看，此汽车软件性能改进于能力确定（ASPICE6）标准，功能安全（ISO 26262标准），这些汽车行业标准有助于确保利益相关方在整个产品生命周期中进行清晰的沟通。可追溯性不仅能够助力产品设计师、工程师和测试人员满怀信心地从事开发工作，而且能够使市场更安全、车辆更可靠。遵循这些标准将有助于提高质量和效率，并降低故障率。

汽车内存也需要纠错码（Error Correction Code, 简称ECC8）、内建自测（Built-In Self-Test，简称BIST9）和循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check，简称 CRC10）的开发，需要具备更好耐温性能的位单元，并为刷新过程中失去电荷的DRAM裸片引入纠错功能。

NAND Flash是有擦写寿命限制的，而汽车领域对于车辆的要求一般在半年或者十年，根据工作负载，选择一块8GB容量的存储，十年的总写入量可以支持20TB。这个特斯拉的问题，就是容量选小了以后，有很多新的应用不断出现和更新，随着使用年限的增加，工作负载可能比之前预期要大很多。这就会导致原本可以保证安全行驶八年或者十年不出问题，但随着工作负载的增加，NAND Flash车载容量消耗会加快，可能会遭遇用到第四年或者第五年机器无法启动的情况。