车载存储的演化之路，自动驾驶和智能座舱给存储市场带来更大机遇
(文/程文智)回顾车载存储的演化之路，除了与汽车发展历史相关之外，还跟存储技术的发展相关。在上个世纪，车内的娱乐环境仅仅是指车内的车载收音机和磁带播放机，这些设备处理的只是vwin
信号；到了本世纪前20年，由于GPS功能的加入，需要在车内存储地图数据，以及MP3播放器需要存储音乐文件；再到后来的行车记录仪需要存储摄像头录制的视频，这些所有的车内存储应用场景基本上以SD卡为主，容量在1GB到十几GB为主。
如今的汽车被赋予了更多的辅助功能，包括基于高带宽视频流数据的ADAS环视辅助系统、基于互联网应用的智能座舱信息娱乐系统、基于5G热点连接的云数据存储、车联网端边云的车载网管系统等等，这些新的应用对车载存储提出了更高的要求，相应的存储容量需求也提升到了更高的要求，可能需要接近TB级的存储需求。
汽车智能化和网联化给车载存储市场带来更大机遇
随着互联网和计算技术的进步，汽车行业正在向数字化转型，人们对于先进技术赋能的汽车需求与日俱增。据Counterpoint的研究表明，L3级自动驾驶汽车，单小时传感器生成的数据在TB级别。在未来十年内，乘用车单车存储容量将达到2TB。
可以预见，在不远的将来，随着车内新应用赋能，比如基于数字驾舱的中控车载电脑系统，它可以将电商购物平台接入车内为后排乘客提供更丰富的视听娱乐节目，同时还要做好EDR这一类驾驶突发事件记录仪的日志记录，并处理各路传感器的采样输入信息，还要为驾乘人员提供合理的建议辅助作出决策，这一切不断升级进化的智能系统对车载存储需求要求扩大到数十GB的范围。
据佐思汽研数据，2022年1-9月国内乘用车L2及L2+级ADAS装配率达33.5%，其中L2级为28.4%；L2+级（高阶辅助驾驶）为5.1%；同期我国高速领航功能（NOA）装配量13.9万辆，同比增长387%。随着魏牌摩卡、小鹏P5等新车型落地，城市NOA将实现突破。未来1-2年内，将有更多智能化车型搭载高速、城市NOA功能，预计到2025年L2及L2+级ADAS装配率将超过50%。
图：乘联会统计的汽车电动化、智能化和网联化指数（来源：乘联会）
另据乘联会统计的数据，汽车的电动化、智能化和网联化程度越来越高。其中10月份新能源汽车国内零售渗透率达到了30.2%，较2021年10月18.5%的渗透率提升11个百分点。智能化指数已达44.3，也就是说新出厂的车型当中有44.3%的车型都包含了L1及以上的自动驾驶功能。
在近日举办的“西部数据汽车技术论坛2022”上，西部数据公司中国及亚太区销售副总裁Stefan Mandl表示，“智能汽车和自动驾驶汽车上的高级驾驶辅助系统和信息娱乐系统使用人工智能技术、自适应巡航控制以保障驾驶安全、3D地图导航和智能语音助手打造个性化的驾乘体验，这些都需要汽车实时整合并分析这些数据，对于闪存和计算的需求因此呈现指数级别的增长。”
图：西部数据公司中国及亚太区销售副总裁 Stefan Mandl
他同时指出，近年来汽车开始从机械系统向数据驱动发生着变革，汽车作为车联网智慧连接的核心，可实现与人、道路、云端的实时信息交互，车联网需要以越来越高的容量快速可靠地存储数据。
图：西部数据公司中国区智能终端产品事业部高级销售总监 文芳
在西部数据公司中国区智能终端产品事业部高级销售总监文芳看来，“作为5G时代重要的产业之一，智能网联汽车正处于增速布局阶段。软硬件技术的演进升级和大规模的商业化应用产生了海量数据，也对车载存储在容量、性能、安全和可靠性等多方面提出了更高的要求。”
她还特别介绍了西部数据在车载存储方面的布局，“我们可以提供e.MMC、UFS、micro SD、SSD及HDD在内的全线存储产品，可满足单车智能与网联赋能创新融合下的车路云一体化发展需求。同时，我们还积极携手本土合作伙伴，强化在自动驾驶、智能座舱等领域的技术实力，助力实现高质量、安全可靠的个性化用户体验。西部数据将不懈突破创新，以丰富的产品组合和解决方案助力汽车行业的智能化变革，驱动产业生态的健康发展，携手‘数造辉煌’。”
车载存储有哪些特殊需求？
早期的GPS导航仪、行车记录仪等车载设备配备的基本都是SD卡，一般的SD卡只有4比特的中线宽度，可以提供最快100MBps的读写带宽，最大到上百GB的容量，可以提供简单的写保护功能。其缺点是显而易见的，由于依靠的仅是SD的金手指和卡槽内的金属触点连接，无法长时间可靠地适应汽车内颠簸、高温、高湿的变化环境。
因此，后面出现了e.MMC器件，这里的e代表的就是Embedded，虽然叫嵌入式MMC卡，其实它的外形结构是一块153引脚的BGA封装芯片。将其焊接在PCB板上，具有更好的稳定性，而且e.MMC卡具有8比特的中线宽度，可以提供最快400MB/S的读取速度，最高容量可达512GB，包括了内部再带电源保护和温度超标管理，并且可以快速响应嵌入式系统的启动要求。因此，现在汽车中的车载中控系统、ADAS环视系统等车内设备普遍采用了该器件。
除了e.MMC卡，在一些高端的汽车上开始采用UFS（Universal Flash Storage，通用闪存存储器）存储芯片，其外形和e.MMC几乎一模一样，也是BGA的封装芯片形式，它可以提供两对插分信号总线来高速传输数据，目前主流的UFS 2.1的协议已经可以最快支持到1.2GB的读出速率，UFS 3.1的版本协议更是在2.1协议基础上翻了一倍，达到了2.9GB每秒，今后UFS 4.0版本协议更是达到了惊人的4.6GB每秒的吞吐率，而且单芯片能提供最高容量可以达到1TB容量，目前UFS芯片广泛用于高端器件车型的虚拟数字仪表盘，高级的中控系统和高分辨率的三维导航地图系统。
除此之外，各大存储厂商也在积极研发基于PCIe接口的NVMe协议车规级SSD，将提供大于10GB每秒的数据吞吐率，而且包含前面e.MMC、UFS的快速响应和温度管理特性，可以为下一代基于自动驾驶的车载中控系统提供几十TB的海量存储容量。
当然，由于车内严苛的使用环境，车载存储器除了从接口类型、读写速度，及存储容量几个维度外，还需要从其他维度来评估存储器的品质。比如从性能、可靠性、温度范围和增强特性等四个方面来衡量车载存储器的品质。首先要制造商具备多年的闪存研发经验积累，才能保证产品在满足高性能条件下同时具备可靠的品质保障。其次满足车用电子元件的AEC-Q100和国际标准。三是要能适应负40度到正85度的宽温和负40度到正105度的超宽温的工作环境、工作温度要求。四是要具备温度管理、快速启动、智能分区，满足汽车生产条件的100%存储空间的数据预烧录要求。
西部数据的车载存储器产品特性
据西部数据介绍，目前该公司的车载存储产品包含了SD卡、e.MMC、UFS和固态硬盘等多种产品，且在设计之初就考虑了汽车环境的温度变化，因此在产品设计研发阶段就已经充分考虑到了热平衡和热仿真。
图：从左至右依次为西部数据汽车级SD存储卡、西部数据 iNAND AT EM132 嵌入式闪存盘、西部数据iNAND AT EU312 UFS 嵌入式闪存盘、西部数据IX SN530工业级SSD
值得一提的是，西部数据在器件内部集成了主动散热策略。简单地说，就是当器件在工作环境温度超出了其所能承受的极限时，器件会主动降低工作频率和工作速度，通过自主降速的方式来降低产生的热量，这样为更能适应车内使用环境创造了更好的智能化条件。
其e.MMC产品内部还集成了车规芯片的健康报告，包括NAND颗粒的磨损情况，总共写入了多少的数据量和初始化次数，以及最后这个产品在车内实时温度数据都可以在健康报告中实时读取并加以分析，方便用户后期做记录和分析利用。
在产品方面，有汽车级SD卡； e.MMC iNAND AT EM132芯片可以提供32GB—256GB容量，满足e.MMC 5.1协议，同时满足汽车的工作温度区间，有-40℃到85℃的Grade-2档和-40℃~105℃的Grade-3档两种；西部数据的UFS产品同样也是满足UFS 2.1的协议，并且可以提供16GB到256GB的容量范围，满足车规-40℃~85℃和-40℃~105℃的两档区间， iNAND AT EU312 UFS 嵌入式闪存盘写入速度高达550MB/s，读取速率高达800MB/s；SSD产品则有IX SN530工业级SSD，该产品可满足满足汽车和工业应用领域对极端温度、性能、高耐用性和可靠性的要求，容量从85GB到2TB。
在此次技术论坛上，全球领先的物联网及车联网解决方案供应商慧翰微电子总工程师孙礼学表示：“我们很高兴能够与数据基础架构提供商西部数据公司共同合作，将创新的NAND Flash存储解决方案应用到我们的车载系统之中，为用户提供更智能的驾乘体验，推动智能网联车的数字化发展。”
车联网智能硬件整体解决方案提供商掌锐电子前装座舱产品负责人魏宏山也给予了高度评价：“如今，创新的软硬件、人机交互技术，以及丰富复杂的应用和功能，正重新定义智能座舱新体验。作为领先的数据存储解决方案提供商，西部数据创新的iNAND嵌入式闪存存储产品能够提供更高性能、低时延和高可靠性，为我们的信息娱乐系统的研发和应用提供高效、可靠的支持，满足汽车智能化、连网化的前装需求，帮助我们的客户缩短项目开发周期，减少研发投入并降低品控风险。”
目前，西部数据公司在上海、深圳已拥有自己的全资工厂，能够支持NAND 闪存和HDD产品的研发、生产、测试、封装等。同时，西部数据公司在上海浦东还打造了西部数据解决方案赋能中心，能够支持客户现场进行产品与解决方案的测试，加快产品的上市。西部数据也同样表示将持续加大在中国汽车存储市场的投入，携手更多汽车汽车生态合作伙伴加快创新技术的落地应用，共赴智驾辉煌未来。
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