車(chē)載存儲的演化之路，自動(dòng)駕駛和智能座艙給存儲市場(chǎng)帶來(lái)更大機遇

回顧車(chē)載存儲的演化之路，除了與汽車(chē)發(fā)展歷史相關(guān)之外，還跟存儲技術(shù)的發(fā)展相關(guān)。在上個(gè)世紀，車(chē)內的娛樂(lè )環(huán)境僅僅是指車(chē)內的車(chē)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(chē)內存儲地圖數據，以及MP3播放器需要存儲音樂(lè )文件；再到后來(lái)的行車(chē)記錄儀需要存儲攝像頭錄制的視頻，這些所有的車(chē)內存儲應用場(chǎng)景基本上以SD卡為主，容量在1GB到十幾GB為主。

如今的汽車(chē)被賦予了更多的輔助功能，包括基于高帶寬視頻流數據的ADAS環(huán)視輔助系統、基于互聯(lián)網(wǎng)應用的智能座艙信息娛樂(lè )系統、基于5G熱點(diǎn)連接的云數據存儲、車(chē)聯(lián)網(wǎng)端邊云的車(chē)載網(wǎng)管系統等等，這些新的應用對車(chē)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(chē)智能化和網(wǎng)聯(lián)化給車(chē)載存儲市場(chǎng)帶來(lái)更大機遇

隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)和計算技術(shù)的進(jìn)步，汽車(chē)行業(yè)正在向數字化轉型，人們對于先進(jìn)技術(shù)賦能的汽車(chē)需求與日俱增。據Counterpoint的研究表明，L3級自動(dòng)駕駛汽車(chē)，單小時(shí)傳感器生成的數據在TB級別。在未來(lái)十年內，乘用車(chē)單車(chē)存儲容量將達到2TB。

可以預見(jiàn)，在不遠的將來(lái)，隨著(zhù)車(chē)內新應用賦能，比如基于數字駕艙的中控車(chē)載電腦系統，它可以將電商購物平臺接入車(chē)內為后排乘客提供更豐富的視聽(tīng)娛樂(lè )節目，同時(shí)還要做好EDR這一類(lèi)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(jìn)化的智能系統對車(chē)載存儲需求要求擴大到數十GB的范圍。

據佐思汽研數據，2022年1-9月國內乘用車(chē)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(lǐng)航功能（NOA）裝配量13.9萬(wàn)輛，同比增長(cháng)387%。隨著(zhù)魏牌摩卡、小鵬P5等新車(chē)型落地，城市NOA將實(shí)現突破。未來(lái)1-2年內，將有更多智能化車(chē)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(guò)50%。

圖：乘聯(lián)會(huì )統計的汽車(chē)電動(dòng)化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化指數（來(lái)源：乘聯(lián)會(huì )）

另?yè)寺?lián)會(huì )統計的數據，汽車(chē)的電動(dòng)化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化程度越來(lái)越高。其中10月份新能源汽車(chē)國內零售滲透率達到了30.2%，較2021年10月18.5%的滲透率提升11個(gè)百分點(diǎn)。智能化指數已達44.3，也就是說(shuō)新出廠(chǎng)的車(chē)型當中有44.3%的車(chē)型都包含了L1及以上的自動(dòng)駕駛功能。

在近日舉辦的“西部數據汽車(chē)技術(shù)論壇2022”上，西部數據公司中國及亞太區銷(xiāo)售副總裁Stefan?Mandl表示，“智能汽車(chē)和自動(dòng)駕駛汽車(chē)上的高級駕駛輔助系統和信息娛樂(lè )系統使用人工智能技術(shù)、自適應巡航控制以保障駕駛安全、3D地圖導航和智能語(yǔ)音助手打造個(gè)性化的駕乘體驗，這些都需要汽車(chē)實(shí)時(shí)整合并分析這些數據，對于閃存和計算的需求因此呈現指數級別的增長(cháng)?！?/span>

圖：西部數據公司中國及亞太區銷(xiāo)售副總裁 Stefan Mandl

他同時(shí)指出，近年來(lái)汽車(chē)開(kāi)始從機械系統向數據驅動(dòng)發(fā)生著(zhù)變革，汽車(chē)作為車(chē)聯(lián)網(wǎng)智慧連接的核心，可實(shí)現與人、道路、云端的實(shí)時(shí)信息交互，車(chē)聯(lián)網(wǎng)需要以越來(lái)越高的容量快速可靠地存儲數據。

圖：西部數據公司中國區智能終端產(chǎn)品事業(yè)部高級銷(xiāo)售總監 文芳

在西部數據公司中國區智能終端產(chǎn)品事業(yè)部高級銷(xiāo)售總監文芳看來(lái)，“作為5G時(shí)代重要的產(chǎn)業(yè)之一，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)正處于增速布局階段。軟硬件技術(shù)的演進(jìn)升級和大規模的商業(yè)化應用產(chǎn)生了海量數據，也對車(chē)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?！?/span>

她還特別介紹了西部數據在車(chē)載存儲方面的布局，“我們可以提供e.MMC、UFS、micro SD、SSD及HDD在內的全線(xiàn)存儲產(chǎn)品，可滿(mǎn)足單車(chē)智能與網(wǎng)聯(lián)賦能創(chuàng )新融合下的車(chē)路云一體化發(fā)展需求。同時(shí)，我們還積極攜手本土合作伙伴，強化在自動(dòng)駕駛、智能座艙等領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力，助力實(shí)現高質(zhì)量、安全可靠的個(gè)性化用戶(hù)體驗。西部數據將不懈突破創(chuàng )新，以豐富的產(chǎn)品組合和解決方案助力汽車(chē)行業(yè)的智能化變革，驅動(dòng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的健康發(fā)展，攜手‘數造輝煌’?！?/span>

車(chē)載存儲有哪些特殊需求？

早期的GPS導航儀、行車(chē)記錄儀等車(chē)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(xiàn)寬度，可以提供最快100MBps的讀寫(xiě)帶寬，最大到上百GB的容量，可以提供簡(jiǎn)單的寫(xiě)保護功能。其缺點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，由于依靠的僅是SD的金手指和卡槽內的金屬觸點(diǎn)連接，無(wú)法長(cháng)時(shí)間可靠地適應汽車(chē)內顛簸、高溫、高濕的變化環(huán)境。

因此，后面出現了e.MMC器件，這里的e代表的就是Embedded，雖然叫嵌入式MMC卡，其實(shí)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，具有更好的穩定性，而且e.MMC卡具有8比特的中線(xiàn)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的啟動(dòng)要求。因此，現在汽車(chē)中的車(chē)載中控系統、ADAS環(huán)視系統等車(chē)內設備普遍采用了該器件。

除了e.MMC卡，在一些高端的汽車(chē)上開(kāi)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(xiàn)來(lái)高速傳輸數據，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(chē)型的虛擬數字儀表盤(pán)，高級的中控系統和高分辨率的三維導航地圖系統。

除此之外，各大存儲廠(chǎng)商也在積極研發(fā)基于PCIe接口的NVMe協(xié)議車(chē)規級SSD，將提供大于10GB每秒的數據吞吐率，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(dòng)駕駛的車(chē)載中控系統提供幾十TB的海量存儲容量。

當然，由于車(chē)內嚴苛的使用環(huán)境，車(chē)載存儲器除了從接口類(lèi)型、讀寫(xiě)速度，及存儲容量幾個(gè)維度外，還需要從其他維度來(lái)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(gè)方面來(lái)衡量車(chē)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(mǎn)足高性能條件下同時(shí)具備可靠的品質(zhì)保障。其次滿(mǎn)足車(chē)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(dòng)、智能分區，滿(mǎn)足汽車(chē)生產(chǎn)條件的100%存儲空間的數據預燒錄要求。

西部數據的車(chē)載存儲器產(chǎn)品特性

據西部數據介紹，目前該公司的車(chē)載存儲產(chǎn)品包含了SD卡、e.MMC、UFS和固態(tài)硬盤(pán)等多種產(chǎn)品，且在設計之初就考慮了汽車(chē)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據汽車(chē)級SD存儲卡、西部數據 iNAND AT EM132 嵌入式閃存盤(pán)、西部數據iNAND AT EU312 UFS 嵌入式閃存盤(pán)、西部數據IX SN530工業(yè)級SSD

值得一提的是，西部數據在器件內部集成了主動(dòng)散熱策略。簡(jiǎn)單地說(shuō)，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(shí)，器件會(huì )主動(dòng)降低工作頻率和工作速度，通過(guò)自主降速的方式來(lái)降低產(chǎn)生的熱量，這樣為更能適應車(chē)內使用環(huán)境創(chuàng )造了更好的智能化條件。

其e.MMC產(chǎn)品內部還集成了車(chē)規芯片的健康報告，包括NAND顆粒的磨損情況，總共寫(xiě)入了多少的數據量和初始化次數，以及最后這個(gè)產(chǎn)品在車(chē)內實(shí)時(shí)溫度數據都可以在健康報告中實(shí)時(shí)讀取并加以分析，方便用戶(hù)后期做記錄和分析利用。

在產(chǎn)品方面，有汽車(chē)級SD卡； e.MMC iNAND AT EM132芯片可以提供32GB—256GB容量，滿(mǎn)足e.MMC 5.1協(xié)議，同時(shí)滿(mǎn)足汽車(chē)的工作溫度區間，有-40℃到85℃的Grade-2檔和-40℃~105℃的Grade-3檔兩種；西部數據的UFS產(chǎn)品同樣也是滿(mǎn)足UFS 2.1的協(xié)議，并且可以提供16GB到256GB的容量范圍，滿(mǎn)足車(chē)規-40℃~85℃和-40℃~105℃的兩檔區間， iNAND AT EU312 UFS 嵌入式閃存盤(pán)寫(xiě)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(mǎn)足滿(mǎn)足汽車(chē)和工業(yè)應用領(lǐng)域對極端溫度、性能、高耐用性和可靠性的要求，容量從85GB到2TB。

在此次技術(shù)論壇上，全球領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)及車(chē)聯(lián)網(wǎng)解決方案供應商慧翰微電子總工程師孫禮學(xué)表示：“我們很高興能夠與數據基礎架構提供商西部數據公司共同合作，將創(chuàng )新的NAND Flash存儲解決方案應用到我們的車(chē)載系統之中，為用戶(hù)提供更智能的駕乘體驗，推動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)的數字化發(fā)展?！?/span>

車(chē)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(jià)：“如今，創(chuàng )新的軟硬件、人機交互技術(shù)，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(lǐng)先的數據存儲解決方案提供商，西部數據創(chuàng )新的iNAND嵌入式閃存存儲產(chǎn)品能夠提供更高性能、低時(shí)延和高可靠性，為我們的信息娛樂(lè )系統的研發(fā)和應用提供高效、可靠的支持，滿(mǎn)足汽車(chē)智能化、連網(wǎng)化的前裝需求，幫助我們的客戶(hù)縮短項目開(kāi)發(fā)周期，減少研發(fā)投入并降低品控風(fēng)險?！?/span>

目前，西部數據公司在上海、深圳已擁有自己的全資工廠(chǎng)，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(shí)，西部數據公司在上海浦東還打造了西部數據解決方案賦能中心，能夠支持客戶(hù)現場(chǎng)進(jìn)行產(chǎn)品與解決方案的測試，加快產(chǎn)品的上市。西部數據也同樣表示將持續加大在中國汽車(chē)存儲市場(chǎng)的投入，攜手更多汽車(chē)汽車(chē)生態(tài)合作伙伴加快創(chuàng )新技術(shù)的落地應用，共赴智駕輝煌未來(lái)。