四大痛點困擾汽車存儲,西部數(shù)據(jù)持詳解應對之道
自1885年世界第一輛汽車誕生到現(xiàn)在已經(jīng)有近140年的歷史,汽車這個人類的好幫手也在發(fā)生著巨大的進化--從最初的冷冰冰的機械體變成了有溫度的智慧體,目前,汽車正在向“新四化”--網(wǎng)聯(lián)化、智能化、電動化、共享化發(fā)展,新四化對汽車存儲提出了更大的需求。據(jù)統(tǒng)計,目前網(wǎng)聯(lián)車與汽車技術達到了3EB的需求量。1 EB = 1,024 PB = 1,048,576 TB)
“以前一講汽車就是三大件、四大件,但今天再去和車廠、頭部客戶去聊就會發(fā)現(xiàn),首先在整車里面,汽車電子比重越來越高。其次,汽車電子中原來主芯片份額最高,現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)主芯片與存儲的比重在變化,甚至存儲的份額已經(jīng)超過了主芯片,西部數(shù)據(jù)為什么重視汽車行業(yè)存儲,因為汽車行業(yè)中展現(xiàn)出了存儲的比重越來越高的趨勢!蔽鞑繑(shù)據(jù)公司中國區(qū)汽車電子事業(yè)部銷售總監(jiān)王劍松表示:“隨著汽車新四化的持續(xù)深化發(fā)展,數(shù)據(jù)與車載存儲技術正逐漸成為推動自動駕駛、智能座艙落地與應用不可或缺的一環(huán)。西部數(shù)據(jù)公司能夠提供覆蓋8GB-20TB容量,包括e.MMC、UFS、micro SD、SSD、HDD在內(nèi)的車規(guī)級及企業(yè)級存儲產(chǎn)品,以具備高性能、大容量、安全性和可靠性的存儲解決方案支持端-邊-云新型數(shù)據(jù)架構在汽車領域的應用。未來,西部數(shù)據(jù)將繼續(xù)扎根自主品牌,不斷以創(chuàng)新的產(chǎn)品及解決方案賦能汽車領域的改革與發(fā)展,并進一步攜手更多合作伙伴深耕中國市場,加速構建汽車全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)圈!睋(jù)他介紹,在存儲領域,西部數(shù)據(jù)處于領導地位,全球大約有40%的數(shù)據(jù)是存儲在西部數(shù)據(jù)的各類產(chǎn)品上。至今,西部數(shù)據(jù)在業(yè)界已成為一家從專利到技術研發(fā)到工藝,既擁有自主的機械硬盤HDD,又有NAND Flash研發(fā)技術的公司。
“西部數(shù)據(jù)在固態(tài)NAND Flash技術上和鎧俠有二十多年合作經(jīng)驗,主要在晶圓的工藝制造方面。我們和鎧俠在過去十年間有高達180億美金的聯(lián)合研發(fā)投入,這是一個相當龐大數(shù)字。在NAND Flash制造工藝迭代上,我們一起經(jīng)歷了15代工藝迭代。在NAND Flash存儲行業(yè),以2020年3季度數(shù)據(jù)來看,我們與鎧俠的合資工廠占據(jù)了全球34.9%份額!彼麖娬{,“今年西部數(shù)據(jù)與合作伙伴鎧俠聯(lián)合研發(fā)出第六代 162 層 3D 閃存技術。與上一代產(chǎn)品相比,它降低了單位成本,并使每個晶圓的制造位增加了高達 70%。我們還擁有包括能量輔助磁記錄(EAMR)技術、業(yè)界領先的三階尋軌定位系統(tǒng)(TSA)以及第六代 HelioSeal 等硬盤技術,并把這些技術應用到了數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品組合中,為用戶和市場提供更高的面密度和更低的總體擁有成本!
西部數(shù)據(jù)公司車載存儲產(chǎn)品事業(yè)部資深產(chǎn)品市場經(jīng)理額日特進一步表示隨著汽車智能網(wǎng)聯(lián)的不斷推進,汽車的電子電氣架構(E/E)也在隨之變化,從最初的分布式在向域融合和中央控制單元過渡。雖然新的電子電氣架構目前還沒有統(tǒng)一的標準,但是對于存儲產(chǎn)品的要求卻發(fā)生了很多變化。數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和安全性,大數(shù)據(jù)存儲,性能提升,更加復雜的應用需求,等對車內(nèi)及邊和云的數(shù)據(jù)存儲提出了更高的要求。為了實現(xiàn)完全自動駕駛,不僅需要單車智能,車路協(xié)同同樣必不可少。端-邊-云數(shù)據(jù)基礎架構,能夠確保汽車行駛過程中,數(shù)據(jù)計算的時效性,減少因中心云計算高延遲帶來的潛在的風險。
他指出全球知名第三方機構Yole的報告顯示,對于NAND需求量比較巨大的主要還是企業(yè)級SSD、消費類SSD。藍色部分的汽車存儲從2021年左右?guī)缀蹩床坏降谋壤?026年有一定的比例,雖然占比依然不大,但是從復合增長率來看,汽車領域比其他領域增長得更快速。“在2021年,單個手機平均存儲容量可以達到105GB,汽車領域實際僅有34GB。然而到了2026年,單車的存儲容量達到483GB,而手機只有350GB左右。從數(shù)據(jù)對比上來看,未來汽車領域的存儲會有很大的增長空間,那是什么引領了車載存儲的增長態(tài)勢?”他進一步指出,“就是汽車的‘新四化’,在乘聯(lián)會定期更新的CASE指數(shù)中,由于共享化的數(shù)據(jù)比較少,只列出網(wǎng)聯(lián)化、智能化、電動化的數(shù)據(jù)。從圖中可以看到,今年7月份,智能化指數(shù)達到51.2%,意味著當月新發(fā)車型當中,有一半以上的車型包含L1及以上的自動駕駛的功能。同時,網(wǎng)聯(lián)化指數(shù)達到32%,電動化指數(shù)達到14.8%。從比例來看,智能化現(xiàn)在的指數(shù)最高,但是依然有很大的增長空間!
那 “新四化”能給汽車存儲帶來什么改變?“首先看看智能化,目前很多新車當中包含360環(huán)視、自動駕駛、車道偏移、跟車等新的ADAS功能,這些ADAS的功能會需要西部數(shù)據(jù)主流的8GB e.MMC的存儲支持。另外,在上;蛘咴诒本┑纫恍┐蟪鞘锌梢钥吹阶詣玉{駛出租車,自動駕駛出租車單車容量可以達到4TB,和目前平均容量來比有較大的增幅。要注意這些存儲產(chǎn)品在汽車內(nèi)的應用是之前沒有的,這個也是智能化給汽車領域帶來新的改變!彼赋,“再來看一下網(wǎng)聯(lián)化和電動化,這也是相輔相成的過程。我們Tbox的前裝率之前不是很高,基于電動化以后,電動車Tbox必須強制安裝,所以電動化的普及使Tbox在汽車領域前裝率得到較高增強。Tbox目前會采用8GB e.MMC,電動化和網(wǎng)聯(lián)化還催生了IVI,就是娛樂導航系統(tǒng)。娛樂導航系統(tǒng)本身在汽車領域是100%前裝率,由于功能單一,對于存儲需求并沒有很高,主要集中在32G以下。隨著電動化、網(wǎng)聯(lián)化,大家對乘駕體驗要求越來越高,也從IVI升級到智能座艙,智能座艙對于內(nèi)存的需求也從32G以下變成了64G以上。所以可以看到,整個新四化對于車載存儲需求,不論在數(shù)量上還是在容量上都有一個較大的促進作用!
可以說新四化是促進汽車行業(yè)以機械系統(tǒng)為主,向數(shù)據(jù)驅動創(chuàng)新的轉變。
01/NAND Flash在汽車存儲領域四大痛點
自動駕駛對于車路協(xié)同感知系統(tǒng)的要求在不斷提升,之前汽車相當于孤立地行駛在路上,汽車慢慢把車內(nèi)生成數(shù)據(jù)轉到云端,這是最早車到云傳輸路徑。因為自動駕駛對數(shù)據(jù)計算低延時的要求,即便是中心有算力,但因為遠離數(shù)據(jù)端,所以沒有辦法滿足對低延時要求,于是最新數(shù)據(jù)架構就要求一個中心源下沉到數(shù)據(jù)源一側,就是路端。最新的“端-邊-云”數(shù)據(jù)架構能夠確保自動駕駛汽車可以及時有效地與路上的信息源交流,確保自動駕駛汽車在路上行駛的安全性。
額日特表示“新四化”把汽車帶到新高度,隨著NAND Flash在汽車領域運用得更加廣泛,也產(chǎn)生了很多問題。簡單總結客戶在平時使用過程中會遇到四大痛點:第一,耐久性。NAND Flash是有擦寫壽命限制的。舉一個比較極端的例子,汽車領域對于車輛的要求一般在八年或者十年,因此在最初項目立項的時候,根據(jù)工作負載,選擇一塊8GB容量的存儲,十年的總寫入量可以支持20TB。那么問題來了,現(xiàn)在有很多新的應用不斷出現(xiàn)和更新,隨著使用年限的增加,工作負載可能比之前預期要大很多。這就會導致一個問題,原本的應用可以保證安全行駛八年或者十年不出問題,但隨著工作負載增加,NAND Flash車載容量消耗會加快,可能會遇到用到第四年或者第五年機器無法啟動的情況,這就是耐久性痛點。所以我們希望客戶能夠在工作負載計算的時候,能多留一些余量,給未來AI或者新的應用留一些空間。
第二,性能。由于現(xiàn)在應用越來越多,越來越復雜,對于存儲的要求也是越來越高,F(xiàn)在的存儲,包括NAND Flash在內(nèi),有不同的協(xié)議規(guī)范,呈現(xiàn)出的產(chǎn)品性能差異也相當大。怎么樣選擇一款合適的而不一定是最快的產(chǎn)品,這個也是放在客戶立項時比較頭痛的問題。
第三,分區(qū)。他表示這個概念在使用當中最容易混淆,很多客戶說要做三個分區(qū),一個用來存系統(tǒng),一個存經(jīng)常使用的數(shù)據(jù),另一個存不經(jīng)常用的數(shù)據(jù)。他們經(jīng)常會問,第二個分區(qū)會不會因為經(jīng)常反復擦寫而被破壞掉。這里我需要糾正下,現(xiàn)在大多數(shù)市面上車載應用NAND Flash產(chǎn)品,都是不支持物理分區(qū)的,這里客戶所說的分區(qū)是指邏輯分區(qū),比如說分成ABC三個區(qū)。但是我們反復擦寫的B區(qū)數(shù)據(jù),實際上在存儲當中是放在全盤做讀寫均衡的。如果客戶看到B盤損壞,就代表整個盤都已經(jīng)損壞,A盤和C盤也不能幸免。所以我們一定要對物理分區(qū)、邏輯分區(qū)有概念,確保不會因為頻繁擦寫數(shù)據(jù),而損壞整個全盤,導致機器不能正常使用。
第四,智能座艙和IVI是客戶關心比較多的。因為現(xiàn)在高精地圖普及率越來越高,隨著地圖文件越來越大,如果還是保持之前在線燒錄,會在生產(chǎn)線占用很多空間和時間,很不劃算。有一條更節(jié)省成本的路,就是現(xiàn)在所說的預燒錄。預燒錄有很多不同的產(chǎn)品,目前市面上主流是25%容量的預燒錄,也有100%容量預燒錄,然而對于100%容量預燒錄產(chǎn)品,其實后期回流焊的次數(shù)也是有限制的,有時候三次,有時候兩次。
02/西部數(shù)據(jù)目前汽車存儲產(chǎn)品概述
據(jù)他介紹,目前西部數(shù)據(jù)提供的汽車存儲產(chǎn)品有分兩大部分,一部分是e.MMC和UFS,UFS包括UFS2.1、UFS3.1,這三款產(chǎn)品在封裝尺寸上是一樣的,是11.5×13 153ball。但是e.MMC和UFS不是兼容的,UFS2.1和3.1兼容,但需要在電壓方面做兼容設計。目前在汽車前裝市場領域,應用最大的也是e.MMC,主要應用在TBox網(wǎng)端和ADAS上,有些中低端IVI也會使用8-32GB的e.MMC。UFS2.1更多使用在座艙領域,容量從64GB到256GB不等。UFS3.1今年年底會上市一款新的UFS3.1協(xié)議的產(chǎn)品,容量可以達到512GB。由此可以看到目前e.MMC和UFS容量基本都是在256GB,UFS3.1能夠有效彌補e.MMC和UFS在高容量存儲方面的劣勢。再看一下SSD,目前在前裝車載領域基本沒有應用SSD,因為目前還沒有特別成熟能夠適合前裝以及封裝的SSD,而且其成本也比較大。目前SSD封裝尺寸比較多,有M.2、U.2,容量的話單盤最高達到15.36TB,但是如果用在前裝車領域,未來還是以512GB或者1TB為主。既然UFS后面容量可以高達512GB,那么在512GB或者1TB節(jié)點上,UFS和SSD會有比較正面的沖突,該如何選擇?可以看一下列出來的SSD和e.MMC、UFS最主要的區(qū)別就是SR-IOV!皠偛胖v了,市面上NAND Flash的存儲產(chǎn)品基本上不支持物理分區(qū),而SR-IOV是支持物理分區(qū)的功能,后期SSD的物理分區(qū)可以從8個分區(qū)起。所以在容量點上,UFS和SSD是有得一拼,如果需要SR-IOV的物理分區(qū)的功能,想必目前還只有SSD會支持這個功能!彼赋觯皠偛胖v了很多前裝領域e.MMC和UFS的應用,那么SSD在整個汽車市場應用情況怎么樣?目前SSD主要應用在商用車的自動駕駛,我們也和業(yè)內(nèi)很多自動駕駛的卡車或出租車公司都有接觸,目前這兩個類型的商用車高階自動駕駛會廣泛使用大容量SSD來做數(shù)據(jù)存儲,但是兩者也有一定區(qū)分。我們了解到,目前在自動駕駛卡車領域,主要的存儲容量需求在1T或者2T以下,而自動駕駛出租車領域的配置是4TB。展望未來,如果商用車在商業(yè)化落地以后規(guī)模數(shù)量上都有較大增長,那么對于SSD在車載領域應用也有巨大的推進作用。”
在自動駕駛出租車或者卡車里,存儲主要有兩個應用區(qū)域。第一部分是系統(tǒng)存儲,主要做自動駕駛系統(tǒng)存儲區(qū)域,這塊區(qū)域容量不會太大,可以用512GB以下存儲產(chǎn)品,SSD、e.MMC、UFS都足夠支持。但是到了更大數(shù)據(jù)的記錄區(qū),比如記錄我們各個傳感器數(shù)據(jù)以及黑匣子數(shù)據(jù),對于數(shù)據(jù)存儲需求將是巨大的,如本文開篇所述自動駕駛出租車領域會需要用到4TB UFS、SSD來作為系統(tǒng)存儲盤。
額日特指出目前的汽車不單單是行駛在路上,而是需要和云端有數(shù)據(jù)交互的過程。端-邊-云新型數(shù)據(jù)架構也催生更多的不同類型存儲產(chǎn)品在汽車領域應用。在車內(nèi),西部數(shù)據(jù)能夠提供從e.MMC、UFS、卡片以及SSD的各種應用,邊緣和云端也是西部數(shù)據(jù)主要的產(chǎn)品區(qū)域,就是企業(yè)級的HDD和SSD。西部數(shù)據(jù)是一家支持自動駕駛端-邊-云新型數(shù)據(jù)架構的公司,產(chǎn)品容量從8GB到20TB,適用范圍包括車規(guī)級、企業(yè)級、消費級、工業(yè)IoT等等,只要端-邊-云數(shù)據(jù)架構中需要用到的存儲,目前西部數(shù)據(jù)的全產(chǎn)品線就可以提供支持。
03/西部數(shù)據(jù)的實際案例介紹
王劍松介紹了西部數(shù)據(jù)在在智能網(wǎng)聯(lián)中的實際應用案例。首先他分享了合作伙伴分享的通信模塊在汽車內(nèi)的引進的路線圖(如下圖所示)
“我們國家可以引領了通信行業(yè)的發(fā)展,而汽車領域更新得非?欤嚹K現(xiàn)在已經(jīng)跟上了5G。西部數(shù)據(jù)在最近這兩代,尤其4G和5G里面都展開了深入廣泛的合作。”他指出,“e.MMC的8GB,甚至16GB和32GB,在最新的5G模塊里面都會用到。根據(jù)合作伙伴的理解,在汽車互聯(lián)的環(huán)境下,他們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲要求有FOTA主節(jié)點,即對數(shù)據(jù)的要求;新能源,政府法規(guī)的要求,有些數(shù)據(jù)必須存儲下來;測試里程數(shù)據(jù),就像剛才額日特講到的場景數(shù)據(jù),這是為將來自動駕駛AI來服務;車身數(shù)據(jù),這個需求一直在;高精地圖,剛剛也額日特講到了;最后系統(tǒng)安全,系統(tǒng)雙備份策略……這些都圍繞怎么把數(shù)據(jù)存儲在存儲設備里展開。現(xiàn)在可以看到,每臺車大致存儲需求量是32GB,往后隨著自動駕駛、汽車互聯(lián)不斷深入差不多會增加到400GB、500GB。西部數(shù)據(jù)的e.MMC、UFS甚至SSD都已經(jīng)在汽車行業(yè)中使用了。這里是我們合作伙伴的產(chǎn)品在車廠的應用,可以看到8GB、16GB的iNAND AT EM122,以及車規(guī)級8GB的產(chǎn)品,已經(jīng)在廣泛使用了!
西部數(shù)據(jù)合作伙伴慧翰微電子上海分公司總經(jīng)理王馨瑋表示:“我們很高興能和西部數(shù)據(jù)這樣的存儲解決方案的領導企業(yè)進行深度合作,把最新的NAND Flash技術運用到汽車網(wǎng)聯(lián)化的應用中!蓖瑫r,慧翰微電子總工程師孫禮學也表示:“隨著5G和自動駕駛技術的成熟,汽車互聯(lián)日漸成為新車型的標準配置。TBOX作為汽車與外界的通訊樞紐,其需求量已呈現(xiàn)出爆發(fā)式的增長。汽車互聯(lián)對于存儲的容量需求也越來越大,要求也越來越高。以OTA為例,很多車廠,尤其是新能源汽車,對OTA的功能越來越倚重。我們已經(jīng)看到許多客戶為了提高整車智能系統(tǒng)的迭代效率提出了32GB甚至更高的存儲要求。”
而吉利汽車采購總監(jiān)張繼奎則表示:“得益于和西部數(shù)據(jù)的合作,我們的E01娛樂導航系統(tǒng)成為業(yè)界最快使用3D NAND e.MMC技術的產(chǎn)品,我們的下一代智能座艙系統(tǒng)更需要像西部數(shù)據(jù)這樣的公司提供高性價比的存儲產(chǎn)品。隨著汽車互聯(lián)和自動駕駛的推廣,我們期待著和西部數(shù)據(jù)進行更緊密,更深入的合作!
最后,他強調在西部數(shù)據(jù)看來,在閃存領域最大的核心競爭力就是垂直整合能力。“如果把e.MMC和UFS作為存儲系統(tǒng)來看的話,其中的每一個部件,從最左邊的Flash顆粒到e.MMC、UFS控制器,到控制器與顆粒配合的固件,以及最終在汽車行業(yè)里面運用之前必須有嚴格的測試和驗證,整個這一條產(chǎn)業(yè)線都是西部數(shù)據(jù)自主研發(fā)、深入耕耘,我們的垂直整合能力在汽車存儲領域是獨特優(yōu)勢。”他總結道。
針對大家關注的網(wǎng)聯(lián)汽車的數(shù)據(jù)安全和加密,額日特表示在汽車領域有一個ASIL汽車安全完整性等級,它的認證過程非常嚴苛,是針對整個系統(tǒng)而非其中某個組件進行評估。在整個存儲領域,包括車載存儲,數(shù)據(jù)加密主要還是依靠上層軟件的支持。西部數(shù)據(jù)也有一部分名為RPMB,需要通過密鑰來訪問的特定區(qū)域,可以存儲密碼等一些數(shù)據(jù)。但對于全盤加密來說,目前整個行業(yè)還沒有統(tǒng)一的標準,如果有客戶感興趣的話,可以與西部數(shù)據(jù)做深度的探討。
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