涅槃汽车: 智能座舱数据存储技术浅析

上海2022年12月16日 /美通社/ -- 近期，涅槃汽车发表了一篇文章，对智能座舱数据存储技术进行解析，内容如下：

1、 智能座舱的存储越来越重要，容量越大越大。

我们都知道，中国新能源汽车逐步在迈向正轨，越来越多的用户选择具有更多智能化的新能源汽车，从最近5-10年的发展趋势来看，汽车已经从机械定义汽车到电子定义汽车，到最近的几年火的发紫的软件定义汽车。

汽车硬件通用化之后，汽车软件的研发环境也变得更加容易，包括操作系统搭建、应用生态构建在内的软件应用场景，就有了施展的空间。如同 PC 和智能手机一样，汽车的差异化主要体现软件上，即软件定义汽车，中国新能源汽车往智能汽车方向进化后，正在复制当年智能手机在中国制造业快速复制的道路。

1）上世纪 90 年代，机械化阶段：包括机械式仪表盘及车载收音机、对讲机等设备，密集的 物理按键操作，仅提供车速、发动机转速、水温、油量等基本信息。 

此时的存储还是以NOR FLASH为主，类似于手机的诺基亚时代，只需要存储简单的行驶里程，收音设置等信息，存储需求都不会大于100MB。

2）2000-2015 年，电子化阶段：电子技术进入座舱，座舱内配备小尺寸中控液晶显示屏、 车载导航、蓝牙、媒体播放设备等较为简易的电子设备。 

这个时候的存储需求逐步变大了，有操作系统了，需要存储空间来放置操作系统，同时有一些地图数据需要内置在存储里面，而不是像以前通过TF卡来更新地图，因为可以联网实时更新地图了。特斯拉在这个阶段甚至把网页浏览器也放到了中央显示屏里。这个时候车里面人机交互不多，而且没有那么多APP应用上车，所以此时的存储容量基本上是16GB左右。

3）2015 年起，智能化时代迎面而来：座舱智能化的开启以大尺寸中控屏的出现为标志，消费电子技术进入汽车领域，液晶仪表、中控屏、抬头显示系统、视觉感知、语音交互等通过 域控制器实现集成并装配在座舱内，能根据驾驶员、乘客的偏好、习惯和需求，提供更加舒适、智能的驾乘体验。

此时就来到了类似手机智能化“堆料”时代，产业界一般形容智能汽车就是带四个轮子的智能手机，其主要的原因就是，汽车硬件标准化之后，会出现类似当年苹果iPhone智能手机引领产业链风向一样，硬件结构设计基本固定成前后盖夹住主板电池的直板设计后，能够显示产品差异化的，只有系统软件、电子元器件配置、以及新材料材质应用等方面，智能手机的差异化被行业统称为“堆料”行为。

先来看看常见液晶仪表对于eMMC容量的要求的诉求，下图是使用一个i.MX6DL平台的12.3寸全液晶仪表的项目，此时可以看到这个项目对于eMMC的容量诉求比较小，只需要533MB，最大的资源就是UI图片资源，因为好多汽车都需要有多套UI界面的需求，比如在汽车切换为运动模式的时候，此时的UI界面就比较炫丽，而切换到经济模式，此时就比较平和的UI，这样更能给用户更好的体验，所以仪表的存储大小主要是图片UI资源占用比较大。

上图可以看到eMMC容量需求是533MB，实际4G eMMC都绰绰有余了，为什么很多主机厂都选用8G 的eMMC，主要是现在小容量4G的eMMC基本上快淘汰了，只剩下镁光和闪迪有车规级的小容量eMMC芯片，而且价格也同8G eMMC相同，交期还没有8G eMMC好，有93%的设计余量，容量浪费就浪费呗，反正价格和交期在那里。

再来看看中控导航主机对于eMMC的容量需求，在比较传统的不带在线地图的导航主机，使用8G eMMC就够了，主要是离线地图占用的最大空间。

从数据来看最大的部分是离线地图，如果是高清地图数据这部分接近10个G，如果安装一些应用，比如喜马拉雅、蜻蜓FM等等，这部分还需要预留给客户下载数据的空间，否则用户按照了这个应用也无法本地下载缓存，只能在线收听，这个是很不好的体验，所以正常情况下的中控导航主机的eMMC的容量普遍是32G。

逐步开始内卷“域控制器”

从上图中可以看出2nd WRITE去改写LBA#6的数据，被写到了新分配的page并不是直接在原page上做修改。3rd WRITE也是同理，到Nth WRITE,数据已经被改写了N次，但是垃圾回收还没有发生，所以有很多的Invalid page。

对比上图垃圾回收的左右两个图，可以看到垃圾回收把Invalid的page都擦除了，而且数据LBA#6也被搬移到了新的block。这是因为就像开头说的，闪存擦除的最小单位是block，所以当block中有用户数据的时候是需要迁移的。

弊端：动态磨损均衡有一个明显的弊端是，当一个数据是冷数据，放在那里N久都没被修改的情况下，他所占用的block擦写次数很少，但是又不能拿来做磨损均衡。

2.2.5 SMT烧录数据的稳定性。

很多使用EMMC的厂家，这个烧录也是非常痛苦的一个过程，有的是前面通过烧录器提前烧录好后，过完SMT后，在DIP组装工序发现部分不开机，这个时候就非常痛苦，需要排查半天的问题。

最终定位到软件丢失，此时又需要重新烧录软件（如果是内置高清地图10G），经常是通过USB来升级，此时一台的烧录时间至少为15分钟以上。

这个十分影响产线的生产效率，如果不提前烧录，直接在后端进行烧录，此时就无法通过SMT后进行对应的功能检查，同时也需要大量的烧录工装，也是否影响整个生产节拍。为什么会发生掉软件的问题呢？

前面已经知道，TLC、MLC和SLC的差异，TLC制程的，比如在0-3.3V中要分离出8个等级，此时过SMT 245℃的回流焊接的时候，此时电平在里面极容易进行轻微放电，此时就可能把L5的电压修改到L4或者其他等级。

而SLC，只有高低电平的区别，此时这个反而没有那么容易放电跌落进去，范围分界线比较远，所以看到掉程序的都是MLC 制程以上的eMMC，而是数据都是放电导致，因为机器本身没有上电，不存在充电的情况，所以数据位的翻转都是由1修改为0的错误。

目前西部数据的车规级级芯片，支持100%的预烧录，完全让用户放心的使用，不用担心SMT掉数据的风险，解决了用户的后顾之忧。

3、西部数据 iNAND AT EU312 UFS 满足智能座舱存储的“白马王子”

 3.1 高容量（存储容量范围从16G-256GB可选）

首先这个系列是有不同容量配置的，可以满足智能座舱不同阶段产品的存储容量需求。

可以看到存储容量从16GB-256GB系列都有，有的车型还是传统配置，此时中控导航可以选择32GB的配置，如果已经是高通8155或者8295的配置，此时存储可以选择128GB，甚至256GB的配置。

3.2 高可靠性

除了容量可以满足整个智能座舱的需求外，在可靠性安全性方面，西部数据也是下足了功夫。

新款 256GB 西部数据 iNAND AT EM132 嵌入式闪存盘采用 64 层 3D NAND TLC 闪存技术，产品生命周期超越了 2D NAND，以满足不断变化的应用需求和不断增长的容量需求。

西部数据 iNAND AT EM132 嵌入式闪存盘通过了 IATF16949 认证，符合 AEC-Q100标准，并遵守 ISO26262 NAND 闪存安全机制指南，还囊括了专为密集型汽车工作负载而设计的丰富汽车功能，包括：先进的运行状况监控、热管理、自动和手动读取刷新、强大的电源管理、数据保存性超过 JEDEC 标准、先进的数据保护和纠错技术。

3.3 高速度

基于优化的3D NAND技术和快速的UFS v2.1接口，EU312 EFDs的iNAND提供了卓越的读写性能，为大多数数据密集型汽车应用程序提供了嵌入式存储解决方案。

写入速度高达 550 MB/s ，读速高达 800 MB/s，完完全全能够满足现在智能座舱的读写速度的要求。

3.4 灵活的汽车特殊功能

包括高级运行状况状态监视器、增强的电源故障保护、快速启动、增强的SLC LUN和OEM可配置的启动分区。

由于汽车运行在非常复杂的环境，会存在中控导航的供电线和车身的蓄电池12V电源接触不良的情况下，而且车规级的7637-2的实验也会这样的模拟掉电50ms在恢复正常电压的情况，正常中控导航设计会有大电容来保障这样的意外掉电时整机能够正常运行，所以也需要各个零部件能够有增强的电源保护，保障存储存储的安全。

此时如果不使用增强的电源保护，在进行关键数据的保存时候，就会有失效的风险。

针对广泛的读/写密集用例进行优化 ，这个在一些数据经常需要读写的区域，是非常有用的，比如前面提到的行车记录仪的图像保存的区域，不适合做全区域的动态均衡，此时这个功能就能让寿命提高不少。这几个汽车的特殊功能对于智能座舱而言，都非常重要。

选择西部数据存储，智能座舱存储芯片放心使用。

西部数据有30多年的闪存开发和系统设计专业经验。在闪存芯片的设计、制造、装配、测试、可靠性分析和监控的完全垂直集成，支持整个产品生命周期。

在车载存储方面，可以扩展PCN和EOL的支持，也支持提供汽车行业专有的 生产部件批准程序(PPAP)文件， iNAND AT 系列专为高可靠性车载应用而设计，整个制造流程中DPPM都非常低。