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车载大算力需求背后:存储芯片的“背刺”

算力,到底意味着什么?百度百科定义中,“算力”(或称作“哈希率”,HashRate)是比特币网络处理能力的度量单位,即每秒可以执行的哈希运算的次数。简单理解,算力越大,挖掘和处理数据的能力就越强。近年。

文明驾驶,安全出行,让交通规则成为我们的行为准则。现在还有好多人不知道车载大算力需求背后:存储芯片的“背刺”,接下来我们小编就来分享一下。

算力,到底意味着什么?

百度百科定义中,“算力”(或称作“哈希率”,HashRate)是比特币网络处理能力的度量单位,即每秒可以执行的哈希运算的次数。简单理解,算力越大,挖掘和处理数据的能力就越强。

车载大算力需求背后:存储芯片的“背刺”

近年来,算力越来越多地被提及。从超算、手机电脑,到汽车领域,算力已然成为科技进步不可或缺的助推力。尤其在汽车领域,算力之争已全面进入新的军备竞赛阶段。

从大屏、多屏的潮流,到不断丰富的人车交互方式和ADAS功能,汽车智能化需求持续升级。这背后,是数据流量的急剧飙升,是电子电气架构一步步的试探与变革。

传统分布式EE架构中,ECU彼此分离,互不通信,就智能汽车的发展而言,其算力、传输速率已经接近瓶颈。结合行业数据,单车ADAS/AD传感器每天大约产生4TB到20TB的数据。随着自动驾驶等级提升,车载信息娱乐系统、长续航电池及5G网络的引入,车辆要面对的计算量会越来越大。


这时汽车无异于一台服务器架构升级迫在眉睫同时本地实时处理能力相应的“大容量缓存和存储”规格也势必将成为硬需求

现阶段,单车平均配备4GB内存和256GB的存储空间。相比之下,高端智能电动车的配置要更高一点。例如,蔚来ET7的车机系统内存为16GB,存储空间256GB;理想L9则是24GB+256GB的组合拳。

中国闪存市场预测,L4、L5级别自动驾驶汽车将配备“40GB+”的内存和“3TB+”的存储容量。业内也有公司认为,到2027年L4和L5级自动驾驶可能会产生艾字节(1EB=1024PB)的数据。届时,强大的云存储和本地存储缺一不可。

未来的智能汽车,远非手机可以比拟。不仅如此,更安全、更可靠、更低延时等等“车规”要求,将是汽车存储芯片需要且必须接受的考验。

被忽视的存储芯片

在车上,存储需求主要来源是数据的生产,如ADAS系统、车载信息娱乐系统、事件记录系统、OTA软件升级管理系统等。每个系统要独立运行,就需要具备单独的计算能力和存储空间。

常见且被大量使用的汽车存储芯片,主要有DRAM和NAND Flash两种。DRAM(动态随机存取存储器)是与CPU直接交换数据的内部存储器,常被用作缓存,处理速度较快,但一旦断电,存储的数据便会丢失;NAND是闪存的一种,即使断电,也能够保留数据。

最近几年,用于汽车的DRAM和NAND除了持续扩容外,在技术形态上也不断演进,向着计算机领域看齐。

其中,新一代LPDDR5 DRAM内存产品已经打入汽车生产环节。2022年上市的理想L9就搭载了美光的车规级LPDDR5。据悉,与上一代LPDDR4相比,LPDDR5带宽提升50%,最高能够降低60%的能耗,同时有助于延长单次充电续航里程。

闪存方面,根据Counterpoint Research的报告,L3~L5级自动驾驶汽车的存储系统将从SLC/MLC NAND转向UFS/嵌入式SSD,通过加大存储单元密度,增加容量,从而实现数据管理所需的速度和性能。

以LPDDR(Low Power DDR,低功耗双信道同步动态随机存取存储器)为代表的DRAM内存产品在汽车领域攻城掠地,而内置了Flash颗粒的SSD同样迅速普及开来。不过这事要放到2016年左右,相信大部分人不会相信。

当时车用SSD的价格远超HDD,甚至有媒体报道称“几十万的车都用不起SSD”,未来十年HDD都可能被用于车载娱乐系统。然而转眼间,汽车产业转型就给存储芯片带来了一场巨变。原本高不可攀的产品,正变得越来越普及。

市场研究机构Yole Developpement发布的最新数据显示,汽车存储芯片市场预计从2021年的43亿美元增长到2027年的125亿美元。虽然车用市场规模远小于服务器、PC和智能手机市场,但年增速将超过整体市场的8%,达到20%以上。

目前,NAND和DRAM主导了汽车存储市场,其中DRAM占41%,NAND为39%,合计份额达80%。有预测称,全自动驾驶车辆所需的DRAM、NAND将分别是传统汽车的30倍与100倍。换句话说,车规存储芯片市场将迎来爆炸式增长。

然而这块市场,中国本土厂商的占比微乎其微。

谁是下一个存储巨头?

存储芯片市场高度集中。其中DRAM市场,三星、美光、SK海力士合计市占率逾94%;NAND Flash领域,三星、铠侠、SK海力士、西部数据、美光和英特尔等六家公司的份额合计超过95%。

具体到汽车领域,美光在DRAM内存市场的销售额排名第一。有数据显示,其在2021年的市占率为45%左右,其次是北京君正(15%),来自中国台湾的南亚科(9.5%)和华邦电(8.56%)分列第三和第四。与之对比,车载NAND市场主要玩家仍以海外厂商为主。

汽车内部系统独立运行,功能各不相同,也意味着对存储的需求有所区别。整体上说,车规存储芯片除了大容量的发展趋势外,对一致性和可靠性的要求也随着ADAS/AD等级提升而愈发严格。包括数据存储的稳定性、响应速度、能耗高低、抗振动、Debug机制、可回溯性等等。

而要满足“车规”要求,存储芯片还必须通过ISO26262、AEC-Q100、IATF16949其中一项标准。和消费级产品相比,车规芯片进入门槛高、认证周期长。因而在汽车供应链深耕多年的海外公司占据了先发优势。

不过最近几年,国内以北京君正、兆易创新等为代表的内存芯片公司已纷纷开始在汽车领域跑马圈地。

自2020年完成对ISSI(矽成半导体)的收购以来,北京君正引入存储芯片、模拟芯片和互联芯片两条新增产品线,积极拓展国内存储市场。目前业务覆盖SRAM、DRAM和Flash三大类。在DRAM内存条上,北京君正的研发覆盖从DDR2、LPDDR2、DDR3到DDR4、LPDDR4等不同种类、不同容量的产品。

据其称,用于汽车的DDR4产品与三星、美光等存在交叉竞争关系。到2022年第四季度,其基于25nm工艺设计的8GB LPDDR4产品正式送样。

兆易创新方面,DRAM业务处于起步阶段,而车规级Nor Flash大容量芯片占比据持续上升,出货平均容量也持续提升。从产品上看,GD25 SPI NOR Flash的容量覆盖512KB~2GB,能够满足多种实时操作系统所需的不同存储空间。

去年2月,兆易创新推出了全国产化38nm SPI NAND Flash——GD5F全系列,通过AEC-Q100车规级认证,覆盖1Gb~4Gb容量。至此,实现从SPI NOR Flash到SPI NAND Flash车规级产品的全面布局。公开信息显示,北京君正已与博世、大陆等Tier1达成合作;兆易创新的相关产品,特别是NOR Flash也已经和汽车行业建立紧密合作关系。

台媒“经济时报”近日发文《存储器厂商求生 积极布局车电》指出,“半导体市况修正当中,存储器行业难以独善其身。”包括三星、SK海力士和美光等厂商都预告2022年利润将大幅下滑。其中存储芯片库存水位高,供过于求是成因之一。

集邦咨询(TrendForce)在最新一份报告中提到,去年Q4到今年Q1,DRAM和NAND市场持续供过于求,导致价格跌跌不休。尽管如此,业内普遍看好汽车电子将带动存储芯片高速成长,尤其新能源汽车加快渗透,智能网联需求持续放量。

据统计,2021年我国智能网联汽车出货量为1370万辆,预计到2025年这一数字将增至2490万辆。作为全球智能汽车市场最大的参与者,中国本土存储公司有望从这波浪潮中获益。至于能够受益多少,以及成长到什么样的段位,仍是一个未知数。

且看借着“国产化”“供应链自主可控”的风,国内是否会出现新的存储巨头。

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