随着汽车行业的不断发展,对存储的需求也在不断的变化中。早期阶段的汽车对存储的需求主要是收音机、播放器、导航仪等,有些还可以支持光盘和U盘的外接播放。中期阶段,也是当前主流的燃油车行车记录、多媒体、车联网的需求,对存储性能提出了更高的要求。这些年自动驾驶的火热,对实时数据计算、存储、决策的整个架构有了颠覆性的变革。
伴随这个汽车工业的发展趋势,存储的形势也在不断的演进。依次包括了裸NAND颗粒、SD卡、eMMC、UFS、PCIe接口存储设备等。NAND存储颗粒,主要是MLC、TLC。QLC目前不太可能用于汽车存储,危险系数太高~保命要紧!
外接的存储形态主要也是SD卡,USB设备,pcie接口SD卡和CF卡。其中SD卡相对比较便宜。
整个车载存储可以分为两大类,对存储需求也不完全一样:
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多媒体需求:主要增强驾驶体验,需要触碰、声控、视频播放、高分辨率、数据快速读取等,这就需要有强大的CPU处理和GPU渲染能力以及足够的存储空间。
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自动驾驶需求:安全是第一位的。ADAS,Advanced Driver Assistance System,中文解释:高级驾驶辅助系统。需要足够的硬件冗余保证,传感器中央系统、图像或者激光雷达传感融合、传感器产生的数据存储用于AI训练学习。这就要求需要有强大的CPU和AI超算能力,同时具有高的数据存取带宽。在2024年,自动驾驶的需求带宽将是多媒体需求的4倍,达到400GB/s.
ADAS自动驾驶过程中,预计每天产生的数据将会超过5TB,部分场景每天产生超过20TB的数据。面对在这么多数据存储需求,存储方案有哪些创新与优化?
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传统的架构中,车载的多个模块,辅助驾驶ADAS、车载电子、动力系统、驾驶舱设备、车载链接都是独立处理的单元。
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创新架构采用软件定义中台系统(software-defined and centralized system),依托ECU控制单元,集中管理所有的模块。数据也存储在PCIe接口的NVME SSD之上。
传统架构中的虚拟化是在上层完成,对CPU的消耗也非常大。虚拟化完成后在通过虚拟化管理界面访问NVME SSD。一个NVME SSD物理设备对应多个虚拟机,但是同一时刻只能与一个虚拟机绑定。比如T1时刻与VM1绑定,在T2时刻VM2需要访问NVME SSD时,就需要先跟VM1发送请求,由VM1获取数据再传递给VM2,这样整个过程其实增加了一次虚拟设备传输时间,延迟增加明显,同时也会影响其他虚拟机的正常工作。
在NVME协议中,有一个非常重要的功能,就是SR-IOV (Single Root Input/Output Virtualization)。SR-IOV的作用就是可以将一个物理设备虚拟化出多个设备,这个虚拟化在物理层完成,并与上层的虚拟机一一对应。引入SR-IOV技术后,不同虚拟机之间相互不影响,可以同时与NVME SSD物理设备交互。
不论哪种技术创新,汽车存储要求的都是安全第一,可靠性也会有别于其他存储场景的要求。比如常规的存储颗粒的工作范围一般是0-70摄氏度,车规级存储颗粒要求是在零下40摄氏度-85或者105摄氏度。同时也需要完成IATF16949合规认证、ASPCIE认证、ISO功能与网络安全认证等。
除了硬件稳定性与安全合规认证,公众还有另外一个担心。而且随着汽车越智能,大家的担心越是萦绕心头。汽车这么多的芯片和电子器件、以及车联网,万一被黑客入侵怎么办?是不是会出现车辆行驶过程的失控,生命也完全被黑客控制?
参考一份IoT物联网被攻击的数据,2021上半年就比2020下半年高出1倍。98%的IoT设备均未完成数据加密。其中41%的网络攻击均来自未加密的设备。
大家的疑虑也是给智能汽车与自动驾驶提出了更高的安全性,需要控制设备的操作权限与加密、数据完整性与数据的私密性。