美光四端口SSD助推汽车智能化下半场变革

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新能源汽车智能化“下半场”的换挡提速、以AI和先进算法为特性的丰富体验提升,推动汽车快速演变成为一台移动的数据中心,不仅大容量、高可靠的存储产品需求呈现爆发式增长态势,新型汽车存储模式也应运而生。

相关数据显示,2021年,一辆汽车平均存储的数据大约为34GB,预计2026年汽车存储量将达到483GB,同比增长超13倍。美光在前不久分享了车用存储大趋势白皮书也表示,车用存储市场规模将从2021年的40亿美元提升至2025年的100亿美元,复合增长率将达28%。

此外,为适应汽车智能化趋势,除传统汽车闪存和内存DRAM在着力提升之外,车载SSD市场也蔚然兴起,成为存储大厂的新争战之地。在汽车存储器领域占据头把交椅的美光,先声夺人,近日宣布推出全新车规级4150AT SSD,作为全球首款四端口SSD,该产品提供多达四个片上系统(SoC)接口,可实现软件定义智能汽车的集中式存储,为汽车架构变革提供新型存储的强大助力。

SSD适应向集中式控制转变趋势

可以说智能汽车已成为目前最复杂的由软件驱动的机器,运行约一亿行代码,随着AI在汽车中的兴起,这一数字预计很快将攀升至10亿行。在软件定义汽车以及电气化和智能化的趋势下,汽车架构和存储系统均需全面的革新应对。

美光企业副总裁暨嵌入式产品事业部总经理Kris Baxter表示,当前汽车架构正从分布式架构转向更为集中的区域架构。为提高效率、性能和降低成本,以往分布式架构中的多个ECU(电子控制单元)正逐渐集中,区域和集中计算处理的需求兴起。因此,汽车内包含多个需要管理的域如IVI系统、模拟系统、ADAS系统以及具备抗干扰能力的连接系统等,通过本地或中央域控制器运行。

就当前的存储解决方案来看,效果差强人意。据通常只能连接到单个 SoC,因此只能针对特定的域或功能进行存储,例如 IVI、ADAS 或连接系统。这种局限性有时会导致设计团队花费大量时间和精力并进行必要的妥协,以使代码适应现有的存储空间,避免加倍扩容的发生。但有时某个系统的存储设备中又存在未使用或闲置的容量,而这些容量本可以由其他SoC用于ADAS或连接。

为适应区域架构控制趋势,存储方案的集中式整合变得尤为迫切。从当下的存储方案来看,通常只能连接到单个 SoC,因此只能针对特定的域或功能进行存储,导致设计团队妥协于使代码适应现有的存储空间的局限性,但有时某个系统的存储设备中又存在未使用或闲置的容量产生了浪费。

对此Kris Baxter指出,集中式存储方案是十分有价值的,因为可能有一些共享数据存在于不同的存储解决方案中。一些系统的存储容量由于没有得到充分利用,会积压未使用的容量,如果将它们整合到一个统一的解决方案中,则可充分利用多个不同SLC中的数据,最大化存储方案的利用率。例如,高清地图在车辆导航和自动驾驶系统中都有应用,因此可以共享和重复使用这些数据。

尽管行业已有相关的SSD方案,但这些方案不仅成本过高,也难以满足低延迟需求。Kris Baxter提及,在4150AT SSD问世之前,尽管采用集中式存储解决方案是可行的,但用户必须集成PCIe交换机,并同时整合一套软件解决方案,以实现存储解决方案的虚拟化并与软件控制系统进行顺畅的交互,采用这种解决方案会导致成本上升,因为与PCIe交换机相关的费用就高达数百美元。而且,这还需要多个SoC通过软件进行工作,那么随着数量的增加可能会引发额外的延迟问题。

在汽车行业深耕30年的美光,以追求卓越的汽车思维打造全面的车用内存和存储解决方案,且拥有广泛的产品组合,也敏锐地意识到SSD的革新在即。为持续推动行业的创新,并为合作伙伴提供独特且有价值的技术支持,美光集结发力,推出了全新的4150AT SSD,在诸多层面实现了进阶和优化。

SSD性能全面进阶

作为全球首款四端口SSD,美光4150AT SSD为汽车带来了企业级速度,在4KB传输中实现超过60万次IOPS和10万次IOPS 的随机读取和随机写入速度。而且,四端口提供了多个独立的数据通道,可与主机系统同时通信,这些端口可被分配支持不同的虚拟机或工作负载,

在提供高度灵活性的同时,还显著提高了系统效率,降低总体拥有成本和每GB存储成本,平均每辆汽车节约逾百美元成本。

随着汽车SoC越来越多地使用虚拟机来完成包括自动驾驶和车对车通信等不同功能的多任务处理,支持多主机工作负载显得至关重要。Kris Baxter介绍,美光4150AT SSD的SR-IOV功能最多可支持64台虚拟机(VM),为任务繁重的多主机工作负载提供了高性能。独特的虚拟化技术为单个SoC及其虚拟机提供相互隔离的存储区域,既支持本地数据处理,又能共享存储池,从而最大限度地提高效率。

值得一提的是,美光4150AT SSD还支持可定制耐用模式,其采用三层单元(TLC)NAND 打造,但经过配置后,可支持单层单元SLC和高耐用度HE-SLC数据耐用度组,分别提供比TLC强20倍和50倍的耐用度,能够更好地满足独特的数据处理需求。Kris Baxter提到,客户可根据共享空间和私有命名空间、以及是否分区为高耐用性方案的需求,对驱动器的分区方式进行优化。

在备受关注的安全性层面,美光为4150AT SSD配备了最新的设备级保护和安全性能,包括硬件级数据加密、设备验证、安全启动和加密签名固件等。得益于其独特的虚拟化功能,美光4150AT SSD还可帮助汽车厂商维护关键数据的隐私和安全,提升安全性能。

为满足严格的车规级标准,美光的4150AT SSD方案还支持ASIL-B标准和固件协议ASPICE的L3标准。

凭借优异性能可同时高效管理来自多个SoC的数据流,美光4150AT SSD俨然已成为新一代汽车的理想之选。据悉,美光现已向全球汽车行业客户出样4150AT SSD,容量高达1.8 TB,将助力下一代汽车高效存储AI算法、大语言模型、高级信息娱乐和自动驾驶等。

持续应对生成式AI落地汽车挑战

随着生成式AI加速在各行各业的落地,汽车的智能化也在加速发展。

Kris Baxter分析道,随着人工智能在汽车中的普及,对存储和性能的要求也日益增长。比如,当我们希望利用大型语言模型来实现生成式人工智能的应用,如与车载信息娱乐系统进行对话时,我们期待的不仅仅是简单的回应,更希望它能预测我们的下一步行动或提供额外的有用信息。此外,自动驾驶从L2到L2+再到L3、L4,每个级别的升级都需更高级算法和更庞大的代码支撑。这一切的背后,都离不开日益复杂的人工智能算法和不断增长的数据集的支持,这也意味着存储需求的不断增长。

“为降低延迟、优化用户体验,我们需要确保存储数据与模型之间的接口具有高性能,以便它们能够高效地进入处理环节。美光新推出的4150AT SSD具备PCIe接口,性能卓越,能够实现高速率和低延迟,同时也允许进行大量的存储优化。因此,这为人工智能在未来汽车中的应用提供了可能。”Kris Baxter十分看好其SSD在AI落地汽车需求的表现。

针对4150AT SSD强调四端口和1.8TB存储量的问题,Kris Baxter解答道,4150AT SSD的随机读取和随机写入性能极为卓越,能够实现系统与处理器单元间的高效协同工作。尽管当前市场上许多解决方案仍聚焦于双端口技术,但美光已领先一步,推出更为灵活的四端口解决方案,将引领行业未来的发展趋势。考虑到市场上存在的域和控制器数量,我们认为四个端口足以满足未来多年的需求。而且,对于支持这些大型语言模型的人工智能算法所需存储的数据量,美光深信1.8TB的存储容量足以应对未来的需求。

以汽车客户存储密度需求为例,Kris Baxter指出,IVI主流密度(128~256GB)、ADAS密度(假设4个SOC,每个SOC 128GB)和网关64GB,总密度在1TB以内。从用户应用的角度看,可以覆盖多种应用,如系统镜像20GB、生成式AI模型20GB、高清地图100GB、OTA分区30~40GB、视频40~50GB。

作为汽车全存储产品方案的巨头,美光不止在SSD领域精进,在其他存储产品领域也将持续发力。Kris Baxter表示,随着对智能体验的要求也越来越高,推动DRAM的需求持续增长,性能更高的解决方案如LPDDR4x和LPDDR5也将加快上市。在人工智能和高级驾驶辅助系统加速落地的情形下,高性能的HBM也备受关注。美光已推出具备ASIL-D功能基于10nm的LPDDR5x DRAM,以及176层的汽车NAND,在NAND、DRAM、HBM等产品领域也将不断迭代。

Kris Baxter最后强调,美光的愿景是“致力于通过改变世界使用信息的方式来丰富全人类生活”。Kris Baxter指出,汽车是人们丰富生活的理想方式,美光将致力于不断创新,为汽车OEM和一级供应商等助力打造差异化产品,持续满足市场多元化的需求。

责编: 陈兴华
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