原标题：用于自动驾驶和电动汽车应用的 Silicon Motion NAND 存储器解决方案

　　向自动驾驶和电动汽车的迁移，以及由此产生的向集中式汽车架构的过渡，需要高性能、高带宽、稳定、安全的内存才能取得成功。

　　根据目前的一项研究，到 2025 年，大约 9000 万辆汽车将从传感器收集数据并在线提供数据。今天的车辆将许多先进的“信息娱乐”功能集中在一个驾驶舱仪表板中——屏幕为驾驶员提供娱乐和关键信息以确保安全，甚至帮助他们开车。屏幕越来越大;一些为乘客提供流媒体音乐、视频甚至游戏，并且 GPS 与其他高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 一起内置于车辆中。许多 ADAS 功能从传感器、摄像头、雷达和激光雷达收集数据。尽管每个特征的数据量可能很小，但它加起来。

　　自治，即使只是部分的，也会增加大量数据。车道保持、自动刹车和自适应巡航控制等 ADAS 功能是依赖数据的功能，完全不需要人工干预的全自动驾驶将需要数据来进行自动决策。

　　连接性也提高了车辆的数据存储需求。无论是 Wi-Fi 还是 5G，连接性都让升级板载软件变得更加容易。当软件变得更容易升级时，它更有可能以新功能、错误修复和安全补丁的形式添加到车辆中。

　　现代车辆还配备了大量可以远程访问的诊断功能。就像商用飞机一样，汽车也有自己的黑匣子来记录事故期间发生的事情以及导致事故发生的时刻。需要存储来捕获数据，例如转向输入、汽车上的 G 力、速度、遥测，甚至视频和音频。存储要求变得更加具体，因为必须快速将大量突然爆发的数据写入设备。该存储设备必须足够耐用，才能承受严重的撞击，甚至是火灾或水灾。

　　智能汽车架构的一个关键设计趋势是整合多种计算能力，使存储能够服务于汽车功能中的各种应用，同时足够智能，知道什么是优先的。例如，自治功能和娱乐应用程序可能共享同一个存储池。

　　建筑学

　　电动化和自动驾驶汽车的发展迫使制造商重新思考汽车设计的整体理念。到目前为止，几乎车辆中的每个功能都有自己的 ECU 来执行测量和采取行动。这些 ECU 中的每一个还需要与任何其他 ECU 自由通信。然而，高级功能和特性(如 ADAS)的引入意味着车辆运行所需的 ECU 数量以及生成数据所需的带宽急剧增加。

　　ECU 数量的增加自然会导致制造这些 ECU 所需的零件数量增加，这反过来又导致车辆系统的复杂性及其成本相应增加。对于电动汽车来说，更糟糕的是，实现电气系统所需的 ECU 和布线的额外重量对车辆的续航里程产生了真正的负面影响。

　　车辆中的所有新功能都依赖于生产、处理和存储大量数据。这些车辆的制造商将集中式解决方案视为能够处理这些数据的最佳方式。从为每个功能配备单独的 ECU，设计正在迁移到使用单个 ECU 来处理多项任务，例如负责车辆单个物理区域中的所有功能。然后，这些多功能 ECU 由中央网关控制。随着时间的推移，中央网关将承担更多任务，削减更多外围 ECU，直到只有少数远程 ECU 由非常强大的中央计算机控制。这种转变的成功依赖于记忆。随着更多功能整合到更少的 ECU 中。这些 ECU 需要更快、更强大，并且内存由多个功能共享。中央网关和任何其他 ECU 必须能够及时从存储中访问他们需要的数据。存储需要可靠，尤其是在任务关键型应用程序的情况下。它需要安全，并且需要具有与车辆自身相匹配的使用寿命。

　　解决方案

　　必须处理和存储的数字数据数量不断增长，这意味着汽车系统设计人员现在更喜欢 NAND 闪存设备而不是旋转介质来进行大容量存储，因为它们的可靠性和对宽温度范围的耐受性以及小尺寸的大容量。任何 NAND 闪存设备都必须通过提供快速读写速度和高数据吞吐量来满足容量要求、低延迟和性能要求。尽管进行了这种整合，但仍将有多种不同的 NAND 存储类型来支持自动驾驶和电动汽车所需的数据存储需求。

　　除了满足汽车级资质外，只要车辆在路上，存储设备就有望持续使用。NAND 闪存存储解决方案，例如嵌入式多媒体卡 (eMMC)、通用闪存存储 (UFS) 和固态驱动器 (SSD)，已被汽车制造商、一级系统设计师和汽车供应链中的其他主要利益相关者采用以提高性能、可靠性、寿命和安全性考虑。

　　多媒体卡 (eMMC)、通用闪存 (UFS) 和固态硬盘 (SSD)

　　现代汽车设计中的 NAND 存储

　　当 NAND 闪存仍然相当昂贵并且没有达到我们今天看到的密度和成本结构时，使用旋转介质的硬盘驱动器被视为在汽车中存储数据的最佳解决方案。汽车级硬盘驱动器旨在应对极端温度和振动，以及承受高达 200 倍重力的冲击载荷，甚至更多。考虑到它们可以在很小的空间中存储大量数据，它们也很便宜。但是，硬盘驱动器的访问时间相对较慢，并且容易受到冲击和振动故障的影响。

　　但随着 NAND 闪存成本的下降和固态存储设计的成熟，它们开始变得更有意义并取代了旋转介质。与硬盘相比，NAND 存储的一个明显优势是缺少移动部件，这使得它们不太可能因冲击和振动而发生故障。NAND 存储也比硬盘快得多，还可以处理汽车应用的极端温度范围。

　　NAND 闪存以多种方式进入现代汽车，以支持如此多的应用;车辆中的 NAND 闪存类型取决于应用性能和容量要求。CompactFlash 和安全数字卡仍然是数字地图和行车记录仪等汽车应用的灵活选择。这些可移动存储类型可实现售后内容升级和检索的灵活性。

　　eMMC 形式的 NAND 存储是第一种在汽车应用中广泛采用的固态存储。这种不可拆卸的存储卡广泛应用于手机中，它被焊接到电路板上，使其免受持续振动的影响。eMMC 仍然是存储与许多导航和信息娱乐应用相关的数据的可行选择，包括卫星广播、3D 地图、交通监控和天气信息。

　　UFS 接口的出现使它取代了 eMMC 用于更新的汽车设计，因为它是专门为 eMMC 的高性能替代品而开发的。与 eMMC 相比，它提供更快的接口、更高的密度、更好的电源效率和更高的读写性能。UFS 还提供快速启动时间，允许系统以驾驶员转动点火钥匙所需的速度启动。

　　汽车设计的更多计算需求在性能和存储容量方面进一步推动了数据存储要求。这导致采用汽车级成熟 SSD 形式的更高容量 NAND 闪存存储，这意味着它们旨在处理企业同等性能和功能，同时支持极端温度范围。更大的容量还允许整合汽车系统内的存储，以减少所需的存储设备的总数。随着越来越多具有高级自动驾驶功能的车辆的销售，汽车级 SSD 正在从 SATA 转向 PCIe NVMe 接口。它们需要多达 1TB 的闪存来存储 3D 地图、4K 信息娱乐内容、传感器数据和黑匣子记录，

　　汽车应用的实用内存解决方案

　　Silicon Motion 提供多种完全集成的 NAND 存储器解决方案，非常适合用于汽车应用。它们旨在使汽车制造商能够轻松过渡到具有高级功能的下一代架构，同时符合适用的标准。FerriSSD 系列提供可靠的 PCIe NVMe/SATA/PATA 存储和快速访问速度。它集成了经过行业验证的控制器技术、NAND 闪存和无源元件，以简化汽车设计。Ferri-UFS 系列提供功能丰富的闪存控制器，符合最新的 UFS2.1/3.1 标准和标准 NAND 闪存。其高性能存储访问、更好的电源效率和易于系统设计使其成为汽车应用的理想选择。最后，该公司的 Ferri-eMMC 系列完全符合 eMMC 4.5/5.0/5.1 协议的 JEDEC 标准。这三个 NAND 解决方案系列还提供了广泛的功能，以确保整体系统设计尽可能简单，其中包括：

　　AES-256 位全盘加密支持和安全密码保护以实现安全存储

　　和无线更新

　　专用硬件引脚触发数据刷新以在突然断电时安全存储用户数据

　　失败，例如在车辆碰撞中

　　SLCMode 用于增强 MLC 和 TLC NAND 闪存的性能和耐用性

　　SSDLifeGuard 软件和命令用于监控 SSD 健康状态以确保数据完整性

　　控制器是 NAND 闪存的“大脑”

　　用于汽车应用的 NAND 闪存设备应针对现代汽车中的功能进行定制，这主要是通过为汽车应用而设计的 NAND 控制器技术实现的。NAND 控制器本质上是存储设备的“大脑”，因为它通过确保性能、可靠性、安全性以及支持各种 3D NAND 闪存技术，在优化汽车应用的各种 NAND 闪存存储方面发挥着关键作用。

　　eMMC、UFS 和 SSD 控制器与其他应用程序的控制器共享许多相同的功能。然而，用于汽车的控制器通常由半导体代工厂在汽车工艺上制造，支持扩展温度，表现出较低的百万分率 (DPPM) 缺陷，并且在设计时考虑了 ASPICE 标准合规性。

　　无论是控制器还是成熟的存储设备，任何汽车级闪存产品都必须证明它们已经过严格的测试，以满足汽车制造商期望的资格，包括 AEC-Q100 合规性和 ISO 9000/9001 以及 ISO26262 认证。

　　现代自动驾驶汽车和电动汽车的汽车设计正在不断发展，相应的存储系统也在不断发展。由于 NAND 闪存以多种方式进入现代汽车以支持如此多的应用，因此汽车制造商希望他们选择的 NAND 存储设备具有所需的性能和可靠性以及与汽车寿命相匹配的数据保留。作为一个实际示例，Silicon Motion 汽车级 PCIe NVMe SSD 控制器具有上述所有功能，还提供内置 SR-IOV 功能来虚拟化网络资源，并允许在多达 8 个不同的功能之间共享单个 SSD降低成本，同时提高网络的性能和吞吐量。

　　概括

　　随着向电力和自动驾驶的全速过渡，NAND 存储器为正在实施的新架构提供了唯一快速、坚固和安全的存储解决方案，以适应未来车辆所需的功能。汽车行业已经在迁移到 NAND 内存，因为它的价格已经下降并且它的功能增加了。这种迁移并不困难，因为当前可用的解决方案将完整存储解决方案所需的许多功能集成在一个包中。Silicon Motion 等可靠供应商拥有强大的定制闪存和控制器解决方案组合，这些解决方案经过优化，可支持信息娱乐、导航、ADAS 和自动驾驶应用，