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西部数据额日特:存储创新助力高阶自动驾驶落地

盖世直播 2021-09-16 15:42:56

9月14日,由盖世汽车主办的2021中国商用车自动驾驶大会隆重召开。本次峰会主要聚焦商用车自动驾驶行业发展趋势,共同探讨从感知、决策到执行层面的核心技术,以及港口、矿区、干线物流、园区等不同终端场景的产业化落地方案。下面是西部数据资深产品经理额日特在此次大会上的发言。

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西部数据资深产品经理 额日特

大家好,我是来自西部数据公司的额日特。我今天带来的题目是“存储创新助力高阶自动驾驶商业化落地”,这个标题可能是比较大,也比较吸引眼球,可能在座很多业内同行对于我们公司也不是太了解,感谢盖世提供这么一个很好的平台,能让我们做个交流。

我首先先要问一个问题,NAND Flash是不是一款合适的汽车存储解决方案?

首先看一下国外知名的第三方数据机构做的分析,我们可以看到汽车领域NAND需求在绝对数量上还是比较小的,前三的分别是数据中心,电脑及手机,但从复合增长率来看汽车存储增长率是绝对高的。当然会有人会说,在汽车领域存储本来用的就比较小,它翻几倍也是一个正常的现象。事实确实如此,不过我们从另一方面也看到了汽车领域正在发生的剧烈的变化。

从2020年开始,跨界造车趋势势不可挡,尤其以华为,小米,BBAT为首的科技巨头。其在各自领域对NAND需求量也是巨大的,想必这些新玩家的涌入,也会引领NAND Flash在汽车领域更广泛的应用。

目前从全球的汽车发货来看,前装市场主要以L2及L2以下的辅助驾驶为主,在2025年以后L4/L5的渗透率才会慢慢有些增长。从Yole的预测数据中可以看到,虽然L4/L5的发货量长时间的处在较低的水平,但是其对NAND的需求将是巨大的。我们可以看到,2028年汽车市场整体NAND需求量在104EB左右,而L4/L5在发货量不到10%的前提下,其NAND消耗量占整体市场的45%左右,达到45EB。可能大家对EB不是很了解,目前汽车常见的存储容量在8GB-64GB,1EB=1000PB=1000TB=1000GB。

Yole的报告从单车的角度预测了汽车领域对于NAND需求量,但是为了实现高阶自动驾驶,不单需要一台聪明的车,还需要条智慧的路及高速网络的支持,也是我们常说的车路协同。为了适应自动驾驶对低时延的需求,远端云计算需要下沉到数据源测以便获得更快的响应。从而,端-边-云数据架构在汽车领域得到了更广泛的应用。目前针对边缘侧和云端涉及到的自动驾驶的存储规模还有待考证,希望今后有机会能够和大家一起分享。

刚刚介绍自动驾驶对于车内及新型数据架构端边云的规模预测,我们再来看看自动驾驶又对存储产品提出了哪些更高的要求。

首先是数据的可靠性和安全。汽车环境相对于数据中心和消费类电子来说,所经历的环境可能会更严苛,在极端高低温,电源不稳定等一些条件下,需要确保存储的数据完整性和正确性。同时,对于存储数据数据的安全性,国家最近也有了明确的法律法规方面的要求。

第二个是应用场景的复杂化,分布式存储对于单个ECU的要求都比较单一,而为了适应新四化的要求,域控制器和中央控制单元融合了多种操作,单个存储所面对的将是多个操作系统,对存储的要求将是全方位的

第三个是更快的响应速度,包括快速系统启动,及大数据码流下不失真数据存储。这就分别需要更快的读速度和写速度

第四个大容量也是目前整个行业主要的矛盾之一,快速增长的数据量和捉襟见肘的存储空间。根据我们的了解,目前高阶自动驾驶领域,自动驾驶出租车一般每天需要4TB左右的存储空间,而自动驾驶卡车可能需要2TB左右的存储空间。目前能支持这么大容量的产品,也非NAND Flash莫属了。

刚刚简单介绍了下汽车产业变革对于存储的更高的要求。汽车领域细分市场也比较多比如前装量产,和现在我们讲的商用车自动驾驶,两个细分领域对存储的需求是不同。在我们和商用车的客户接触后发现,目前该行业对于存储的了解不多,主要精力放在了比如算法,传感器等自动驾驶相关的长尾问题的解决上。而随着商用车自动驾驶商业化落地的进程不断推进,如何挑选一款合适的存储产品也需要提上议事日程了。

这一页我会介绍下,汽车领域包括商用车自动驾驶会用到的主流的基于NAND Flash的存储产品。首先是e.MMC和UFS,目前二者主要应用在前装量产车型上,比如Tbox,ADAS, 和智能座舱。两者都有车规级BGA封装,尺寸均为11.5×13,且都是153ball,但是二者不是pin2pin兼容。容量上,目前二者最高都可以达到256GB,UFS会在年底有512GB容量,且未来有望达到1TB。下面是两款SSD产品,目前主要在商用车自动驾驶项目上,最大的优势就是容量最高可以达到15.36TB。SATA协议最早是为了适应HDD而生,所以天然的速度上就比最近几年推出的NVMe SSD要慢很多。但是由于推出的比较早,所以很多平台和客户依然会选用SATA来做高阶自动驾驶车内数据存储。但是随着数据码流压力越来越大,越来越多的客户也在转向速度更快容量更大的NVMe SSD. 两者都是有多种的封装尺寸,比如M.2和U.2。目前自动驾驶出租车更多的选用可以热插拔的容量4TB U.2, 而自动驾驶卡车多选用512GB-1TB M.2。

随着存储技术的迭代,新的产品在速度,稳定性等关键性能方面会有比较大的优势。那我们就通过一组动图,简单的解释下为什么以上的产品会有比较大的速度上的差异。

首先是e.MMC其协议是半全工的模式,且信号并行传输,这极大限制了e.MMC的速度及稳定性。而UFS协议是差分串行传输,增加信号稳定性前提下,极大的提升了其信号传输速率。再来看一下两种SSD的对比,相比于SATA SSD在执行命令时需要调取寄存器数据,NVMe支持主机端直接从存储中调用,精简了调用方式,从而获得更低的响应延时和更快的读写速度。

讲了区别,接下来我再来介绍下实际的应用情况。目前我们和国内外的很多自动驾驶出租车和卡车的客户多有接触,总结了下目前的主流用法。为适应高阶自动驾驶,目前车内主要有两个大的存储区域,一块是系统盘,另一块是数据记录盘。系统盘大部分的容量在64GB-512GB之间,多选用BGA或者M.2封装。一般会有两片存储单元,一个用来做系统启动盘,另一个做备份。而数据记录区域,则需要更大的存储空间,主流容量在1TB-8TB之间,目前我们所知的最大的配置来自国外知名自动驾驶公司,单车容量在16TB。由于自动驾驶卡车更接近商业化落地,起数据记录区会选用两片512GB-1TB不等的M.2 SSD。自动驾驶出租车则需要更大的4TB-8TB U.2 SSD。

随着商业化落地进程的推进,高阶自动驾驶需要应对更大规模的数据存储及对数据安全的更高要求。RAID结构也越来越多的被业界所认识,将来也很有可能被采用。这里列了3种比较常见的RAID结构。RAID0可以将传输速率翻倍,比较适合采用SATA SSD的客户。由于本身速度所限,SATA SSD面对激增的数据,承受了相当大的压力。RAID1可以认为是全盘备份,比较适合对数据安全要求较高且成本不敏感的客户。而RAID5算是RAID0和RAID1的折中,性价比比较高,广泛应用在其他领域。另外,RAID还有软硬之分,硬RAID需要额外的硬件接口且需要绑定主机,而软RAID仅需特定程序实现,更加灵活。

随着新四化进程的推进,汽车不再仅限于是一台“可以移动的沙发”,而是更多的扮演一台移动的sever,每天会产生巨量的数据,或用来计算,或被转移,或直接存储在车端。这些数据自然的也有“热度”之分,实时计算的数据热度很高,经常被调用的数据不温不火,上传到云端不经常使用的数据像被打入了冷宫。不同“热度”的数据,对存储的要求也有很大的不同,“热度”越高对存储的速度要求越高,“热度”越低对容量的需求更大。

讲了很多汽车领域对存储的不同要求及不同种类的存储产品,下面我们再来看一下西部数据是如何支持车载存储产品的。西部数据作为全球Top2的硬盘厂商,在收购了闪迪之后,也成为了全球唯一一家HDD和Flash都是原厂的公司。公司产品线覆盖车规级,企业级,消费级和工业级在内的,容量从8GB-20TB全品类的存储产品线。

作为Flash原厂,目前和铠侠合资工厂的NAND出货量全球第一。在缺货的大背景下,原厂能够更从容的满足不同客户的需求。

另外,西部数据还拥有控制器和固件研发能力,这一能力确保其能够对固件失效做出更快的响应。据统计,日常存储器失效模型中,90-95%和固件相关。

以上就是我今天分享的主要内容,那么回到开头的问题,NAND是否是一款合适的车载存储产品呢?我想回答是肯定。感谢大家。