「被冷落」的自動駕駛存儲晶元

下一代自動駕駛汽車將需要更快、可靠和性價比高的內存。3D NAND FLASH的可靠性結構、高數據保持能力、更低的成本、更高的容量使其成為最受歡迎的解決方案。

作為不可缺少的大數據處理環節，自動駕駛的數據存儲子系統必須小型化以滿足空間約束和高密度數據處理的能力。

目前，全球主要的存儲晶元主要分為三種，DRAM主要用來做PC機內存(如DDR)和手機內存(如LPDDR)，兩者各佔三成。非易失性晶元（斷電以後，存儲器內的信息仍然存在）主要是快閃記憶體（Nand FLASH 和 NOR FLASH），NOR主要應用於代碼存儲介質中，而NAND則用於數據存儲。

業內人士表示，從L2級過渡到L4/L5級估計每秒將生成3到10GB的新數據。即使一輛搭載L2級輔助自動駕駛的汽車每秒也能產生1GB的數據。如果不考慮雲端數據傳輸的前提下，系統對非易失性內存的容量需求可能會從現在的16GB增長至1TB。

當全球L4級自動駕駛汽車的普及率達到1%時，行業人士預計NAND的需求將是目前需求的25倍。簡而言之，一切都與存儲有關。到2025年，車載汽車儲存量將超過1TB，這在一定程度上為車載人工智慧技術提供足夠的存儲支持。

目前，國際組織正在推動3D NAND快閃記憶體、3位電荷和4位電荷(TLC和QLC)規劃。業界最高的3D記憶體堆疊，有128層及外圍電路在記憶體陣列之下，產生512GB的TLC晶元，提供132Mb/s的寫入量。而使用QLC的96層設備將密度推高到每片晶元1.33TB，即每平方毫米1GB以上。

JEDEC的UFS (Universal Flash Storage，通用快閃記憶體)是一種高性能的介面，專為需要最小化功耗的應用程序設計。UFS背後的主要思想是為快閃記憶體存儲帶來更高的數據傳輸速度和可靠性。

UFS標準支持汽車內存應用程序的性能和密度需求，於2011年2月首次發布，它提供了低工作功率和接近於零的空閑功率，這可以顯著降低設備的功耗。2018年1月，JEDEC發布了JESD220D UFS 3.0，是對2016年發布的2.1版本的更新。

UFS 3.0的帶寬是UFS 2.1的兩倍，功耗更低。在單通道上，UFS 3.0可以達到11.2Gb/s，雙通道可以達到23.2Gb/s。UFS 3.0還可以在更高的溫度下工作，這對於滿足車規級要求非常重要（-40到105°C）。因為目前大多數嵌入式多媒體卡(eMMC)5.1解決方案只能滿足-25到85°C的工作溫度。

UFS 3.0包括兩個專為汽車應用的特性，支持寬溫度範圍，並支持刷新操作。通過將舊數據重新定位到其他較少使用的單元，數據刷新功能可以提高系統的可靠性。此外，還有溫度警告，包括基於預先定義的溫度範圍的設備警報。

總的來說，3D NAND的堅固結構使其非常適合汽車應用，能夠承受惡劣的環境。

測試表明，NAND快閃記憶體的數據保持能力可能做到100次P/E循環，在85°C高溫下正常工作25年。目前，在汽車應用程序中，代碼不太可能超過100個P/E周期的限制。測試數據也顯示，設備支持超過15年的數據保留在70°C，10000次P/E循環，這與現在市面上NOR flash產品的表現相當。

此外，未來適配自動駕駛系統的黑匣子，需要支持從-40到 105°C的溫度範圍，並且在斷電的情況下應具有至少一個月的數據保存能力。這也是3D NAND的主要新增應用市場。

近日，全球存儲晶元巨頭之一SK Hynix公司宣布，它正在建設四座新的存儲晶元工廠，將耗資1070億美元。同時，投資490億美元在現有的兩個工廠。下一代存儲晶元和DRAM預計將在這些工廠生產。

儘管目前內存市場低迷，SK Hynix仍在為5G和自動駕駛汽車等尖端技術做準備。SK Hynix公司相關負責人表示，目前無人駕駛汽車的晶元需求並不足，但相信未來10年，甚至最早在2023年或2024年，對無人駕駛汽車的需求將大幅增加。

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