浅谈智能网联汽车时代新发展所产生的“芯”机遇

浅谈智能网联汽车时代新发展所产生的“芯”机遇本站　　随着信息技术的不断进步，“以软件定义汽车”的概念逐渐深入人心

　　随着信息技术的不断进步，“以软件定义汽车”的概念逐渐深入人心。伴随着“新四化”趋势加速，电动化、网联化、智能化、共享化的理念从诞生到目前生态链的蓬勃发展，是技术与商业的创新，也是智能网联汽车的新机遇，同时也推动了汽车半导体产业的快速发展。

　　从图1可以看出，传统汽车目前仍处于信息化阶段，未来面临着从信息阶段到智能化阶段的功能升级，整体过程可以类比手机从功能机到智能机的发展。随着新的政策以及生态的不断发展，智能化驱动下汽车行业也正在进行着产业链变革升级，加速步入万物互联+万物智联的智能网联汽车新时代。

　　智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、、执行器等装置，融合现代通信与网络、人工智能等技术，实现车与X( 车、路、人、云等 )智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。

　　为了实现以上目标，我国目前智能网联汽车整体的进程还是比较快的，随着电动化愈发成熟，智能化、网联化的发展将成为新主力，汽车半导体的技术及产业链发展也必然有所改变。可以从图3可看到，汽车芯片从应用环节分类可以分为5类：计算芯片、存储芯片、功率芯片、通信芯片、传感芯片等。而单车整体半导体芯片将至少增加200~300颗，且芯片性能要求更高。以存储芯片来看，智能网联功能所带来的数据量增加将导致缓存及存储需求增加，会向稳定性、速率、寿命更优的高价值存储芯片升级；也能看到，存储芯片数量在L3以上自动驾驶阶段的数量，相较于L1辅助驾驶阶段的数量，将高出8~10倍。据 IHS 数据预测，到2023年全球汽车存储芯片市场规模约为 59 亿美元，国内汽车存储芯片市场2020年规模达到了4.31亿美元，预计2026 年可达到7.32亿美元，可见汽车存储芯片的市场规模及增速的潜力是非常巨大的。

　　汽车存储芯片成倍的增加与自动驾驶技术背后的数据采集流程及系统架构息息相关，也是智能网联汽车新变化之一。如图4，传感器采集到的海量数据首先传输到车载 AI 装置，经过快速的处理后，最终传感数据将被存储到车载存储中；所有动态信息（如导航的实时路况或者天气预报等）则上传到本地边缘服务器或将高容量的数据上传至云端数据中心，存储的位置取决于该信息的影响面或与生态系统对接的优先级。

　　当自动驾驶汽车从L2级别上升到更高级别时，将需要更完善的训练数据（不局限于汽车自身信息数据、自动驾驶计算机功能及算法设计等），这些数据对于改进自动驾驶系统至关重要。

　　伴随着“新四化”而带来的汽车存储，新架构中的数据将呈指数级增长，数据的来源也较前期丰富了许多，未来汽车存储容量也将由GB级走向TB级别。数据量的升级，其中有比较关键的2个驱动因素：

　　从自动驾驶级别来看，目前所处的L1、L2级别的定速巡航功能，只需记录汽车的基础信息（如车速、发动机参数等）即可实现，因此对存储器需求不大。但对于L4级别的自动驾驶算法准确性，需要大量的人工智能和深度学习的训练与优化，才有可能实现不同驾驶场景的准确判断和科学决策。而一辆训练车的一次路测就会产生约8~60TB的数据，整个研发周期内产生的数据会达到EB级别。而L5级别则会实现无人驾驶，整个过程无需人类参与，除使用及生成数据以外，驾驶员及其他乘客将可以操控更多的数据密集型信息娱乐、生产、休闲和通信应用，需要更大的存储容量（如图6所示）。

　　若从自动驾驶汽车具体所需的数据来看，根据Semico Research数据统计，对于L1和L2级别而言，一般配置8GB DRAM 和8GB NAND即可满足，而L3及以上级自动驾驶的高精度地图、数据、算法都需要大容量存储来支持，一台L3级的自动驾驶汽车将需要16GB DRAM和256GB NAND。如图7，智能化阶段下占据车辆车载存储数据的最大份额的是各类传感器的数据，而传感器数据主要来自 ADAS 系统和 V2X 功能，因此一台L4级的全自动驾驶汽车估计需要至少74GB DRAM和1TB NAND。根据Counterpoint Research估计，未来十年，单车存储容量将达到2TB-11TB，以满足自动驾驶等级的车载存储需求。

　　传感器数据的来源包括：GPS接收器、激光雷达、传感器、毫米波雷达、高清摄像头等。以上传感器所感知到的路面信息均会写入到其配套的每颗储存芯片中，并通过专有AI算法对写入的数据进行运算、分析，快速做出紧急避让、制动等操作。从图8中可以看到自动驾驶汽车ADAS系统中采用的主要传感器，以及所生成的数据量范围。

　　因此以L4级别情况为例，自动驾驶的私家车按照每天平均2小时的行驶时长计算，12+个传感器（摄像头、雷达等），运行速度高达3500Mb/s，则每天会产生接近2TB的数据并需要被存储。而营运用车（16+个传感器）每天行驶时长达到10小时，则每天将产生接近20TB左右的数据。根据目前百度等自动驾驶方案车每天路测所积累的训练数据已经远超 20TB。因此现有的流量成本和带宽很难支持将全部数据上传云端，大量数据仍需在车内完成存储及计算。

　　随着传感器的增加和升级，对于汽车存储器的性能需求也有非常多的变化。如图9所示，根据 Yole统计报告，各类车载传感器中，ADAS摄像头的数据生产量级最大，每小时产生数据量高达352GB，同时对于带宽的要求也达到了780Mbps，而后续伴随着主机厂对3D或车路协同等功能的应用，数据量将在此基础上再增加 2~4倍，因此对于如何更高效的处理和存储此类数据提出了更高的要求。

　　事件记录器（EDR）是各国监管机构要求下的专门安全存储器，许多保险机构需要EDR记录车辆事故前后数据，以判定自动驾驶车或外部的责任归属。目前国外许多国家已经将EDR作为汽车的标配，记录汽车行驶的每个动作和环境细节，以备作为法律责任归纳参考。如图10所示，国内自2022年1月1日起已要求新车装配EDR，2022年内新车装配率将超过70%，到2024年将达到90%以上。

　　相比传统的行车记录仪，EDR更具有智能性及全面性，能根据车辆的基础信息以及驾驶行为（急加速、减速，转弯等）感知驾驶模式的变化。如图11所示，其能够在事故发生的前30秒开始详细记录车辆信息变化，事故发生后5秒仍能对图像场景和运行情况做出详细记录，便于责任判定。传统行车记录仪数据记录量级仅为KB级，而L0级自动驾驶车的事件记录器就已达到GB级。

　　如图12所示，2020年汽车半导体产业中计算控制类芯片、功率半导体、传感器芯片、存储芯片市场规模占比分别为 23%、22%、13%和 9%。虽然存储芯片在整车芯片中占比最低，但存储芯片是智能汽车的“记忆”。如图13所示，智能网联汽车产业对汽车存储器的需求与日俱增，在后移动计算时代，国内汽车存储器场景将成为存储芯片中最重要的一个应用领域。云和边缘计算技术的不断发展，也在加速智能网联汽车时代的到来，也意味着将更快地演进到L4/L5级自动驾驶汽车时代。而DRAM、Flash、NAND的技术也不断升级升级，未来将更广泛地应用在智能网联汽车的各个领域。

　　如图14所示，目前全球市场需求量最大的是DRAM和NAND，其广泛应用于智能化汽车的三大领域：信息娱乐系统、ADAS、仪表相关配套系统当中，其数据存储类型也不尽相同。随着自动驾驶等级的逐步升级，如图15所示，从L1至L5有着不同的存储需求及特点，相应的存储类型也将发生改变，但总体而言，汽车存储器的需求量及性能要求提升的原因，是“新四化”背景下，在汽车存储芯片技术的不断突破之下，从而推动的存储芯片从消费级逐渐演变为车规级的进步。

　　而在车规级芯片当中，如图16所示，国内的自主化率普遍偏低，车规级存储器的自主化率仅有8%。因此在存储芯片的发展过程中，汽车研究机构指出这会是国产化企业水平提升的一次极大的机会。如图17的市场报告统计所示，全球汽车存储器的市场规模及需求巨大，车规级NAND市场格局主要由海外三星为首的几大龙头厂商所主导，国内厂商主要布局相对小众的利基市场。不过这也是国内存储芯片厂商的一次新的机遇与挑战，在如此庞大的市场面前，国产车规级存储器的设计创新与制造，是助力国内智能化网联车发展的关键因素之一。

　　整车制造厂商逐步向智能网联汽车转型的过程之中，愈发意识到数据的重要性，同时又能提高自身的差异化优势，因此也开始与国内存储芯片厂商的紧密合作，同时这也是国内存储芯片厂商向更高级别的车规级存储芯片进行突破升级的好机会。华存电子抓住此次智能网联汽车时代的升级浪潮，致力于打造全国产国造的新一代车规级存储主控芯片，目前公司针对车规级存储主控芯片已有多项产品解决方案，能满足不同的场景需求。

　　与消费级、工业级存储主控芯片的需求不同，车规级存储主控芯片的设计、仿真、验证测试等环节的难度系数是呈指数级提升的。如图18所示，华存电子拥有一套标准且严谨的全流程质量管理体系及相关资深的汽车领域存储需求专家顾问，才能打磨出一颗符合智能网联时代的车规级存储主控芯片。除了提供极致优异的性能及二十年如一日的稳定性，更需要保证温度在-40℃至105℃的极端场景下仍然能够稳定运行。未来华存电子也会相继推出一系列车规级产品，为中国智能网联汽车事业新发展添一份力，敬请期待，赋能存储，智造未来！

　　江苏华存电子科技有限公司成立于2017年，总部位于江苏南通。公司是集高性能存储控制芯片、存储方案及存储成品模块，集研发与量产能力为一体的高新技术企业。团队科研能力处于世界一流国内领先地位，拥有国内最先进PCIe Gen 5 固态硬盘主控设计技术。在存储芯片与模块产品规格定义、芯片架构设计、软硬固件偕同开发与验证、闪存支持与调试、芯片/方案/系统效能优化等方面拥有丰富的实操经验。

　　公司以研发并量产高端存储控制芯片为己任，依循自主研发的政策指导，针对5G+AI算力提升海量数据处理需求下的云/边/端的存储使用场景，历时4年完成第五代PCIe SSD控制芯片研发并已流片成功。此研发进度位列全球业界第一梯队，性能参数直接对标国际原厂，是国内首款具有竞争力12纳米制程高阶存储控制芯片。此成果可满足我国新一代电子信息技术的高速存储需求，解决企业级存储芯片卡脖子问题，填补国内主控技术空白。