?近年來隨著越來越多的電子產(chǎn)品被整合到汽車艙內(nèi)和引擎蓋內(nèi)部，汽車電子產(chǎn)品的進(jìn)步引領(lǐng)了車聯(lián)網(wǎng)、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、GPS導(dǎo)航，以及功能豐富的信息娛樂系統(tǒng)(IVI)的時(shí)代。汽車應(yīng)用需要高度可靠的記憶儲(chǔ)存技術(shù)，以支持現(xiàn)代汽車系統(tǒng)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，并且可在所有應(yīng)用程序和嚴(yán)苛環(huán)境下完美執(zhí)行。

一個(gè)典型的高端汽車可以包含超過 2到3億行程序代碼(注1)，這使得汽車成為現(xiàn)在以及未來的最大的軟件平臺(tái)之一，這軟件平臺(tái)不僅是汽車行駛內(nèi)建的行車系統(tǒng)必備的項(xiàng)目，另外，安全性與APP應(yīng)用也有強(qiáng)大的需求，因此汽車內(nèi)的存儲(chǔ)能力也因此不斷擴(kuò)充，以跟上不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)與程序存儲(chǔ)需求。這不僅僅是驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)能力成長(zhǎng)的車載軟件復(fù)雜性，還得要考慮長(zhǎng)期壽命與擴(kuò)充功能，例如 3D HD 地圖和數(shù)據(jù)記錄器 (黑匣子)，這是實(shí)現(xiàn)即將到來的自動(dòng)駕駛所需的必要技術(shù)，對(duì)整體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

在不久的將來，如果有汽車發(fā)生意外，如何找到出錯(cuò)的環(huán)節(jié)會(huì)是關(guān)鍵！找出問題的方法之一是重建事故發(fā)生前車輛活動(dòng)的最后30秒，使用所有傳感器數(shù)據(jù)的記錄，重新顯示傳感器所看到的內(nèi)容，以及透過人工智能 (AI) 算法根據(jù)此數(shù)據(jù)所采取的動(dòng)作。預(yù)測(cè)未來自動(dòng)駕駛汽車中的傳感器數(shù)量以及這些傳感器的相應(yīng)分辨率和帶寬時(shí)，超過幾GB/s的數(shù)據(jù)速率將是常見的。黑盒子不僅用于存儲(chǔ)與事故實(shí)例相關(guān)的數(shù)據(jù)，還用于自動(dòng)緊急剎車系統(tǒng)（AEB）的事件或情況，這可能意味著算法或傳感器的行為不正確或可能受益于額外的調(diào)整，這些信息對(duì)于人工智能算法的微調(diào)，以及最終自動(dòng)駕駛汽車的大量部署而言是非常寶貴的。

現(xiàn)行常見的車內(nèi)存儲(chǔ)裝置有分成以下幾種

不論廠商設(shè)計(jì)的是哪一種存儲(chǔ)裝置，汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)非易失存儲(chǔ)器NVM (Non-Volatile Memories)有特定要求，與其他市場(chǎng)應(yīng)用需求有很大差異，最明顯的是工作溫度范圍 (介于-40° C 至 + 150° C 環(huán)境以上)，以及壽命最高可能長(zhǎng)達(dá)可達(dá) 20 年在一輛車上， 服務(wù)供應(yīng)需長(zhǎng)達(dá) 20 年，對(duì)變更管理嚴(yán)格的規(guī)則也增加了這一點(diǎn)。 此外，安全性需求可能適用于系統(tǒng)和 NVM 設(shè)計(jì)。

廠商在考慮車用存儲(chǔ)裝置往往懂得挑選通過國際汽車電子協(xié)會(huì)(Automotive Electronics Council)，簡(jiǎn)稱AEC)作為車規(guī)驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)零件，如 AEC-Q100(IC芯片)及 AEC-Q200(被動(dòng)組件)零件，卻沒有考慮到后續(xù)整合性的驗(yàn)證，這樣是不足的，AEC-Q驗(yàn)證只是汽車電子組件認(rèn)證的一部分。電子組件的質(zhì)量和可靠性以及評(píng)估汽車的可能性是需要另外進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括從產(chǎn)品與技術(shù)規(guī)劃到生產(chǎn)和物流的所有流程。

如果僅靠著通過法規(guī)測(cè)試可能無法彌補(bǔ)其中一個(gè)流程的差距，最終可能導(dǎo)致 NVM 組件的質(zhì)量和可靠性特性不完整的描述和評(píng)估。

因?yàn)镹VM Storage 有以下的特性:

NVM Storage本質(zhì)上存儲(chǔ)型閃存(NAND)的抹除次數(shù)有其一定的限制且容易隨著時(shí)間的推移導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失并降低速度，例如通過寫入/擦除循環(huán)，不正常的開關(guān)機(jī)器等，電壓不穩(wěn)定等嚴(yán)苛于計(jì)算機(jī)中的使用狀況因此會(huì)讓故障可能性大大增加，這些都與整體制造過程、設(shè)計(jì)和/或使用有相對(duì)應(yīng)關(guān)系。

對(duì)于汽車電子組件的期望是，它在車輛的整個(gè)使用壽命中，在任何環(huán)境的條件下，均能符合各一級(jí)(Tier1)車電大廠期待的復(fù)雜參數(shù)組合，其行為完全如數(shù)符合車廠要求。確保汽車應(yīng)用中 NVM Storage之類的整體符合此規(guī)范。

良好的NVM Storage必要條件

就讓百佳泰借用第一線大廠BOSCH 的建議，該如何設(shè)計(jì)一個(gè)好的NVM Storage

A. Mission Profile Definition

從電子控制單元 (ECU) 制造到車輛操作，均會(huì)收集NVM的所有應(yīng)用需求。 這通常根據(jù)車輛制造商的要求，在設(shè)備供貨商 Tier 1 級(jí)組織內(nèi)完成。

• 重點(diǎn): 了解 Tier 1 廠商需求

B.Identification of the Relevant NVM Failure Mechanisms

廠商在設(shè)計(jì)應(yīng)用需求上必須對(duì)應(yīng)至NVM組件中對(duì)應(yīng)的內(nèi)部屬性和各自的失效機(jī)制需要有完整NVM 物理學(xué)和設(shè)計(jì)，以識(shí)別所有相關(guān)的故障機(jī)制，這是 NVM 供貨商的核心能力。

NVM 的一般要求是數(shù)據(jù)保留(Data Retention)、可重新編程，在車輛嚴(yán)峻環(huán)境下的各種條件下，車輛正常使用壽命內(nèi)NVM性能不能顯著改變。 一些相應(yīng)的故障機(jī)制，例如在 Flash等內(nèi)存，在面對(duì)各種電荷損失機(jī)制，讀取編程和擦除干擾，隧道氧化物因編程和擦除而退化，等等引起的讀干擾性能降低(Read-disturb degradation)。 這些機(jī)制往往需要廠商妥善整合NVM 技術(shù)，例如在有良好的存儲(chǔ)單元和數(shù)組架構(gòu)的設(shè)計(jì)以及完整的擦除和讀取的條件算法。

• 重點(diǎn):廠商須了解或處理以識(shí)別所有相關(guān)的故障機(jī)制，避免淺在的風(fēng)險(xiǎn)

C.Trial Planning and Execution

這需要深入了解 NVM 的物理學(xué)以及 NVM 的質(zhì)量和可靠性專業(yè)知識(shí)。每個(gè)故障機(jī)制都需要識(shí)別加速模型、其參數(shù)和模型限制。試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)需要規(guī)劃和Tier 1 級(jí)組織共同商定。執(zhí)行通常屬于 NVM 供貨商或者第三方實(shí)驗(yàn)室。

• 重點(diǎn):廠商須要自建加速性測(cè)試實(shí)驗(yàn)室，或者尋求第三方實(shí)驗(yàn)室協(xié)助

D.Reliability Assessment

最后，根據(jù)汽車應(yīng)用的任務(wù)輪廓評(píng)估 NVM 組件的可靠性和耐用性。這是根據(jù)所取得的可靠性資料，再另外考慮到設(shè)計(jì)功能 (和限制)，例如錯(cuò)誤修正碼 (ECC)、自適應(yīng)讀取算法 (例如讀取重試) 和固件管理 (例如區(qū)塊重新整理和磨損均衡)?？梢詫⒂捎诠碳?、控制器和 NAND 閃存之間的互動(dòng)合并驗(yàn)證。

• 重點(diǎn):例如SSD 產(chǎn)品有控制器(Controller)，閃存(DRAM)， NAND Flash， Firmware， 再驗(yàn)證時(shí)可視為單一產(chǎn)品， 技術(shù)與組件層級(jí)的可靠性特性不需要加以分離

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百佳泰可以協(xié)助NVM Storage廠商跨入汽車驗(yàn)證的領(lǐng)域，從產(chǎn)品需求規(guī)格溝通到測(cè)試驗(yàn)證協(xié)助Debug，甚至車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域的各種測(cè)試與除錯(cuò)皆是我們的專業(yè)范疇，若有需要相關(guān)咨詢，還請(qǐng)聯(lián)系我們?http://wsmcp.cn/aiot-service/automotive-test/。

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額外參考信息

汽車電子零件法規(guī)驗(yàn)證

• AEC-Q100(IC芯片)
• AEC-Q200(被動(dòng)組件)
• ISO 16750 (Road vehicles—Environmental conditions and electrical testing for electrical and electronic equipment)
  • Part 1: General
  • Part 2: Electrical loads
  • Part 3: Mechanical loads
  • Part 4: Climatic loads
  • Part 5: Chemical loads

?百佳泰綜合標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證程序

注1:

Robert N. Charette ， IEEE Sprctrum

Software in cars is only going to grow in both amount and complexity. Late last year， the business research firm Frost & Sullivan estimated that cars will require 200 million to 300 million lines of software code in the near future. https://spectrum.ieee.org/green-tech/advanced-cars/this-car-runs-on-code/0