近年来车用存储器需求量呈现爆炸式的增长,其原因在于先进驾驶辅助系统(adas)技术逐渐成熟,乘客对于车内信息娱乐系统、车用面板的需求日益增加,以及传统仪表板(cluster)从4.5寸屏幕,慢慢转变成12.3寸的智能仪表板等等。
以车用面板为例,受惠于信息娱乐、安全,以及车载系统的种种需求,车内显示器的体积和尺寸皆有所提升。根据市调机构ihs预测,到了2021年底,车用面板相关零组件的全球出货总量复合年增长率将达到6%,也就是1.760亿部;且到了2021年,预计7.0寸上的汽车显示器将达到3,350万台,年复合增长率将近10%。
这些车载系统的转变将会使得车辆整体资料量大增,其所需的存储器容量、资料传输速度,以及可靠与安全性等功能也不得不随之升级。根据市调机构ic insight的报告指出,2018年在消费者对于更为安全的驾驶系统需求,以及各国政府政策的要求带动下,将会为汽车ic市场带来22%的市场增长,市值高达280亿美元。且于2018年,dram与存储器价格的升高又将为汽车ic市场带来爆发式成长,预计成本将提升22.4%。
车用电子元件信赖度优于一切考量
而若是提到车辆零组件,「可靠度」往往都是采用的第一考量,因为车用电子为汽车产业中的一环,为了人身安全须多方考量可能的情境;虽然车用存储器并不具备「产生安全」的能力,但其功能也可能影响驾驶的安全与否。除了元件安全性外,数据保留(data retention)也将会是车厂采用的考量之一,过去车用存储器的市场一直以spi nor快闪存储器为主,因为其数据保留表现能力较佳,因而受到业界广泛采用。
不过,从2017年开始,此一市场出现些许的转折,端看现今的车用市场,adas与仪表板等汽车应用市场,对于车用存储器需求与要求不断向上攀升,尤其在储存密度(density)与快速启动(instant boot)等功能方面有极大的需求。
举例来说,汽车制造商会要求电子系统拥有一秒之内可加载操作系统、传输资料,且能立即操作的能力;若是能将其中一部份的作业,如资料传递的工作,加以优化,即可让系统的启动速度更加快速。
对此,华邦电子快闪存储器产品企划处副处长陈苇霖认为,小资料量的应用模式适合采用nor flash,但若是需要一瞬间将大量资料传输到dram操作的使用情境(例如汽车应用),且要能具备修正错误存储器(ecc)的能力,采用符合车规等级的nand flash则是一个新的趋势。
高效能、高可靠、低成本,华邦新serial nand抢进车用市场
由于未来车用市场将越来越蓬勃发展,车体中诸如仪表板、中控台等应用会需要大容量、大资料量且能实时传输的解决方案;对此,陈苇霖指出,过往多数汽车制造商所使用的是64mb~512mb的nor flash,而在储存密度方面,现今的车辆需求已高达1~2gbit,成本也会随之提高不少。
面对此一市场趋势,车厂虽然可采用嵌入多媒体存储卡(emmc)为其替代方案,但其仍较适合高阶仪表板所使用;因此,为了满足中低阶车用市场的存储器需求,华邦电子推出了一款high performance serial nand。
华邦指出,serial nand的封装成本较低,具备价格实惠的优势;同时在性能方面表现又较过往的parallel nand来得更佳。其原因在于,当中搭载了该公司特有的连续读取(continuous read)可让资料读取、传输速度较以往来得更加快速。
事实上,过去大多数的serial nand产品约有七成的使用族群为网通(adsl、xdsl,以及g-pon)业者,30%为工业类(安防)应用。而在车用平台中,过去相关厂商较为注重nor flash技术;不过,此一市场已逐渐转变。华邦表示,从2017年开始,有许多tier 1的车用系统厂商已开始导入serial nand的技术评估。
「这是因为新款高效能serial nand的资料传输速度较目前市面上parallel nand与serial nand快上四倍。」华邦电子产品企划一部经理黄信伟表示,在硬件规格方面,该公司的解决方案与目前市面上的nor flash产品封装方式相同,因此可提供高度的兼容性。
此一解决方案效能表现可达80mb/s,可让仪表板画面快速启动;且如此资料传输速度表现,远高于市场上其它nand flash竞争对手。而若是想让储存密度容量加大,或是提升资料传输速度,则可透过并联(dual-quad)的方式将效能进一步提升至160 mb/s。且因为此一解决方案可提供dual quad与single模式的选择,对于客户而言产品弹性较其它竞争对手来得更高。
过往,业界的spi产品在大多仅能提供一个i/o时,华邦已可供应四个i/o的解决方案。如今,华邦秉持持续创新的精神,在传输速度提升上,藉由架构设计的创新来达到客户在应用上的需求。
根据陈苇霖观察,目前次世代adas与仪表板在资料汇流排(data bus)中,系统单芯片(soc)于系统端最大吞吐量大约是200 mb/s,然而,将该公司的解决方案透过并联的方式,已经可达到八成的吞吐量。
与此同时,华邦所推出的high performance serial nand采用slc架构,相较于现今市面上的车用emmc解决方案所使用的mlc nand,可以提供更高的可靠度,且成本较低;且与nor flash技术相比,此一解决方案则拥有更好的性价比。
除此之外,此一解决方案为符合aec-q100车用标准的nand flash,工作温度范围于-40~105°c之间。在数据保留能力(写入抹除次数)方面,若以一千次为基准且于85°c的工作情境下,就算emmc操作在pslc模式中,emmc仅能提供有限的资料保存能力,而此一高性能serial nand则是可以提供高达10年的保存能力。
「华邦希望利用高质量的车规级nand flash,以取代低储存密度的nor flash。」陈苇霖认为,目前在车用面板、adas等应用中,基本上仍是以低储存密度需求的nor flash为主流技术,从256 mbit一路到1gbit皆是采用nor flash。不过,该公司推出high performance serial nand新款解决方案,不仅成本实惠,且具备高效能优势,未来可望取代nor flash的部分市场;再加上该公司为自有晶圆厂,所有制程将可由内部控制,可提供客户长期供货的好处。
随著车辆的连网化,资料储存需求预估在2020年达到1tb;现今国际上已有许多存储器大厂进军汽车行业;而华邦电子high performance serial nand所搭载的continuous read技术,以及较低的封装成本,势必能满足汽车行业对于元件的高效能、高可靠、低成本等严苛要求。
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