L3級及以上自動(dòng)駕駛、機(jī)器人出租車和移動(dòng)即服務(wù)對于高帶寬、低功耗DRAM的需求出現(xiàn)了強(qiáng)勁的增長。為此，Micron已出樣業(yè)內(nèi)首款完全滿足ASIL D標(biāo)準(zhǔn)的車用低功耗DDR5 DRAM（LPDDR5）內(nèi)存。該款內(nèi)存經(jīng)過硬件評估，具備高性能、低功耗和低延遲特性，完全滿足最高級別的汽車安全完整性等級(ASIL)標(biāo)準(zhǔn)，即ASIL D，可用于高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)技術(shù)，包括自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、自動(dòng)緊急剎車系統(tǒng)、車道偏離警告系統(tǒng)以及盲區(qū)偵測系統(tǒng)。

國際標(biāo)準(zhǔn)中的汽車“功能安全”

ASIL是汽車安全完整性等級（Automotive Safety Integrity Level）標(biāo)準(zhǔn)的簡稱，是ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)為道路車輛功能安全定義的風(fēng)險(xiǎn)分類系統(tǒng)，共分為A/B/C/D四個(gè)等級。其中，ASIL A系統(tǒng)的安全等級最低，ASIL D的安全等級最高，也最嚴(yán)格。顯而易見，較高的ASIL等級通常意味著成本和復(fù)雜度的增加，因此給定系統(tǒng)所需的ASIL等級與系統(tǒng)故障對車輛運(yùn)行的影響直接相關(guān)。

不同ASIL等級的故障度量

在ISO 26262中，功能安全被定義為“消除因電氣/電子系統(tǒng)故障行為帶來的不合理的風(fēng)險(xiǎn)”，而這里所指的“電氣/電子系統(tǒng)故障”，又被分為兩種類型：

系統(tǒng)性故障：是指以確定性方式發(fā)生的故障，通常會(huì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)或開發(fā)過程中產(chǎn)生。一般采用有據(jù)可查的過程和方法來處理這些故障，包括安全規(guī)劃、安全概念文件、需求可追溯性、主動(dòng)安全分析工具、可靠性驗(yàn)證、操作程序以及其他相關(guān)因素。

隨機(jī)故障：是指在設(shè)備生命周期內(nèi)隨機(jī)出現(xiàn)的故障。隨機(jī)故障可進(jìn)一步分為兩類：瞬態(tài)故障(單事件干擾或軟錯(cuò)誤)和永久性故障(硬錯(cuò)誤，如卡在邏輯級上)。一般通過引入安全機(jī)制來解決這類故障，這些機(jī)制有助于發(fā)現(xiàn)這些故障，使系統(tǒng)能夠采取適當(dāng)?shù)拇胧m正故障或者讓系統(tǒng)保持在安全狀態(tài)上。

通常情況下，業(yè)界在硬件級和系統(tǒng)級采取的安全機(jī)制包括以下五類：

冗余：這種機(jī)制通常可以在硬件級實(shí)現(xiàn)。

循環(huán)冗余校驗(yàn)：這種機(jī)制通常用于檢測錯(cuò)誤。

糾錯(cuò)碼：這種機(jī)制一般用于糾錯(cuò)，取決于實(shí)際碼型，還可以檢錯(cuò)。

內(nèi)置自檢：該機(jī)制提供額外的電路，可以連續(xù)或者在上電期間檢驗(yàn)設(shè)備是否正確運(yùn)行。

循環(huán)測試模式：指每一故障檢測時(shí)間間隔(FDTI)內(nèi)重復(fù)運(yùn)行的測試模式，以便及時(shí)檢測出某些故障。

此外，衡量用于檢測隨機(jī)故障時(shí)間(FIT)和風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生可能性的安全機(jī)制的有效性，通常利用單點(diǎn)故障度量(SPFM)、潛在故障度量(LFM)和隨機(jī)硬件故障概率度量(PMHF)等各種度量指標(biāo)。這些指標(biāo)用于衡量給定硬件組件的功能安全性。

不過，遺憾的是，到目前為止，車用DRAM解決方案還沒有按照功能安全以及ISO26262標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)和/或嚴(yán)格的評估，以至于Exida首席運(yùn)營官兼首席安全專家Alexander Griessing表示，“功能安全是先進(jìn)汽車系統(tǒng)開發(fā)過程中至關(guān)重要的一環(huán)，但內(nèi)存在某種程度上受到了忽視，只被當(dāng)作一種即買即用的商品。”

汽車需求與DRAM性能

根據(jù)Gartner預(yù)測，汽車內(nèi)存的市場規(guī)模將在2020年24億美元的基礎(chǔ)上翻番，成長至2024年的63億美元。與此同時(shí)，伴隨數(shù)據(jù)密集型汽車技術(shù)的崛起，真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的汽車，預(yù)計(jì)平均每天會(huì)產(chǎn)生20TB的數(shù)據(jù)。即便是如今配備ADAS的車輛，也要運(yùn)行超過1億行代碼，每秒需進(jìn)行高達(dá)數(shù)百萬億次的數(shù)據(jù)處理，可匹敵數(shù)據(jù)中心。

“大多數(shù)人可能會(huì)認(rèn)為自動(dòng)駕駛汽車才是真正的智能汽車，但基于已部署的技術(shù)以及未來還將引入的更多技術(shù)，如今的汽車其實(shí)也可以稱之為是智能的。”

美光科技汽車系統(tǒng)架構(gòu)高級總監(jiān)RobertBielby日前在接受《電子工程專輯》專訪時(shí)表示，自動(dòng)駕駛汽車，甚至是普通的具備ADAS功能的汽車，都正在變成車輪上的數(shù)據(jù)中心，直接推動(dòng)了對更多DRAM的需求。

他舉例稱，車道保持等安全功能可檢測道路上的車道線，使汽車自動(dòng)保持在車道中間，而不會(huì)漂移到相鄰車道上去；智能前大燈檢測對面的車輛，并智能調(diào)暗前大燈，以避免干擾對面的車輛行駛；即將出臺(tái)的NCAP要求，進(jìn)一步推動(dòng)了對駕駛員監(jiān)測系統(tǒng)、C-V2X（蜂窩車聯(lián)網(wǎng)）以及盲區(qū)偵測、自動(dòng)緊急剎車等其他更成熟技術(shù)的支持，未來有望進(jìn)一步提升駕駛員和乘客的安全。

如果再加上人工智能（如手勢識(shí)別、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)），以及車載信息娛樂、高清顯示屏、自適應(yīng)巡航控制、語音助手和其他數(shù)字化座艙功能，汽車需要在瞬間整合并分析這些數(shù)據(jù)，對內(nèi)存和計(jì)算的需求呈指數(shù)級增長并不令人感到意外。

而只有通過在車輛中引入各種電子設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)所有這些功能；只有激光雷達(dá)與攝像頭、雷達(dá)傳感器以及相關(guān)人工智能處理功能的融合，才能讓車輛能夠“看到”周圍的環(huán)境。可以說，這些技術(shù)都是基于最先進(jìn)的電子技術(shù)，都需要DRAM。

一定要用LPDDR5嗎？

車用DRAM相關(guān)應(yīng)用目前分為四大領(lǐng)域，包含車載信息娛樂系統(tǒng)(Infotainment)、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、車載信息系統(tǒng)(Telematics)和數(shù)字儀表盤(D-cluster)。TrendForce集邦咨詢數(shù)據(jù)顯示，至2024年，車載信息娛樂系統(tǒng)仍然是車用DRAM消耗的主要應(yīng)用領(lǐng)域，DRAM會(huì)從DDR3 2/4Gb慢慢向LPDDR4 8Gb靠攏。

從ADAS系統(tǒng)來看，由于目前自動(dòng)駕駛普遍以Level 1/2/2+為主，因此DRAM用量仍然偏低。隨著自駕等級的提升，將有望帶動(dòng)DRAM從DDR3向LPDDR4/4X，再向LPDDR5、甚至GDDR6/HBM演進(jìn)。同時(shí)，隨著車對車互連與通訊(V2V)和車聯(lián)網(wǎng)(V2X)功能的引入，車載信息系統(tǒng)中使用的DRAM規(guī)格也將由以往的LPDDR2逐步轉(zhuǎn)向LPDDR4/LPDDR5。

Robert Bielby認(rèn)為這些評估報(bào)告準(zhǔn)確描述了汽車ECU中DRAM的現(xiàn)狀。“的確如此，3級及以上自動(dòng)駕駛、機(jī)器人出租車和移動(dòng)即服務(wù)對于高帶寬、低功耗DRAM（如LPDDR5）的需求出現(xiàn)了強(qiáng)勁的增長。”

根據(jù)他的描述，與上一代LPDDR4x相比，LPDDR5 DRAM的數(shù)據(jù)訪問速度提高了50%，能效提高了20%以上，滿足了數(shù)據(jù)密集型需求，使智能車輛具備了近乎實(shí)時(shí)的邊緣處理能力。而這種低延遲對于快速處理來自當(dāng)今互聯(lián)汽車多個(gè)傳感器和數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)至關(guān)重要，例如雷達(dá)、激光雷達(dá)、高分辨率成像、車內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)和光學(xué)圖像識(shí)別等。

大幅降低能耗是另一個(gè)重要的考量因素。事實(shí)上，當(dāng)今的豪華汽車需要運(yùn)行1億多行代碼，超過了Facebook、Windows、Google Chrome、波音787、航天飛機(jī)和哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的代碼數(shù)，不久的將來，還可能會(huì)增加到2-3億行代碼。要實(shí)現(xiàn)L4級到L5級的自動(dòng)駕駛功能，每秒需要進(jìn)行六百多萬億次的運(yùn)算，這與數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器的計(jì)算性能不相上下。所有這些計(jì)算都需要巨大的能量，從1000瓦到2500瓦不等，足以點(diǎn)亮40個(gè)60瓦的白熾燈泡。

如此高的能耗確實(shí)降低了續(xù)航里程，因?yàn)樗械哪芎亩加迷诹似囉?jì)算機(jī)上，而不是電動(dòng)機(jī)或者發(fā)動(dòng)機(jī)。為保證續(xù)航里程，汽車原始設(shè)備制造商和供應(yīng)商需要使用低功耗、節(jié)能的內(nèi)存，LPDDR5出色的能效將有助于提升續(xù)航里程，降低排放，實(shí)現(xiàn)更為環(huán)保的交通出行，推動(dòng)自動(dòng)駕駛的未來更加可持續(xù)發(fā)展。

通過功能安全評估的獨(dú)特DRAM

由于汽車中的電子元件已成為保障安全不可或缺的組成部分，汽車制造商必須滿足嚴(yán)格的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)要求具備故障發(fā)生時(shí)能夠緩解風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)制。符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)的LPDDR5和產(chǎn)品文檔簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可幫助客戶更快地履行復(fù)雜的合規(guī)義務(wù)，并最終縮短一級汽車供應(yīng)商的產(chǎn)品面市時(shí)間，并幫助原始設(shè)備制造商盡快設(shè)計(jì)安全、智能的汽車。這一點(diǎn)在競爭激烈的汽車市場中十分關(guān)鍵。

在這一前提下，美光不但使其LPDDR5產(chǎn)品符合ASIL D標(biāo)準(zhǔn)要求，還為LPDDR5產(chǎn)品添加了一組可幫助客戶檢測現(xiàn)場隨機(jī)硬件故障安全功能，以及一套全面的安全相關(guān)文檔，包括硬件評估報(bào)告、exida評估報(bào)告、安全應(yīng)用說明、安全分析報(bào)告(FMEDA摘要)和簽署NDA后的PIN FMEA。

“我們在全球范圍內(nèi)與汽車原始設(shè)備制造商、一級供應(yīng)商和芯片組供應(yīng)商有著密切的合作伙伴關(guān)系，涉及高級輔助駕駛系統(tǒng)、車載信息娛樂、汽車座艙計(jì)算、下一代機(jī)器學(xué)習(xí)汽車應(yīng)用、人工智能相關(guān)技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。”Robert Bielby說，與合作伙伴的密切合作和信任是在汽車市場取得成功的一個(gè)重要因素，這種合作通常從產(chǎn)品的系統(tǒng)架構(gòu)定義階段的早期開始，一直延伸到客戶/合作伙伴產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、測試和部署階段。只有這樣，才能夠確保客戶和合作伙伴能夠以最短的上市時(shí)間和最低的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，交付同類最佳的產(chǎn)品。

原文標(biāo)題：汽車變身輪胎上的數(shù)據(jù)中心，如何應(yīng)對汽車安全挑戰(zhàn)？

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