美光引領創新三十載,推動汽車產業轉型

- 2021-07-07

在歡慶美光深耕車用領域滿三十年之際,我們更加深刻地體會與明白,倘若沒有一路上建立的緊密夥伴、協作與合作關係,如今的共榮與成功都無法成真。值此歡欣時刻,美光除了要向攜手同行的夥伴誠摯地說聲「謝謝」,也要向近期加入的新朋友表達歡迎之意。

記憶體與儲存技術推動從「馬力」到「腦力」的轉型

三十年前,當 16-Kbit EEPROM 通過動力傳輸系統車規驗證時,誰能想到那一刻竟是自首台福特 Model T 出廠以來,汽車業最大變革的開端?一百多年後,汽車產業已從馬力高低的較量,變成腦力高下的競爭。時至今日,車輛產生的資料量和車內軟體的複雜度均呈倍數飆升;一輛頂級豪車的系統包含近 1 億行的程式碼。隨著產業持續發展完全自駕技術,車內系統的程式碼預期將增加到超過 3 億行。

一台聯網汽車每小時產生資料量可高達 25GB 。根據不同的車輛系統架構,先進駕駛輔助系統 (ADAS) 和自動駕駛汽車 (AV) 感測器每天則產出 4TB 到 20TB 不等的資料 。這些資料都須即時處理,搭載 AI 的運算導向系統才能迅速反應,讓現代的車輛成為最終極的智慧終端裝置。此類數據密集型系統都離不開記憶體與儲存方案,因而催生出規模高達 25 億美元的車用記憶體產業 ,使其成為半導體市場中成長最快速的領域之一。

今日的汽車每台平均配有 4GB DRAM 和 256GB 的儲存容量。未來,第五級全自動駕駛汽車支援的總記憶體頻寬預計將超過 1Tbps。記憶體、儲存容量和系統頻寬如此之大,與當年 16-Kbit EEPROM 堪稱高容量裝置的時候相比,早已不可同日而語。

自駕車夢想的起點

幾乎就在第一台 Model T 出廠的同時,世界上已有自動駕駛車的夢想。儘管私有車輛掀起極大變革,在汽車開始大量製造的頭一百年左右,自駕車的願景也在名義上有所進展。關於發展自駕車的文獻紀錄最早可追溯至 1920 年代 。然而,一直要到過去十年間,在多方科技突破,包含感測器、運算處理、AI 演算法、記憶體頻寬和無線通訊技術的匯流下,自駕車的早年願景才更接近現實。

現在我們距離量產自駕車僅一步之遙。但是若要真正實現自駕車願景,就得處理來自偵測、辨識、追蹤與預測道路物體動態的各種感測器的龐雜資料。一個高解析度相機感測器可產生 1.4 GBps 的數據。一台完全自動駕駛的汽車可能配有超過 40 個感測器,這些感測器每秒能產出逾 50GB 的資料量。完全自動駕駛需要極高的即時 AI 運算性能,每秒約得執行 500 兆次的運算 (ToPS)。

車內體驗也悄悄掀起革命

儘管自動駕駛理所當然成為萬眾矚目的焦點,但我們仍須承認,ADAS 與功能更豐富的座艙才是促成半導體成長的主要動力,其影響遠遠超過完全自駕車。汽車內裝/駕駛艙及「車內體驗」(IVE) 已成為左右消費者決定購買和 OEM 廠商品牌認同的重要因素。

消費者期待享有更多連網功能、隨手快速取得資訊、類似智慧型手機一般無縫的用戶體驗,以及能支援常用智慧手機應用的車載功能。還有,數量越來越多、螢幕越來越大的高解析車用顯示器也應支援這些行動應用,以打造沉浸式體驗。OEM 紛紛體會到,當車主從看重實際的駕駛體驗、變成更強調個人品味、娛樂和生產力的乘車體驗,未來自駕車對於能提供豐富資訊與乘客體驗的座艙將要求更高,車內體驗的創新發展因而日益昌盛。

軟體碼、用戶體驗和 5G

隨著業界在「移動即服務」(MaaS) 上站穩陣腳,車輛設計美學和車內體驗的連續性都可能影響消費者對於運輸服務供應商的選擇。同樣的,對於一個習慣以「金屬腦」思考的產業而言,如今得改用「半導體晶片腦」來經營品牌與消費者認同,這可說是個翻天覆地的改變。

為了讓車輛擁有最新的升級與強化功能,軟體程式碼行數將飆破 3 億,空中下載 (OTA) 的功能將不可或缺。此外,汽車還應支援軟體即服務 (Saas) 等功能,才能經由每月訂閱與軟體下載等方式來支援自動駕駛和其他功能。在移動即服務方面,「用戶體驗」將儲存於雲端,並在車主進入自有車、或同品牌的租賃車時被檢索以供使用。這些功能若要成真,高性能的5G 連網和系統層級的安全保障將至關重要——甚至是不容妥協的。美光獨到的安全方案 Authenta 提供以信任根為基礎 (root of trust) 的安全防護,便是特別針對此類複雜的終端運算環境需求所開發。

為汽車業保障更安全的未來

在保障軟硬體安全與可靠性的考量下,業者更加關注車輛的資訊安全與功能安全性。當今的車輛是帶有輪子的高性能複雜軟體運算平台,需要最高等級的可靠性,而其底層的系統架構正經歷徹底的轉變。我們正在見證車載系統從分散式架構(distributed architectures),朝向整合資訊娛樂、ADAS 與其他系統的集中化/區域導向 (zonal-based) 架構演進。

為達成必要的功能安全性 (FuSa) 等級,記憶體在複雜的車載嵌入式軟體平台中的角色與影響力與日俱增。無論是傳統的系統單晶片 (SoCs) 或記憶體,遵循 ISO 26262 規範對於滿足功能安全等級而言皆非常重要。當然,這一切的出發點都是為了實現與提供零缺陷的品質。

以前瞻規劃維持領導地位

在長達三十載的時間裡,美光很榮幸能在汽車業轉型過程中位居要角。我們持續聚焦業界需求、投入研發與拓展合作,如今已是全球車用記憶體市佔率超過四成的龍頭廠商。藉由緊密的合作關係,我們深入了解半導體今日與未來三十年間在由資料驅動的汽車技術上扮演的關鍵角色。因為有高效的設計周期,美光持續以高品質、低成本和更快的擴充速度部署新科技 。

至今,搭載美光記憶體的車輛累計行駛里程已達數兆英哩。在汽車業日益看重運算性能和車內體驗,而非單靠馬力或加速性能競逐之際,美光一直堅守汽車產業的最前線。

無論車廠著重的是安全性、資安、性能、品質、耐用性、創新程度或顧客支援,我們都致力在未來三十年間繼續保持車用記憶體領域的領先地位,提供符合車規等級之業界頂尖的創新 DRAM、NAND 與 NOR 解決方案系列,以滿足當前與未來的市場需求。

再次感謝一路以來與美光攜手相伴的夥伴。在接下來的三十年裡,無論未來如何改變,我們都期待與您並肩同行,共創輝煌。

1 https://www.statista.com/chart/8018/connected-car-data-generation

2 https://iotnowtransport.com/2019/02/12/71015-data-storage-key-autonomous-vehicles-future/

3 Gartner,全球半導體預測資料庫,2020 第四季更新資訊,表 2.1 (2020 年 12 月)

4 Strategy Analytics Report: OEM Autonomous Vehicle Strategies and Roadmaps: COVID-19 Impact, July 2020

5 Gartner, 市佔率:2019 年全球半導體終端市場——記憶體與車用半導體 (2020 年 4 月)

 

Kris Baxter

Kris Baxter 是美光企業副總裁暨嵌入式業務事業部總經理。Kris Baxter 在過去 20 多年間先後於 Intel、Numonyx 和美光執掌儲存與記憶體方案領域的不同職務,包括工程、銷售、業務開發與行銷。過去 10 年中,他一直是美光 EBU 領導團隊的成員,為車用領域提供解決方案。Baxter 擁有加州大學戴維斯分校的機械和航空工程學士雙學位。自 2009 年以來,他也兼任非營利組織 Empowering Lives International 的董事。
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