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[導(dǎo)讀]如今汽車正逐漸成為“車輪上的數(shù)據(jù)中心”,而先進功能和計算架構(gòu)的創(chuàng)新也使得這一稱號愈加貼切。例如,智能汽車是目前最復(fù)雜的由軟件驅(qū)動的機器,運行約一億行代碼,隨著 AI 在汽車中的興起,這一數(shù)字預(yù)計很快將攀升至 10 億行。然而問題在于當前的汽車架構(gòu)設(shè)計并不足以支持數(shù)據(jù)量的爆炸式增長,目前汽車架構(gòu)和存儲系統(tǒng)都需要改進。那么該如何做呢??

如今汽車正逐漸成為“車輪上的數(shù)據(jù)中心”,而先進功能和計算架構(gòu)的創(chuàng)新也使得這一稱號愈加貼切。例如,智能汽車是目前最復(fù)雜的由軟件驅(qū)動的機器,運行約一億行代碼,隨著 AI 在汽車中的興起,這一數(shù)字預(yù)計很快將攀升至 10 億行。然而問題在于當前的汽車架構(gòu)設(shè)計并不足以支持數(shù)據(jù)量的爆炸式增長,目前汽車架構(gòu)和存儲系統(tǒng)都需要改進。那么該如何做呢?

集中式架構(gòu)轉(zhuǎn)變

現(xiàn)如今,汽車正從傳統(tǒng)的域分布式架構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榉謪^(qū)架構(gòu),通過集中決策來簡化設(shè)計。事實上,據(jù)麥肯錫預(yù)測,到 2030 年,全球采用分區(qū)架構(gòu)的汽車比例將達到約 18%,并將持續(xù)增長。

在現(xiàn)有的域架構(gòu)內(nèi),車內(nèi)系統(tǒng)按照其功能進行分組,如車載信息娛樂系統(tǒng)(IVI)、連接、動力總成等。盡管這種方法曾經(jīng)可行,但隨著汽車系統(tǒng)日益復(fù)雜,傳感器、攝像頭和電子設(shè)備的數(shù)量呈指數(shù)級增長,部分汽車的電子控制單元(ECU)多達 150 個。這使線路布置變得更復(fù)雜和繁重,增加了成本和車身重量。

分區(qū)架構(gòu)通過在電子控制器(ECU)附近的物理區(qū)域內(nèi),對系統(tǒng)和設(shè)備進行有效分組來簡化電子設(shè)備的連接方式。這些區(qū)域內(nèi)的本地控制器會連接到類似于數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的中央高性能計算機集群上,高端汽車可配備多達四個片上系統(tǒng)(SoC)。目前,許多新車型的開發(fā)已經(jīng)計劃采用這種集中式架構(gòu),但現(xiàn)有的汽車存儲解決方案尚不足以支持數(shù)量如此多的 SoC,難以實現(xiàn)理想的系統(tǒng)效率。

為解決上述問題,我們推出了車用存儲新典范——美光 4150AT SSD。該款 SSD 不僅具備數(shù)據(jù)中心 SSD 的靈活性和可擴展性,還拓展了數(shù)據(jù)中心常見的雙端口功能,是所有終端市場上的首款四端口 SSD,并集成了強大的單根輸入/輸出虛擬化(SR-IOV)功能。這些突破性的產(chǎn)品特性將推動汽車行業(yè)轉(zhuǎn)向集中架構(gòu)設(shè)計,帶來更出色的智能化和安全性能。讓我們一起了解其中的原理和動機。

專為新時代智能汽車打造的 SSD

多端口 SSD 與 SR-IOV 技術(shù)的融合,為同時管理數(shù)據(jù)隔離和數(shù)據(jù)共享提供了功能強大的解決方案。4150AT SSD的每個端口都可連接到 SoC,且最多可支持 16 個虛擬機(VM),從而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)訪問的精準控制。

4150AT SSD的四端口提供了多個獨立的數(shù)據(jù)通道,可與主機系統(tǒng)同時通信。這些端口可被分配支持不同的虛擬機或工作負載,以確保數(shù)據(jù)流的嚴格隔離。無論是延遲敏感型應(yīng)用,還是高吞量工作負載,多端口 SSD 都能提供所需的靈活性,縮短獲取洞察的時間。

此外,借助 SR-IOV 技術(shù),4150AT SSD 能夠支持多達數(shù)十個虛擬機,考慮到當今重負荷型 SoC 越來越多地采用虛擬化來執(zhí)行多任務(wù)處理,這種能力至關(guān)重要。值得注意的是,每個虛擬機都可擁有專屬的獨立存儲區(qū)域或命名空間用于存儲和訪問數(shù)據(jù),同時亦可與其他虛擬機共享數(shù)據(jù)池。這種系統(tǒng)架構(gòu)可有選擇地分配端口,確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)保持隔離狀態(tài),同時在必要時進行高效的數(shù)據(jù)共享。專有的命名空間與 SR-IOV 相結(jié)合,可確保只有連接到該命名空間的虛擬機或主機才能訪問數(shù)據(jù),從而保障關(guān)鍵數(shù)據(jù)的隱私性和安全性。無論是在云端、邊緣計算還是數(shù)據(jù)中心,這種方式都能實現(xiàn)精準的存儲管理。

美光在設(shè)計 4150AT SSD 時,始終將安全性放在首位,為其配備了最新的設(shè)備級保護和安全性能,包括硬件級數(shù)據(jù)加密、設(shè)備驗證、安全啟動和加密簽名固件等。

提升現(xiàn)代汽車的架構(gòu)效率

我們所做的一切如何能助力實現(xiàn)集中式架構(gòu)?由于當前的存儲解決方案通常只能連接到單個 SoC,因此只能針對特定的域或功能進行存儲,例如 IVI、ADAS 或連接系統(tǒng)。這種局限性有時會導(dǎo)致設(shè)計團隊花費大量時間和精力并進行必要的妥協(xié),以使代碼適應(yīng)現(xiàn)有的存儲空間,避免加倍擴容的發(fā)生(例如從 512 GB 增加到 1 TB)。但有時某個功能(如 IVI)的存儲設(shè)備中又存在未使用或閑置的容量,而這些容量本可以由其他 SoC 用于 ADAS 或連接。美光 4150AT SSD 可替換多達四個存儲設(shè)備,在精簡架構(gòu)的同時顯著提高了效率,從而降低總體擁有成本和每 GB 存儲成本。

實現(xiàn)跨 SoC 共享存儲的另一種方法是依靠昂貴的汽車級 PCle 交換機,將 SSD 連接到多個 SoC。該方法通常功耗較高,且會占用寶貴的電路板空間。4150AT SSD 的多端口功能可無需使用交換機,為汽車制造商提供了更大的設(shè)計靈活性,同時有助于降低工作溫度和功耗。

4150AT SSD 能連接多個 SoC,減少了冗余的數(shù)據(jù)副本,從而大幅節(jié)省成本。例如,一個城市的導(dǎo)航數(shù)據(jù)可高達 100GB,通常會由 ADAS 和 IVI 系統(tǒng)共享。而當前的汽車存儲解決方案需要保存至少兩份這樣的數(shù)據(jù),同時還要將本地存儲與所有 SoC 綁定。如果是多個城市的導(dǎo)航,就會產(chǎn)生數(shù)百 GB 不必要的數(shù)據(jù),帶來經(jīng)濟和空間/容量浪費。4150ATSSD 的推出將徹底改變這種情況。

從點滴出發(fā),保護地球

目前,美光最新車用 SSD 帶來的突破性優(yōu)勢已顯而易見。而更令人興奮的是,向集中式架構(gòu)的轉(zhuǎn)變將從宏觀層面上為我們帶來益處。根據(jù) Vicor Power 的研究,與傳統(tǒng)架構(gòu)相比,分區(qū)架構(gòu)通過簡化布線減輕重量,每年可將電動汽車的續(xù)航里程增加 4,000 英里(約 6,437 公里),車輛減重多達 40 磅(約 18 公斤)。對于燃油汽車,分區(qū)架構(gòu)可提高燃油效率(從而節(jié)省油費),在全球變暖加速的大環(huán)境下,有助于大幅減少碳排放。面對嚴峻的氣候變化,任何點滴的能源節(jié)省都至關(guān)重要,我們期待汽車生態(tài)系統(tǒng)能夠搭載美光 4150AT SSD,打造出更輕量、更簡潔、更環(huán)保的汽車。

面向未來的新時代汽車

新問題需要新解決方案。為此,美光重新設(shè)計車用存儲,推出了全球首款四端口 4150AT SSD。其多端口和 SR-IOV 虛擬化技術(shù)為汽車生態(tài)系統(tǒng)帶來了前所未有的靈活性和強大功能,可輕松應(yīng)對日益復(fù)雜的汽車數(shù)據(jù)工作負載。隨著未來汽車中生成式 AI 和全自動駕駛技術(shù)的加速普及,汽車數(shù)據(jù)工作負載的規(guī)模與復(fù)雜性不斷增加。4150AT SSD 支持集中式架構(gòu),為汽車生態(tài)系統(tǒng)帶來可擴展、可持續(xù)的新選擇,助力行業(yè)擁抱顛覆性技術(shù),打造出更環(huán)保的未來汽車。對汽車制造商而言,美光 4150AT SSD 規(guī)格小巧,性能強大,可助力汽車生態(tài)系統(tǒng)重新構(gòu)想與設(shè)計未來汽車,創(chuàng)造無限可能。激動人心的旅程才剛剛啟程,就像人們所說的,重要的是過程,而非終點。

Puneet Sharma 擔任美光嵌入式產(chǎn)品事業(yè)部非易失性內(nèi)存(NVM)產(chǎn)品管理高級總監(jiān),負責管理 NVM 產(chǎn)品組合,包括面向汽車、工業(yè)和消費市場的 UFS、eMMC 和 SSD 等產(chǎn)品。從業(yè) 18 年來,Puneet Sharma在 NAND 設(shè)計、fab 集成和應(yīng)用工程方面積累了豐富經(jīng)驗。截至目前,他獲得了 18 項美國和國際專利。

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