當(dāng)整車(chē)電子電氣架構(gòu)從Domain走向Zonal，通過(guò)一盤(pán)多端口SSD大幅降低整體系統(tǒng)成本

從傳統(tǒng)燃油汽車(chē)向智駕汽車(chē)的演進(jìn)，是汽車(chē)百年來(lái)的又一次重大革命。作為整個(gè)革命的基礎(chǔ)，整車(chē)的電子電氣架構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了重大的變化——從傳統(tǒng)Flat架構(gòu)到Domain架構(gòu)，再到Zonal架構(gòu)。這場(chǎng)整車(chē)E/E架構(gòu)的升級(jí)，對(duì)于整個(gè)汽車(chē)供應(yīng)鏈都是一次顛覆。而從OEM、到Tier1、Tier2、Tier3...最終架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)首先還要落在芯片供應(yīng)商這一端，其提供的芯片必須能夠適應(yīng)新的汽車(chē)中央域控架構(gòu)的功能需求。作為內(nèi)存和存儲(chǔ)的領(lǐng)導(dǎo)者，美光也率先推出了車(chē)規(guī)級(jí)新品——4150AT SSD，通過(guò)多端口設(shè)計(jì)大幅降低中央域控架構(gòu)汽車(chē)的整個(gè)系統(tǒng)成本。

近日美光在北京召開(kāi)了以汽車(chē)為主題的媒體見(jiàn)面會(huì)，美光企業(yè)副總裁暨嵌入式產(chǎn)品事業(yè)部總經(jīng)理Kris Baxter先生進(jìn)行了精彩分享，并介紹了新品全球首款四端口SSD——美光車(chē)規(guī)級(jí)4150AT SSD。

汽車(chē)架構(gòu)從Domain走向Zonal，車(chē)規(guī)級(jí)存儲(chǔ)面臨新挑戰(zhàn)

許多早期汽車(chē)使用的架構(gòu)屬于傳統(tǒng)的Flat架構(gòu)。在這種架構(gòu)下，所有的電子控制單元（ECU）都連接到一個(gè)中央總線(xiàn)，共享一個(gè)中央存儲(chǔ)器。這種架構(gòu)在早期的汽車(chē)中比較常見(jiàn)，例如20世紀(jì)90年代的一些車(chē)型。現(xiàn)代汽車(chē)中常見(jiàn)的Domain架構(gòu)是將整車(chē)被劃分為不同的功能域，每個(gè)域由一個(gè)或多個(gè)控制器管理。例如，一輛車(chē)可能有一個(gè)動(dòng)力總成域、一個(gè)底盤(pán)域和一個(gè)車(chē)身電子域。每個(gè)域都有自己的存儲(chǔ)器，控制器之間通過(guò)通信總線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

Zonal架構(gòu)已經(jīng)在一些新型電動(dòng)車(chē)中有所應(yīng)用。在這種架構(gòu)下，車(chē)輛被劃分為幾個(gè)不同的功能區(qū)域，每個(gè)區(qū)域集成了多個(gè)功能模塊，如傳感器、控制器等。Zonal的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)發(fā)展也存在著不同的版本，包括樹(shù)型拓?fù)?、星型拓?fù)浜铜h(huán)形拓?fù)洹?

針對(duì)不同E/E架構(gòu)，目前也有兩種主流的存儲(chǔ)架構(gòu)形式，包括集中式存儲(chǔ)和分布式存儲(chǔ)。

分布式存儲(chǔ)是每個(gè)域控SoC都對(duì)應(yīng)著自己的一個(gè)存儲(chǔ)器，這樣有多少個(gè)SoC就至少需要多少個(gè)同等數(shù)量的存儲(chǔ)器，而存儲(chǔ)器的類(lèi)型可以是UFS、e.MMC或SSD。集中式存儲(chǔ)則是多個(gè)SoC均連接至同一個(gè)PCIe開(kāi)關(guān)，然后通過(guò)高速PCIe來(lái)訪(fǎng)問(wèn)同一個(gè)SSD中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行讀寫(xiě)操作。

兩種不同存儲(chǔ)形式的優(yōu)缺點(diǎn)顯而易見(jiàn)：分布式存儲(chǔ)中每個(gè)SoC的存儲(chǔ)空間大小和種類(lèi)都可以靈活配置，但相互之間沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；集中式存儲(chǔ)需要多塊SSD，可通過(guò)軟件虛擬機(jī)監(jiān)控器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享能力，但PCIe交換就成本高昂。

有沒(méi)有一種更簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、高效且低成本的存儲(chǔ)方案，能夠更好地滿(mǎn)足汽車(chē)Zonal架構(gòu)呢？美光最新推出的全球首款四端口SSD——美光車(chē)規(guī)級(jí)4150AT SSD成為最優(yōu)解。

美光4150AT SSD：顯著降低汽車(chē)集中式存儲(chǔ)系統(tǒng)成本

美光4150AT SSD堪稱(chēng)是面向Zonal架構(gòu)的汽車(chē)存儲(chǔ)典范，它是建立在數(shù)據(jù)中心 SSD所支持的靈活性和可擴(kuò)展性的基礎(chǔ)上，將雙端口的數(shù)據(jù)中心SSD的端口數(shù)增加到了4端口，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于多域的SoC的數(shù)據(jù)共享。4150AT SSD支持單路輸入/輸出虛擬化（SR-IOV）和PCIe4.0接口，達(dá)到了ASIL-B的車(chē)規(guī)功能安全等級(jí)。

與普通的車(chē)規(guī)級(jí)單端口SSD相比，4150AT SSD無(wú)需車(chē)規(guī)級(jí)PCIe交換芯片即可實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)間共享同一個(gè)實(shí)體硬盤(pán)的容量；美光還對(duì)車(chē)用多虛擬機(jī)環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化，4150AT SSD支持同時(shí)運(yùn)行多達(dá)64個(gè)虛擬機(jī)；該產(chǎn)品以BGA封裝形式提供，采用176層TLC NAND閃存，經(jīng)過(guò)配置后，可支持單層單元（SLC）和高耐用度（HE-SLC）數(shù)據(jù)耐用度組；符合NVMe 2.0規(guī)范，已通過(guò)ASIL-B和ASPICE L3認(rèn)證；其隨機(jī)讀取和隨機(jī)寫(xiě)入速度分別為600K/100K IOPS；容量可選220GB、440GB、900GB和1.8TB四種，對(duì)應(yīng)TBW分別為160TB、320TB、640TB和1280TB。

據(jù)Kris Baxter介紹，汽車(chē)內(nèi)包含多個(gè)需要管理的域，如IVI系統(tǒng)、模擬系統(tǒng)、ADAS系統(tǒng)以及具備抗干擾能力的連接系統(tǒng)等。這些設(shè)備大多通過(guò)本地或中央域控制器進(jìn)行運(yùn)行。在美光的全球首款四端口4150AT SSD問(wèn)世之前，每個(gè)設(shè)備都需配置本地存儲(chǔ)。例如，有的設(shè)備作為執(zhí)行IVI功能的域控制器，有的負(fù)責(zé)特定任務(wù)，還有的則負(fù)責(zé)連接功能。每個(gè)設(shè)備都需要有針對(duì)其所在域的本地存儲(chǔ)解決方案。

而這種分布式存儲(chǔ)，一是不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合，產(chǎn)生共有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)；二是每一部分的存儲(chǔ)容量可能都無(wú)法充分利用，這樣幾個(gè)加起來(lái)就積累了很多未使用的容量。而如果通過(guò)4150AT SSD將幾個(gè)不同的預(yù)控SoC的數(shù)據(jù)整合在一起，就可以充分利用多個(gè)不同SLC中的數(shù)據(jù)。例如讓ADAS和車(chē)機(jī)導(dǎo)航都訪(fǎng)問(wèn)同樣的高清地圖數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備的利用率的最大化。

據(jù)悉，一套PCIe交換機(jī)的費(fèi)用可能就高達(dá)數(shù)百美元，再疊加上統(tǒng)一存儲(chǔ)方案帶來(lái)存儲(chǔ)利用率提升、來(lái)自系統(tǒng)的線(xiàn)纜、占板面積等的優(yōu)化，4150AT SSD幫助客戶(hù)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)成本的顯著降低。此外，4150AT SSD為整車(chē)系統(tǒng)帶來(lái)了卓越的性能和更低的延遲，單盤(pán)的數(shù)據(jù)安全性也更容易得到保障，從而有效幫助客戶(hù)降低了TCO。

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)今的車(chē)輛正在從傳統(tǒng)的Domain架構(gòu)遷移到Zonal架構(gòu)，而且這種趨勢(shì)正在持續(xù)加速。麥肯錫預(yù)計(jì)，到2030年Zonal域架構(gòu)車(chē)輛的全球份額將達(dá)到18%左右。而伴隨著這種趨勢(shì)的到來(lái)，傳統(tǒng)的車(chē)規(guī)級(jí)存儲(chǔ)方案，僅僅滿(mǎn)足車(chē)規(guī)功能要求是不夠的，更要符合這種多域的數(shù)據(jù)融合的趨勢(shì)，幫助OEM和Tier1實(shí)現(xiàn)更有價(jià)值的數(shù)據(jù)挖掘。

美光4150AT SSD正是符合汽車(chē)轉(zhuǎn)向Zonal架構(gòu)的集中存儲(chǔ)方案首選，而從系統(tǒng)成本上帶來(lái)的巨大降低，不僅能夠幫助其客戶(hù)實(shí)現(xiàn)更具成本優(yōu)勢(shì)的智能汽車(chē)，最終也會(huì)惠及廣大汽車(chē)消費(fèi)者。