自动驾驶下的海量数据，业界如何安全高效存储？

（文/程文智）近几年来，各行业纷纷跨界加入造车行列，不说传了多年要造车的国外手机巨头、出资纯电动汽车的科技互联网大厂，国内的科技企业也在跃跃欲试，比如阿里巴巴、华为、百度、小米和滴滴出行。
 
除了这些高科技企业，还有小马智行、文远知行、AutoX、赢彻科技和主线科技等新兴的自动驾驶初创企业；超星未来、奥特贝睿、宏景智驾等专注于私家车高阶自动驾驶研发的新型一级供应商；以及纯电动车起家的蔚来，小鹏，理想等造车新势力，都纷纷加入汽车产业链，推动了汽车电动化和智能化的进程。

西部数据资深产品市场经理额日特

 
也正是这些新玩家的加入，使得传统汽车产业链受到了前所未有的压力，同时也推动了传统汽车厂商加速新技术和新应用的落地。在西部数据资深产品市场经理额日特看来，随着汽车智能网联的不断推进，汽车的电子电气架构（E/E）也随之变化，从最初的分布式架构向域融合和中央控制单元过渡。
 

轮子上的智能手机，对存储架构提出更多要求

如今，不少人业内人士都认可汽车在向“轮子上的智能手机”演变，这个转变，让厂商开始将越来越多的摄像头、雷达、激光雷达等传感器、电动机，甚至以太网、人工智能等技术都引入汽车。

 
额日特认为，更多传感器的引入，网联技术、人工智能技术的增加，以及汽车电子电气架构的改变，对汽车内存储产品的要求发生了很大的变化。
 
“在汽车存储领域，单车存储的数量将会显著降低，容量则会显著提升。”额日特在不久前广州举办的Auto Tech 2021上演讲时指出。
 
Counterpoint的报告也印证了这一点，该分析机构预计，未来十年内，汽车单车的存储容量将会达到2TB左右。“目前车内存储主要用在智能座舱和中控系统，且燃油车以32GB为主，电动汽车一般使用64GB，或128GB，相对于2TB来说，还有一个巨大的提升空间。”额日特表示。
 
他分析称，为了应对汽车电动化、智能化、网联化，及自动化方向的发展，存储产品也面临这很多挑战，主要有四个比较重大的挑战：
 
一是数据的可靠性和安全性，这是存储厂商所面临最基本和最严苛的挑战，也是相关法规及保险责任靠量的关键因素。因为对于自动驾驶来说，数据的可靠性和安全性意味着生命的安全。
 
存储厂商在数据可靠性和安全性方面也做了不少工作，额日特拿e.MMC、UFS和SSD来说，存储单元是由两个部分组成的，一部分是存储介质Raw NAND，另一部分是控制器和固件。
 
为了保证更好的TBW（Total Bytes Written），即产品生命周期里能承受的总写入数据量，存储厂商一般都会通过控制器和固件对底层做一个读写均衡。“TBW通俗地讲就是耐擦写，意思是NAND Flash是有寿命的，如果数据手册里规定了NAND Flash的擦写次数是3,000次，客户就需要考量该TBW是否满足自己的应用需求。”
 
还有一个是主机锁定，即在汽车主机上焊上一个内存，加了主机锁的内存放到另外一个主机上是没有用的，因为它已经与原来的主机做了锁定，这样也可以确保数据的安全。
 
另外，写保护也是一个很重要的功能，比如汽车如果出事故了，有的用户担心数据会被汽车厂商篡改，“我们存储厂商在与主机厂商、Tier 1企业一起共同努力，协商一个有效的协同保护机制，确保车辆在发生事故后，在警察没有查看数据之前，没有任何一家，包括内存厂商都无法篡改存储器内的数据，以确保司法监管在调查的时候的公正性和严肃性。”额日特表示。
 
二是复杂的应用场景，随着电子电气架构向域及中央控制单元转变，应用的融合对存储的要求也变得更加复杂，不再是单一的读或写。比如导航是一个读密集型操作，行车记录仪是一个写密集型操作。
 
特别是随着电子电气架构的改变，融合中央控制单元的使用，使得内存需要承受更加复杂的操作系统环境。比如高通的8155平台把智能座舱、数字仪表和中控融合到了一起，此时就需要使用Hypervisor，以允许多个操作系统和应用共享同一个硬件。但实际上，现在的内存结构，只能做到逻辑分区，不能做到物理分区。
 
“举一个简单的例子，我们现在所使用的电脑有C盘、D盘、或者E盘，实际上C、D、E盘只是逻辑分区，底层的内存是没有做到物理分区的，这些盘存储的数据都是打散存储在一块内存里，不论是哪个盘坏掉，代表的就是整个内存盘都坏了。”额日特指出。
 
因此，这就会带来一个问题，比如行车记录仪是一个需要高擦写支持的应用，如果把行车记录仪也融合到智能座舱内的话，做起来很容易。但要是不做物理分区，由于行车记录仪的高擦写，可能整个内存很快就会坏掉。
 
为了适应这个改变，也为了数据的更加安全，“西部数据现在可以提供一种解决方案，那就是在底层做读写均衡的隔离，比如一块内存里面，可以分别使用TLC和SLC两种NAND Flash，由于SLC可以支持高擦写，因此，SLC部分就可以作为行车记录仪的存储。”额日特表示。
 
三是海量数据存储，为了适应自动驾驶的需求，越来越多的雷达和摄像头被部署在汽车上，行车过程中会产生大量的数据。
 
特别是自动驾驶出租车的企业对数据的存储容量需求是很大的，现在单车一天生成的数据量在8GB左右，但实际上，现在主流汽车的存储容量在2GB到4GB之间。
 
额日特以西部数据与Waymo的合作为例，西部数据在Waymo自动驾驶出租车上安装了10块2TB的工业级SSD，也就是说Waymo的单车存储容量要求是20TB。其实这也是大部分自动驾驶汽车的存储需求。
 
四是高性能，雷达和摄像头会在行车过程中产生大量的数据，为了防止数据丢失，必然需要高性能、大带宽存储的支持。
 
其实存储产品也在通过不停地创新来获得更高的传输速率。在嵌入式存储器方面，目前汽车领域使用的主流存储产品是e.MMC，比e.MMC更快的是UFS产品，目前汽车领域主要采用的还是UFS2.1。实际上，消费类电子已经在大规模采用UFS3.0的产品了。额日特预计汽车级UFS3.1的产品，应该会在两年内面市。
 
另外，在SSD方面，目前汽车领域的SSD主要还是采用SATA接口，未来带宽更高、速度更快的NVMe接口的SSD产品也可能会在汽车上得到应用。使用SSD的好处就是容量可以做得更大，比如UFS接口能做到的最大容量可能是512GB，但SSD可以轻松做到4TB、8TB，甚至更大。
 

满足汽车需求的解决方案

据额日特介绍，西部数据可以提供从端到云的完整解决方案，以支持当前和未来的车辆系统要求，它为多样的应用场景和数据中心，提供了小尺寸嵌入式终端存储和可移动存储，用于获取和分析从车辆收集的大量数据。他特意强调，西部数据的汽车级闪存产品通过了IATF16949认证，符合AEC-Q100标准。

 
产品方面，有iNAND汽车级嵌入式存闪存盘（EFD），支持UFS和e.MMC接口，具有多种容量，采用11.5×13mm的小包装，可为汽车OEM和一级供应商提供符合其需求的选择。比如iNAND AT EU312 是一款基于 3D NAND 技术的汽车级UFS（通用闪存存储），具有高数据传输速度的UFS 2.1接口和额外的UFS 3.0汽车功能，可提供最高256GB的容量，性能是前代基于e.MMC的产品的2.5倍。AT EU312利用第5代SmartSLC 技术，可提供高性能和可靠的写入。
 
其e.MMC 嵌入式闪存盘基于e.MMC 5.1 标准，采用2D或3D NAND技术。具体产品有EM122已经获得许多汽车设计的认证并投入生产，EM132在汽车市场中容量达到了256GB。
 
在PCIe SSD方面，有CL SN720和CL SN520等产品，采用了PCIe Gen3 NVMe接口，容量高达2TB，耐久性高达1600 TBW。
 

与合作伙伴的成功案例

在本次Auto Tech 2021展会上，西部数据不仅展示了自己家的汽车存储解决方案，也带来了合作伙伴的一些成功案例。

有为信息展示的“主动安全智能防控车载视频终端K5-P”解决方案。

 
在车载监控方面，其合作伙伴有为信息展示了“主动安全只能防控车载视频终端K5-P”解决方案，该解决方案支持ADAS、DSM只能监控，采用了记录仪、视频功能、主动安全功能一体化设计。同时支持硬盘（2.5” HDD）+ SD卡（西部数据WD Purple micro SD存储卡），双重存储保证数据安全；且具有硬盘防震保护机制；此外，有为信息的专利的存储介质保护装置，可防止任意拆卸硬盘及插拔存储卡。加上其独特流媒体文件系统存储方式，保证了数据安全不被篡改。
 
车载信息娱乐系统方面，其合作伙伴掌锐展示了“前装车规模组”解决方案------CS199 MT8666AV模组，该模组基于联发科 MT8666AV芯片封装的前装车规级带4G通信模组，具有功能丰富，集成度高、尺寸小、低功耗、性能优、品质稳定的特点，可满足汽车智能化、连网化的前装需求，帮助客户缩短项目开发周期，减少研发投入并降低品控风险。存储方面，采用的是西部数据iNAND AT EM132产品，是汽车市场首个基于3D TLC NAND e.MMC接口产品，采用了标准BGA封装，容量涵盖了从32GB到256GB，具有快速启动、自动刷新、增强型运行健康状态监测，支持固件在线升级和100%预烧录，有AEC-Q100温度2级（-40°C 至105°C）和3级（-40°C至85°C）两种选择。

铱斯电子展示的智能驾驶辅助系统解决方案。

 
此外，西部数据现场还展示了采用iNAND AT EM122的智能驾舱、智能驾驶、以及车联网等丰富的解决方案。

西部数据公司中国区嵌入式产品销售部门销售总监文芳女士

 
西部数据公司中国区嵌入式产品销售部门销售总监文芳表示：“车联网、自动驾驶等新技术的商业化落地，对汽车新四化的发展起到了巨大的推动作用，同时也对车载存储解决方案的安全性、可靠性、大容量、高性能以及复杂的场景应用提出了更严苛的要求。西部数据作为数据基础架构的领导者，提供覆盖8GB-18TB容量，包括e.MMC/UFS/micro SD/SSD/HDD等不同规格的车规级及企业级存储产品，支持端-边-云新型数据架构在汽车领域的应用，满足当前和未来单车智能及车路协同的多样化需求。”
 
她强调，未来西部数据将不断突破创新，以卓越的产品及解决方案赋能汽车领域的改革与发展，为人们带来更安全、优质的驾驶体验。

 

结语

近年来，汽车行业正在经历前所未有的变革，自动驾驶不断发展，高清3D地图、高级辅助驾驶系统（ADAS）、自主计算机、AI、大数据、增强型信息娱乐系统、无线更新、以及V2X技术等等逐步在汽车上得到普及，而这些功能都需要板载数据存储，未来汽车的存储需求将会越来越大，如何满足汽车市场的特殊需求，是存储企业必须要考虑的，抓住汽车市场，就意味着抓住了未来。