汽車從安全控制到智能輔助駕駛再到無人駕駛的趨勢發展,不僅吸引英特爾、三星、高通、蘋果等各方巨頭爭食大餅,更是對Memory需求暴增,預計到2020年汽車市場對Memory需求將暴增10倍,這也是三星、東芝、美光、SK海力士等原廠為何積極進入汽車存儲市場布局的重要原因。
隨著PC時代落寞,智能型手機發展趨緩,下一個五年蓬勃發展的物聯網產業從車聯網開始爆發。車聯網是通過車載傳感設備、移動通信技術、地圖導航系統、智能終端設備、車載信息系統等實現車與人、車與車、車與路、車與城市之間的互聯和通訊,車聯網的發展正在將汽車領域演變成另外一個“智能手機市場”。
芯片巨頭搶灘車用市場,誰將顛覆汽車市場成為下一個蘋果?
汽車市場銷量的穩定增長,以及高級駕駛輔助系統(ADAS)、自動駕駛等智能應用增加,近三年全球車用芯片市場以年復合成長率10%的速度增長,2017年300億美元的車用芯片市場已是半導體市場成長最快的應用領域之一,2020年全球車用芯片市場規模將增至430億美元,未來無人駕駛將創造萬億級美元的市場價值。
中國汽車市場,2016年銷量突破2800萬輛,約占全球汽車市場的25%,已是繼2009年以來連續八年蟬聯全球第一,預計2017年中國汽車銷量達2950萬輛。中國汽車市場不僅是最大的產銷大國,更是規模最大的汽車后裝市場。
來源:中國閃存市場ChinaFlashMarket
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在汽車芯片市場,一直是瑞薩、恩智浦、飛思卡爾、英飛凌、意法半導體等廠商占據主要份額,隨著汽車向安全、互聯、智能、節能、自駕等趨勢發展,ADAS、無人駕駛、車聯網、新能源汽車等需求增加,吸引英特爾、三星、高通、蘋果、英偉達、谷歌、聯發科等芯片巨頭通過合作、并購等方式快速進入汽車市場搶占商機。
比如:英特爾與寶馬聯合研發制造無人駕駛電動汽車iNext;三星以80億美元收購美國一家提供車載娛樂、信息服務、互聯網安全等服務的供應商Harman;高通更是以470億美元收購了恩智浦(恩智浦曾在2015年以118億美元購并飛思卡爾),搖身變成全球最大的車用芯片供應商。汽車從安全控制到智能輔助駕駛再到無人駕駛的趨勢發展,汽車智能化如同裝有四個輪子的智能手機,比手機更大的市場,吸引半導體從業者積極參與其中。
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在汽車領域,更注重對存儲產品品質和溫度的要求
在汽車領域,對存儲產品需求不同于消費類電子產品,消費類存儲質保3年,可接受擦寫次數次之的TLC,一般0~70℃工作環境,而汽車市場存儲在具備較高的運算性能的同時更注重產品品質和可靠性,進入汽車供應鏈Tire 1、Tire 2車廠前要求通過AEC Q100、TS 16949認證,存儲使用壽命要求達到5年或10年,汽車環境往往溫差在100℃以上,同時還要具有防震、抗摔等特性。
汽車前裝市場,目前主要是瑞薩、恩智浦(被高通收購)、英飛凌等主流芯片,其中QNX、Linux操作系統以128MB-256MB小容量存儲數據,Android操作系統需要搭配16GB MLC eMMC,要求存儲溫度-45℃~85℃,工作溫度-30℃~85℃,一般一線品牌車廠會指定應用車規級存儲產品,一些國產車也可以接受工規級別的存儲產品。
后裝市場包括車載中控、車載后視鏡、車載導航儀、行車記錄儀等應用,主流芯片是高通、聯發科、全志、瑞芯微等廠商,以Android操作系統為主,主要用于存放地圖、影片、音樂、錄像等數據,對存儲一般要求8GB-32GB MLC eMMC,GPS導航以NOR Flash+外置卡Micro SD(TF卡)居多,但Micro SD也要求高品質的MLC,工作溫度要求-20℃~70℃。
三星、東芝、SK海力士、美光等進入汽車存儲市場搶占商機
作為汽車市場領先的存儲供應商美光,除了供應汽車ADAS、儀表盤、信息娛樂系統需要的DDR3/4和LPDDR3/4,還增加eMMC 5.0量產,提供8GB-128GB容量以應對大容量存儲的需求,以及高端需求的SSD。美光嵌入式產品事業部市場副總裁KrisBaxter表示,2017年汽車存儲的市場規模大約在22億美元,汽車是推動美光嵌入式存儲增長的第一大因素。
三星目前面向汽車市場提供512Mb/1Gb DDR2、1/2/4Gb DDR3,4-24Gb LPDDR4、8GB-64GB eMMC5.0/5.1等,還將在2017年Q3增加UFS供應,均符合AEC-Q100 2/3級標準。三星曾在2015年打入奧迪供應鏈,向其供應車載系統所需的LPDDR4、eMMC 5.1等存儲產品,此后還供應車載娛樂系統所需的Exynos處理器。
三星汽車存儲產品列表
WD SanDisk已開始全面發力Micro SD MLC產品線以適應車載市場的應用,容量8GB/16GB為主,最新推出的iNAND 7250A嵌入式產品也主要是滿足汽車ADAS、信息娛樂、安全系統等需求。東芝最新的eMMC 5.1將溫度從-40℃~85℃擴寬至-40℃~105℃,應對新興車載行業的興起,并于2017年3月份開始批量生產。
SK海力士對客戶供應用于車載娛樂系統的存儲器,以及量產車載DDR2及DDR3,同時與意大利汽車零件商Magneti Marelli協商供應用于ADAS的eMMC產品。目前SK海力士提供8GB-64GB eMMC滿足汽車市場存儲需求,并計劃將最新的8GB LPDDR4X應用擴展到汽車領域。
SK海力士汽車eMMC產品列表
公共交通海量數據存儲,SSD是最佳的存儲解決方案
在移動網絡需求增加下,以及人們對安全出行的重視,現在公交、長途大巴、火車等移動公共場合都可見車載WIFI、車載視頻監控等應用。車載WIFI終端包含WIFI本地資源訪問、免費3G/4G上網、后臺管理等功能。車載視頻監控終端則負責部分公共交通安全,比如:車載報警和狀態顯示、車載監控、GPS/北斗衛星定位等。
車載WIFI路由器
車載WIFI終端一般需要承載電影、視頻、音樂等資源,讓智能型手機、平板、筆記本等智能設備輕松上網,以及訪問本地資源,車載視頻監控終端大多支持960H/720P AHD高清攝像頭,以及CIF、D1、960H等標清攝像頭。這些不僅需要高存儲空間,還要有高可靠性、高性能處理密集人群的訪問請求。此外,公共交通長時間運行,還有防震、抗摔、耐高溫、防塵/沙等特殊要求。
車載DVR錄像機
對于公共交通車載WIFI、車載視頻監控等應用的海量存儲需求,SSD是最佳的存儲解決方案,主流容量需求32GB-1TB。選擇SSD主要是因為目前主流的SATA SSD相較于eMMC 5.0性能高50%,且正在向更高速的PCIe接口發展,同時SSD容量隨著3D NAND普及,可輕松向TB級邁進,更重要的是SSD高集成度相較于HDD傳統硬盤更符合汽車要求的防震、抗摔、耐高溫等特性。
2017年三星、東芝、慧榮、江波龍等正在擴大BGA NVMe SSD產品線,BGA封裝SSD是將NAND Flash、控制芯片、外圍器件等封裝在一起,不僅具有高性能、大容量、抗震等優勢,其面積分別僅占標準2.5英寸和M.2 2280 形態SSD的5%和18%,更節省空間,可為多樣化需求的汽車客戶提供更好的定制化解決方案。
未來智能汽車、無人駕駛等數據存儲對SSD需求更大
隨著傳感技術越來越發達,ADAS、自動駕駛等應用的增加,未來智能汽車,尤其是無人駕駛,將不僅是交通工具,更是信息匯總、數據計算和傳輸中心,對數據存儲和處理能力的要求也會越來越高。
目前發展最快的汽車駕駛輔助系統ADAS,預計2020年新車搭配率將達20%,其支持行人偵測/避讓、車道偏離警報、盲點偵測、緊急制動、疲勞監控等,這些需要大量CMOS傳感器、MEMS傳感器、探測雷達等感知周圍環境,新一代ADAS系統需要大容量存儲和高效運算支撐系統的快速反應,尤其是圖像傳感器的數量和分辨率不斷提升,會產生海量數據存儲需求。
▲智能汽車系統
▲高級駕駛員輔助系統應用組成
到2020年,預計80%以上的汽車上都有一定的互聯功能,無人駕駛汽車(感應+認知+行動)將配備大量的傳感系統,比如:GPS接收器、激光雷達、超聲波傳感器,以及高清攝像頭等,為實現自動駕駛汽車的互聯性,包括儀表盤系統、導航系統、信息娛樂系統、動力傳動系統等,都需要存儲數據為自動駕駛汽車提供基礎數據作為參數。據說谷歌的無人駕駛汽車每秒收集750MB的數據,每小時可以產生1TB的有用數據量,將成為另一個數據中心,對大容量SSD需求將更大。
下面這張圖展示了無人駕駛汽車‘看’到的世界,并且準備左轉。它正在捕捉所發現的一切,比如車、行人、鳥、滾動的球、掉落的煙頭等,并將所有數據融合在一起并做出駕駛決策,如果他看到滾動的球,就能判斷出一個孩子可能將跑進車道。
▲谷歌無人駕駛系統
▲谷歌無人駕駛汽車
到2020年,汽車市場對Memory需求將暴增10倍
2017年汽車市場對Memory存儲需求主要是車載導航系統、娛樂系統、行車記錄儀、ADAS輔助駕駛系統等,以目前汽車市場存儲需求估算,每輛車對Mobile DRAM平均容量需求大約8GB,對NAND Flash平均容量需求在25GB左右。
到2020年,每輛車所產生的數據存儲量對Mobile DRAM平均容量需求將增加到30GB以上,對NAND Flash平均容量需求更是增加到200GB,較2017年暴增10倍,無人駕駛汽車對NAND Flash存儲量將在TB級以上,對NAND Flash需求更大。
為了應對智能汽車快速增長,汽車廠商開始預定Flash 原廠的2D NAND產能,一輛智能汽車售價在3萬美金,不在意NAND Flash貴幾塊美金,供應和品質最重要,供應固定、高價格、包產線方式找原廠預定,導致Flash 原廠因為利潤和前景的驅動將更多2D NAND產能供應給汽車廠商。
來源:中國閃存市場ChinaFlashMarket
雖然Flash原廠將在2017下半年增加3D NAND產出量,但由于3D NAND剛推向市場應用,汽車廠商顧慮安全因素還不敢大量備貨,并且汽車的品質測試10萬公里,3D NAND的應用需要1年左右測試時間,大概在2年后3D NAND才會進入到汽車前裝主存儲中,這樣會導致2D NAND的供應日趨緊張。