隨著全球智能手機(jī)、筆記本電腦等主要存儲(chǔ)器應(yīng)用市場(chǎng)增長(zhǎng)動(dòng)能的日趨放緩，汽車作為下一代主流智能終端平臺(tái)近年來也逐漸成為各大存儲(chǔ)技術(shù)廠商追捧的對(duì)象。今年以來，在全球主流車企以及蔚來、小鵬這類造車“新秀”們的強(qiáng)勢(shì)推進(jìn)下，整車ADAS、車載娛樂等功能正快速在全球汽車市場(chǎng)放量，并被普遍認(rèn)定為新一代“智能汽車”的標(biāo)配，而多傳感器融合以及多屏、大屏顯示賦能下的車載軟硬件系統(tǒng)無疑需要搭載更多的車載存儲(chǔ)器。另一方面，5G時(shí)代也正步步逼近，新一代5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加持下的車載互聯(lián)及通訊等相關(guān)功能也將催生更多的存儲(chǔ)器應(yīng)用需求，車載存儲(chǔ)市場(chǎng)正蓄勢(shì)待發(fā)。
多年以來，得益于智能手機(jī)、PC等消費(fèi)電子市場(chǎng)的持續(xù)高景氣增長(zhǎng)，存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一直都順風(fēng)順?biāo)绕涫侨ツ暌詠恚虼鎯?chǔ)器市場(chǎng)出現(xiàn)大幅漲價(jià)潮，讓諸如三星、鎂光等全球存儲(chǔ)顆粒原廠及產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)商們賺的盆滿缽滿。但隨著以智能手機(jī)為代表的整體消費(fèi)電子市場(chǎng)增長(zhǎng)動(dòng)能的大幅減緩，終端出貨量的驟減使得整個(gè)消費(fèi)類存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)紅利也開始漸漸消失。相比之下，汽車產(chǎn)業(yè)則得益于ADAS傳感器融合、多屏和大屏車載娛樂以及高速車聯(lián)網(wǎng)通訊等應(yīng)用的日益興盛，已成為當(dāng)下全球各大存儲(chǔ)器廠商競(jìng)相發(fā)力的重要利基市場(chǎng)。
慧榮科技總經(jīng)理茍嘉章在接受本刊采訪時(shí)表示：“雖然現(xiàn)階段汽車領(lǐng)域的存儲(chǔ)看起來并沒有什么大容量的應(yīng)用，可能只到8G或者64G左右。但是在歐洲，像奔馳以及寶馬等很多汽車大廠都已經(jīng)將汽車前面的儀表板做成了LCD電子化顯示，不少國內(nèi)廠商也都在跟進(jìn)，而這種數(shù)字圖形的儀表板應(yīng)用里面就需要很多的存儲(chǔ)器。另一方面，到2020年，當(dāng)5G開始普遍全面布局的時(shí)候，汽車的‘智能’和‘聯(lián)網(wǎng)’也將滋生大量的高速數(shù)據(jù)交互類應(yīng)用，這也就需要更多具備‘高速+高容量’性能的車載存儲(chǔ)器。”而據(jù)記者了解，目前來看，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)L3級(jí)的智能汽車需要至少16GB的DRAM和256GB的NAND存儲(chǔ)器，而一個(gè)L4或L5級(jí)的全自動(dòng)駕駛汽車業(yè)內(nèi)預(yù)估則需要74GB的DRAM和高達(dá)1TB的NAND，照此趨勢(shì)發(fā)展，待5G相關(guān)應(yīng)用和自動(dòng)駕駛真正量產(chǎn)后，車載市場(chǎng)無疑將再度呈現(xiàn)甚至超越消費(fèi)電子存儲(chǔ)器市場(chǎng)的高景氣態(tài)勢(shì)。
但與消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)不同的是，由于供應(yīng)鏈嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)把控及相對(duì)更長(zhǎng)的供貨周期，車載存儲(chǔ)器本身在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上也面臨著更多的高階挑戰(zhàn)。茍嘉章告訴記者：“汽車的門檻在于它的規(guī)格和需求，經(jīng)歷的時(shí)間非常長(zhǎng)，由于很多車載端的應(yīng)用關(guān)乎人生安全，因此門檻非常高。包括像德國大廠的車規(guī)，比如簡(jiǎn)單的像AEC-Q100，雖然是一個(gè)很簡(jiǎn)單的車規(guī)，但是進(jìn)來之后還有ASPICE，Level 1、Level 2以及Level3，要符合這些標(biāo)準(zhǔn)用的設(shè)計(jì)就必須要比消費(fèi)性電子的強(qiáng)度強(qiáng)10倍，比如半導(dǎo)體的制程我們都要另外付費(fèi)給臺(tái)積電來做特殊的制程，硬件設(shè)計(jì)要符合車規(guī)的設(shè)計(jì)過程，軟件也需要符合車規(guī)規(guī)定的軟件寫的方法和過程，要求非常嚴(yán)謹(jǐn)，而且這不是一般的公司可以做的，你必須要有足夠的承諾才行。”
以最簡(jiǎn)單的車規(guī)AEC-Q100為例，點(diǎn)序科技股份有限公司某產(chǎn)品工程師對(duì)記者表示：“AEC-Q100僅僅是車載存儲(chǔ)器過車規(guī)的第一道關(guān)卡，它主要是用來預(yù)防IC產(chǎn)品可能發(fā)生各種狀況或潛在的故障狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)中會(huì)采用各種評(píng)估和測(cè)試方案來對(duì)每個(gè)芯片的個(gè)案進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量和可靠度確認(rèn)。典型的比如AEC-Q100-005、AEC-Q100-006、AEC-Q100-008以及AEC-Q101系列等，即可寫可擦除的永久性記憶的耐久性和數(shù)據(jù)保持及工作壽命測(cè)試、熱電效應(yīng)引起的寄生閘極漏電流測(cè)試、早期壽命失效率(ELFR)以及車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體分立器件應(yīng)力測(cè)試等，加上ASPICE、QS9000/TS16949以及后續(xù)的其他一系列車規(guī)測(cè)試，都是現(xiàn)在市場(chǎng)衡量車載存儲(chǔ)器產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)，而且還有很多關(guān)乎汽車數(shù)據(jù)安全方面的測(cè)試也都囊括在內(nèi)。要想滿足這些指標(biāo)，廠商在存儲(chǔ)主控芯片設(shè)計(jì)端需要經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)期且精密的前期研發(fā)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，因?yàn)橐坏┎渴疬M(jìn)汽車系統(tǒng)，再想停止就會(huì)產(chǎn)生高昂的成本，有時(shí)根本不可能為了支持壽命周期短暫的零部件而重新驗(yàn)證一款設(shè)計(jì)，因?yàn)楹芏嗲闆r下重新驗(yàn)證的成本可能高達(dá)數(shù)十萬美元并花費(fèi)更長(zhǎng)的驗(yàn)證時(shí)間，且不利于產(chǎn)品的后期市場(chǎng)推進(jìn)。這些對(duì)于存儲(chǔ)芯片供貨商來說，無論是在產(chǎn)品的尺寸、設(shè)計(jì)、合格率還是成本控制上都提出了非常高的挑戰(zhàn)。”
同時(shí)，在故障率及可靠性方面，深圳市江波龍電子有限公司汽車電子事業(yè)部總經(jīng)理栗雪利也表示：“對(duì)于消費(fèi)級(jí)電子比如手機(jī)或者家用的產(chǎn)品，存儲(chǔ)芯片做到千分之一甚至萬分之一的不良率就已經(jīng)很好了，因?yàn)橐磺瑝囊黄M(fèi)級(jí)設(shè)備其他器件可能就已經(jīng)壞的差不多了，所以消費(fèi)類存儲(chǔ)產(chǎn)品不良率要求一般在千分之一左右水平。但在汽車?yán)锩妫托枰龅?0PPM級(jí)別，故障率是十萬之一的級(jí)別，這里真的不只是萬無一失，要求非常嚴(yán)格。所以從概念談就是在產(chǎn)品布局上，江波龍電子面臨最大的挑戰(zhàn)其實(shí)是在產(chǎn)品的品質(zhì)和可靠性驗(yàn)證，而且更主要是前端的可靠性還不只是后端，可能產(chǎn)品真正出來之前性能就需要做的非常棒。當(dāng)然，后端市場(chǎng)也需要跟后端客戶配合做好可靠性驗(yàn)證，所以整體看來這個(gè)過程需要做非常大量的工作，需要新的大量額外投入，包括技術(shù)儲(chǔ)備、測(cè)試以及設(shè)備資金投入等各個(gè)方面。”
另外，隨著越來越多網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用的誕生，數(shù)據(jù)安全和加密保護(hù)也成為市場(chǎng)考量車載存儲(chǔ)器安全性的重點(diǎn)。點(diǎn)序科技股份有限公司某產(chǎn)品工程師認(rèn)為：“由于存儲(chǔ)器是直接與整車數(shù)據(jù)打交道的關(guān)鍵部件，業(yè)內(nèi)廠商一般在存儲(chǔ)芯片設(shè)計(jì)之初就要充分考慮到各種數(shù)據(jù)安全控制和加密機(jī)制的冗余設(shè)計(jì)，并在存儲(chǔ)芯片的硬件電路系統(tǒng)以及軟件固件上做出相應(yīng)的配置。尤其是近年來像OTA空中升級(jí)以及T-Box這種應(yīng)用越來越廣泛，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互已成為很多新車型的標(biāo)配功能，對(duì)存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制及安全機(jī)制都提出了更高的要求。一般在開發(fā)車載存儲(chǔ)芯片時(shí)，都會(huì)在一些數(shù)據(jù)交換比較頻繁的線路上加載不同的安全保護(hù)模塊或者開關(guān)、甚至更嚴(yán)密的加密機(jī)制設(shè)計(jì)，以保證整個(gè)存儲(chǔ)電路在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互過程中，線路通暢且不容易受到外界干擾。當(dāng)然，加載的數(shù)據(jù)安全保護(hù)模塊和相關(guān)機(jī)制越多越好，但這也會(huì)帶來成本的提升，對(duì)此每個(gè)廠商也都會(huì)有自己的考量，如何能夠把控成本以及安全性模塊設(shè)計(jì)之間的平衡就是每個(gè)廠商各自的特色了。”
除上述以外，作為另一大評(píng)估汽車半導(dǎo)體產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，存儲(chǔ)器的環(huán)境適應(yīng)性能設(shè)計(jì)也充滿挑戰(zhàn)。與大多數(shù)搭載于汽車端的半導(dǎo)體器件相同，車載存儲(chǔ)器也時(shí)常需要經(jīng)歷高溫、雨雪、電磁波干擾以及振動(dòng)等各種惡劣的環(huán)境，而不同的行駛環(huán)境對(duì)存儲(chǔ)器性能的設(shè)計(jì)也提出了不同的要求，如何能夠在這些嚴(yán)苛應(yīng)用環(huán)境下仍能保持存儲(chǔ)器件的隨時(shí)可讀、可寫以及長(zhǎng)時(shí)存儲(chǔ)等能力，成為各大廠商決勝全球車載存儲(chǔ)市場(chǎng)的關(guān)鍵。
在環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)上，寬溫控制以及抗干擾性能是其中最主要的兩塊，也是當(dāng)前市場(chǎng)評(píng)估車載存儲(chǔ)器的實(shí)際性能的關(guān)鍵指標(biāo)。栗雪利告訴記者：“由于汽車行駛的外部環(huán)境溫度變化非常大，比如像后視鏡那個(gè)區(qū)域，太陽長(zhǎng)時(shí)間照射后的溫度可以達(dá)到90-100度左右，這對(duì)存儲(chǔ)器的寬溫控制性能有很高的要求，在車載存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)上我們一般都需要做從-40度到105度的溫度設(shè)計(jì)，以保證在極低溫環(huán)境和高溫環(huán)境下的寬溫范圍內(nèi)存儲(chǔ)性能都可穩(wěn)定發(fā)揮;另一方面，在很多駕駛環(huán)境下會(huì)經(jīng)常有電磁波等環(huán)境干擾，這對(duì)數(shù)據(jù)的可靠性也會(huì)產(chǎn)生不小的影響，所以在設(shè)計(jì)上也會(huì)針對(duì)存儲(chǔ)器的抗干擾性能做很多工作。”除此之外，在關(guān)乎整車行駛安全性的部分，車載存儲(chǔ)器在響應(yīng)速度、抗振動(dòng)、可靠性、糾錯(cuò)機(jī)制、Debug機(jī)制、可回溯性以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的高度穩(wěn)定性等方面，相比消費(fèi)類產(chǎn)品來說也都提高了很多個(gè)量級(jí)。
而隨著應(yīng)用要求的成倍提升，存儲(chǔ)器的生產(chǎn)成本自然也會(huì)進(jìn)一步提高，栗雪利補(bǔ)充到：“在生產(chǎn)成本上，我們估計(jì)至少是比消費(fèi)級(jí)提高了20%以上，最主要體現(xiàn)還是在產(chǎn)品良品率，需要特別測(cè)試和篩選。在芯片封裝里面用的元器件和基板/封裝材料等成本會(huì)顯著增加，一般的消費(fèi)類產(chǎn)品，溫度適用范圍在70度以下即可，而車載領(lǐng)域就需要本身的電容和基板設(shè)計(jì)都具有耐高溫特性。同時(shí)，bonding所用的線材，普通消費(fèi)類產(chǎn)品可以用鋁線，而車載所用的必須使用金線來做bonding，因此整體成本都比較高。"
由此可見，基于汽車領(lǐng)域特殊的車規(guī)指標(biāo)及嚴(yán)苛的應(yīng)用環(huán)境等多方面的要求，傳統(tǒng)存儲(chǔ)器廠商們?cè)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)、工藝等多方面將面臨比消費(fèi)級(jí)更多更高的挑戰(zhàn)，而車載領(lǐng)域準(zhǔn)入門檻的大幅提升，也注定使得存儲(chǔ)器的大部分市場(chǎng)和利潤(rùn)會(huì)被真正擁有實(shí)力和技術(shù)資源的大廠所攫取。不過，對(duì)于如今眾多已經(jīng)開始著手布局車載存儲(chǔ)市場(chǎng)的企業(yè)來說，全球廠商幾乎都處于同一起跑線，在接下來的時(shí)間里，如何能夠深入車載領(lǐng)域不同的應(yīng)用場(chǎng)景、精準(zhǔn)把控客戶的定制化需求則是制勝關(guān)鍵。(責(zé)編：振鵬)
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