車載SSD硬盤進入TB時代，支持四端口和SR-IOV

佐思汽研發布《2024一汽新四化分析報告暨汽車新四化每周觀察2024年4月第2期》報告。

《2024一汽新四化分析報告暨汽車新四化每周觀察2024年4月第2期》中，除了研究一汽新四化的布局，也分析了近期新四化領域的五個趨勢。其中之一就是：美光推出1.8T四端口SSD，助力自動駕駛和AI大模型數據需求。

據CFMS 報道，在MemoryS 2024中，德賽西威研究院院長黃力發表了《智慧存儲：引領中央計算平臺未來趨勢》。黃力院長表示，“在多域控制階段，手機用什么我們用什么，PC用什么我們用什么，但是未來在中央集成整車架構會發生大的變化，因為汽車電池巨大，而且散熱空間好，所以相較手機、PC限制更少，汽車正慢慢偏向服務器化，意味著汽車需要更高性能的AI能力、計算、域控、區控會更加集中?！?/p>

為了配合這一中央集成化趨勢，自然要求硬件（包括車載存儲）更加集中、性能更強。

4月10日，美光宣布車規級 4150AT SSD 開始送樣。作為全球首款1.8 TB四端口 SSD，該產品提供多達四個片上系統（SoC）接口，可實現軟件定義智能汽車的集中存儲。美光 4150AT SSD 具備多項領先功能，這些功能也代表了車載硬盤的發展方向：

支持四端口，降低每 GB 存儲成本，減少額外存儲設備需求

支持SR-IOV虛擬化，提高了安全性

支持PCIe 4.0 接口，存取速度快

容量高達 1.8 TB，讓車載SSD硬盤進入TB時代

支持四端口，降低每 GB 存儲成本，減少額外存儲設備需求

美光4150AT SSD 可連接多達四個 SoC，在提供高度靈活性的同時，可實現單一數據來源。例如，汽車 OEM 廠商可將一個端口連接到 ADAS 系統，另一個端口連接到 IVI 系統，每個端口在存儲私有數據的同時還能夠訪問公共的關鍵地圖數據，從而降低每 GB 存儲的成本。由于兩個系統可同時訪問共享數據，且減少了數據副本冗余，通過這種方式既可提高性能又能消除存儲瓶頸。

4150AT SSD的存儲技術方案

圖片來源：美光

此外，美光 4150AT SSD 提供的四個端口還可減少對額外存儲設備的需求。由于市場現有解決方案通常只能連接到單個 SoC，所以常被用于單個汽車系統，導致容量出現閑置。如要將 SSD 連接到多個 SoC，OEM 廠商必須使用昂貴的汽車級 PCIe 交換機。通過多系統集中式存儲，美光 4150 SSD 在簡化架構的同時，還能顯著提高系統效率。

過去的車載存儲技術方案

圖片來源：美光

支持SR-IOV虛擬化，提高了安全性

車規級SSD硬盤一般指的是PCIe做物理層，NVMe做通訊協議的固態硬盤。存儲行業的標準制定者JEDEC在2022年11月通過了JESD312標準，12月14日正式公開發布。JESD312定義了用于汽車和類似應用的SSD封裝、協議、環境要求和電氣接口。

JESD312充分考慮汽車電子架構變化，以軟件定義汽車，中央計算架構為目標，允許分割存儲陣列。JESD312支持單根輸入/輸出虛擬化（SR-IOV，全稱Single Root I/O Virtualization），用于許多處理器共享SSD資源的應用

SR-IOV是Intel 在 2007年提出的一種基于硬件的虛擬化解決方案。簡言之，有了 SR-IOV，一個物理設備可以虛擬出多個虛擬設備給虛擬機使用。譬如一個物理網卡可以虛擬出來多個輕量化的PCI-e物理設備，從而可以分配給虛擬機使用。JESD312引入SR-IOV，讓輸入/輸出（I/O）不必經過軟件管理程序（VMM）就能導入 SSD。通過繞開軟件層，支持SR-IOV的SSD，譬如美光 4150AT SSD可將隨機讀取性能提升至高三倍。

來源：JEDEC

美光 4150AT SSD 的 SR-IOV 功能最多可支持 64 臺虛擬機（VM）。獨特的虛擬化技術為單個 SoC 及其虛擬機提供相互隔離的存儲區域，既支持本地數據處理，又能共享存儲池，從而最大限度地提高效率。SR-IOV 功能的優勢在于能將虛擬機（VM）的輸入/輸出（I/O）直接導向 SSD 硬件，這與典型的半虛擬化形成了鮮明對比——在半虛擬化系統中，輸入/輸出（I/O）經過軟件管理程序才能導入 SSD，從而導致延遲。

支持PCIe 4.0 接口，存取速度快

為什么要用車規級SSD，UFS不是SSD么？UFS當然也可以算是SSD，但UFS太慢了，而車規級SSD采用的是PCIe標準，PCIe的彈性空間極大。JESD312確定的是PCIe 4.0標準，實際其包含多個速率，4通道是最低的PCIe 4.0標準，16通道雙工可以到64GB/s。

美光 4150AT SSD 在 4 KB 傳輸中實現超過 600,000 IOPS（每秒輸入/輸出操作次數）和 100,000 IOPS 的隨機讀取和隨機寫入速度。

容量高達 1.8 TB，讓車載SSD硬盤進入TB時代

SSD固態硬盤的優勢之一在于抗震防摔，車載SSD并且具備容量大、抗震性能強、讀寫速度穩定等特點，可以滿足汽車智能化、自動化的需求。

2022年12月，特斯拉已經為新款的Model X和Model S上線了Steam游戲平臺，意味著在車上也能暢玩3A大作了。為了讓用戶不再頭疼動輒上百GB的3A大作，特斯拉在2023年2月份上架了一款1TB大小的車規級固態硬盤。這款固態硬盤的價格也并不便宜，達到了350美元。

這次推出的美光 4150AT SSD系列最高則達到了1.8 TB。

得益于虛擬化功能，美光 4150AT SSD 可幫助汽車制造商提升安全性能?；?SR-IOV 虛擬化，每臺虛擬機（VM） 的數據在硬件上與其他數據相互隔離，既可減少數據或代碼泄漏，又可防止黑客對單臺虛擬機的攻擊危及到其他虛擬機，從而維護關鍵數據的隱私和安全。美光 4150AT SSD 支持汽車安全系統所要求的汽車安全完整性 ASIL B 等級，采用球柵陣列（BGA）封裝，可承受車輛在惡劣環境中可能遭遇的沖擊和振動。

來源：美光

審核編輯：劉清