更智能的存儲如何提升自動(dòng)駕駛汽車(chē)的可靠性

　　自動(dòng)駕駛汽車(chē)的問(wèn)世將極大地改變我們的出行習慣，并在交通運輸行業(yè)掀起一場(chǎng)迅猛的變革。汽車(chē)行業(yè)的數字化轉型將帶來(lái)很多社會(huì )效益，例如減少事故、降低碳排放、改善交通流量、降低汽車(chē)擁有成本、降低保險費用以及提高燃油效率和出行能力。

　　然而，隨著(zhù)在當今道路上開(kāi)展的真實(shí)試驗，自動(dòng)駕駛汽車(chē)必須支持的功能不斷擴展，其復雜程度也在迅速增大。這些自動(dòng)系統將對性能、功耗、安全性、安全保障和可靠性的要求不斷提高。對于汽車(chē)OEM廠(chǎng)商而言，要確保自動(dòng)駕駛汽車(chē)遵守安全規定，就需要按照ISO2626功能安全標準設計軟硬件。如果開(kāi)發(fā)商對此準備不足，那么就需要額外投入資金和時(shí)間來(lái)證明其產(chǎn)品合乎安全標準，從而可能大幅推遲上市時(shí)間、壓縮盈利空間并侵蝕市場(chǎng)份額。

　　自動(dòng)駕駛汽車(chē)安全性與可靠性的核心目標是防止人身傷害和財產(chǎn)損壞。事故在什么時(shí)候發(fā)生，由誰(shuí)來(lái)承擔事故責任，也都是需要思考的法律問(wèn)題。在這樣的交通狀態(tài)下，自動(dòng)駕駛面臨眾多法律問(wèn)題，發(fā)生事故時(shí)如何判定責任歸屬，依然懸而未決。因此，必須避免發(fā)生故障。這就使得汽車(chē)OEM廠(chǎng)商和汽車(chē)市場(chǎng)供應商更加關(guān)注可靠性。因此，證明智能汽車(chē)中的每個(gè)組件都安全可靠顯得至關(guān)重要。

　　更智能、更可靠的存儲

　　采用自動(dòng)駕駛技術(shù)的汽車(chē)配備有高級別的高級駕駛輔助系統（ADAS）功能。這類(lèi)車(chē)輛擁有多部傳感器（攝像頭、激光雷達等）和控制裝置，能實(shí)現自動(dòng)駕駛并避免碰撞。這些傳感器和控制裝置是任務(wù)關(guān)鍵型裝置，不能發(fā)生故障。圖1所示的是具備3、4、5級自動(dòng)水平，能進(jìn)行無(wú)監控駕駛的全自動(dòng)駕駛系統的原理圖。

　　圖1：自動(dòng)駕駛系統：3級/4級/5級系統原理圖

　　非易失性存儲器器件在A(yíng)DAS系統中發(fā)揮重要作用，為重要的任務(wù)關(guān)鍵型事件提供啟動(dòng)代碼存儲和數據日志記錄。隨著(zhù)這些系統智能化水平的提高，它們需要以更高級別的可靠性，更快地處理更多的數據。此外，即便ADAS設計在其他方面表現可靠，如果存儲器未受保護（即未在啟動(dòng)時(shí)或器件運行過(guò)程中驗證存儲器位是否發(fā)生變化），也很容易形成薄弱環(huán)節。

　　由于NOR閃存能提供受高可靠性和集成診斷功能支持的非易失存儲，因此對于任務(wù)關(guān)鍵型應用來(lái)說(shuō)，它是理想的存儲器技術(shù)。集成診斷功能可確保數據完整性，檢測可能的故障，甚至進(jìn)行糾錯。此外，即時(shí)啟動(dòng)功能和高性能快速系統啟動(dòng)時(shí)間等優(yōu)勢在汽車(chē)加電時(shí)有助于立即訪(fǎng)問(wèn)代碼、配置數據和圖形圖像。

　　如今，為了滿(mǎn)足ISO26262等汽車(chē)功能安全標準，存儲器器件系列均需要從頭開(kāi)始進(jìn)行設計。這些新一代存儲器不僅能提供更高的可靠性，而且還能提高性能，大幅降低功耗并減少總體擁有成本。

　　集成

　　簡(jiǎn)化系統最有效的途徑之一是集成。當系統由眾多組件構成時(shí)，每個(gè)組件及其與其他組件的互聯(lián)都可能是潛在的故障點(diǎn)。例如，將MCU與存儲器進(jìn)行集成后，數據和代碼訪(fǎng)問(wèn)速度更快、處理效率更高、可靠性更強、成本更低。此外，由于以往必須由開(kāi)發(fā)人員集成至更大系統中的組件現在可由MCU進(jìn)行內部管理，因此簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)工作。

　　集成的優(yōu)勢現在也擴展到NOR閃存。隨著(zhù)存儲器制造商開(kāi)始將存儲器與Arm Cortex-M0等處理器進(jìn)行集成，為了維護高密度、高速存儲器的可靠性，需要完成種種復雜的處理工作（參見(jiàn)圖2）。板載處理器的問(wèn)世能夠實(shí)現更智能的存儲，從而徹底改變工程師利用閃存開(kāi)展設計的方式。例如，在過(guò)去為了延長(cháng)閃存的使用壽命，需要對損耗均衡軟件實(shí)施大量的開(kāi)發(fā)工作。而現在，損耗均衡問(wèn)題由集成MCU進(jìn)行內部管理。

　　圖2：智能閃存存儲中的集成式Arm Cortex M0

　　采用16nm FinFET技術(shù)生產(chǎn)的新一代復雜SoC還不能將閃存存儲器嵌入到晶片中。因此它們必須依賴(lài)更智能、更可靠的外部NOR閃存技術(shù)。板載處理器不僅可以用于管理存儲器存儲的所有安全關(guān)鍵型領(lǐng)域，而且還可用于管理存儲器的網(wǎng)絡(luò )安全領(lǐng)域，防范惡意攻擊。將集成處理器納入閃存存儲器后，這些單元均由存儲器器件進(jìn)行自我管理，且能通過(guò)快速配置滿(mǎn)足應用的特定要求。

　　不斷變化的要求

　　目前，汽車(chē)行業(yè)正在從駕駛輔助向全自動(dòng)發(fā)展。這些系統將要求在各個(gè)層面上實(shí)現智能，以降低時(shí)延，提高效率。同時(shí)，汽車(chē)的內部架構也正在從主要獨立運行的分立式系統向互聯(lián)系統發(fā)展?；ヂ?lián)系統能在系統間實(shí)時(shí)傳輸數據，并發(fā)揮人工智能和機器學(xué)習的作用。此外，從汽車(chē)中收集到的數據還將用于實(shí)施預測性維護，以便汽車(chē)在發(fā)生故障前就能提示駕駛員維護車(chē)輛。為了進(jìn)行更加復雜的分析以及完成從云端到汽車(chē)的全新軟件升級，還需要將數據發(fā)送到云端。

　　智能閃存存儲居于這些系統的核心位置，因為在極端環(huán)境下，存儲在這些非易失性存儲器中的關(guān)鍵代碼和數據仍需具備可靠性，并且能夠持續使用20年以上而不發(fā)生故障。通過(guò)添加板載處理器，這些存儲器現在能提供更高水平的功能與可靠性，同時(shí)卸載損耗均衡等存儲器管理任務(wù)，利用加密保護強化系統安全并開(kāi)展安全關(guān)鍵型診斷。

　　自動(dòng)駕駛是一個(gè)快速發(fā)展的行業(yè)，全新的安全特性和安全保障特性也將以同樣的速度完成開(kāi)發(fā)并符合規范。OEM廠(chǎng)商需要一種靈活架構來(lái)及時(shí)適應這些標準并引入能增強長(cháng)期可靠性的高級功能。例如，當存儲器能預測特定類(lèi)型的故障時(shí)，它就能開(kāi)始優(yōu)先處理。

　　為了幫助汽車(chē)OEM廠(chǎng)商打造合規系統，存儲器制造商需要提供符合ISO 26262規范的安全文檔，包括詳盡的安全性分析報告，如安全手冊、故障模式的影響與診斷分析（FMEDA）、相依故障分析（DFA）和情景無(wú)關(guān)安全元素（SEooC）。此外，存儲器制造商還需要積極制定并遵守這些標準，確保他們生產(chǎn)的組件持續符合法規要求。

　　Cypress的Semper NOR閃存等存儲器器件專(zhuān)為應對新一代汽車(chē)和工業(yè)系統面臨的挑戰而開(kāi)發(fā)，能滿(mǎn)足各項質(zhì)量、可靠性和安全標準。