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车用内存需求呈现爆炸式增长:华邦备高性能Serial NAND应战

近年来车用内存需求量呈现爆炸式的增长,其原因在于先进驾驶辅助系统(ADAS)技术逐渐成熟,乘客对于车内信息娱乐系统、车用面板的需求日益增加,以及传统仪表板(Cluster)从4.5吋屏幕,慢慢转变成12.3吋的智慧仪表板等等。

以车用面板为例,受惠于信息娱乐、安全,以及车载系统的种种需求,车内显示器的体积和尺寸皆有所提升。根据市调机构IHS预测,到了2021年底,车用面板相关零组件的全球出货总量复合年增长率将达到6%,也就是1.760亿部;且到了2021年,预计7.0吋上的汽车显示器将达到3350万台,年复合增长率将近10%。

这些车载系统的转变将会使得车辆整体数据量大增,其所需的内存容量、数据传输速度,以及可靠与安全性等功能也不得不随之升级。根据市调机构IC insight的报告指出,2018年在消费者对于更为安全的驾驶系统需求,以及各国政府政策的要求带动下,将会为汽车IC市场带来22%的市场增长,市值高达280亿美元。且于2018年,DRAM与内存价格的升高又将为汽车IC市场带来爆发式成长,预计成本将提升22.4%。

 

车用电子 组件信赖度优于一切考虑

而若是提到车辆零组件,「可靠度」往往都是采用的第一考虑,因为车用电子为汽车产业中的一环,为了人身安全须多方考虑可能的情境;虽然车用内存并不具备「产生安全」的能力,但其功能也可能影响驾驶的安全与否。除了组件安全性外,数据保留(Data Retention)也将会是车厂采用的考虑之一,过去车用内存的市场一直以SPI NOR闪存为主,因为其数据保留表现能力较佳,因而受到业界广泛采用。

不过,从2017年开始,此一市场出现些许的转折,端看现今的车用市场,ADAS与仪表板等汽车应用市场,对于车用内存需求与要求不断向上攀升,尤其在储存密度(Density)与快速启动(Instant Boot)等功能方面有极大的需求。

举例来说,汽车制造商会要求电子系统拥有一秒之内可加载操作系统、传输数据,且能立即操作的能力;若是能将其中一部份的作业,如数据传递的工作,加以优化,即可让系统的启动速度更加快速。

对此,华邦电子闪存产品企划处副处长陈苇霖认为,小数据量的应用模式适合采用NOR Flash,但若是需要一瞬间将大量数据传输到DRAM操作的使用情境(例如汽车应用),且要能具备修正错误内存(ECC)的能力,采用符合车规等级的NAND Flash则是一个新的趋势。

 

高效能、高可靠、低成本 华邦新Serial NAND抢进车用市场

由于未来车用市场将越来越蓬勃发展,车体中诸如仪表板、中控台等应用会需要大容量、大数据量且能实时传输的解决方案;对此,陈苇霖指出,过往多数汽车制造商所使用的是64Mb ~ 512Mb的NOR Flash,而在储存密度方面,现今的车辆需求已高达1~2Gbit,成本也会随之提高不少。

 

面对此一市场趋势,车厂虽然可采用嵌入多媒体存储卡(eMMC)为其替代方案,但其仍较适合高阶仪表板所使用;因此,为了满足中低阶车用市场的内存需求,华邦电子推出了一款High Performance Serial NAND。

华邦指出,Serial NAND的封装成本较低,具备价格实惠的优势;同时在性能方面表现又较过往的Parallel NAND来得更佳。其原因在于,当中搭载了该公司特有的连续读取(Continuous Read)可让数据读取、传输速度较以往来得更加快速。

事实上,过去大多数的Serial NAND产品约有七成的使用族群为网通(ADSL、XDSL,以及G-PON)业者,30%为工业类(安防)应用。而在车用平台中,过去相关厂商较为注重NOR Flash技术;不过,此一市场已逐渐转变。华邦表示,从2017年开始,有许多Tier 1的车用系统厂商已开始导入Serial NAND的技术评估。

「这是因为新款高效能Serial NAND的数据传输速度较目前市面上Parallel NAND与Serial NAND快上四倍。」华邦电子产品企划一部经理黄信伟表示,在硬件规格方面,该公司的解决方案与目前市面上的NOR Flash产品封装方式相同,因此可提供高度的兼容性。

此一解决方案效能表现可达80MB/s,可让仪表板画面快速启动;且如此数据传输速度表现,远高于市场上其他NAND Flash竞争对手。而若是想让储存密度容量加大,或是提升数据传输速度,则可透过并联(Dual-Quad)的方式将效能进一步提升至160 MB/s。且因为此一解决方案可提供Dual Quad与Single模式的选择,对于客户而言产品弹性较其他竞争对手来得更高。

过往,业界的SPI产品在大多仅能提供一个I/O时,华邦已可供应四个I/O的解决方案。如今,华邦秉持持续创新的精神,在传输速度提升上,藉由架构设计的创新来达到客户在应用上的需求。

根据陈苇霖观察,目前次世代ADAS与仪表板在数据总线(Data Bus)中,系统单芯片(SoC)于系统端最大吞吐量大约是200 MB/s,然而,将该公司的解决方案透过并联的方式,已经可达到八成的吞吐量。

与此同时,华邦所推出的High Performance Serial NAND采用SLC架构,相较于现今市面上的车用eMMC解决方案所使用的MLC NAND,可以提供更高的可靠度,且成本较低;且与NOR Flash技术相比,此一解决方案则拥有更好的性价比。

除此之外,此一解决方案为符合AEC-Q100车用标准的NAND Flash,工作温度范围于-40~105℃之间。在数据保留能力(写入抹除次数)方面,若以一千次为基准且于85℃的工作情境下,就算eMMC操作在pSLC模式中,eMMC仅能提供有限的数据保存能力,而此一高性能Serial NAND则是可以提供高达十年的保存能力。

「华邦希望利用高质量的车规级NAND Flash,以取代低储存密度的NOR Flash。」陈苇霖认为,目前在车用面板、ADAS等应用中,基本上仍是以低储存密度需求的NOR Flash为主流技术,从256 Mbit一路到1Gbit皆是采用NOR Flash。不过,该公司推出High Performance Serial NAND新款解决方案,不仅成本实惠,且具备高效能优势,未来可望取代NOR Flash的部分市场;再加上该公司为自有晶圆厂,所有制程将可由内部控制,可提供客户长期供货的好处。

随着车辆的连网化,数据储存需求预估在2020年达到1TB;现今国际上已有许多内存大厂进军汽车行业;而华邦电子High Performance Serial NAND所搭载的Continuous Read技术,以及较低的封装成本,势必能满足汽车行业对于组件的高效能、高可靠、低成本等严苛要求。

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