Comprendere il ruolo fondamentale della memoria integrata per liberare l’AI nell’industria automobilistica
Attualmente, l’industria automobilistica si trova davanti a importanti cambiamenti di mercato, indotti sia dall’elettrificazione che dal crescente utilizzo dell’intelligenza artificiale. In un’epoca in cui i veicoli elettrici (EV) conquistano terreno e le auto si evolvono in sofisticate macchine definite dai software, il ruolo dei dati non è mai stato tanto cruciale. La trasformazione dei veicoli in piattaforme digitali ha spalancato ampie opportunità di innovazione, che potrebbero migliorare la sicurezza sulle strade e offrire nuove funzionalità in risposta alle esigenze dei consumatori. Nell’ambito dell’archiviazione dei dati rappresenta tuttavia una sfida impegnativa.
Affinché la prossima evoluzione della tecnologia automobilistica sia un successo, tutte le soluzioni devono essere efficienti, scalabili, sicure e in grado di produrre il giusto livello d’innovazione, aiutando nel contempo il settore a navigare fra gli ostacoli persistenti e le normative. Le soluzioni per l’archiviazione dei dati sono determinanti per consentire ai veicoli intelligenti di stare al passo con le esigenze del panorama tecnologico automobilistico in evoluzione. Tuttavia, la progettazione e la scelta di soluzioni per l’archiviazione destinate ad implementazioni in campo automobilistico richiedono una profonda comprensione dei panorami attuali e futuri.
Aumento delle esigenze in termini di dati e risvolti per i progettisti dell’automotive
La spinta verso la sicurezza intelligente dei veicoli ha portato all’integrazione di un maggior numero di funzioni legate ai sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS), quali la frenata automatica di emergenza (AEB) il cruise control adattivo (ACC) e l’assistente al mantenimento della corsia (LKA). Questi sistemi necessitano di una vasta gamma di tecnologie per immagini, radar, LiDAR e di percezione d’altro tipo per garantire un funzionamento sicuro. In più, generano notevoli volumi di dati che devono essere rapidamente archiviati e analizzati dall’elettronica di controllo. A seguito dell’ampliamento dell’integrazione degli ADAS, la necessità di archiviare i dati dei veicoli moderni ha registrato un aumento esponenziale.
Allo stesso tempo, nell’ultimo decennio si è evoluta anche la funzionalità dell’infotainment. Al giorno d’oggi, i consumatori danno molta più importanza agli optional disponibili per l’abitacolo, come la possibilità di cambiare il colore degli interni, il controllo intelligente del clima e display LCD più grandi. Questi potenziamenti hanno tuttavia un prezzo.
Il volume di dati generato dai moderni sistemi dei veicoli è sbalorditivo e va oltre quanto si poteva immaginare solamente un decennio fa. Siamo velocemente passati da auto con spazio di archiviazione da meno di un gigabyte nei primi anni 2000 alle decine di gigabyte negli anni 2010 e adesso, negli anni 2020, alle centinaia.
Complessità nel realizzare veicoli definiti dai software e autonomi
Il concetto di veicoli definiti dai software (SDV) sta catturando l’interesse di numerosi OEM in campo automobilistico, in quanto ha la potenzialità di offrire ai consumatori esperienze e miglioramenti personalizzati, portando l’esplorazione di nuove opportunità di business oltre la vendita iniziale del veicolo. I consumatori sono già abituati all’adattabilità e ai progressi derivati dall’utilizzo di software tramite smartphone e computer: se questi mercati hanno prosperato, anche il settore automobilistico potrebbe ottenere gli stessi benefici.
Nondimeno, il successo degli SDV dipende dalla capacità di sviluppare auto con potenza di elaborazione e limiti massimi di archiviazione dei dati sufficienti, che consentano l’integrazione di funzionalità future, tenendo comunque le spese di produzione sotto controllo. Ad esempio, se un costruttore vuole integrare funzionalità aggiuntive in futuro, come la navigazione 3D o l’utilizzo di telecamere incorporate come le telecamere da cruscotto, i progettisti devono garantire che l’archiviazione abbia velocità, ampiezza di banda e capacità disponibile necessarie a supportare efficacemente queste operazioni. Di conseguenza, gli OEM in campo automobilistico saranno in grado di adottare gli SDV soltanto se il mercato dell’archiviazione dei dati potrà offrire soluzioni convenienti che possano adattarsi anche ai futuri requisiti tecnici.
La guida autonoma è un altro concetto che si sta dimostrando arduo da concretizzare per il settore automobilistico. Le normative sono un ostacolo diretto che può fare della sperimentazione e della verifica dei sistemi operazioni lunghe e costose. Il rischio stesso rallenta anche lo sviluppo, con la diffidenza degli OEM circa i contenziosi derivanti dai veicoli autonomi che provocano incidenti stradali. I costruttori sono anche meno impulsivi: l’industria dei trasporti pullula di casi in cui le aziende non hanno proceduto con cautela e hanno tentato il “salto” in avanti provocando battute d’arresto e guasti che, in alcuni casi, hanno portato a perdere il sostegno dei consumatori.
Al momento attuale, tuttavia, la sfida tecnica principale risiede nel conquistare un livello sufficiente di potenza di calcolo, percezione e sviluppo dei software, affinché i veicoli autonomi possano transitare in ambienti diversi da autostrade e aree urbane ben segnalate.
Negli ultimissimi anni, si è evidenziato che per conseguire ADAS più sofisticati e veicoli con livello di autonomia 4 e 5 più elevato, ai costruttori di automobili serve essenzialmente creare un “server su ruote”; si tratta di un’attività incredibilmente complessa da svolgere, che comprende sia la potenza di elaborazione grezza che l’architettura di sistema. Le funzionalità avanzate della guida autonoma, quali il funzionamento in tempo reale e le complesse necessità di elaborazione, rendono un’architettura centralizzata più idonea degli attuali approcci distribuiti o basati sul dominio. Questa evoluzione consente una migliore integrazione della percezione, del processo decisionale e dei sistemi di controllo, ma necessita di tecnologie di archiviazione ad alte prestazioni e ottimizzate.
Progettazione di soluzioni di archiviazione per il settore dell’automotive
Le necessità di soluzioni di archiviazione per i veicoli si sono evolute, richiedendo campi di temperatura più ampi, miglior resistenza alle vibrazioni, capacità di elaborazione in tempo reale, tempi di avvio più rapidi e operazioni di lettura/scrittura uniche rispetto alla memoria enterprise o consumer. Di conseguenza, il settore sta adottando tecnologie su misura che possano soddisfare le esigenze, promuovere l’innovazione, accogliere i futuri potenziamenti degli SDV e garantire una disponibilità prolungata per essere in linea con i cicli di prodotto estesi del settore.
La comprensione del mercato automobilistico in perenne evoluzione è determinante per fornire le soluzioni giuste. Da decenni, KIOXIA si impegna in questo sforzo, fornendo una vasta gamma di prodotti in grado di funzionare in condizioni di temperatura estese e con qualifica AEC-Q100.
Il settore fa attualmente affidamento su due principali forme di memoria flash NAND: scheda multimediale integrata (e-MMC) e archiviazione flash universale (UFS). I futuri veicoli potranno esplorare supporti alternativi come le SSD. Tuttavia, al momento si evitano le opzioni di archiviazione rimovibili a motivo delle preoccupazioni inerenti al distacco dello spazio di archiviazione.
Nonostante sia stata stabilita come standard nel 2007, l’e-MMC resta una scelta popolare per i sistemi automobilistici meno esigenti, che continueranno a utilizzare l’e-MMC negli anni futuri per il suo basso costo e le minori capacità di archiviazione. Tuttavia, la velocità di trasferimento dell’e-MMC è limitata a un massimo di 400 MB/s a causa della sua interfaccia parallela e non soddisfa le esigenze in perenne crescita dell’industria automobilistica.
Al contrario, l’UFS 3.1 si adegua alla crescente complessità dei requisiti automobilistici, supportando sia gli abitacoli digitali che i sistemi di infotainment, e fornendo la scalabilità necessaria a soddisfare le crescenti esigenze dei veicoli moderni in termini di dati. L’UFS 3.1, dotata di un’interfaccia seriale, rende possibile la comunicazione bidirezionale consentendo operazioni di lettura e scrittura simultanee e arrivando a velocità di trasferimento di 2320 MB/s. Queste prestazioni surclassano quelle dell’e-MMC. Per la prossima generazione di veicoli occorrono tuttavia ulteriori progressi.
Supporto all’evoluzione dei veicoli con l’innovazione nelle memorie flash
In risposta alle necessità dei futuri veicoli con livello di autonomia 4 e 5, nonché degli SDV, KIOXIA ha lanciato i primi dispositivi di memoria flash UFS versione 4.0 del settore. Rispetto all’attuale UFS 3.1, questi dispositivi presentano una velocità massima più elevata di 4640 MB/s e integrano nuove funzionalità, progettate per essere più adatte alla prossima generazione di veicoli.
L’avvio immediato, a differenza delle implementazioni di archiviazione consumer ed enterprise, è una necessità imprescindibile in quasi tutti i sistemi automobilistici. I dispositivi UFS 4.0 di KIOXIA sono muniti di un supporto della sequenza di avvio del collegamento ad alta velocità (HS-LSS) che consente un avvio più veloce del collegamento tra il dispositivo e l’host a una velocità HS-G1 di grado A (1248 MB/s) rispetto alle UFS tradizionali. Questo contribuisce a una riduzione dei tempi di avvio del collegamento del 70% (figura 1).
Nelle operazioni critiche per la sicurezza, come l’elettronica di controllo del veicolo, l’integrità del sistema è essenziale. Per soddisfare questo requisito, l’UFS 4.0 dispone di una funzionalità di aggiornamento incorporata, che migliora l’affidabilità dei dati mediante l’aggiornamento di quelli degradati, prevenendo il danneggiamento dei dati anche nel difficile ambiente interno del veicolo. Inoltre, la funzione di diagnosi estesa consente agli utenti l’accesso a informazioni essenziali provenienti dal dispositivo UFS, consentendo l’adozione di misure proattive.
L’UFS 4.0 utilizza anche la tecnologia BiCS FLASH 3D di 8a generazione di KIOXIA, la quale propone maggiori prestazioni e densità di archiviazione rispetto alle precedenti generazioni. Quando sono combinate, queste funzionalità si armonizzano a formare un prodotto che non solo si adatta al mercato, ma soddisfa tutte le esigenze. Le prestazioni e la funzionalità dell’UFS 4.0 spianeranno la strada ai veicoli autonomi e all’architettura centralizzata, mentre le sue densità di archiviazione pari a 28, 256 e 512 GB offriranno soluzioni vantaggiose in termini di costo per l’integrazione dei veicoli. Questo consentirà di integrare costantemente funzionalità aggiuntive ai veicoli definiti dai software.
Conclusioni
La chiave per liberare gli SDV e le auto autonome su larga scala risiede nell’ampliare i confini delle tecnologie sottostanti quali i processori e l’archiviazione a memoria flash, per indurre una riduzione dei costi e aumentare le prestazioni. Tuttavia, il mercato attuale è segnato dai veicoli di vecchia generazione e da modelli innovativi di lusso, destinati a rimanere nell’immediato futuro.
Il mercato dell’automotive esige sia e-MMC di lunga durata che ambiziose soluzioni di UFS prestazionali. Le memorie flash per il settore automotive rappresentano l’impegno costante di KIOXIA nel fornire dispositivi che siano totalmente ottimizzati per l’impiego automobilistico, con funzionalità e progetti personalizzati, allineati alle necessità e alla longevità dei prodotti del mercato.
