汽車存儲市場前景

Ⅰ 汽車電動化智能化浪潮到來 汽車存儲晶元需求大幅提升

隨著移動互聯網和物聯網的發展，數據存儲需求猛增，對相關的數據存儲公司形成中長期利好。

一、數據存儲類別

按照存儲介質的不同，現代數字存儲主要分為光學存儲、磁性存儲和半導體存儲三類。

2019年各類存儲市場規模及佔比

光學存儲包括CD、DVD等常見形式。

磁性存儲包含磁帶、軟盤、硬碟等。

半導體存儲是存儲領域應用最廣、市場規模最大的存儲器件。

半導體存儲又可以分為易失性存儲晶元和非易失性存儲晶元。

易失性存儲晶元在所在電路斷電後，將無法保存數據，代表性產品有DRAM和SRAM。

非易失性存儲晶元在所在電路斷電後，仍保有數據，代表性產品為NAND Flash和NOR Flash。

1.DRAM簡介

DRAM和Flash是目前市場上最為重要的存儲器晶元。

DRAM是一種動態隨機存取存儲器，通常以一個電容和晶體管為一個單元排成二維矩陣。

由於晶體管電路會有漏電電流，導致電容上所存儲的電荷數量並不足以正確地識別。因此DRAM需要周期性地充電，因此被稱為"動態"存儲器。

具有高容量、大帶寬、低功耗、短延時、低成本等特徵，主要應用於智能手機（43%）、伺服器（30%）、PC（13%）等領域。

它是半導體行業最大的單一產品類別，2019年市場規模為620億美元，在半導體存儲市場佔比56%。

2.快閃記憶體(Flash)簡介

快閃記憶體(Flash)在沒有電流供應的條件下也能夠長久地保持數據，其存儲特性相當於硬碟。

Flash具有壽命長、體積小、功耗低、非易失性等特點和優勢，主要用於代碼存儲和數據存儲等，下游應用為消費電子、移動通信、網路通信、個人電腦、伺服器等領域。

Flash主要有NAND和NOR兩種，2019年二者市場規模分別為460億和22億美元，佔比為42%和2%。

Flash器件在寫入操作前必須先執行擦除，NAND擦除操作簡便，因此NAND寫入速度比NOR快很多。

盡管NOR Flash寫入和擦除速度較慢，但讀取速度較快。初期電腦、筆記本以及功能手機等主要需求在於系統底層程序讀取，因此在功能手機時代，NOR Flash風靡一時。

3.各類存儲晶元性能對比

對比DRAM和SRAM來看：SRAM單個存儲單元所需晶體管數量較多、讀寫速度較快，但整體價格較貴且容量較小，因此只在要求比較苛刻的地方使用。

而DRAM容量較大、在價格上存在顯著優勢，應用領域廣泛。

對比NAND和NOR來看：NOR的特點是可在晶元內執行，也即應用程序可直接在 FLASH之上運行，因而讀取的效率很高，但僅在小容量時（1~16MB）具備較高的性價比。

NAND的特點是存儲容量較大、改寫速度優於NOR，廣泛應用於手機、固態硬碟（SSD）等領域。

二、 汽車 存儲晶元的市場空間

隨著 汽車 電動化與智能化迅猛發展， 汽車 中配置的電子零組件佔比越來越高。

根據麥肯錫統計數據，純電動 汽車 的半導體成本為704美元，比傳統 汽車 350美元高出近1倍。

據測算平均每輛車搭載半導體平均為1600個。

汽車 晶元市場規模從2016年的321億美元增至2020年的450億美元，復合增速為8.81%。

2016-2025年全球 汽車 晶元市場規模及預測

搜狐 汽車 預測，全球 汽車 晶元市場規模在2025年或達630億美元，2016-2025年復合增速為7.78%。

Trendforce預計2021年每輛車的DRAM用量約為4GB，未來三年車載DRAM用量CAGR增速將超過30%。

1.自動駕駛對存儲晶元的需求帶動

自動駕駛系統的引入能夠有效降低人為因素造成的交通事故，自動駕駛系統有望成為未來 汽車 的標配。

自動駕駛系統各階段示意圖

無人駕駛 汽車 將配備大量的感測系統，需要存儲數據為自動駕駛 汽車 提供基礎數據作為參數，催生對大容量存儲需求提升。

L2/L3級的自動駕駛 汽車 對DRAM和NAND FLASH的平均容量需求約為8GB和25GB左右。

而未來L4/L5級的全自動駕駛 汽車 則對DRAM和NAND FLASH的平均容量需求約為30GB和200GB左右,需求分別提升3倍和7倍。

根據ifineon數據統計，從L2級向L4/L5級升級時，其單車半導體成本將從160美元左右大幅提升至970美元，即提升5倍。

2.電動化對存儲晶元的需求帶動

而除了 汽車 智能化以外，電動化的發展趨勢也會對車載存儲晶元性能有著更高的要求。

電動 汽車 的核心部件BMS（電池管理系統）需要實時記錄和存儲數據，包括 汽車 電池電流、電壓、溫度、電機轉速等。並且這些數據需要以極高的頻率進行實時且連續地擦寫。

因而當電動車的續航能力、充電速度等不斷提升時，對存儲晶元的循環壽命、擦寫速度以及功耗等亦存在較大的升級需求。

未來車載存儲市場有望迎來量價齊升的高速增長階段。根據IHS數據統計，2019年，車載存儲晶元全球市場規模已達到33.6億美元，占 汽車 半導體行業規模比例約為8%左右。

預計車載存儲2021-2025年CAGR將超過17%

預計2025年該佔比將提升至12%，2021-2025年CAGR將超過17%，成為未來 汽車 半導體行業中增速最快的品類之一。

存儲晶元將成為 汽車 半導體中增長最快品類之一

三、海外企業主導 汽車 存儲晶元市場

汽車 存儲晶元產品在具備較高的運算性能的同時更注重產品品質和可靠性。存儲使用壽命要求達到5-10年，能容忍的溫差在100 以上，還要具有防震、抗摔等特性。

汽車 電子行業內認證程序較為復雜，一般一款晶元需要至少1.5年的認證周期後，方可進入整車廠供應鏈。

高企的壁壘也使得 汽車 半導體行業整體具備較高的市場集中度。根據ICVTank數據統計，2019年全球 汽車 半導體行業CR8已達到63%。

2019年全球 汽車 晶元企業市場份額

外資廠商目前占據完全主導地位。頭部廠商為恩智浦、英飛凌、瑞薩電子、意法半導體、德州儀器、博世、安森美、微芯 科技 等。

我國企業在設計、生產等環節技術實力與海外大廠有差距，國內廠商在 汽車 晶元領域的市場份額較低。

存儲晶元總體呈壟斷趨勢，市場集中度高。韓國三星（38%）、海力士（21%）和美國美光 科技 （17%）三大廠商共佔全球存儲晶元市場份額的76%。

其中，DRAM CR3超95%，NAND Flash CR3為68.8%。NOR Flash CR3達69.5%。

具體到 汽車 存儲領域，主要玩家是三星、海力士、美光、微芯等海外企業，我國企業參與的公司較少，份額也較低，但隨著國產替代的浪潮到來以及技術的提升，未來，我國 汽車 存儲晶元廠商市佔率有望快速提升。

Ⅱ 自動駕駛下的海量數據，業界如何安全高效存儲

近幾年來，各行業紛紛跨界加入造車行列，不說傳了多年要造車的國外手機巨頭、出資純電動汽車的科技互聯網大廠，國內的科技企業也在躍躍欲試，比如阿里巴巴、華為、網路、小米和滴滴出行。

除了這些高科技企業，還有小馬智行、文遠知行、AutoX、贏徹科技和主線科技等新興的自動駕駛初創企業；超星未來、奧特貝睿、宏景智駕等專注於私家車高階自動駕駛研發的新型一級供應商；以及純電動車起家的蔚來，小鵬，理想等造車新勢力，都紛紛加入汽車產業鏈，推動了汽車電動化和智能化的進程。

西部數據資深產品市場經理額日特

也正是這些新玩家的加入，使得傳統汽車產業鏈受到了前所未有的壓力，同時也推動了傳統汽車廠商加速新技術和新應用的落地。在西部數據資深產品市場經理額日特看來，隨著汽車智能網聯的不斷推進，汽車的電子電氣架構（E/E）也隨之變化，從最初的分布式架構向域融合和中央控制單元過渡。

輪子上的智能手機，對存儲架構提出更多要求

如今，不少人業內人士都認可汽車在向“輪子上的智能手機”演變，這個轉變，讓廠商開始將越來越多的攝像頭、雷達、激光雷達等感測器、電動機，甚至乙太網、人工智慧等技術都引入汽車。

額日特認為，更多感測器的引入，網聯技術、人工智慧技術的增加，以及汽車電子電氣架構的改變，對汽車內存儲產品的要求發生了很大的變化。

“在汽車存儲領域，單車存儲的 數量將會顯著降低，容量則會顯著提升 。”額日特在不久前廣州舉辦的Auto Tech 2021上演講時指出。

Counterpoint的報告也印證了這一點，該分析機構預計，未來十年內，汽車單車的存儲容量將會達到2TB左右。“目前車內存儲主要用在智能座艙和中控系統，且燃油車以32GB為主，電動汽車一般使用64GB，或128GB，相對於2TB來說，還有一個巨大的提升空間。”額日特表示。

他分析稱，為了應對汽車電動化、智能化、網聯化，及自動化方向的發展，存儲產品也面臨這很多挑戰，主要有四個比較重大的挑戰：

一是數據 的可靠性 和 安全性 ，這是存儲廠商所面臨最基本和最嚴苛的挑戰，也是相關法規及保險責任靠量的關鍵因素。因為對於自動駕駛來說，數據的可靠性和安全性意味著生命的安全。

存儲廠商在數據可靠性和安全性方面也做了不少工作，額日特拿e.MMC、UFS和SSD來說，存儲單元是由兩個部分組成的，一部分是存儲介質Raw NAND，另一部分是控制器和固件。

為了保證更好的TBW（Total Bytes Written），即產品生命周期里能承受的總寫入數據量，存儲廠商一般都會 通過控制器和固件對底層做一個讀寫均衡 。“TBW通俗地講就是耐擦寫，意思是NAND Flash是有壽命的，如果數據手冊里規定了NAND Flash的擦寫次數是3,000次，客戶就需要考量該TBW是否滿足自己的應用需求。”

還有一個是主機鎖定 ，即在汽車主機上焊上一個內存，加了主機鎖的內存放到另外一個主機上是沒有用的，因為它已經與原來的主機做了鎖定，這樣也可以確保數據的安全。

另外，防寫也是一個很重要的功能 ，比如汽車如果出事故了，有的用戶擔心數據會被汽車廠商篡改，“我們存儲廠商在與主機廠商、Tier 1企業一起共同努力，協商一個有效的協同保護機制，確保車輛在發生事故後，在警察沒有查看數據之前，沒有任何一家，包括內存廠商都無法篡改存儲器內的數據，以確保司法監管在調查的時候的公正性和嚴肅性。”額日特表示。

二是復雜的應用場景 ，隨著電子電氣架構向域及中央控制單元轉變，應用的融合對存儲的要求也變得更加復雜，不再是單一的讀或寫。比如導航是一個讀密集型操作，行車記錄儀是一個寫密集型操作。

特別是隨著電子電氣架構的改變，融合中央控制單元的使用，使得內存需要承受更加復雜的操作系統環境。比如高通的8155平台把智能座艙、數字儀表和中控融合到了一起，此時就需要使用Hypervisor，以允許多個操作系統和應用共享同一個硬體。 但實際上，現在的內存結構，只能做到邏輯分區，不能做到物理分區。

“舉一個簡單的例子，我們現在所使用的電腦有C盤、D盤、或者E盤，實際上C、D、E盤只是邏輯分區，底層的內存是沒有做到物理分區的，這些盤存儲的數據都是打散存儲在一塊內存里，不論是哪個盤壞掉，代表的就是整個內存檔都壞了。”額日特指出。

因此，這就會帶來一個問題，比如行車記錄儀是一個需要高擦寫支持的應用，如果把行車記錄儀也融合到智能座艙內的話，做起來很容易。但要是不做物理分區，由於行車記錄儀的高擦寫，可能整個內存很快就會壞掉。

為了適應這個改變，也為了數據的更加安全，“西部數據現在可以提供一種解決方案，那就是在底層做讀寫均衡的隔離，比如 一塊內存裡面，可以分別使用 TLC 和S LC 兩種N AND F lash ，由於SLC可以支持高擦寫，因此，SLC部分就可以作為行車記錄儀的存儲。”額日特表示。

三是海量數據存儲 ，為了適應自動駕駛的需求，越來越多的雷達和攝像頭被部署在汽車上，行車過程中會產生大量的數據。

特別是自動駕駛計程車的企業對數據的存儲容量需求是很大的，現在單車一天生成的數據量在8GB左右，但實際上，現在主流汽車的存儲容量在2GB到4GB之間。

額日特以西部數據與Waymo的合作為例，西部數據在Waymo自動駕駛計程車上安裝了10塊2TB的工業級SSD，也就是說Waymo的單車存儲容量要求是20TB。其實這也是大部分自動駕駛汽車的存儲需求。

四是高性能， 雷達和攝像頭會在行車過程中產生大量的數據，為了防止數據丟失，必然需要高性能、大帶寬存儲的支持。

其實存儲產品也在通過不停地創新來獲得更高的傳輸速率。在嵌入式存儲器方面，目前汽車領域使用的主流存儲產品是e.MMC，比e.MMC更快的是UFS產品，目前汽車領域主要採用的還是UFS2.1。實際上，消費類電子已經在大規模採用UFS3.0的產品了。額日特預計汽車級UFS3.1的產品，應該會在兩年內面市。

另外，在SSD方面，目前汽車領域的SSD主要還是採用SATA介面，未來帶寬更高、速度更快的NVMe介面的SSD產品也可能會在汽車上得到應用。使用SSD的好處就是容量可以做得更大，比如UFS介面能做到的最大容量可能是512GB，但SSD可以輕松做到4TB、8TB，甚至更大。

滿足汽車需求的解決方案

據額日特介紹，西部數據可以提供從端到雲的完整解決方案，以支持當前和未來的車輛系統要求，它為多樣的應用場景和數據中心，提供了小尺寸嵌入式終端存儲和可移動存儲，用於獲取和分析從車輛收集的大量數據。他特意強調，西部數據的汽車級快閃記憶體產品通過了IATF16949認證，符合AEC-Q100標准。

產品方面，有iNAND汽車級嵌入式存快閃記憶體檔（EFD），支持UFS和e.MMC介面，具有多種容量，採用11.5×13mm的小包裝，可為汽車OEM和一級供應商提供符合其需求的選擇。比如iNAND AT EU312 是一款基於 3D NAND 技術的汽車級UFS（通用快閃記憶體存儲），具有高數據傳輸速度的UFS 2.1介面和額外的UFS 3.0汽車功能，可提供最高256GB的容量，性能是前代基於e.MMC的產品的2.5倍。AT EU312利用第5代SmartSLC 技術，可提供高性能和可靠的寫入。

其e.MMC 嵌入式快閃記憶體檔基於e.MMC 5.1 標准，採用2D或3D NAND技術。具體產品有EM122已經獲得許多汽車設計的認證並投入生產，EM132在汽車市場中容量達到了256GB。

在PCIe SSD方面，有CL SN720和CL SN520等產品，採用了PCIe Gen3 NVMe介面，容量高達2TB，耐久性高達1600 TBW。

與合作夥伴的成功案例

在本次Auto Tech 2021展會上，西部數據不僅展示了自己家的汽車存儲解決方案，也帶來了合作夥伴的一些成功案例。

有為信息展示的“主動安全智能防控車載視頻終端K5-P”解決方案。

在車載監控方面，其合作夥伴有為信息展示了“主動安全只能防控車載視頻終端K5-P”解決方案，該解決方案支持ADAS、DSM只能監控，採用了記錄儀、視頻功能、主動安全功能一體化設計。同時支持硬碟（2.5” HDD）+ SD卡（西部數據WD Purple micro SD存儲卡），雙重存儲保證數據安全；且具有硬碟防震保護機制；此外，有為信息的專利的存儲介質保護裝置，可防止任意拆卸硬碟及插拔存儲卡。加上其獨特流媒體文件系統存儲方式，保證了數據安全不被篡改。

車載信息娛樂系統方面，其合作夥伴掌銳展示了“前裝車規模組”解決方案------CS199 MT8666AV模組，該模組基於聯發科 MT8666AV晶元封裝的前裝車規級帶4G通信模組，具有功能豐富，集成度高、尺寸小、低功耗、性能優、品質穩定的特點，可滿足汽車智能化、連網化的前裝需求，幫助客戶縮短項目開發周期，減少研發投入並降低品控風險。存儲方面，採用的是西部數據iNAND AT EM132產品，是汽車市場首個基於3D TLC NAND e.MMC介面產品，採用了標准BGA封裝，容量涵蓋了從32GB到256GB，具有快速啟動、自動刷新、增強型運行健康狀態監測，支持固件在線升級和100%預燒錄，有AEC-Q100溫度2級（-40°C 至105°C）和3級（-40°C至85°C）兩種選擇。

銥斯電子展示的智能駕駛輔助系統解決方案。

此外，西部數據現場還展示了採用iNAND AT EM122的智能駕艙、智能駕駛、以及車聯網等豐富的解決方案。

西部數據公司中國區嵌入式產品銷售部門銷售總監文芳女士

西部數據公司中國區嵌入式產品銷售部門銷售總監文芳表示：“車聯網、自動駕駛等新技術的商業化落地，對汽車新四化的發展起到了巨大的推動作用，同時也對車載存儲解決方案的安全性、可靠性、大容量、高性能以及復雜的場景應用提出了更嚴苛的要求。西部數據作為數據基礎架構的領導者，提供覆蓋8GB-18TB容量，包括e.MMC/UFS/micro SD/SSD/HDD等不同規格的車規級及企業級存儲產品，支持端-邊-雲新型數據架構在汽車領域的應用，滿足當前和未來單車智能及車路協同的多樣化需求。”

未來，西部數據將不斷突破創新，以卓越的產品及解決方案賦能汽車領域的改革與發展，為人們帶來更安全、優質的駕駛體驗。

結語

近年來，汽車行業正在經歷前所未有的變革，自動駕駛不斷發展，高清3D地圖、高級輔助駕駛系統（ADAS）、自主計算機、AI、大數據、增強型信息娛樂系統、無線更新、以及V2X技術等等逐步在汽車上得到普及，而這些功能都需要板載數據存儲，未來汽車的存儲需求將會越來越大，如何滿足汽車市場的特殊需求，是存儲企業必須要考慮的，抓住汽車市場，就意味著抓住了未來。

轉載自電子發燒友 @2019