汽车存储市场前景

Ⅰ 汽车电动化智能化浪潮到来 汽车存储芯片需求大幅提升

随着移动互联网和物联网的发展，数据存储需求猛增，对相关的数据存储公司形成中长期利好。

一、数据存储类别

按照存储介质的不同，现代数字存储主要分为光学存储、磁性存储和半导体存储三类。

2019年各类存储市场规模及占比

光学存储包括CD、DVD等常见形式。

磁性存储包含磁带、软盘、硬盘等。

半导体存储是存储领域应用最广、市场规模最大的存储器件。

半导体存储又可以分为易失性存储芯片和非易失性存储芯片。

易失性存储芯片在所在电路断电后，将无法保存数据，代表性产品有DRAM和SRAM。

非易失性存储芯片在所在电路断电后，仍保有数据，代表性产品为NAND Flash和NOR Flash。

1.DRAM简介

DRAM和Flash是目前市场上最为重要的存储器芯片。

DRAM是一种动态随机存取存储器，通常以一个电容和晶体管为一个单元排成二维矩阵。

由于晶体管电路会有漏电电流，导致电容上所存储的电荷数量并不足以正确地识别。因此DRAM需要周期性地充电，因此被称为"动态"存储器。

具有高容量、大带宽、低功耗、短延时、低成本等特征，主要应用于智能手机（43%）、服务器（30%）、PC（13%）等领域。

它是半导体行业最大的单一产品类别，2019年市场规模为620亿美元，在半导体存储市场占比56%。

2.闪存(Flash)简介

闪存(Flash)在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据，其存储特性相当于硬盘。

Flash具有寿命长、体积小、功耗低、非易失性等特点和优势，主要用于代码存储和数据存储等，下游应用为消费电子、移动通信、网络通信、个人电脑、服务器等领域。

Flash主要有NAND和NOR两种，2019年二者市场规模分别为460亿和22亿美元，占比为42%和2%。

Flash器件在写入操作前必须先执行擦除，NAND擦除操作简便，因此NAND写入速度比NOR快很多。

尽管NOR Flash写入和擦除速度较慢，但读取速度较快。初期电脑、笔记本以及功能手机等主要需求在于系统底层程序读取，因此在功能手机时代，NOR Flash风靡一时。

3.各类存储芯片性能对比

对比DRAM和SRAM来看：SRAM单个存储单元所需晶体管数量较多、读写速度较快，但整体价格较贵且容量较小，因此只在要求比较苛刻的地方使用。

而DRAM容量较大、在价格上存在显着优势，应用领域广泛。

对比NAND和NOR来看：NOR的特点是可在芯片内执行，也即应用程序可直接在 FLASH之上运行，因而读取的效率很高，但仅在小容量时（1~16MB）具备较高的性价比。

NAND的特点是存储容量较大、改写速度优于NOR，广泛应用于手机、固态硬盘（SSD）等领域。

二、 汽车 存储芯片的市场空间

随着 汽车 电动化与智能化迅猛发展， 汽车 中配置的电子零组件占比越来越高。

根据麦肯锡统计数据，纯电动 汽车 的半导体成本为704美元，比传统 汽车 350美元高出近1倍。

据测算平均每辆车搭载半导体平均为1600个。

汽车 芯片市场规模从2016年的321亿美元增至2020年的450亿美元，复合增速为8.81%。

2016-2025年全球 汽车 芯片市场规模及预测

搜狐 汽车 预测，全球 汽车 芯片市场规模在2025年或达630亿美元，2016-2025年复合增速为7.78%。

Trendforce预计2021年每辆车的DRAM用量约为4GB，未来三年车载DRAM用量CAGR增速将超过30%。

1.自动驾驶对存储芯片的需求带动

自动驾驶系统的引入能够有效降低人为因素造成的交通事故，自动驾驶系统有望成为未来 汽车 的标配。

自动驾驶系统各阶段示意图

无人驾驶 汽车 将配备大量的传感系统，需要存储数据为自动驾驶 汽车 提供基础数据作为参数，催生对大容量存储需求提升。

L2/L3级的自动驾驶 汽车 对DRAM和NAND FLASH的平均容量需求约为8GB和25GB左右。

而未来L4/L5级的全自动驾驶 汽车 则对DRAM和NAND FLASH的平均容量需求约为30GB和200GB左右,需求分别提升3倍和7倍。

根据ifineon数据统计，从L2级向L4/L5级升级时，其单车半导体成本将从160美元左右大幅提升至970美元，即提升5倍。

2.电动化对存储芯片的需求带动

而除了 汽车 智能化以外，电动化的发展趋势也会对车载存储芯片性能有着更高的要求。

电动 汽车 的核心部件BMS（电池管理系统）需要实时记录和存储数据，包括 汽车 电池电流、电压、温度、电机转速等。并且这些数据需要以极高的频率进行实时且连续地擦写。

因而当电动车的续航能力、充电速度等不断提升时，对存储芯片的循环寿命、擦写速度以及功耗等亦存在较大的升级需求。

未来车载存储市场有望迎来量价齐升的高速增长阶段。根据IHS数据统计，2019年，车载存储芯片全球市场规模已达到33.6亿美元，占 汽车 半导体行业规模比例约为8%左右。

预计车载存储2021-2025年CAGR将超过17%

预计2025年该占比将提升至12%，2021-2025年CAGR将超过17%，成为未来 汽车 半导体行业中增速最快的品类之一。

存储芯片将成为 汽车 半导体中增长最快品类之一

三、海外企业主导 汽车 存储芯片市场

汽车 存储芯片产品在具备较高的运算性能的同时更注重产品品质和可靠性。存储使用寿命要求达到5-10年，能容忍的温差在100 以上，还要具有防震、抗摔等特性。

汽车 电子行业内认证程序较为复杂，一般一款芯片需要至少1.5年的认证周期后，方可进入整车厂供应链。

高企的壁垒也使得 汽车 半导体行业整体具备较高的市场集中度。根据ICVTank数据统计，2019年全球 汽车 半导体行业CR8已达到63%。

2019年全球 汽车 芯片企业市场份额

外资厂商目前占据完全主导地位。头部厂商为恩智浦、英飞凌、瑞萨电子、意法半导体、德州仪器、博世、安森美、微芯 科技 等。

我国企业在设计、生产等环节技术实力与海外大厂有差距，国内厂商在 汽车 芯片领域的市场份额较低。

存储芯片总体呈垄断趋势，市场集中度高。韩国三星（38%）、海力士（21%）和美国美光 科技 （17%）三大厂商共占全球存储芯片市场份额的76%。

其中，DRAM CR3超95%，NAND Flash CR3为68.8%。NOR Flash CR3达69.5%。

具体到 汽车 存储领域，主要玩家是三星、海力士、美光、微芯等海外企业，我国企业参与的公司较少，份额也较低，但随着国产替代的浪潮到来以及技术的提升，未来，我国 汽车 存储芯片厂商市占率有望快速提升。

Ⅱ 自动驾驶下的海量数据，业界如何安全高效存储

近几年来，各行业纷纷跨界加入造车行列，不说传了多年要造车的国外手机巨头、出资纯电动汽车的科技互联网大厂，国内的科技企业也在跃跃欲试，比如阿里巴巴、华为、网络、小米和滴滴出行。

除了这些高科技企业，还有小马智行、文远知行、AutoX、赢彻科技和主线科技等新兴的自动驾驶初创企业；超星未来、奥特贝睿、宏景智驾等专注于私家车高阶自动驾驶研发的新型一级供应商；以及纯电动车起家的蔚来，小鹏，理想等造车新势力，都纷纷加入汽车产业链，推动了汽车电动化和智能化的进程。

西部数据资深产品市场经理额日特

也正是这些新玩家的加入，使得传统汽车产业链受到了前所未有的压力，同时也推动了传统汽车厂商加速新技术和新应用的落地。在西部数据资深产品市场经理额日特看来，随着汽车智能网联的不断推进，汽车的电子电气架构（E/E）也随之变化，从最初的分布式架构向域融合和中央控制单元过渡。

轮子上的智能手机，对存储架构提出更多要求

如今，不少人业内人士都认可汽车在向“轮子上的智能手机”演变，这个转变，让厂商开始将越来越多的摄像头、雷达、激光雷达等传感器、电动机，甚至以太网、人工智能等技术都引入汽车。

额日特认为，更多传感器的引入，网联技术、人工智能技术的增加，以及汽车电子电气架构的改变，对汽车内存储产品的要求发生了很大的变化。

“在汽车存储领域，单车存储的 数量将会显着降低，容量则会显着提升 。”额日特在不久前广州举办的Auto Tech 2021上演讲时指出。

Counterpoint的报告也印证了这一点，该分析机构预计，未来十年内，汽车单车的存储容量将会达到2TB左右。“目前车内存储主要用在智能座舱和中控系统，且燃油车以32GB为主，电动汽车一般使用64GB，或128GB，相对于2TB来说，还有一个巨大的提升空间。”额日特表示。

他分析称，为了应对汽车电动化、智能化、网联化，及自动化方向的发展，存储产品也面临这很多挑战，主要有四个比较重大的挑战：

一是数据 的可靠性 和 安全性 ，这是存储厂商所面临最基本和最严苛的挑战，也是相关法规及保险责任靠量的关键因素。因为对于自动驾驶来说，数据的可靠性和安全性意味着生命的安全。

存储厂商在数据可靠性和安全性方面也做了不少工作，额日特拿e.MMC、UFS和SSD来说，存储单元是由两个部分组成的，一部分是存储介质Raw NAND，另一部分是控制器和固件。

为了保证更好的TBW（Total Bytes Written），即产品生命周期里能承受的总写入数据量，存储厂商一般都会 通过控制器和固件对底层做一个读写均衡 。“TBW通俗地讲就是耐擦写，意思是NAND Flash是有寿命的，如果数据手册里规定了NAND Flash的擦写次数是3,000次，客户就需要考量该TBW是否满足自己的应用需求。”

还有一个是主机锁定 ，即在汽车主机上焊上一个内存，加了主机锁的内存放到另外一个主机上是没有用的，因为它已经与原来的主机做了锁定，这样也可以确保数据的安全。

另外，写保护也是一个很重要的功能 ，比如汽车如果出事故了，有的用户担心数据会被汽车厂商篡改，“我们存储厂商在与主机厂商、Tier 1企业一起共同努力，协商一个有效的协同保护机制，确保车辆在发生事故后，在警察没有查看数据之前，没有任何一家，包括内存厂商都无法篡改存储器内的数据，以确保司法监管在调查的时候的公正性和严肃性。”额日特表示。

二是复杂的应用场景 ，随着电子电气架构向域及中央控制单元转变，应用的融合对存储的要求也变得更加复杂，不再是单一的读或写。比如导航是一个读密集型操作，行车记录仪是一个写密集型操作。

特别是随着电子电气架构的改变，融合中央控制单元的使用，使得内存需要承受更加复杂的操作系统环境。比如高通的8155平台把智能座舱、数字仪表和中控融合到了一起，此时就需要使用Hypervisor，以允许多个操作系统和应用共享同一个硬件。 但实际上，现在的内存结构，只能做到逻辑分区，不能做到物理分区。

“举一个简单的例子，我们现在所使用的电脑有C盘、D盘、或者E盘，实际上C、D、E盘只是逻辑分区，底层的内存是没有做到物理分区的，这些盘存储的数据都是打散存储在一块内存里，不论是哪个盘坏掉，代表的就是整个内存盘都坏了。”额日特指出。

因此，这就会带来一个问题，比如行车记录仪是一个需要高擦写支持的应用，如果把行车记录仪也融合到智能座舱内的话，做起来很容易。但要是不做物理分区，由于行车记录仪的高擦写，可能整个内存很快就会坏掉。

为了适应这个改变，也为了数据的更加安全，“西部数据现在可以提供一种解决方案，那就是在底层做读写均衡的隔离，比如 一块内存里面，可以分别使用 TLC 和S LC 两种N AND F lash ，由于SLC可以支持高擦写，因此，SLC部分就可以作为行车记录仪的存储。”额日特表示。

三是海量数据存储 ，为了适应自动驾驶的需求，越来越多的雷达和摄像头被部署在汽车上，行车过程中会产生大量的数据。

特别是自动驾驶出租车的企业对数据的存储容量需求是很大的，现在单车一天生成的数据量在8GB左右，但实际上，现在主流汽车的存储容量在2GB到4GB之间。

额日特以西部数据与Waymo的合作为例，西部数据在Waymo自动驾驶出租车上安装了10块2TB的工业级SSD，也就是说Waymo的单车存储容量要求是20TB。其实这也是大部分自动驾驶汽车的存储需求。

四是高性能， 雷达和摄像头会在行车过程中产生大量的数据，为了防止数据丢失，必然需要高性能、大带宽存储的支持。

其实存储产品也在通过不停地创新来获得更高的传输速率。在嵌入式存储器方面，目前汽车领域使用的主流存储产品是e.MMC，比e.MMC更快的是UFS产品，目前汽车领域主要采用的还是UFS2.1。实际上，消费类电子已经在大规模采用UFS3.0的产品了。额日特预计汽车级UFS3.1的产品，应该会在两年内面市。

另外，在SSD方面，目前汽车领域的SSD主要还是采用SATA接口，未来带宽更高、速度更快的NVMe接口的SSD产品也可能会在汽车上得到应用。使用SSD的好处就是容量可以做得更大，比如UFS接口能做到的最大容量可能是512GB，但SSD可以轻松做到4TB、8TB，甚至更大。

满足汽车需求的解决方案

据额日特介绍，西部数据可以提供从端到云的完整解决方案，以支持当前和未来的车辆系统要求，它为多样的应用场景和数据中心，提供了小尺寸嵌入式终端存储和可移动存储，用于获取和分析从车辆收集的大量数据。他特意强调，西部数据的汽车级闪存产品通过了IATF16949认证，符合AEC-Q100标准。

产品方面，有iNAND汽车级嵌入式存闪存盘（EFD），支持UFS和e.MMC接口，具有多种容量，采用11.5×13mm的小包装，可为汽车OEM和一级供应商提供符合其需求的选择。比如iNAND AT EU312 是一款基于 3D NAND 技术的汽车级UFS（通用闪存存储），具有高数据传输速度的UFS 2.1接口和额外的UFS 3.0汽车功能，可提供最高256GB的容量，性能是前代基于e.MMC的产品的2.5倍。AT EU312利用第5代SmartSLC 技术，可提供高性能和可靠的写入。

其e.MMC 嵌入式闪存盘基于e.MMC 5.1 标准，采用2D或3D NAND技术。具体产品有EM122已经获得许多汽车设计的认证并投入生产，EM132在汽车市场中容量达到了256GB。

在PCIe SSD方面，有CL SN720和CL SN520等产品，采用了PCIe Gen3 NVMe接口，容量高达2TB，耐久性高达1600 TBW。

与合作伙伴的成功案例

在本次Auto Tech 2021展会上，西部数据不仅展示了自己家的汽车存储解决方案，也带来了合作伙伴的一些成功案例。

有为信息展示的“主动安全智能防控车载视频终端K5-P”解决方案。

在车载监控方面，其合作伙伴有为信息展示了“主动安全只能防控车载视频终端K5-P”解决方案，该解决方案支持ADAS、DSM只能监控，采用了记录仪、视频功能、主动安全功能一体化设计。同时支持硬盘（2.5” HDD）+ SD卡（西部数据WD Purple micro SD存储卡），双重存储保证数据安全；且具有硬盘防震保护机制；此外，有为信息的专利的存储介质保护装置，可防止任意拆卸硬盘及插拔存储卡。加上其独特流媒体文件系统存储方式，保证了数据安全不被篡改。

车载信息娱乐系统方面，其合作伙伴掌锐展示了“前装车规模组”解决方案------CS199 MT8666AV模组，该模组基于联发科 MT8666AV芯片封装的前装车规级带4G通信模组，具有功能丰富，集成度高、尺寸小、低功耗、性能优、品质稳定的特点，可满足汽车智能化、连网化的前装需求，帮助客户缩短项目开发周期，减少研发投入并降低品控风险。存储方面，采用的是西部数据iNAND AT EM132产品，是汽车市场首个基于3D TLC NAND e.MMC接口产品，采用了标准BGA封装，容量涵盖了从32GB到256GB，具有快速启动、自动刷新、增强型运行健康状态监测，支持固件在线升级和100%预烧录，有AEC-Q100温度2级（-40°C 至105°C）和3级（-40°C至85°C）两种选择。

铱斯电子展示的智能驾驶辅助系统解决方案。

此外，西部数据现场还展示了采用iNAND AT EM122的智能驾舱、智能驾驶、以及车联网等丰富的解决方案。

西部数据公司中国区嵌入式产品销售部门销售总监文芳女士

西部数据公司中国区嵌入式产品销售部门销售总监文芳表示：“车联网、自动驾驶等新技术的商业化落地，对汽车新四化的发展起到了巨大的推动作用，同时也对车载存储解决方案的安全性、可靠性、大容量、高性能以及复杂的场景应用提出了更严苛的要求。西部数据作为数据基础架构的领导者，提供覆盖8GB-18TB容量，包括e.MMC/UFS/micro SD/SSD/HDD等不同规格的车规级及企业级存储产品，支持端-边-云新型数据架构在汽车领域的应用，满足当前和未来单车智能及车路协同的多样化需求。”

未来，西部数据将不断突破创新，以卓越的产品及解决方案赋能汽车领域的改革与发展，为人们带来更安全、优质的驾驶体验。

结语

近年来，汽车行业正在经历前所未有的变革，自动驾驶不断发展，高清3D地图、高级辅助驾驶系统（ADAS）、自主计算机、AI、大数据、增强型信息娱乐系统、无线更新、以及V2X技术等等逐步在汽车上得到普及，而这些功能都需要板载数据存储，未来汽车的存储需求将会越来越大，如何满足汽车市场的特殊需求，是存储企业必须要考虑的，抓住汽车市场，就意味着抓住了未来。

转载自电子发烧友 @2019