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美光 CEO Sanjay Mehrotra 表示，隨著車企推出具備 L4 級(jí)自動(dòng)駕駛能力的車型，汽車最終將需要超過(guò)300GB的RAM。據(jù) The Register 報(bào)道，梅赫羅特拉是在美光發(fā)布季度財(cái)報(bào)后作出上述表態(tài)的。

財(cái)報(bào)顯示，美光今年第二季度營(yíng)收達(dá)到 238.6 億美元，較 2025 財(cái)年第二季度的 80.3 億美元大增 200%。這輪大幅增長(zhǎng)，仍主要由 AI 超大規(guī)模云廠商對(duì)高端 HBM 芯片的強(qiáng)勁需求推動(dòng)，同時(shí)也受益于“結(jié)構(gòu)性供應(yīng)約束，以及美光在各業(yè)務(wù)層面的強(qiáng)勁執(zhí)行力”。

隨著公司從人工智能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中賺取巨額利潤(rùn)，它還計(jì)劃在日本、新加坡以及紐約建設(shè)多家晶圓廠，以擴(kuò)大產(chǎn)能。這些項(xiàng)目預(yù)計(jì)將于2028年至2029年間投產(chǎn)，美光CEO表示，公司計(jì)劃在2026年將產(chǎn)能提升20%，這有望緩解部分供應(yīng)側(cè)壓力。然而，即便這些新工廠開始投產(chǎn)，CEO預(yù)測(cè)，未來(lái)還會(huì)出現(xiàn)一個(gè)需要大量高速內(nèi)存的新市場(chǎng)——自動(dòng)駕駛汽車。

車輛自動(dòng)駕駛共分為六個(gè)等級(jí)。其中，L0 指完全沒(méi)有任何駕駛自動(dòng)化功能的汽車；僅配備單一自動(dòng)化系統(tǒng)（例如定速巡航）的車輛屬于 L1；而那些搭載高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、能夠同時(shí)控制轉(zhuǎn)向和加減速的車輛，例如特斯拉 Autopilot 和凱迪拉克 Super Cruise，則被歸類為 L2。另一方面，具備 L4 級(jí)自動(dòng)駕駛能力的車輛，基本上在諸如超車、判斷何時(shí)通過(guò)繁忙路口等任務(wù)中不需要人工干預(yù)。不過(guò)，這類車輛仍然會(huì)給駕駛者保留接管車輛并手動(dòng)駕駛的選項(xiàng)。

01

新型汽車架構(gòu)正在顛覆處理器和內(nèi)存的選擇

來(lái)自輔助駕駛和自動(dòng)駕駛傳感器的數(shù)據(jù)激增，以及基于這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)做出決策的需求，正在對(duì)車載內(nèi)存和存儲(chǔ)子系統(tǒng)提出前所未有的要求。

隨著越來(lái)越多的機(jī)械功能被電子系統(tǒng)所取代，以及車輛智能化水平不斷提高，汽車領(lǐng)域面臨的一些挑戰(zhàn)正在與大型數(shù)據(jù)中心中的挑戰(zhàn)相呼應(yīng)。為了讓自動(dòng)剎車、車道居中、倒車攝像頭圖像處理以及懸架調(diào)節(jié)等關(guān)鍵功能得到優(yōu)先保障，數(shù)據(jù)在處理單元和存儲(chǔ)器內(nèi)部及之間的傳輸必須達(dá)到極快的速度。

與此同時(shí)，這些車輛還包含一系列關(guān)鍵性不同的功能。比如，信息娛樂(lè)系統(tǒng)中的某些功能對(duì)提醒駕駛員至關(guān)重要，而另一些則不是。這里的挑戰(zhàn)在于，既要把整車作為一個(gè)單一系統(tǒng)來(lái)管理，又要把它看作一個(gè)“系統(tǒng)中的系統(tǒng)”，其中某些功能比其他功能擁有更高優(yōu)先級(jí)。而解決這一問(wèn)題的最佳方式，就是提高帶寬、降低延遲，并且更細(xì)致地劃分：哪些部件需要部署在哪些位置、采用哪種制造工藝，以及對(duì)應(yīng)的成本是多少。

西門子 EDA 汽車與軍工航天領(lǐng)域混合物理與虛擬系統(tǒng)副總裁 David Fritz 表示：“當(dāng)我們談到像具備服務(wù)質(zhì)量保障的 10Gb 車載以太網(wǎng)這類東西時(shí)，傳統(tǒng)汽車工程師會(huì)說(shuō)，‘我怎么保證這個(gè)信號(hào)真的能在 100 毫秒內(nèi)到達(dá)制動(dòng)系統(tǒng)？’ 我的回答是，‘你看到兩個(gè)街區(qū)外那棟樓了嗎？如果你拿一根雙絞線以太網(wǎng)線，繞著那棟樓跑一圈，然后再一路拉回這里，那可能也就幾微秒的延遲，而你擔(dān)心的卻是毫秒。’ 這是因?yàn)閭鬏斔俾侍吡恕＜幢阒虚g發(fā)生某種仲裁，你也有足夠的時(shí)間來(lái)解決。所以，當(dāng)系統(tǒng)很忙的時(shí)候，我的數(shù)據(jù)是否還能足夠快地從 A 點(diǎn)到 B 點(diǎn)，這種擔(dān)憂基本已經(jīng)不存在了。而那種關(guān)于如何劃分 1.5Mb/s 的 CAN 總線、以確保數(shù)據(jù)能夠按時(shí)到達(dá)的顧慮，也就隨之消失了。這就是兆比特和千兆比特之間的差別。”

這會(huì)對(duì)整車設(shè)計(jì)產(chǎn)生很大影響。Fritz 說(shuō)：“如果你要把一個(gè)高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包從網(wǎng)絡(luò)中的 A 點(diǎn)發(fā)到 B 點(diǎn)，而網(wǎng)絡(luò)又非常繁忙，因?yàn)樗趥鬏斠粋€(gè)視頻幀——而如今有些 OEM 在車外裝了 16 個(gè)、20 個(gè)攝像頭——你就會(huì)希望盡可能在車輛邊緣附近處理這些數(shù)據(jù)。這樣可以降低帶寬需求。

中國(guó) OEM 明白，如果他們一次性發(fā)送來(lái)自 20 個(gè)高分辨率攝像頭的數(shù)據(jù)，即便發(fā)生碰撞，系統(tǒng)仍能處理數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)幀圖像，并通過(guò)AI進(jìn)行分析。他們能夠快速把數(shù)據(jù)喂給 AI 算法，因?yàn)楝F(xiàn)在他們擁有大量 SoC，延遲是納秒級(jí)甚至皮秒級(jí)；而競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手只有幾個(gè) ECU，如果運(yùn)氣好，這些獨(dú)立 ECU 之間也不過(guò)只有幾兆比特的通信通道。歸根到底，就是要像設(shè)計(jì) SoC 一樣去設(shè)計(jì)一輛車。”

這也使汽車制造商能夠使用多種處理單元和存儲(chǔ)器，把重點(diǎn)放在真正需要最高性能的地方，同時(shí)考慮哪些地方可以降配、不同功能需要多少能耗，以及整體成本會(huì)是多少。

Imagination Technologies 高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理 Amir Kia 表示：“傳統(tǒng)上，這些功能依賴 MPU 或 DSP，但現(xiàn)在人們?cè)絹?lái)越有興趣在其中一些任務(wù)中利用 GPU。比如，在座艙信息娛樂(lè)和車載顯示的場(chǎng)景下，很多公司已經(jīng)在使用 GPU。開發(fā)者意識(shí)到，GPU 的靈活性使其能夠高效處理計(jì)算和圖形任務(wù)。他們并不想再集成額外的加速器，而是看到通過(guò)擴(kuò)展現(xiàn)有 GPU 的能力來(lái)管理信息娛樂(lè)并增強(qiáng)計(jì)算性能的價(jià)值，從而減少系統(tǒng)開銷。這種轉(zhuǎn)變也為在這些系統(tǒng)中使用更小的 MPU、或盡量減少對(duì) DSP 的依賴，創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。”

02

邁向軟件定義的汽車

對(duì)于汽車制造商來(lái)說(shuō)，這些變化中的許多都是基礎(chǔ)性的，而它們直到過(guò)去十年才開始把重心從 ECU（電子控制單元） 轉(zhuǎn)向軟件定義的方法。這樣做的好處是，不同系統(tǒng)和子系統(tǒng)可以像 SoC 中的模塊一樣被設(shè)計(jì)出來(lái)，然后在任何合理的位置、以任何合理的方式進(jìn)行融合。反過(guò)來(lái)，這也使得確定哪里需要多少帶寬、需要多大內(nèi)存容量、哪種內(nèi)存更適合哪一處，以及哪些數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)最高，變得更加容易。

Kia 表示：“所有人都在努力轉(zhuǎn)向更加集中式的架構(gòu)。我們現(xiàn)在使用了很多分布式 ECU，而我們希望轉(zhuǎn)向更集中的基礎(chǔ)設(shè)施。一些客戶的平臺(tái)計(jì)算量非常大，因此會(huì)有很多來(lái)自傳感器和顯示系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。有的客戶有 6 個(gè)攝像頭，另一些有 8 到 12 個(gè)攝像頭，而且都在同時(shí)傳輸。所以系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)有大量高速的數(shù)據(jù)交換，他們正試圖把這一切整合到一顆 SoC 中來(lái)處理。”

軟件定義汽車與一組功能專用的 ECU 完全不同。雖然不同系統(tǒng)必須按要求完成各自的功能，但這類車輛中的中央邏輯還能夠?qū)崟r(shí)做出涉及多個(gè)系統(tǒng)的決策。不過(guò)，要做到這一點(diǎn)，必須讓正確的數(shù)據(jù)可被獲取，這樣系統(tǒng)才能據(jù)此采取行動(dòng)。

Rambus 硅 IP 業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān) Adiel Bahrouch 表示：“高分辨率傳感器、AI 加速器以及安全關(guān)鍵型負(fù)載都會(huì)匯聚到共享內(nèi)存和存儲(chǔ)子系統(tǒng)上，如果沒(méi)有足夠的帶寬，這些子系統(tǒng)很快就會(huì)成為性能瓶頸。如果內(nèi)存不能足夠快地為計(jì)算引擎提供數(shù)據(jù)，芯片利用率就會(huì)下降，延遲會(huì)上升，這會(huì)直接影響安全性和用戶體驗(yàn)。一個(gè)分層的內(nèi)存和存儲(chǔ)體系——從超高速片上存儲(chǔ)到大容量持久化存儲(chǔ)——能夠確保每一種工作負(fù)載都在帶寬、延遲、容量和成本之間獲得恰當(dāng)平衡，最終實(shí)現(xiàn)安全、響應(yīng)迅速且功能豐富的車輛。”

隨著這些架構(gòu)變化重塑汽車行業(yè)，內(nèi)存技術(shù)的選擇變得越來(lái)越重要。美光科技產(chǎn)品與系統(tǒng)副總裁 Michael Basca 指出：“當(dāng)你從 L3 進(jìn)展到 L4 以及更高等級(jí)時(shí)，模型的復(fù)雜性、精細(xì)程度和效率仍然是 OEM 關(guān)注的重點(diǎn)。我們都見(jiàn)過(guò)一些無(wú)人出租車在某些交通場(chǎng)景中卡住，所以很顯然，我們還沒(méi)有達(dá)到模型能夠處理各種極端邊際情況的程度。至少?gòu)拇鎯?chǔ)側(cè)來(lái)看，在未來(lái)一段時(shí)間里，這些模型很可能還會(huì)繼續(xù)變大，而要變得更高效，則是更遠(yuǎn)期的事情。”

從更細(xì)的層面看，電動(dòng)車采用哪種內(nèi)存，取決于響應(yīng)時(shí)間有多關(guān)鍵、目標(biāo)市場(chǎng)細(xì)分，以及車輛的動(dòng)力來(lái)源。在純電動(dòng)汽車中，跑得更遠(yuǎn)就是一種競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而把更少的電花在數(shù)據(jù)搬運(yùn)上可以延長(zhǎng)續(xù)航。因此，盡管 GDDR 容量更大，但對(duì)某些功能來(lái)說(shuō)，LPDDR6 或許已經(jīng)足夠。

Cadence 硅解決方案事業(yè)群總監(jiān) Frank Ferro 表示：“LPDDR 內(nèi)存最初流行起來(lái)，是因?yàn)樗峁┝吮?DDR 更高的帶寬。最初的 LPDDR4 大約是 4Gb/s。但到了 LPDDR6，我們已經(jīng)一路提升到了 14.4Gb/s 的內(nèi)存帶寬。

這是第一點(diǎn)——你獲得了很大的帶寬，低功耗當(dāng)然也同樣重要。另一點(diǎn)是，它還能提供更大的內(nèi)存容量。LPDDR6 的容量不像 DDR 那么大，但在汽車應(yīng)用中，隨著我們進(jìn)入 ADAS （高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）和 AI 推理階段，容量正在變得非常重要。LPDDR6 在內(nèi)存容量和內(nèi)存帶寬之間提供了一種平衡，看起來(lái)在汽車領(lǐng)域滿足了很多需求。”

不過(guò)，L4 和 L5 級(jí)自動(dòng)駕駛會(huì)讓這個(gè)等式多出一些新的變量。Synopsys 嵌入式存儲(chǔ) IP 首席產(chǎn)品經(jīng)理 Daryl Seitzer 表示：“為了支持高級(jí)功能而提高片上內(nèi)存容量和帶寬，主要權(quán)衡在于芯片面積和功耗的增加，這會(huì)影響熱管理和可靠性。設(shè)計(jì)人員必須在性能要求與能耗、面積約束之間取得平衡，通常會(huì)借助低電壓運(yùn)行和架構(gòu)優(yōu)化。”

圖 1：ADAS 帶寬需求。來(lái)源：Micron Technology

此外，隨著車內(nèi)語(yǔ)言模型變得越來(lái)越復(fù)雜，廠商會(huì)發(fā)現(xiàn)自己需要更大的內(nèi)存容量和更高的帶寬，同時(shí)還要努力在這與成本之間找到平衡。Ferro 表示：“以特斯拉為例，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn) 4 顆 LPDDR 內(nèi)存。他們?cè)鞠氲氖牵覀兛梢陨儆靡稽c(diǎn) GDDR，’ 但現(xiàn)在他們?cè)谌萘可鲜褂玫牧科鋵?shí)是一樣的，所以很多客戶都在考慮轉(zhuǎn)向 LPDDR6，因?yàn)樗麄儸F(xiàn)在需要這種容量，以及 LPDDR 的其他好處。”

高帶寬內(nèi)存，也就是通過(guò)硅通孔連接的堆疊式 DRAM，由于涉及 TSV 和振動(dòng)方面的可靠性問(wèn)題，目前尚無(wú)法應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。但由于對(duì)高性能內(nèi)存的需求日益增長(zhǎng)，在某些情況下甚至?xí)誀奚统杀緝?nèi)存選項(xiàng)為代價(jià)，因此它肯定已經(jīng)進(jìn)入了一些公司的視野。

Yole Group 汽車半導(dǎo)體首席分析師 Yu Yang 表示：“存儲(chǔ)行業(yè)高度集中，少數(shù)領(lǐng)先廠商占據(jù)著壟斷地位，而產(chǎn)能還要與所有其他行業(yè)共享。因此，對(duì)于那些有志于轉(zhuǎn)型的 OEM 來(lái)說(shuō)，理解存儲(chǔ)行業(yè)相當(dāng)關(guān)鍵。一個(gè)相對(duì)較新的例子是，過(guò)去幾個(gè)月 DDR4 內(nèi)存價(jià)格大幅飆升，原因在于 AI 需求、產(chǎn)能轉(zhuǎn)移，或者分銷渠道中的投機(jī)行為。”

根據(jù) Yole Group，目前汽車應(yīng)用中的內(nèi)存類型及用途包括：

● DRAM（LPDDR4/5、GDDR6）：用于 ADAS 域控制器、中央計(jì)算、智能傳感器和數(shù)字座艙 SoC；

● NAND 閃存；

● eMMC/UFS：用于信息娛樂(lè)、車聯(lián)網(wǎng)和 ADAS 軟件存儲(chǔ)；

● NVMe SSD：用于新興的 L3+ 自動(dòng)駕駛計(jì)算，以及 EDR/DSSAD 存儲(chǔ)；

● SLC NAND：用于車聯(lián)網(wǎng)、射頻模塊和高耐久日志；

● NOR 閃存：用于 ADAS 傳感器、網(wǎng)關(guān)、區(qū)域控制器和 MCU 中的啟動(dòng)及安全代碼；

● 其他非易失性存儲(chǔ)器（EEPROM、FRAM、nvSRAM）：用于校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、配置參數(shù)以及低密度事件日志。

一個(gè)通用經(jīng)驗(yàn)法則是：DRAM 用于計(jì)算，NAND 用于數(shù)據(jù)，NOR 用于代碼。

03

其他內(nèi)存類型

DRAM 正變得越來(lái)越快，而 SRAM 仍然是追求最高性能時(shí)的首選內(nèi)存。不過(guò)，其他類型的內(nèi)存也開始逐步進(jìn)入汽車應(yīng)用。

Synopsys 的 Seitzer 表示：“SRAM 支持實(shí)時(shí)計(jì)算任務(wù)，而 MRAM 和 RRAM 提供高密度、低功耗和持久化存儲(chǔ)，因此非常適合 OTA 更新、數(shù)據(jù)記錄和配置保持。這些內(nèi)存選擇滿足了汽車行業(yè)在最佳功耗效率、性能和可靠性方面的需求。”

此外，一些數(shù)據(jù)可以先在車內(nèi)進(jìn)行預(yù)處理并本地存儲(chǔ)，然后再發(fā)送到云端，用于那些對(duì)時(shí)間不那么敏感的任務(wù)，例如分析車輛行為，或在車隊(duì)中更新地圖變化。

Cadence Tensilica 產(chǎn)品組汽車業(yè)務(wù)產(chǎn)品市場(chǎng)與管理總監(jiān) Amit Kumar 表示：“這些數(shù)據(jù)不會(huì)立刻上傳到云端，而是會(huì)先存儲(chǔ)數(shù)小時(shí)甚至一天，具體取決于使用的是哪家云服務(wù)商（AWS、Microsoft Azure、Google Cloud）。這類數(shù)據(jù)流通常會(huì)先在車內(nèi)累積，然后在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分析。”

閃存對(duì)此尤其有用。Seitzer 說(shuō)：“閃存（非易失、長(zhǎng)期）仍然廣泛用于 ECU 和中央控制器中。非易失性存儲(chǔ)在車輛整個(gè)壽命周期內(nèi)都能保留數(shù)據(jù)，為固件、日志和安全資產(chǎn)提供持久化存儲(chǔ)。訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)利用 eMMC、UFS 以及面向高帶寬應(yīng)用的 PCIe 等接口。安全性則通過(guò)加密、認(rèn)證以及符合汽車安全標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確保。”

每家 OEM 都會(huì)根據(jù)各種可選方案和目標(biāo)市場(chǎng)，來(lái)決定自己的內(nèi)存和存儲(chǔ)架構(gòu)。

Keysight EDA 軟件定義汽車業(yè)務(wù)線產(chǎn)品經(jīng)理 Carrie Browen 表示：“來(lái)自車外攝像頭、以及在啟用時(shí)來(lái)自車內(nèi)攝像頭的錄像，可用于‘車隊(duì)學(xué)習(xí)’，以改進(jìn)自動(dòng)駕駛輔助和完全自動(dòng)駕駛功能。這些通常是與安全事件相關(guān)的短視頻片段，例如碰撞或安全氣囊彈出。比如特斯拉就描述了不同的數(shù)據(jù)類別，例如用于訓(xùn)練和優(yōu)化駕駛輔助與導(dǎo)航功能的 ‘Autopilot Analytics & Improvements’ 和 ‘Road Segment Data Analytics’。有些數(shù)據(jù)，比如行車記錄儀畫面和哨兵模式存儲(chǔ)（用于監(jiān)控停放車輛周圍是否有威脅），除非你明確啟用共享，否則是在車內(nèi)本地處理的。實(shí)際中，數(shù)據(jù)一部分存儲(chǔ)在車輛上，一部分則存儲(chǔ)在特斯拉控制的數(shù)據(jù)中心及其合作伙伴設(shè)施中，用于 AI 訓(xùn)練、服務(wù)和支持運(yùn)營(yíng)。”

如今，高速 DRAM 通常被用作近計(jì)算內(nèi)存，而閃存和其他非易失性存儲(chǔ)選項(xiàng)則提供數(shù)據(jù)備份和冗余。但這些界線開始變得模糊。

Browen 表示：“未來(lái)的架構(gòu)將通過(guò)使用更多混合內(nèi)存層級(jí)來(lái)獲得更大的靈活性，在單個(gè)模塊或封裝中整合傳統(tǒng) DRAM 和閃存。對(duì)于用于 AI 改進(jìn)的攝像頭和傳感器數(shù)據(jù)，標(biāo)注和審查工具允許授權(quán)員工和承包商查看短片和圖像，以標(biāo)注物體和駕駛場(chǎng)景。過(guò)去關(guān)于標(biāo)注操作的媒體報(bào)道描述了此類界面，但并沒(méi)有披露其確切的技術(shù)架構(gòu)。”

04

結(jié)論

汽車正在變成復(fù)雜的“系統(tǒng)中的系統(tǒng)”，其中集成了越來(lái)越多的內(nèi)存與處理單元，以及越來(lái)越新的數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)方式。

Keysight EDA 內(nèi)存解決方案項(xiàng)目經(jīng)理 Randy White 表示：“車內(nèi)計(jì)算需求，包括信息娛樂(lè)和 ADAS，正越來(lái)越需要更高的內(nèi)存帶寬和更大的容量。與基于云的處理相比，車內(nèi)本地推理所帶來(lái)的低延遲，能夠確保實(shí)時(shí)處理以及關(guān)鍵任務(wù)時(shí)序。”

這些都只是通向完全自動(dòng)駕駛路上的墊腳石。考慮到這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展軌跡，那一天很可能不會(huì)太遙遠(yuǎn)。

我是芯片超人花姐，入行20年，經(jīng)手10億+RMB芯片采購(gòu)。

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來(lái)源：內(nèi)容由芯世相（ID：xinpianlaosiji）編譯自「 semiengineering 」，作者： Ann Mutschler

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