1.序
在今天，車子已經不單是單純用來奔馳的工具而已，在數位資訊爆發的時代，車用裝置已經漸漸資訊化、電腦化、小型化、多樣化，甚至在智慧型手機飯用的時代，連車子都要跟著智慧化。
現在，一部二階的自駕車不在只是單純奔馳，它每秒可以產生 1GB 的資料量，當您又考慮增加其他的功能，例如 : ADAS、娛樂、通信、閘道和傳動控制系統時，所需要運算的更加的龐大，記憶體的總吞吐量需求就會大幅的增加。
在未來，儲存技術在車用電子中扮演的角色更為重要，以自動駕駛汽車為例，未來包括儀錶板、抬顯示器 (HUD)、感測器、CPU、黑盒子，以及導航、資訊娛樂、動力傳動、電話通訊等系統，都需要儲存技術來提供基礎代碼、資料和參數，在此這邊以當今記憶體龍頭 – 美光 ( Micron )來介紹所有車用記憶體的種類。
圖1 - 車聯網帶動資料儲存需求
2.車電零組件可靠度認證 AEC – Q
- AEC–Q 種類
車用電子主要依據汽車國際電子協會 ( Automotive Eletronic Council，簡稱 AEC )作為標準，包括 AEC-Q100(IC晶片)、AEC-Q101(離散元件)、AEC-Q102(離散光電元件)、AEC-Q104(MCM多晶片模組)、AEC-Q200(被動元件)，其測試條件雖然比消費型 IC 規範嚴苛，但測試條件仍以 JEDEC 或 MIL-STD 為主，另外加入特殊規格，例如電磁相容性(EMC)驗證。
圖2 - AEC – Q 所包含的種類
宣告由於車用記憶體屬於晶片元件，所以被歸類為 AEC-Q100 ( IC晶片 )，若要打入 Tier 1 & Tier 2 以上的車電大廠供應鏈，就必須要先有這些認證的門票，這些必須在文件上要有提供這些的認證當作基本辨識。
圖3 - 相關文件或是規格書都會列出是否支援 AEC - Q
3.車用記憶體種類介紹
最常見的記憶體晶片 DDR ( Double Data Rate )，出現在很多桌上型電腦之中，數量與產量都是曾經中的王者，根據不同的需求，則有演變為移動裝置型的 LPDDR 或是專為顯示卡應用的記憶體 GDDR， 當桌上型市場不但萎縮，DDR 的產量與產能無處可以宣洩，就只好往車用領域開始進展，那隨著時代的演進和資訊快速的量化，進而才有 DDR2、DDR3、DDRR4 等級之分，下面比較表簡單說明了 DDR2、DDR3 與 DDR4 之間不同處。
圖4 - 車用 DDR 晶片
圖5 - 歷代 DDR 的電氣特性
eMMC 的全名為 ( Embedded Multi Media Card ) 為 MMC 協會所制定的內嵌式記憶體，採用多晶封 裝的 MCP， 將一顆 Nand Flash 和一顆控制晶片包成一顆晶片， 省去一些電路板的面積，而且可用 CPU 執行一些演算法避開壞軌，等於是結合了 Nand Flash 和 Nor Flash 的優點，採購者只要直接並放置即可使用，大多數都拿用製作手機應用。
圖6 - eMMC 圖片
GDDR6 的全名為 （Graphics Double Data Rate, version 6，簡稱 GDDR6），本來是專門用來當作顯示卡，以及遊戲終端專用的記憶體，由於高頻寬，低耗電的特性，越來越多應用直接拿來處理車用高頻寬的處理，目前已經有高達 14Gbps 的頻寬的版本，由於人工智慧 ( AI ) 與自動駕駛與 5G 寬頻等應用被炒得火熱，GDDR6 已經不在以繪圖領域為主要市場了。
圖7 - GDDR6 晶片，遊戲繪圖卡主力放置的存儲裝置
圖8 - 由於車用領域的記憶體頻寬非常大，這些動作都需要相當寬量的頻寬才能順暢運行
LPDDR4 全名為 （Low Power Data Rate sdram 4，簡稱LPDDR4 ），LPDDR 為全世界最廣泛應用移動式裝置上的記憶體，以低功耗與小面積為優勢而站穩移動式裝置，LPDDR4 有 32Gb 的頻寬與高達 3200Mbps 的優勢，是優於 DDR3 兩倍以上效能，也比 LPDDR3
省快 40% 左右的功耗，適合執行多任務重量級應用與超高清影像的拍攝與播放，可因應資料量極大的需求。
圖9 - LPDDR4 新一代主流裝置的主流記憶體
快閃記憶體的一種，由日本東芝公司所發明，具備可編程能力，在許多應用中可以取代 EEPROM 當作替代技術，最初是拿來來做為車用廣播，後來慢慢進入車用儀表板系統，因為車用儀表需要及時啟動，而 NOR Flash 可以直接執行程式碼，反之 NAND Flash 就不行這樣使用，但是缺點是容量比 NAND Flash 較小。
圖10 - NOR Flash 寫入快速的快閃記憶體，適合放置精緻小型程式碼
圖11 - NOR flash 廠商積極在車子領域尋找出路
SLC 全名為 ( Single Level Cell )NAND Flash 是一個穩定低價格，又可以長時間保存資料，是目前上市占率最高也是應用最廣泛的記憶體，但是缺點就是較容易出現壞點，隨個科技不斷進步，現今 Nand 技術已經快克服 NOR 的缺點也可保持大容量。
圖12 - NOR & NAND 快閃記憶體比較表
然而 NAND 逐漸往大容量發展，所以每 bit 單位儲存成本逐漸下降，導致發展出 SLC、MLC ( Multi Level Cell，簡稱MLC)、TLC （Triple Level Cell，簡稱 TLC），甚至到 QLC （Quad-Level Cells，簡稱QLC）。
圖14 - NAND 快閃記憶體的架構有四種區分
對於許多嵌入式應用 ( embedded applications ) 來說，使用串列式傳輸介面 ( SPI interface ) 的NAND 來取代 NOR，並不會有太多問題。但是在容量在256Mb以下，幾乎很少發生，因為在低容量的 Flash，周邊電路所佔在元件的面積比例較大，NAND 不會在成本上有多大優勢，但在 512Mb 和以上的容量，陣列面積佔用了元件的主要部份，成本優勢就非常顯著。
然而，對於現在越來越多的嵌入式應用，256Mb 記憶體已經不敷使用，尤其在汽車系統中最為明顯。
從先進駕駛輔助系統 ( ADAS ) 到完全自動駕駛，複雜的汽車應用將更需要高容量的記憶體 ( 有些應用容量需求高達 2Gb (或256MB) )，這對設計者而言，成本的考量變得相對重要許多。
所以於車用電子系統設計者而言，SLC 是最佳選擇，因為它的密度仍然相對較小，例如耐久性和糾錯功能至關重要的應用，採用 MLC 或 TLC 都沒什麼成本優勢。如果你採用了 MLC 或 TLC，很可能造成性能和耐久性的退化，因此，這就是為什麼業界持續選擇使用 SLC NAND 的原因，可以很順利的克服設計者的困擾。
SSD 全名為 ( Solid State Drive )為美光推出的 SLC mode 車規 PCI-E M.2 模組，走的是 PCI-E gen 3 介面，支持 NVMe 規範 ( Non-Volatile Memory Express ，非易失性存儲器標準 )，特別的是，模組上只有宣告可以支持可過 Automotive 等級 -40 ~ 105 度，有 128GB ~ 1TB 容量可以選擇，讀取可以支持 2000MB/S，寫入也可高達 1800 MB/S ，相當的快速，滿足 ADAS 系統頻寬、容量、延遲的要求，相當適合用來做車用 ADAS 系統。
圖15 - 常見的 SSD 模組，在 PC 上為主流模組
UFS 全名為 ( Universal Flash Storage )，也是由JEDEC固態技術協會所發佈，一開始的定義是用來數位相機、智慧型電話等消費電子產品拿來使用的記憶體產品，從 UFS 2.1 版本的頻寬 150 MB/S 到現在的 UFS 3.0 頻寬 450 MB/S，頻寬的優勢讓 eMMC 5.1 逐漸落下風，甚至比肩於 SSD，美光用來全新定義資訊娛樂系統及儀表板對快速系統啟動及更高數據頻寬的需求。
圖16 - UFS 晶片，高速的頻寬是強大的優勢
圖17 - UFS 與 eMMC 的速度比較表，強大的速度有取代 eMMC 的趨勢
4.結論
車載存儲介面大致為上面的 8 樣產品，無論是消費型使用產品，移動型使用產品，或是桌上型產品頻寬與容量飛快的進步，單一領域漸漸無法滿足使用的需求，所以都往更高的領域發產 [ 車用 ]，可見車用領域會是下一個戰場，但是車用領域又是一個封閉且高階運用的市場，在粥多僧少的情況下，一定又是一番激烈的對抗與廝殺，哪種產品才能真正成為車用領域的王者，又或者是各有領頭羊呢?
5.參考資料
評論