Los automóviles autónomos requieren un almacenamiento masivo de datos para paneles digitales en interiores y pantallas de información y entretenimiento.La
pandemia ha creado muchos desafíos en el desarrollo de vehículos modernos: las personas optaron por no usar los servicios de viajes compartidos y el transporte público, y muchos no abandonaron sus hogares en absoluto. La industria de los vehículos autónomos está creciendo más lentamente de lo esperado. Sin embargo, el movimiento en el mercado de sistemas de interiores digitales está abriendo oportunidades para los fabricantes de memorias a medida que los automóviles continúan evolucionando hacia servidores sobre ruedas.
Chris Baxter, gerente general de la división de sistemas integrados de Micron Technology, dijo que si bien las expectativas para el mercado de vehículos autónomos han caído, hay mucho espacio para el crecimiento en el segmento ADAS. Señaló que Tesla ya se ha alejado de sus afirmaciones de conducción autónoma y se ha centrado en los sistemas de nivel 2 y 3. “Veremos desarrollo en esta área: control de crucero adaptativo, sistemas de mantenimiento de carril, frenado automático y sistemas de monitoreo del conductor. En 2021, el mercado de la tecnología automotriz tendrá grandes perspectivas, pero no en el campo de la conducción autónoma, sino en el campo de la digitalización del habitáculo ".
A largo plazo, Micron sigue esperando que los vehículos autónomos sigan siendo una prioridad para las empresas en áreas que pueden cubrir los costos asociados (como robo taxis y camiones). Se espera que los volúmenes de datos automotrices sigan creciendo. Baxter agregó que "también veremos un cambio hacia la centralización de la informática automotriz".
Vale la pena señalar que también se producirán grandes volúmenes de cálculo fuera de los sistemas de infoentretenimiento. Lo que pasa es que los vehículos (no tripulados y no solo) se desarrollan e interactúan con diversos servicios (que, entre otras cosas, aseguran el funcionamiento de las funciones de conducción no tripulada). Por ejemplo, Aceinna fabrica soluciones de sensores para una variedad de industrias (incluidas la automotriz y la aeroespacial) y, aunque la empresa no opera directamente en el mercado de las computadoras, su tecnología se basa en ellas.
"No estamos en el negocio de los dispositivos informáticos o la tecnología de rendimiento", dijo el CEO Yang Zhao. También señaló que su empresa está "enfocada en sensores". Sin embargo, algunos sensores (incluidos los dispositivos de visión por computadora) requieren una alta potencia de procesamiento para procesar los datos utilizados para la navegación y los sistemas de conducción autónoma. Según Zhao, el automóvil del futuro, como cualquier robot, debe ser lo suficientemente inteligente como para moverse de forma independiente, estar equipado con muchos sensores, utilizar algoritmos modernos y tener una alta potencia de procesamiento.
Gran parte de la informática en los vehículos se centra en sistemas externos como satélites GPS y sistemas de navegación inercial, dijo Zhao. “Existe un algoritmo unificado que acelera todo el sistema. Con él, puede lograr una precisión absoluta ". Sin embargo, existe la posibilidad de que su vehículo se desconecte de los sistemas de navegación externos debido al mal tiempo u otras razones. “Su lidar puede quedar ciego y romperse, pero esto no sucederá con la navegación inercial. El entorno externo no lo afectará ".
Zhao cree que estos sistemas necesitarán su propia potencia de cálculo y memoria para funcionar de forma autónoma, y también deberían estar separados de otros módulos. “El sistema de control del vehículo debe estar completamente cerrado y aislado. Ningún nodo debería tener acceso a él ".
La segmentación de los sistemas automotrices significa que los requisitos de memoria serán diferentes y dependerán de las arquitecturas utilizadas en otros mercados (por ejemplo, dispositivos móviles o Internet de las cosas). Western Digital opera en todos estos mercados, según Hubert Verhoeven, vicepresidente senior de las industrias automotriz, móvil y emergentes de la compañía. "Hay muchos ejemplos de tales intersecciones en la historia". Muchos desarrolladores están avanzando hacia el desarrollo de sistemas más unificados y aislados para vehículos con sus propios módulos de memoria (por ejemplo, memoria flash separada para sistemas de información y entretenimiento). "Muchos buscan crear clústeres con almacenamiento para datos de consumidores".
Verhoeven cree que los sistemas de información y entretenimiento con módulos de navegación necesitan una arquitectura que integre los recursos informáticos y la memoria. Esta arquitectura aumentará la capacidad de almacenamiento flash y admitirá múltiples interfaces (como eMMC y UFS). La evidencia de que los automóviles se están convirtiendo en servidores sobre ruedas va más allá del uso de SSD en sistemas de información y entretenimiento. Verhoeven señaló que ya existe una demanda de NVMe en el mercado del transporte, ya que los vehículos de estas empresas tienen enormes requisitos de tala. "Estas flotas tienen automóviles que se pueden llamar centros de datos sobre ruedas".
Si bien algunas de las funciones de los vehículos autónomos están relacionadas con los sistemas en tiempo real, Verhoeven señaló que algunos casos de uso permiten que terabytes de datos se acumulen durante varios días (por ejemplo, para la gestión de flotas). "Muchos de nuestros clientes prefieren simplemente sacar las unidades en algún momento, conectarlas a sus servidores y realizar una descarga completa". En tales escenarios, dijo, el factor de forma es importante, ya que permite quitar las unidades y facilitar el mantenimiento. "A los clientes les encanta la capacidad de trabajar con sistemas de alto rendimiento, y si algo sale mal con una unidad, simplemente puede reemplazarla".
Verhoeven también señaló que la industria automotriz a menudo usa tecnologías que se consideran básicas en escenarios industriales, móviles y de servidores. En algunos escenarios, se prefieren las unidades NVMe debido a la baja latencia y los requisitos de transferencia de datos de alto volumen del centro de datos. Si bien tiene sentido reducir la cantidad de almacenes de datos separados en el automóvil, sigue existiendo la necesidad de segmentación; de lo contrario, podemos colocar las funciones para ADAS en el mismo medio en el que se graba el entretenimiento para niños, señaló Verhoeven. Esta arquitectura también equilibra el costo, la eficiencia, la seguridad y la confiabilidad al permitir que ciertos subsistemas reciban datos de un grupo común.
Además, los requisitos para la cantidad de memoria y las características de almacenamiento vendrán dictados por el nivel de autonomía del vehículo. Se espera que los vehículos de nivel 4 y 5 requieran exabytes de almacenamiento para 2027. "Sin embargo, el infoentretenimiento y ADAS necesitan la mayor parte de ese almacenamiento, y son de nivel 2 y 3." No obstante, Western Digital está vinculando sus perspectivas comerciales con la forma en que los OEM implementarán funciones avanzadas de Capa 4 y 5; estas implementaciones impulsarán el desarrollo del almacenamiento.
Sin embargo, incluso en los coches del segundo y tercer nivel, hay muchos subsistemas integrados que generan datos, que luego se muestran en algún lugar. Estos sistemas son parte de grupos más grandes y ahora se encuentran incluso en vehículos de bajo costo con funcionalidad ADAS, dijo Verhoeven. Incluso si el vehículo no tiene un sistema de automatización de viajes, se pueden usar y procesar terabytes de datos. “Podemos ver que los fabricantes de equipos originales construyen cada vez más pantallas grandes en los vehículos”, dijo Verhoeven. A medida que las características avanzadas comiencen a ser estándar en los automóviles de bajo costo, los requisitos de almacenamiento y las velocidades aumentarán, lo que significa que pronto necesitaremos medio terabyte.
Baxter de Micron dijo que la introducción de sistemas digitales y de automatización de conducción en la cabina conducirá a un cambio de una arquitectura de unidad de control única a una arquitectura que utiliza unidades separadas que controlan sus módulos. Los ingenieros automotrices evolucionarán cada vez más hacia dispositivos de múltiples chips que combinan memoria y almacenamiento, con GDDR6 reemplazando la DRAM de bajo consumo en algunas aplicaciones.
Baxter cree que se avecina un cambio en la industria de las memorias en respuesta al mercado automotriz y sus demandas. Se necesitan cambios en el diseño y la estructura de la memoria para que las soluciones de la industria satisfagan las condiciones del mercado y los requisitos de la industria automotriz. Al mismo tiempo, las tecnologías establecidas (como el flash NOR) siguen siendo esenciales para las funciones de arranque rápido para ayudar a los conductores a evitar tener que esperar a que los sistemas a bordo se inicien después de girar la llave de encendido.
La energía es un gran problema porque un centro de datos sobre ruedas puede manejar más de 600 TOPS, lo que puede tomar hasta 1000 W de energía. No se trata solo de los procesadores, sino también de la memoria. El consumo de energía es especialmente importante para los vehículos eléctricos y plantea desafíos para los ingenieros que necesitan lidiar con desafíos térmicos.
El enfoque de Micron consiste en equilibrar la potencia y el rendimiento mediante el uso de una memoria de bajo consumo y de bajo consumo energético, como LPDDR4X. Al mismo tiempo, los modos de procesamiento de datos más avanzados proporcionan una mayor eficiencia energética, una característica que es increíblemente importante para los vehículos autónomos que utilizan aplicaciones de inteligencia artificial de alto rendimiento y que consumen mucha energía.
La complejidad computacional también es un problema, y la subestimación está causando retrasos en el lanzamiento de vehículos de Nivel 4 y 5, dijo Robert Bilby, director senior de arquitectura de sistemas automotrices de Micron. "Todavía no está del todo claro qué nivel de rendimiento se requiere para implementar sistemas de conducción autónoma".
Según el escenario de implementación rápida de desarrollo de Yole, la demanda de unidades flash automotrices está creciendo y se espera que la demanda de dispositivos NAND automotrices para vehículos de nivel 2 y 3 aumente después de 2022
Al igual que Western Digital, Micron se centra en un enfoque de agrupación que separa los datos críticos del contenido de entretenimiento y aprovecha los grupos de datos compartidos para mejorar la eficiencia (un ejemplo de tal grupo sería una partición que almacena todas las tarjetas utilizadas simultáneamente en diferentes aplicaciones). Bilby cree que este enfoque imita una arquitectura de servidor. "Aquí es donde entra el concepto de virtualización, que permite que diferentes aplicaciones accedan a un grupo de datos compartido".
También señaló que cada vez se presta más atención a los problemas de seguridad. "Es muy importante para la industria que la memoria utilizada en los automóviles esté certificada para los casos de uso adecuados". Estamos hablando de una amplia gama de dispositivos de memoria, desde DRAM para ADAS hasta GDDR6 para pantallas multimedia en la cabina. "En general, muchos están cambiando a NVMe y SSD".
Muchos ingenieros se están alejando del antiguo enfoque de agregar funcionalidad y expandir características gradualmente. Mucha gente se esfuerza por trabajar en arquitectura en general. "Reemplazar el uso de múltiples dispositivos eMMC o UFS está avanzando hacia un enfoque más consolidado y centralizado para el almacenamiento de datos". Bilby cree que todos los dispositivos utilizados en los automóviles deben estar certificados en consecuencia. "Sin embargo, esto no será fácil de lograr. Creo que las tecnologías deben madurar y estar disponibles para estas aplicaciones".
Tom Coughlin, presidente de Coughlin Associates, dijo que los fabricantes de automóviles están comenzando a cambiar a SSD para el almacenamiento de contenido a medida que los precios continúan bajando. Debido al hecho de que para crear un servidor sobre ruedas
Se necesita mucha memoria , se considerarán nuevas tecnologías, pero deben hacer frente a las condiciones extremas de los escenarios de uso automotriz. Coughlin señaló que MRAM
puede soportar altas temperaturas y potencialmente puede reemplazar el flash NOR en algunas aplicaciones.
Coughlin cree que hay muchas compensaciones a considerar al elegir dispositivos de memoria para automóviles y equilibrios entre capacidad, resistencia y durabilidad. Además, los dispositivos de memoria deben poder funcionar con diversas tecnologías que se están introduciendo en los automóviles modernos. Entre estas tecnologías se encuentran el protocolo TCP y la conexión Ethernet: proporcionan la funcionalidad de red de los servidores sobre ruedas. Son estas tecnologías las que permiten que el tráfico se transmita a entornos externos donde entran en juego las herramientas de procesamiento de datos y la IA.
Bilby cree que la velocidad de la informática y el rendimiento de los dispositivos de memoria deben coincidir con las velocidades de 5G; se cree que la velocidad de estas redes se convertirá en el estándar para los sistemas automotrices en red en tiempo real. “Es necesario recopilar datos sobre millones y miles de millones de kilómetros recorridos. Estos datos le permitirán crear y entrenar modelos que funcionarán en entornos y condiciones complejos ". El entrenamiento de estos modelos se basa en centros de datos de alto rendimiento que necesitan urgentemente una memoria rápida. Bilby cree que las funciones de red se convertirán en componentes clave de los sistemas de conducción autónoma: permitirán datos de tráfico en tiempo real, así como también permitirán entrenamiento adicional de algoritmos.
A más largo plazo, 5G también afectará el desarrollo de las comunicaciones celulares V2X: permitirá que los automóviles interactúen no solo con la infraestructura, sino también entre sí. Por lo tanto, los automóviles en la carretera se convertirán en un grupo de servidores que trabajan juntos, y es posible que no necesiten una nube centralizada. "Estas tecnologías ayudarán a predecir el estado del medio ambiente y comprender cómo se conduce un automóvil a través de 5 o 10 vehículos".
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