![image](https://www.eetimes.com/wp-content/uploads/image2-17.png?w=768)
Для беспилотных автомобилей требуются объемные хранилища данных для цифровых панелей в салонах и экранов информационно-развлекательной системы
Пандемия создала множество проблем на пути развития современных транспортных средств – люди предпочитали не пользоваться услугами райдшеринга и общественным транспортом, а многие и вовсе не выходили из дома. Индустрия беспилотных автомобилей развивается медленнее, чем ожидалось. Впрочем, движение на рынке цифровых систем для салонов открывает возможности для производителей памяти, поскольку автомобили продолжают превращаться в сервера на колесах.
![image](https://www.eetimes.com/wp-content/uploads/Baxter_Kris_1600x2000_Grey.jpeg?w=216)
В долгосрочной перспективе компания Micron по-прежнему ожидает, что беспилотные транспортные средства останутся приоритетом для предприятий из областей, способных покрыть соответствующие расходы (например, робо-такси и грузоперевозки). Ожидается, что объемы автомобильных данных будут продолжать расти. Бакстер добавил, что «также мы увидим сдвиг в сторону централизации автомобильных вычислений».
Стоит отметить, что большие объемы вычислений будут производиться и вне информационно-развлекательных систем. Все дело в том, что транспортные средства (беспилотные и не только) развиваются и взаимодействуют с различными сервисами (которые, в том числе, обеспечивают работу функций беспилотной езды). Так, например, компания Aceinna произоводит решения с датчиками для различных отраслей (включая автомобильную и аэрокосмическую), и хотя компания не работает на компьютерном рынке непосредственно, ее технологии полагаются на них.
![image](https://www.eetimes.com/wp-content/uploads/Zhao.png?w=237&resize=184%2C184)
По словам Чжао, значительная часть вычислений в транспортных средствах ориентирована на работу с внешними системами – GPS-спутниками и системами инерциальной навигации. «Существует объединенный алгоритм, который ускоряет работу всей системы. С его помощью можно достичь абсолютной точности». Впрочем, существует вероятность того, что ваш автомобиль отключится от внешних систем навигации из-за плохой погоды или других причин. «Ваш лидар может ослепнуть и сломаться, но с инерциальной навигацией такого не произойдет. На нее внешняя среда не повлияет».
Чжао считает, что этим системам для автономной работы потребуется собственные вычислительные мощности и память, а также они должны быть отделены от прочих модулей. «Система управления автомобилем должна быть полностью замкнута и изолирована. Ни у каких узлов не должно быть доступа к ней».
![image](https://www.eetimes.com/wp-content/uploads/Verhoeven-Huibert1546_FINAL_compliance-683x1024-1.jpg?w=180)
Верховен считает, что информационно-развлекательные системы с модулями навигации нуждаются в архитектуре, объединяющей вычислительные ресурсы и память. Такая архитектура позволит повышать емкость флеш-памяти и обеспечит поддержку различных интерфейсов (таких как eMMC и UFS). Свидетельством того, что автомобили становятся серверами на колесах является не только факт использование SSD-накопителей в информационно-развлекательных системах. Верховен отметил, что на рынке перевозок уже есть спрос на NVMe, поскольку у транспортных средств таких компаний огромные требования к логированию. «В таких автопарках есть автомобили, которые можно назвать центрами обработки данных на колесах».
Несмотря на то, что некоторые функции беспилотных транспортных средств связаны с системами реального времени, Верховен отметил, что некоторые сценарии использования допускают накапливание терабайтов данных в течении нескольких дней (например, для управления автопарком). «Многие наши клиенты предпочитают просто в какой-то момент вынимать диски, подключать их к своим серверам и делать полную выгрузку». По его словам, в таких сценариях важен форм фактор, допускающий извлечение накопителей и легкость их обслуживания. «Клиентам нравится возможность работы с высокопроизводительными системами, а если с диском что-то пойдет не так – его можно просто заменить».
Также Верховен отметил, что зачастую в автомобильной индустрии используют технологии, которые считаются базовыми в промышленных, мобильных и серверных сценариях. В некоторых сценариях NVMe-накопители предпочтительны ввиду требований к передаче больших объемов данных с низкими задержками (именно такие требования у центров обработки данных). Несмотря на то, что в снижении количества отдельных хранилищ данных в автомобиле есть смысл, остается необходимость сегментации – иначе мы можем разместить функции для ADAS на том же носителе, на которым записаны развлечения для детей, отметил Верховен. Такая архитектура также обеспечивает баланс между стоимостью, эффективностью, безопасностью и надежностью благодаря тому, что определенные подсистемы могут получать данные из общего пула.
Также требования к объемам памяти и характеристикам хранилища будут диктоваться уровнем автономности транспортного средства. Ожидается, что автомобилям 4 и 5 уровней к 2027 потребуются эксабайты памяти. «Впрочем, основная часть этого объема памяти нужна информационно-развлекательным системам и ADAS, а они относятся ко 2 и 3 уровням». Тем не менее, Western Digital связывает перспективы своего бизнеса с тем, как OEM-производители будут реализовывать продвинутые функции 4 и 5 уровней – именно эти реализации будут определять развитие систем хранения данных.
Впрочем, даже в автомобили 2 и 3 уровня встроено множество количество подсистем, генерирующих данные, которые затем где-либо отображаются. Эти системы являются частями более крупных кластеров и сейчас встречаются даже в недорогих автомобилях с функциями ADAS, отметил Верховен. Даже если в автомобиле нет системы автоматизации езды, в нем могут использоваться и обрабатываться терабайты данных. «Мы можем увидеть, что OEM-производители встраивают в транспортные средства все больше крупных дисплеев», – отметил Верховен. По мере того, как продвинутые функции начинают становиться стандартными в недорогих автомобилях, требования к хранилищам данных и их скорости будут расти, а это значит, что скоро нам потребуется полтерабайта.
По словам Бакстера из Micron, внедрение функций автоматизации езды и цифровые системы в салоне приведут к переходу от архитектуры с единым блоком управления к архитектуре, в которой используются отдельные блоки, управляющие своими модулями. Автомобильные инженеры будут все чаще образаться к многочиповым устройствам, объединяющим память и хранилище, причем в некоторых приложениях GDDR6 будет вытеснять DRAM с низким энергопотреблением.
Бакстер считает, что в индустрии памяти грядут перемены, связанные с автомобильным рынком и его требованиями. Нужны изменения в устройстве и структуре памяти, чтобы решения индустрии соответствовали рыночным условиям и требованиям автомобильной промышленности. В то же самое время, устоявшиеся технологии (такие как NOR flash) по-прежнему важны для работы функций быстрой загрузки – именно они позволяют водителям не ждать запуска бортовых систем после поворота ключа зажигания.
Питание — это большая проблема, потому что центр обработки данных на колесах может обсчитывать более 600 TOPS – а для этого может потребоваться до 1000 вТ мощности. Дело не только в процессорах, но и в памяти. Потребление энергии особенно важно для электромобилей и создает проблемы для инженеров – им нужно решать задачи, связанные с температурным режимом.
Подход Micron заключается в поиске компромиссов между мощностью и производительностью за счет использования энергосберегающей памяти с низким энергопотреблением – такой как LPDDR4X. В то же время, более продвинутые режимы обработки данных обеспечивают повышают энергоэффективность – эта характеристика невероятно важна для беспилотных автомобилей, в которых используются энергоемкие высокопроизводительные приложения с ИИ.
Сложность вычислений также является проблемой, и ее недооценка является причиной задержки выпуска транспортных средств 4 и 5 уровня, сказал Роберт Билби, старший директор Micron по архитектуре автомобильных систем. «Все еще не вполне ясно какой уровень производительности необходим для реализации систем беспилотной езды».
![image](https://www.eetimes.com/wp-content/uploads/image1-1-1.png?w=768)
Согласно сценарию быстрого внедрения Yole Development, спрос на автомобильные флеш-накопители растет, и ожидается, что после 2022 года вырастет спрос на автомобильные устройства NAND-памяти для транспортных средств 2 и 3 уровней
Как и Western Digital, компания Micron ориентируется на кластерный подход, который подразумевает отделение критически важных данных от развлекательного контента и использование общих пулов данных для повышения эффективности (примером такого пула может служить раздел, в котором хранятся все карты, одновременно используемые в разных приложениях). Билби считает, что такой подход имитирует серверную архитектуру. «Именно здесь возникает концепция виртуализации, которая позволяет обеспечивать разным приложениям доступ к общему пулу данных».
Также он отметил, что все больше внимания уделяется вопросам безопасности. «Для индустрии очень важно, чтобы память, используемая в автомобилях, была сертифицирована для соответствующих сценариев использования». Речь идет о широком спектре устройств памяти – от DRAM для ADAS до GDDR6 для мультимедийных экранов в салоне. «В целом, многие переходят на NVMe и SSD».
Многие инженеры отказываются от старого подхода с постепенным добавлением функционала и расширением характеристик. Многие стремятся работать над архитектурой в целом. «На замену использованию нескольких eMMC или UFS устройств приходит тенденция с более консолидированным и централизованным подходом к хранению данных». Билби считает, что все устройства, используемые в автомобилях, должны быть сертифицированы соответствующим образом. «Впрочем, добиться этого будет непросто, Думаю, что технологиям нужно созреть и стать доступными для этих приложений».
![image](https://www.eetimes.com/wp-content/uploads/Coughlin.jpg?w=206&resize=206%2C300)
Кафлин считает, что при выборе устройств памяти для автомобилей необходимо учитывать множество компромиссов и находить баланс между емкостью, выносливостью и долговечностью. Также устройства памяти должны быть способны работать с различными технологиями, которые внедряются в современные автомобили. Среди таких технологий можно отметить протокол TCP и Ethernet-подключение – они обеспечивают работу сетевого функционала серверов на колесах. Именно эти технологии позволяют передавать трафик во внешние среды, где в дело вступают инструменты обработки данных и ИИ.
Билби считает, что скорость вычислений и производительность устройств памяти должны соответствовать скоростям 5G – считается, что скорость этих сетей станет стандартом для сетевых автомобильных систем реального времени. «Существует необходимость собирать данные о миллионах и миллиардах километров пробега. Эти данные позволят создавать и обучать модели, которые будут работать в сложных средах и условиях». Обучение таких моделей опирается на высокопроизводительные центры обработки данных, остро нуждающиеся в быстрой памяти. Билби считает, что функции сетевого взаимодействия станут ключевым компонентов систем беспилотной езды – они позволят в реальном времени получать данные о трафике, а также позволят дообучать алгоритмы.
В более долгосрочной перспективе 5G также повлияет на развитие сотовой V2X-связи – она позволит автомобилям взаимодействовать не только с инфраструктурой, но и друг с другом. Таким образом, автомобили на дорогах станут похожи на кластер серверов, работающих вместе – и им может не требоваться централизованное облако. «Эти технологии позволят предсказывать состояние окружающей среды и понимать манеру езды автомобиля через 5 или 10 машин».
- Первая в России серийная система управления двухтопливным двигателем с функциональным разделением контроллеров
- В современном автомобиле строк кода больше чем…
- Бесплатные онлайн-курсы по Automotive, Aerospace, робототехнике и инженерии (50+)
- McKinsey: переосмысляем софт и архитектуру электроники в automotive
![image](https://habrastorage.org/webt/4m/5z/_p/4m5z_pc9zhjja8pmtwxvaihckfe.png)
Вакансии
НПП ИТЭЛМА всегда рада молодым специалистам, выпускникам автомобильных, технических вузов, а также физико-математических факультетов любых других высших учебных заведений.
У вас будет возможность разрабатывать софт разного уровня, тестировать, запускать в производство и видеть в действии готовые автомобильные изделия, к созданию которых вы приложили руку.
В компании организован специальный испытательный центр, дающий возможность проводить исследования в области управления ДВС, в том числе и в составе автомобиля. Испытательная лаборатория включает моторные боксы, барабанные стенды, температурную и климатическую установки, вибрационный стенд, камеру соляного тумана, рентгеновскую установку и другое специализированное оборудование.
Если вам интересно попробовать свои силы в решении тех задач, которые у нас есть, пишите в личку.
У вас будет возможность разрабатывать софт разного уровня, тестировать, запускать в производство и видеть в действии готовые автомобильные изделия, к созданию которых вы приложили руку.
В компании организован специальный испытательный центр, дающий возможность проводить исследования в области управления ДВС, в том числе и в составе автомобиля. Испытательная лаборатория включает моторные боксы, барабанные стенды, температурную и климатическую установки, вибрационный стенд, камеру соляного тумана, рентгеновскую установку и другое специализированное оборудование.
Если вам интересно попробовать свои силы в решении тех задач, которые у нас есть, пишите в личку.
- Старший инженер программист
- Системный аналитик
- Руководитель группы калибровки
- Ведущий инженер-испытатель
- Инженер по требованиям
- Инженер по электромагнитной совместимости
- Системный аналитик
- Старший инженер-программист ДВС
О компании ИТЭЛМА
Мы большая компания-разработчик automotive компонентов. В компании трудится около 2500 сотрудников, в том числе 650 инженеров.
Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.
У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.
Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.
У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.
Список полезных публикаций на Хабре
- Бесплатные онлайн-курсы по Automotive, Aerospace, робототехнике и инженерии (50+)
- [Прогноз] Транспорт будущего (краткосрочный, среднесрочный, долгосрочный горизонты)
- Лучшие материалы по взлому автомобилей с DEF CON 2018-2019 года
- [Прогноз] Motornet — сеть обмена данными для роботизированного транспорта
- Компании потратили 16 миллиардов долларов на беспилотные автомобили, чтобы захватить рынок в 8 триллионов
- Камеры или лазеры
- Автономные автомобили на open source
- McKinsey: переосмысляем софт и архитектуру электроники в automotive
- Очередная война операционок уже идет под капотом автомобилей
- Программный код в автомобиле
- В современном автомобиле строк кода больше чем…