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更智能的存儲如何提升自動駕駛汽車的可靠性

2020年02月19日10:35:52 本網站 我要評論(2)字號:T | T | T

自動駕駛汽車的問世將極大地改變我們的出行習慣,并在交通運輸行業掀起一場迅猛的變革。汽車行業的數字化轉型將帶來很多社會效益,例如減少事故、降低碳排放、改善交通流量、降低汽車擁有成本、降低保險費用以及提高燃油效率和出行能力。

 

然而,隨著在當今道路上開展的真實試驗,自動駕駛汽車必須支持的功能不斷擴展,其復雜程度也在迅速增大。這些自動系統將對性能、功耗、安全性、安全保障和可靠性的要求不斷提高。對于汽車OEM廠商而言,要確保自動駕駛汽車遵守安全規定,就需要按照ISO2626功能安全標準設計軟硬件。如果開發商對此準備不足,那么就需要額外投入資金和時間來證明其產品合乎安全標準,從而可能大幅推遲上市時間、壓縮盈利空間并侵蝕市場份額。

 

自動駕駛汽車安全性與可靠性的核心目標是防止人身傷害和財產損壞。事故在什么時候發生,由誰來承擔事故責任,也都是需要思考的法律問題。在這樣的交通狀態下,自動駕駛面臨眾多法律問題,發生事故時如何判定責任歸屬,依然懸而未決。因此,必須避免發生故障。這就使得汽車OEM廠商和汽車市場供應商更加關注可靠性。因此,證明智能汽車中的每個組件都安全可靠顯得至關重要。

 

更智能、更可靠的存儲

 

采用自動駕駛技術的汽車配備有高級別的高級駕駛輔助系統(ADAS)功能。這類車輛擁有多部傳感器(攝像頭、激光雷達等)和控制裝置,能實現自動駕駛并避免碰撞。這些傳感器和控制裝置是任務關鍵型裝置,不能發生故障。圖1所示的是具備3、4、5級自動水平,能進行無監控駕駛的全自動駕駛系統的原理圖。 

 

1:自動駕駛系統:3/4/5級系統原理圖

 

非易失性存儲器器件在ADAS系統中發揮重要作用,為重要的任務關鍵型事件提供啟動代碼存儲和數據日志記錄。隨著這些系統智能化水平的提高,它們需要以更高級別的可靠性,更快地處理更多的數據。此外,即便ADAS設計在其他方面表現可靠,如果存儲器未受保護(即未在啟動時或器件運行過程中驗證存儲器位是否發生變化),也很容易形成薄弱環節。

 

由于NOR閃存能提供受高可靠性和集成診斷功能支持的非易失存儲,因此對于任務關鍵型應用來說,它是理想的存儲器技術。集成診斷功能可確保數據完整性,檢測可能的故障,甚至進行糾錯。此外,即時啟動功能和高性能快速系統啟動時間等優勢在汽車加電時有助于立即訪問代碼、配置數據和圖形圖像。

 

如今,為了滿足ISO26262等汽車功能安全標準,存儲器器件系列均需要從頭開始進行設計。這些新一代存儲器不僅能提供更高的可靠性,而且還能提高性能,大幅降低功耗并減少總體擁有成本。

 

集成

 

簡化系統較有效的途徑之一是集成。當系統由眾多組件構成時,每個組件及其與其他組件的互聯都可能是潛在的故障點。例如,將MCU與存儲器進行集成后,數據和代碼訪問速度更快、處理效率更高、可靠性更強、成本更低。此外,由于以往必須由開發人員集成至更大系統中的組件現在可由MCU進行內部管理,因此簡化了開發工作。

 

集成的優勢現在也擴展到NOR閃存。隨著存儲器制造商開始將存儲器與Arm Cortex-M0等處理器進行集成,為了維護高密度、高速存儲器的可靠性,需要完成種種復雜的處理工作(參見圖2)。板載處理器的問世能夠實現更智能的存儲,從而徹底改變工程師利用閃存開展設計的方式。例如,在過去為了延長閃存的使用壽命,需要對損耗均衡軟件實施大量的開發工作。而現在,損耗均衡問題由集成MCU進行內部管理。

 

2:智能閃存存儲中的集成式Arm Cortex M0

 

采用16nm FinFET技術生產的新一代復雜SoC還不能將閃存存儲器嵌入到晶片中。因此它們必須依賴更智能、更可靠的外部NOR閃存技術。板載處理器不僅可以用于管理存儲器存儲的所有安全關鍵型領域,而且還可用于管理存儲器的網絡安全領域,防范惡意攻擊。將集成處理器納入閃存存儲器后,這些單元均由存儲器器件進行自我管理,且能通過快速配置滿足應用的特定要求。

 

不斷變化的要求

 

目前,汽車行業正在從駕駛輔助向全自動發展。這些系統將要求在各個層面上實現智能,以降低時延,提高效率。同時,汽車的內部架構也正在從主要獨立運行的分立式系統向互聯系統發展;ヂ撓到y能在系統間實時傳輸數據,并發揮人工智能和機器學習的作用。此外,從汽車中收集到的數據還將用于實施預測性維護,以便汽車在發生故障前就能提示駕駛員維護車輛。為了進行更加復雜的分析以及完成從云端到汽車的全新軟件升級,還需要將數據發送到云端。

 

智能閃存存儲居于這些系統的核心位置,因為在極端環境下,存儲在這些非易失性存儲器中的關鍵代碼和數據仍需具備可靠性,并且能夠持續使用20年以上而不發生故障。通過添加板載處理器,這些存儲器現在能提供更高水平的功能與可靠性,同時卸載損耗均衡等存儲器管理任務,利用加密保護強化系統安全并開展安全關鍵型診斷。

 

自動駕駛是一個快速發展的行業,全新的安全特性和安全保障特性也將以同樣的速度完成開發并符合規范。OEM廠商需要一種靈活架構來及時適應這些標準并引入能增強長期可靠性的高級功能。例如,當存儲器能預測特定類型的故障時,它就能開始優先處理。

 

為了幫助汽車OEM廠商打造合規系統,存儲器制造商需要提供符合ISO 26262規范的安全文檔,包括詳盡的安全性分析報告,如安全手冊、故障模式的影響與診斷分析(FMEDA)、相依故障分析(DFA)和情景無關安全元素(SEooC)。此外,存儲器制造商還需要積極制定并遵守這些標準,確保他們生產的組件持續符合法規要求。

 

CypressSemper NOR閃存等存儲器器件專為應對新一代汽車和工業系統面臨的挑戰而開發,能滿足各項質量、可靠性和安全標準。

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