Infineon SEMPER X1 با چالش‌های تأخیر خودروی هوشمند EV مقابله می‌کند

هفته گذشته، Infineon Technologies اولین حافظه فلش LPDDR صنعت خودرو را برای پشتیبانی از توسعه سیستم های E/E (برقی و الکترونیکی) برای خودروهای نیمه خودران معرفی کرد. راه حل Infineon SEMPER X1 LPDDR Flash اجرای ایمن، قابل اعتماد و در زمان واقعی را ارائه می دهد که برای کنترل منطقه و دامنه خودرو ضروری است.

طبق گفته Infineon، این دستگاه 20 برابر سریع تر تراکنش های خواندن تصادفی را برای برنامه های کاربردی بلادرنگ فعال می کند و هشت برابر بهتر از حافظه فلش NOR سنتی عمل می کند. قابل توجه خواندن این نوع بهبود عملکرد، دست کم گرفتن نیست.

حافظه فلش معمولی NOR اغلب به نام حافظه غیر فرار نامیده می شود، به این معنی که دستگاه های ذخیره سازی حاوی این نوع حافظه فلش، داده ها را بدون استفاده از باتری یا منبع ولتاژ دیگر حفظ می کنند. این قابلیت این امکان را برای خودروهای مبتنی بر نرم افزار فراهم می کند تا ویژگی های پیشرفته ای را ارائه دهند و در عین حال امنیت و انعطاف پذیری معماری را بهبود بخشند.

خودروهای نسل بعدی کامپیوترهای روی چرخ هستند

همانطور که ممکن است در ستون های قبلی متوجه شده باشید، اتومبیل های مدرن در 20 سال گذشته به رایانه های چرخ دار تبدیل شده اند. خودروهای نسل بعدی مبتنی بر کامپیوترهای پیشرفته چند هسته ای هستند که با استفاده از تکنیک های ساخت مدرن ساخته شده اند.

از آنجایی که هوش و ارتباطات بی‌درنگ برای برآوردن نیاز به ایمنی و قابلیت اطمینان در سناریوهای رانندگی خودران ضروری هستند، حافظه‌های غیر فرار یکپارچه با چگالی بالا دیگر جایگزین مناسبی از نظر مالی نیستند. با این حال، رایانه‌های خودروی بلادرنگ پیشرفته، عملکرد استثنایی فراتر از آنچه در راه‌حل‌های حافظه فعلی موجود است، می‌خواهند.

Infineon SEMPER X1 را با رابط ثابت LPDDR4 با سرعت 3.2 گیگابیت بر ثانیه و معماری چند بانکی ایجاد کرد تا عملکرد و تراکم نیازهای کنترل‌کننده دامنه و ناحیه را برآورده کند.

عملکردهای حیاتی ایمنی متعارف در یک خودروی نسل بعدی (منبع: Infineon Technologies)

گزاره ارزش به دست آمده کاملاً قانع کننده است. Infineon حافظه فلش را با رابط LPDDR (میزان تاریخ دوگانه کم مصرف) ترکیب می‌کند تا عملکرد و مقیاس‌پذیری هیجان‌انگیزتری نسبت به فلاش xSPI NOR برای برآورده کردن نیازهای جدید طراحی‌های منطقه خودرو فراهم کند. انتخاب Infineon برای استفاده از این رابط هوشمندانه است، با توجه به اینکه این رابط سالهاست که در بازار وجود دارد و به پیاده سازی کم خطر شهرت دارد.

از منظر وسیله نقلیه، گذار به معماری خودروهای تعریف شده توسط نرم افزار، چالشی در حافظه برای طراحی خودروهای نسل بعدی ایجاد کرده است. حافظه فلش xSPI NOR معمولی به چند دلیل کافی نیست، دلیل اصلی آن هزینه است. SEMPER XI از روش رابط LPDDR صنعت DRAM برای برآورده کردن نیازهای محاسباتی جدید صنعت خودرو استفاده می کند.

سوالات کلیدی مربوط به خودروها: افزایش عملکرد، تراکم مورد نیاز

نسل بعدی وسایل نقلیه نیمه خودران به طور فزاینده ای به حافظه فلش بیشتر و عملکرد سریعتر نیاز دارند. خودروها مدتی است که در طراحی‌های منطقه‌ای با پردازش بلادرنگ بدون مصالحه در حال ترند هستند. این نیازهای عملکرد بالاتر را نمی توان با حافظه فلش استاندارد امروزی NOR برآورده کرد.

تعداد فزاینده کنترل‌کننده‌های میدانی و منطقه‌ای که در نسل بعدی خودروهای نیمه خودران ظاهر می‌شوند، باید حجم عظیمی از داده‌ها را در زمان واقعی پردازش کنند و در عین حال بسیاری از عملیات‌های حیاتی ایمنی را یکپارچه کنند.

این کنترل‌کننده‌های ناحیه نیازهای محاسباتی در زمان واقعی دارند. در حالی که واحدهای کنترل این اطلاعات را به واحد کنترل الکترونیکی اصلی (ECU) ارسال می کنند، این واحدهای کنترل منطقه ای باید فرمان، موتور و سایر عملکردهای ایمنی حیاتی را نیز مدیریت کنند.

کنترل‌کننده‌های منطقه خودرو به طور مداوم تحت فشار قرار می‌گیرند تا سطوح بالاتری از عملکرد را برای برآورده کردن نیازهای پردازش در زمان واقعی ارائه دهند. یک کنترلر با حافظه داخلی به سادگی نمی تواند این سطح بالای پردازش پیچیده را اداره کند.

دسترسی سریعتر به فلاش خارجی مورد نیاز است

نیازهای پردازشی طراحی‌های نسل بعدی خودرو باعث دور شدن از پردازنده‌های بلادرنگ شده است که فقط چند هسته CPU و فلش یکپارچه دارند. در سطح بالا، می توان به طور منطقی بیان کرد که تکامل فناوری نیمه هادی باعث عدم تطابق بین CPU و حافظه شده است.

به دلیل فشار هزینه در بازارهای خودروهای هوشمند و خودروهای الکتریکی، افزودن فلاش یکپارچه با گره‌های پردازش نیمه‌رسانای پیشرفته که این راه‌حل‌های پردازنده استفاده می‌کنند، مقرون به صرفه نیست.

واقعیت این است که پردازنده‌های چند هسته‌ای سریع و بی‌درنگ، که از حافظه فلش خارجی اجرا می‌شوند، برای برآورده کردن خواسته‌های نسل بعدی طراحی‌های خودرو ضروری هستند.

فن‌آوری‌های فلاش تعبیه‌شده واجد شرایط خودرو با هزینه بالا (محدوده‌های قالب بزرگ) و عدم مقیاس‌پذیری در گره‌های تولید پیشرفته دست و پنجه نرم می‌کنند. علاوه بر این، صنعت به حافظه های فلش اضافی برای تطبیق با افزایش حجم و پیچیدگی کد نیاز دارد.

xSPI مقیاس پذیر و بدون گاز نیست

به نظر می رسد همه این عوامل بر نقش Infineon در توسعه حافظه فلش LPDDR تأثیر گذاشته است.

Sandeep Krishnegowda، معاون بازاریابی و برنامه های کاربردی Infineon توضیح داد که این شرکت از بازخورد OEM سطح بالا برای کمک به شناسایی کلاس حافظه LPDDR به عنوان راه حل مناسب برای رفع نیاز رو به رشد به قدرت محاسباتی بلادرنگ برای اجرای کد توسط پردازنده های چند هسته ای استفاده کرده است. این رویکرد منطقی است زیرا دسترسی سریع تصادفی در قلب فلاش LPDDR است.

بدون شک این روش سرعت اجرا را افزایش می دهد. طبق گفته Infineon، در مقایسه با یک تراشه فلش Octal (x8) xSPI NOR، استفاده از فلاش LPDDR عملکرد چشمگیر 20 برابری را افزایش می دهد. برعکس، این بهبود عملکرد برای جابجایی از عملیات حسابی بی‌درنگ درون CPU به عملیات‌های موجود در حافظه خارجی مورد نیاز است.

فلاش SEMPER X1 با رابط LPDDR خود می تواند سرعت انتقال تا 3.2 گیگابایت بر ثانیه را ارائه دهد. طراحی چند بانکی آن اجازه می‌دهد تا تغییرات سیستم‌افزار را از طریق هوا و بدون خرابی انجام دهند، که در سناریوهای خودران بسیار مهم است. این دستگاه همچنین شامل تصحیح خطای پیشرفته و سایر اقدامات امنیتی است و با ISO 26262 ASIL-B مطابقت دارد.

عوامل دیگری در جایگزینی xSPI با فلاش LPDDR نقش دارند.

اول، xSPI، به عنوان یک رابط قدیمی، نه تنها بسیار کند است، بلکه از نظر نیازهای آینده به اندازه کافی مقیاس پذیر نیست. این عامل مهم همچنین تقاضا برای فلاش LPDDR را افزایش می دهد. علاوه بر این، دستگاه‌های xSPI موجود در بازار امروزه از روش نیمه‌رسانای اکسید فلزی مکمل ولتاژ پایین (LVCMOS) استفاده می‌کنند که نمی‌تواند از 200 مگاهرتز تجاوز کند و نیاز به یک راه‌حل با پهنای باند بالاتر را ضروری می‌کند.

با توجه به این زمینه، دستگاه‌های فلش Octal xSPI سنتی برای اجرای کد مناسب نیستند زیرا نمی‌توانند پردازنده‌های چند هسته‌ای فعلی گیگاهرتز را در خود جای دهند.

افکار پایانی

SEMPER X1 Infineon یک گام اساسی در این مسیر است زیرا کنترل پیچیده تر موتور و تصمیم گیری در زمان واقعی را با پشتیبانی معماری حافظه که می تواند مستقل از CPU رشد کند را تسهیل می کند.

کلاس جدید حافظه غیر فرار برای تماشای آن با رشد اکوسیستم عالی خواهد بود. پادکستی اخیری که من با کریشناگودا انجام دادم، بینش های جالبی را در مورد آنچه که او معتقد است پیامدهای مخرب این تبلیغ جدید است، ارائه می دهد.

https://www.youtube.com/watch?v=Rt4jGnv0fiA

Infineon در مورد اینکه چه بخش‌هایی از بازار به غیر از حافظه فلش LPDDR فضای خودکار ممکن است برای آنها جذاب باشد، کمی محتاط بوده است.

Linus Wong، مدیر مدیریت محصول Infineon برای SEMPER X1، اذعان می‌کند که ذخیره‌سازی، امنیت و برنامه‌های پزشکی ممکن است علاقه قابل توجهی به این ظرفیت ذخیره‌سازی جدید داشته باشند. وقتی به این بازارهای ثانویه نگاه می کنیم، در واقع به ارزش پیشنهادی افزایش یافته مربوط می شود [usage models] می‌تواند از پیشرفت‌های تاخیری که در هزاران ثانیه اندازه‌گیری می‌شوند، بهره‌برداری کند.»

در نهایت، بی اهمیت نیست که Infineon نقش رهبری صنعت را در راه اندازی این راه حل جدید حافظه بر عهده بگیرد. جذابیت این شرکت، شهرت دیرینه برای طراحی برتر، و سابقه پیاده سازی قوی که برای خودروهای نسل بعدی ASP بسیار مهم است، همگی از مقبولیت بازار حافظه فلش LPDDR حمایت می کنند.

طبق گفته Infineon، SEMPER X1 اکنون در حال نمونه‌برداری است و عرضه تجاری آن برای مدتی در سال 2024 برنامه ریزی شده است.