SEMPER X1 Infineon به چالش‌های تاخیر خودروهای هوشمند می‌پردازد

Infineon Technologies هفته گذشته اولین حافظه فلش LPDDR صنعت خودرو را برای پشتیبانی از توسعه سیستم های جدید E/E (برقی و الکترونیکی) برای وسایل نقلیه نیمه خودران معرفی کرد. اجرای کد ایمن، قابل اعتماد و در زمان واقعی که برای کنترل منطقه و دامنه خودرو ضروری است توسط راه حل Infineon SEMPER X1 LPDDR Flash ارائه شده 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 معمولی عمل می کند. توصیف این نوع بهبود عملکرد به عنوان قابل توجه، هذلولی نیست.

حافظه فلش معمولی NOR اغلب به عنوان ذخیره سازی غیر فرار شناخته می شود، به این معنی که دستگاه های ذخیره سازی با این نوع حافظه فلش، داده ها را بدون استفاده از باتری یا منبع تغذیه دیگر حفظ می کنند. این قابلیت این امکان را برای خودروهای وابسته به نرم افزار فراهم کرده است تا ویژگی های پیشرفته ای را با امنیت و انعطاف پذیری معماری بهبود یافته ارائه دهند.

خودروهای نسل بعدی کامپیوترهای روی چرخ هستند

همانطور که در ستون های قبلی اشاره کردم، اتومبیل های مدرن در 20 سال گذشته به رایانه های روی چرخ تبدیل شده اند. خودروهای نسل بعدی به رایانه‌های چند هسته‌ای پیشرفته‌ای وابسته هستند که با استفاده از تکنیک‌های تولید مدرن ساخته شده‌اند.

از آنجایی که برای پاسخگویی به نیاز به ایمنی و قابلیت اطمینان در سناریوهای رانندگی خودمختار، هوشمندی و اتصال بلادرنگ مورد نیاز است، حافظه‌های غیرفرار یکپارچه با چگالی بالاتر دیگر جایگزین مناسب مالی نیستند. با این حال، این کامپیوترهای پیچیده خودرو در زمان واقعی نیاز به عملکرد خارق‌العاده‌تری نسبت به راه‌حل‌های حافظه فعلی دارند.

Infineon SEMPER X1 را با رابط LPDDR4 اثبات شده با سرعت 3.2 گیگابایت در ثانیه و معماری چند بانکی برای رفع نیازهای عملکرد و تراکم یک دامنه و کنترل کننده منطقه ایجاد کرد.

ویژگی‌های حیاتی ایمنی سنتی در خودروهای نسل بعدی (منبع: Infineon Technologies)

پیشنهاد ارزش به دست آمده کاملا قانع کننده است. Infineon حافظه فلش را با رابط LPDDR (میزان تاریخ دو برابر مصرف کم) ترکیب می کند تا عملکرد و مقیاس پذیری چشمگیرتری را نسبت به فلاش xSPI NOR برای برآوردن نیازهای طراحی جدید مناطق 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 سنتی به چند دلیل نامناسب است، یکی از اصلی ترین آنها هزینه است. SEMPER XI از روش رابط LPDDR از صنعت DRAM برای برآوردن نیازهای محاسباتی جدید در صنعت خودرو استفاده می کند.

مسائل کلیدی خودرو: افزایش عملکرد، تراکم مورد نیاز

خودروهای نیمه خودران نسل بعدی به طور فزاینده ای به حافظه فلش بیشتر و عملکرد سریعتر نیاز دارند. مدتی است که خودروها با پردازش بلادرنگ و بی‌نتیجه به طراحی‌های منطقه‌ای روی آورده‌اند. این خواسته ها برای عملکرد بالاتر را نمی توان با آنچه که حافظه فلش معمولی NOR امروز ارائه می دهد برآورده کرد.

تعداد فزاینده‌ای از کنترل‌کننده‌های دامنه و منطقه که در نسل بعدی وسایل نقلیه نیمه خودران ظاهر می‌شوند، باید حجم عظیمی از داده‌های بلادرنگ را پردازش کنند و در عین حال چندین عملیات حیاتی ایمنی را یکپارچه کنند.

این کنترل‌کننده‌های منطقه نیازهای محاسباتی بلادرنگ شدیدی دارند. در حالی که این کنترلرها اطلاعات را به ECU اصلی (واحد کنترل الکترونیکی) ارسال می کنند، این کنترل کننده های منطقه باید فرمان، موتور و سایر عملکردهای حیاتی ایمنی را نیز کنترل کنند.

کنترل‌کننده‌های منطقه خودرو دائماً در تلاش هستند تا سطوح بالاتری از عملکرد را برای برآورده کردن این الزامات پردازش در زمان واقعی ارائه دهند. یک کنترلر با حافظه داخلی یکپارچه به سادگی نمی تواند این سطح افزایش یافته از پردازش پیچیده را مدیریت کند.

دسترسی سریعتر به فلاش خارجی مورد نیاز است

الزامات پردازشی طراحی‌های خودروهای نسل بعدی باعث شده است که از پردازنده‌های بی‌درنگ با هسته‌های CPU کم و حافظه فلش تعبیه‌شده فاصله بگیریم. در سطح بالایی می توان به طور منطقی گفت که تکامل فناوری نیمه هادی ها باعث عدم تطابق بین CPU و حافظه شده است.

با توجه به فشارهای هزینه در بازارهای خودروهای هوشمند و خودروهای برقی، افزودن فلاش جاسازی شده با استفاده از گره های فرآیند نیمه هادی پیشرفته امروزی که توسط این راه حل های پردازشی استفاده می شود، مقرون به صرفه نیست.

واقعیت این است که پردازنده‌های سریع، چند هسته‌ای و بی‌درنگ که حافظه فلش خارجی ندارند، برای برآورده کردن نیازهای طراحی خودروهای نسل بعدی مورد نیاز هستند.

فن‌آوری‌های فلاش تعبیه‌شده واجد شرایط خودرو با هزینه‌های بالا (محدوده‌های قالب بزرگ) و عدم مقیاس‌پذیری در گره‌های تولید پیشرفته مشکل دارند. علاوه بر این، صنعت به حافظه های فلش اضافی برای سازگاری با حجم و پیچیدگی کد در حال گسترش نیاز دارد.

xSPI نمی تواند مقیاس شود و سوخت آن تمام می شود

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

معاون بازاریابی و برنامه های کاربردی Infineon، Sandeep Krishnegowda، واضح بود که این شرکت از بازخوردهای OEM های با مشخصات بالا برای کمک به تعریف دسته حافظه LPDDR به عنوان راه حل مناسب برای رفع نیاز رو به رشد به قدرت محاسباتی بلادرنگ برای اجرای کد توسط چندگانه استفاده می کند. پردازنده های هسته ای این رویکرد منطقی است زیرا دسترسی سریع تصادفی در قلب فلاش LPDDR است.

بدون شک این روش سرعت اجرا را افزایش می دهد. به گفته Infineon، در مقایسه با یک تراشه فلش Octal (x8) xSPI NOR، استفاده از فلاش LPDDR عملکرد خیره کننده 20 برابری را افزایش می دهد. برعکس، این بهبود عملکرد برای تغییر از محاسبات بی‌درنگ درون پردازنده به محاسبات موجود در حافظه خارجی ضروری است.

فلاش SEMPER X1 با رابط LPDDR خود می تواند تا 3.2 گیگابایت در ثانیه توان عملیاتی را ارائه دهد. طراحی چند بانکی آن، تغییرات سفت‌افزار بی‌سیم را بدون خرابی امکان‌پذیر می‌سازد، که در سناریوهای رانندگی مستقل بسیار مهم است. این دستگاه همچنین شامل اصلاح خطا و سایر اقدامات ایمنی است و مطابق با ISO 26262 ASIL-B است.

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 نمی شود. این عامل حیاتی همچنین تقاضا برای فلاش LPDDR را افزایش می دهد. علاوه بر این، دستگاه‌های xSPI موجود در بازار امروزه از رویکرد 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 معمولی برای اجرای کد نامناسب هستند، زیرا نمی‌توانند پردازنده‌های چند هسته‌ای گیگاهرتزی امروزی را در خود جای دهند.

افکار نهایی

SEMPER X1 Infineon یک گام مهم در این مسیر است، زیرا کنترل موتور پیچیده‌تر و تصمیم‌گیری در زمان واقعی را با پشتیبانی از معماری حافظه که می‌تواند مستقل از پردازنده رشد کند، تسهیل می‌کند.

تماشای این دسته جدید از حافظه های غیر فرار با رشد اکوسیستم جذاب خواهد بود. پادکست اخیر من با کریشناگودا بینشی جالب از آنچه که او به عنوان پیامدهای مخرب این اعلامیه جدید می‌داند، ارائه می‌کند.

Infineon در مورد دسته‌بندی‌های بازار غیرخودرویی که حافظه فلش LPDDR ممکن است برای آنها جذاب باشد، کمی حیله‌گر بوده است.

لینوس وانگ، مدیر مدیریت محصول Infineon برای SEMPER X1، اذعان می‌کند که ذخیره‌سازی، امنیت و کاربردهای پزشکی می‌توانند در این قابلیت ذخیره‌سازی جدید مورد توجه قرار گیرند. «وقتی به این بازارهای ثانویه نگاه می کنیم، واقعاً به افزایش ارزش پیشنهادی مربوط می شود [usage models] که می تواند از بهبودهای تاخیری که در هزارم ثانیه اندازه گیری می شود استفاده کند.

در نهایت، بی‌اهمیت نیست که Infineon نقش رهبری صنعت را در راه‌اندازی این راه‌حل حافظه جدید بر عهده گرفته است. جدیت این شرکت، شهرت دیرینه برای طراحی برتر، و سابقه عملکرد قوی برای نسل بعدی وسایل نقلیه با ASP بالا حیاتی است، همگی از طرفداران پذیرش حافظه فلش LPDDR در بازار هستند.

طبق گفته Infineon، SEMPER X1 در حال حاضر در مرحله نمونه‌گیری است و برای مدتی در سال 2024 برنامه‌ریزی شده است.