智能座舱之存储篇终篇---EMMC在车载上的趋势(上)

作者 / 阿宝
来源 / 阿宝1990

EMMC其实就是Nand包了一层后形成的。Nand内部的存储单元有两大类,MLC和SLC;EMMC内部真正用来存储的仓库就是Nand,而且EMMC基本都是MLC Nand。Nand的接口和时序不标准,不同公司的Nand不能直接通用,甚至同一厂家不同容量的Nand的封装和引脚接口都不同,这对于产品开发比较麻烦;EMMC是封装和引脚都是标准的,可被兼容和替换。
Nand的引脚太多,体积大,不适合对体积要求很高的小型产品上;EMMC采用了BGA封装方式,相比于Nand小了那么一点。Nand的ECC和坏块标记都需要主控CPU来做;EMMC芯片在内部内置了一个控制器,这个控制器可以解决了坏块管理和ECC的问题。

01 EMMC 的发展历程
NAND Flash的存储单元从最初的SLC( Single Layer Cell), 到2003年开始兴起MLC (Multi-Layer Cell), 发展至今,SLC已经淡出主流市场,主流存储单元正在从MLC向TLC(Triple Layer Cell)迈进。纳米制程工艺和存储单元的发展,使得同样大小的芯片有更高密度和更多的存储单元,Flash得以在容量迅速增加的同时,还大幅降低了单位存储容量的成本。

但其弊端也轻易显现,从原来的1bit/cell发展到后来3bit/cell, 计算更为复杂,出错率不免更高,读写次数和寿命也会更短。在这种情况下现有MLC 和 TLC Flash 都需要搭配一颗高性能的控制芯片来提供EDC和ECC、平均擦写等Flash管理。

吃瓜群众:机哥,那我有一点不明白,EMMC也是最近几年才出现的,那么在出现之前都使用什么呢?

机哥:这个嘛,听我慢慢说来。

确实在智能机兴起之前,基本上就是诺基亚的功能机的天下,比如我们看看2009年诺基亚的神机5230,存储容量就是256MB,这个容量没有办法存储一部现在的高清视频,当时还是塞班系统,基本上没有应用APP的功能,就一些简单的听歌、打电话、简单游戏等功能,想想现在谁买一个新手机还不得64G容量以上,现在机哥32G的iPhone7 每天删图片和缓存都累死了,随便一个APP应用就几百MB了,微信聊天记录就占用10个G存储。
最开始功能机要想扩展存储一些视频或者照片怎么办,就是需要一个MicroSD卡,这个卡容量就是16G或者更大以上,当然也要当时的CPU主控芯片支持,诺基亚5230最大支持的扩展SD卡就是16G容量,不过这次扩展的卡的随着时间越来越久,擦写次数越多,寿命越短,读写速度变慢,而且如果振动情况下会存在接触不良的情况,所以不太适合用来存储一些软件和应用程序,只适合用来存储文件。

在功能机转智能机遇到的第一个问题,就是怎么把ROM的存储容量提高,NAND Flash单颗的容量已经提升到极限,也许你想说硬盘容量不是很大么,而且通讯速率也快,PCIE的接口,通讯速率杠杠的,用这个来做手机的存储,老铁没毛病。

但是你想想,大家使用过移动硬盘,一个500G的硬盘是有多大,如果放到手机里面,想想是不是又得回到大哥大的时代,哪怕是固体硬盘的体积也不小,会导致手机非常大。

iphone,iPAD带动了智能手机和平板电脑行业的迅猛发展,引发了电子产品更新换代,对存储硬件提出了更高的要求。多媒体播放、高清摄像,GPS,各色各样的应用以及外观轻薄小巧的发展趋势,要求存储硬件拥有高容量、高稳定性和高读写速度的同时,需要存储芯片在主板中占有更小的空间。然而NAND Flash 随着纳米制程和存储技术的主流趋势发展,性能却在不断下降。可擦写寿命短,出错概率高,读写速度慢,稳定性差。嵌入式存储芯片eMMC就可以弥补这个市场需求和NAND Flash发展的缺口。


两者的存储介质是一样的,都是Nand flash。

emmc=Nand Flash+控制器+标准封装。

emmc设备上有一个控制器,和嵌入设备的host控制使用emmc协议交互。对于host设备来说,只需了解emmc协议就能驱动emmc进行读写。emmc上的控制器负责具体的对memrory的管理。对于嵌入式设备厂商来说轻松很多。因为不需要了解各个nand产品的不同了。


eMMC采用统一的MMC标准接口, 把高密度NAND Flash以及MMC Controller封装在一颗BGA芯片中。针对Flash的特性,产品内部已经包含了Flash管理技术,包括错误探测和纠正,flash平均擦写,坏块管理,掉电保护等技术。用户无需担心产品内部flash晶圆制程和工艺的变化。同时eMMC单颗芯片为主板内部节省更多的空间。


可以看到EMMC的协议就是在MMC基础上发展过来,在2008年开始在JEDEC标准上出现了eMMC 4.3,到现在的主流产品eMMC 5.0。这些协议有什么区别呢,具体见下图。


主要是一些电压范围,通信速率上的明显的变化,比如V4.51的协议最大速度只能到200MB/s,而V5.01的协议是可以达到400MB/s。

02 车载电子常见eMMC的应用需求

1、eMMC常见分区
首先咱们来看看eMMC 的分区一般是怎么分的,就类似于咱们的电脑硬盘,一般分为CDEF几个盘,C盘大家都知道是放的Windows 系统文件,咱们一起来看看eMMC的分区有什么特点。


1.BOOT Area Partition 1 & 2
此分区主要是为了支持从eMMC启动系统而设计的。
该分区的数据,在eMMC上电后,可以通过很简单的协议就可以读取出来。同时,大部分的SOC都可以通过GPIO或者FUSE的配置,让ROM代码在上电后,将eMMC BOOT分区的内容加载到SOC内部的SRAM中执行。

2.RPMB Partition
RPMB是Replay Protected Memory Block的简称,它通过HMAC SHA-256和Write Counter来保证保存在RPMB内部的数据不被非法篡改。在实际应用中,RPMB分区通常用来保存安全相关的数据,例如指纹数据、安全支付相关的密钥等。

3.General Purpose Partition 1~4
此区域则主要用于存储系统或者用户数据。General Purpose Partition在芯片出厂时,通常是不存在的,需要主动进行配置后,才会存在。

4.User Data Area
此区域则主要用于存储系统和用户数据。User Data Area通常会进行再分区,例如,Android系统中,通常在此区域分出boot、system、userdata等分区。
其实对于咱们消费者来说,最关心的是有多少可以使用的空间,最关心的就是还有多少可用容量,这个容量就是User Data Area 区域,这个数据容量越大对于用户来说越友好。

2、车载电子对于eMMC容量的大小需求
我们先来看看常见液晶仪表对于eMMC容量的要求的诉求,下图是使用一个i.MX6DL平台的12.3寸全液晶仪表的项目,此时可以看到这个项目对于eMMC的容量诉求比较小,只需要533MB,最大的资源就是UI图片资源,因为好多汽车都需要有多套UI界面的需求,比如在汽车切换为运动模式的时候,此时的UI界面就比较炫丽,而切换到经济模式,此时就比较平和的UI,这样更能给用户更好的体验,所以仪表的存储大小主要是图片UI资源占用比较大。


上图可以看到eMMC容量需求是533MB,实际4G eMMC都绰绰有余了,为什么很多主机厂都选用8G 的eMMC,主要是现在小容量4G的eMMC基本上快淘汰了,只剩下镁光和闪迪有车规级的芯片,而且价格也同8G eMMC相同,交期还没有8G eMMC好,有93%的设计余量,容量浪费就浪费呗,反正价格和交期在那里。

我们在来看看中控导航主机对于eMMC的容量需求,在比较传统的不带在线地图的导航主机,可以使用8G eMMC就够了,主要是离线地图占用的最大空间。


从数据来看最大的部分是离线地图,如果是高清地图数据这部分接近10个G,如果安装一些应用,比如喜马拉雅、蜻蜓FM等等,这部分还需要预留给客户下载数据的空间,否则用户按照了这个应用也无法本地下载缓存,只能在线收听,这个是很不好的体验,所以正常情况下的中控导航主机的eMMC的容量普遍是32G。


从目前来看车载网关这部分的预留数据需要蛮大的,需要预留为后续的升级数据进行预留,而且还有可能下载高清地图的需求,所以至少16G EMMC容量才能满足。

而ADAS这部分处理雷达、图像等数据部分的控制器,主要是图像数据比较大,至少需要8-16GEMMC,仪表部分无论怎么样,其实处理的数据蛮少的,所以这部分的容量8G其实是已经绰绰有余的,不会把容量往上上升。

目前变数最大的就是中控导航这部分了,如果车联网的应用都集中在这部分,这个时候相当于手机要安装很多不同的APP,而且还有高清导航地图等数据,此时至少要128G以上的存储才能满足应用需求,甚至高达512G。




Agenda  议程
Time
时间
Day 1 第一天 Day 2 第二天
0800 Registration & Morning Tea
签到&早茶
 
0830 Welcome & Opening Address
欢迎&主席致辞
Registration & Morning Tea
签到&早茶
  Session A: Digital Cockpit & Innovative Design of HMI
主题A:智能化数字座舱发展&人机交互的创新设计
Session B: Senario-based Automotive Cockpit & How to Improve User Experience
主题B:基于场景化的汽车座舱&如何提升用户体验
0900 The Development and Outlook of Automotive Intelligent Cockpit Market
汽车智能座舱市场洞察与发展趋势
Xu Huxiong, Principal, Roland Berger
徐虎雄,执行总监,罗兰贝格
The Voice of Customer: Consumers Desire More Vehicle Digital Experience in Digital Era
用户之声:数字时代消费者对汽车数字化体验的渴望
Pei Lin, Director of Automotive Product BU, J.D.Power
裴林, 中国区汽车产品事业部总监, J.D.Power
0930 The Evolution Road of Intelligent & Digital Cockpit in Software-Defined Vehicle Era
在软件定义汽车时代,智能化数字座舱的“进化之路”
Wang Qiong, Associate Vice President, Chief of the Smart Cabin, NIO
王琼,助理副总裁、智能座舱首席专家,蔚来
Innovative Connected Technologies Enable Smart Cockpit 创新物联科技赋能智能座舱
Luo Huan, Innovative Application Director, BOE Group
骆欢,创新应用部部长,京东方集团
1000 Networking & Coffee Break
茶歇与交流
ams OSRAM Automotive Products applied in Intelligent Cockpit
艾迈斯欧司朗车载产品在智能座舱中的应用
Su Yang, Sr. Field Application Engineer, AMS OSRAM
苏阳,资深现场应用工程师,艾迈斯欧司朗集团
1030 Multi-Dimensional Optimization Design of Intelligent Cockpit UX
智能座舱体验多维度优化设计
Pan Kai, CEO, E-Planet Technologies
潘凯,CEO,上海怿星电子科技有限公司
Networking & Coffee Break
茶歇与交流
1100 “Ecosystem+Technologies”boost the Next-Gen Smart Cockpit UX
“生态+技术”驱动下一代智能座舱体验
Wang Qingwen, General Manager of Smart Cockpit Product Dept, Intelligent Vehicle Solution BU, Huawei Technologies
王庆文,智能座舱产品部总经理,华为
The Seven Trends that Will Drive the Automotive Industry to 2030
驱动汽车工业2030的七大趋势

Alex Miklosi, Interior + UX/UI Design Director,Chery Automobile Co.,Ltd
Alex Miklosi, 内饰及UX/UI设计总监,奇瑞汽车
1130 Multi-Mode Interaction-The Digital Driven Intelligent Upgrade
多模态交互-数字化驱动下的智能升级
Zhang Hongzhi, GM Smart Cockpit Product, Horizon Robotics
张宏志, 智能座舱产品总经理, 地平线机器人
Panel Discussion:
How to Serve Increasingly Diverse Users’ Demands in Experience Economy Era?
小组讨论:体验经济时代,如何设计产品来满足日益增长的多样化的用户需求?
· How to define product design in the digital era
   数字化时代产品设计如何定
· Consumer demand for products
   消费者对于产品的需求
· How to improve user experience
   如何提升用户体验
JD Power,小鹏汽车,奇瑞汽车,科大讯飞
1200 Lunch Buffet 午餐 Lunch Buffet 午餐
1330 Solutions of Driver Monitoring System in ADAS and Intelligent Cockpit
DMS在ADAS和智能座舱上的解决方案

Sponsor
Ultilizing Telematics and Senario-based APP Operation to Improve User Experience
利用车联网与场景化APP运营提升用户体验

针对自动驾驶用途智能座舱的安全设计
Kim Wang, Director of Jeep Digitalization / Head of Connectivity & Telematics & EV+Charging,Jeep China
王博,数字智能营销与智能车联网总监,Jeep China
1400 Software Defined Vehicles
软件定义汽车

Bentley Lin, Managing Director, EXIDA Safety Systems
林誉森, 执行董事, 雅析安全系统
5G Digital Cockpit Redefines Mobility Experience
5G数字座舱重新定义出行体验
Thomas Lin, Vice President, WM Motor
林仕翰,副总裁,威马汽车
1430 Cockpit of the Future Case Studies
未来座舱案例研究

Dr. Benjamin Thoma, VP, Faurecia Clarion Electronics at Faurecia
Dr. Benjamin Thoma,副总经理,佛吉亚歌乐汽车电子
The Pain Point and Solution of Voice Interation in All Senarios
全场景语音交互痛点及解决方案
Gao Wanjun, Automotive Cockpit Multimodal Perception Product Line Director, iFlytek
高万军,汽车座舱多模感知产品线总监,科大讯飞
1500 Networking & Coffee Break
茶歇与交流
Networking & Coffee Break
茶歇与交流
1530 HMI innovation across borders
跨越疆界的HMI创新

Vanessa Chang, Director, Creative Consulting, BMW Group Designworks, Shanghai Studio
张雅琴, 创意咨询总监, 宝马集团上海设计工作室
Intelligent & Digital Cockpit and Basic Software Technology
智能数字座舱及基础软件技术
William Dong, Chief Representative, Blackberry QNX
董渊文,中国区首席代表,黑莓QNX
1600 Domain Controllers: Empower the Intelligent Cockpit Systems
域控制器赋能智能座舱系统
Sponsor
In SDV Era, the Evolution of Smart Cockpit
软件定义汽车时代,智能座舱的进化之路

Alan Zhang, CEO, VW-Mobvoi
张人杰,CEO,大众问问
1630 Intelligent & Holographic Cockpit---The Revolution of Display Technology and In-Vehicle Interaction
智能全息座舱---显示技术与车内交互的变革

Jiang Aiqiang, Chief Engineer of Smart Cockpit, Geely Automobile Research Institute
蒋爱强, 智能座舱总工程师,吉利汽车研究总院
Intelligent Cockpit Full Scene Intelligent Interconnection Solution
智能座舱全场景智慧互联解决方案
Xiaomi
小米
1700 Digital Cockpit Product Design based on UX
基于用户体验的数字化座舱产品设计

Leon Hong, Head of Enterprise Connectivity & Digital Experience, Ford Motor China
方昱樑, 智能网联与数字化体验负责人, 福特汽车中国
End of Day 2 Conference
第二天结束
主席结束致辞&第一天会议结束
1730 Intelligent Design for User Experience
人机交互的智能化体验

Meihua Ge, Head of HMI China R&D, Continental Corporation
葛梅花,HMI中国区研发总负责人,大陆集团中国
 
1800 End of Day 1 Conference
第一天结束 主席结束致辞&第一天会议结束
 




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