算力，到底意味著什么?
百度百科定義中，“算力”(或稱作“哈希率”，HashRate)是比特幣網(wǎng)絡(luò)處理能力的度量單位，即每秒可以執(zhí)行的哈希運(yùn)算的次數(shù)。簡(jiǎn)單理解，算力越大，挖掘和處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)。
近年來(lái)，算力越來(lái)越多地被提及。從超算、手機(jī)電腦，到汽車領(lǐng)域，算力已然成為科技進(jìn)步不可或缺的助推力。尤其在汽車領(lǐng)域，算力之爭(zhēng)已全面進(jìn)入新的軍備競(jìng)賽階段。
從大屏、多屏的潮流，到不斷豐富的人車交互方式和ADAS功能，汽車智能化需求持續(xù)升級(jí)。這背后，是數(shù)據(jù)流量的急劇飆升，是電子電氣架構(gòu)一步步的試探與變革。
傳統(tǒng)分布式EE架構(gòu)中，ECU彼此分離，互不通信，就智能汽車的發(fā)展而言，其算力、傳輸速率已經(jīng)接近瓶頸。結(jié)合行業(yè)數(shù)據(jù)，單車ADAS/AD傳感器每天大約產(chǎn)生4TB到20TB的數(shù)據(jù)。隨著自動(dòng)駕駛等級(jí)提升，車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)、長(zhǎng)續(xù)航電池及5G網(wǎng)絡(luò)的引入，車輛要面對(duì)的計(jì)算量會(huì)越來(lái)越大。
圖片來(lái)源：方正證券
這時(shí)，汽車無(wú)異于一臺(tái)服務(wù)器。架構(gòu)升級(jí)迫在眉睫，同時(shí)本地實(shí)時(shí)處理能力，相應(yīng)的“大容量緩存和存儲(chǔ)”規(guī)格，也勢(shì)必將成為硬需求。
現(xiàn)階段，單車平均配備4GB 內(nèi)存和 256GB 的存儲(chǔ)空間。相比之下，高端智能電動(dòng)車的配置要更高一點(diǎn)。例如，蔚來(lái)ET7的車機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存為16GB，存儲(chǔ)空間256GB;理想L9則是24GB+256GB的組合拳。
中國(guó)閃存市場(chǎng)預(yù)測(cè)，L4、L5級(jí)別自動(dòng)駕駛汽車將配備“40GB+”的內(nèi)存和“3TB+”的存儲(chǔ)容量。業(yè)內(nèi)也有公司認(rèn)為，到2027年L4和L5級(jí)自動(dòng)駕駛可能會(huì)產(chǎn)生艾字節(jié)(1EB=1024PB)的數(shù)據(jù)。屆時(shí)，強(qiáng)大的云存儲(chǔ)和本地存儲(chǔ)缺一不可。
未來(lái)的智能汽車，遠(yuǎn)非手機(jī)可以比擬。不僅如此，更安全、更可靠、更低延時(shí)等等“車規(guī)”要求，將是汽車存儲(chǔ)芯片需要且必須接受的考驗(yàn)。
被忽視的存儲(chǔ)芯片
在車上，存儲(chǔ)需求主要來(lái)源是數(shù)據(jù)的生產(chǎn)，如ADAS系統(tǒng)、車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)、事件記錄系統(tǒng)、OTA軟件升級(jí)管理系統(tǒng)等。每個(gè)系統(tǒng)要獨(dú)立運(yùn)行，就需要具備單獨(dú)的計(jì)算能力和存儲(chǔ)空間。
常見(jiàn)且被大量使用的汽車存儲(chǔ)芯片，主要有DRAM和NAND Flash兩種。DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)是與CPU直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲(chǔ)器，常被用作緩存，處理速度較快，但一旦斷電，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)便會(huì)丟失;NAND 是閃存的一種，即使斷電，也能夠保留數(shù)據(jù)。
特斯拉HW3.0的LPDDR4(紅)和flash(綠)
最近幾年，用于汽車的DRAM和NAND 除了持續(xù)擴(kuò)容外，在技術(shù)形態(tài)上也不斷演進(jìn)，向著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域看齊。
其中，新一代LPDDR5 DRAM內(nèi)存產(chǎn)品已經(jīng)打入汽車生產(chǎn)環(huán)節(jié)。2022年上市的理想L9就搭載了美光的車規(guī)級(jí)LPDDR5。據(jù)悉，與上一代LPDDR4相比，LPDDR5帶寬提升50%，最高能夠降低60%的能耗，同時(shí)有助于延長(zhǎng)單次充電續(xù)航里程。
閃存方面，根據(jù)Counterpoint Research的報(bào)告，L3~L5級(jí)自動(dòng)駕駛汽車的存儲(chǔ)系統(tǒng)將從SLC/MLC NAND轉(zhuǎn)向UFS/嵌入式SSD，通過(guò)加大存儲(chǔ)單元密度，增加容量，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理所需的速度和性能。
以LPDDR(Low Power DDR，低功耗雙信道同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)為代表的DRAM內(nèi)存產(chǎn)品在汽車領(lǐng)域攻城掠地，而內(nèi)置了Flash顆粒的SSD同樣迅速普及開(kāi)來(lái)。不過(guò)這事要放到2016年左右，相信大部分人不會(huì)相信。
當(dāng)時(shí)車用SSD的價(jià)格遠(yuǎn)超HDD，甚至有媒體報(bào)道稱“幾十萬(wàn)的車都用不起SSD”，未來(lái)十年HDD都可能被用于車載娛樂(lè)系統(tǒng)。然而轉(zhuǎn)眼間，汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型就給存儲(chǔ)芯片帶來(lái)了一場(chǎng)巨變。原本高不可攀的產(chǎn)品，正變得越來(lái)越普及。
市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Yole Developpement 發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，汽車存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)預(yù)計(jì)從2021年的43億美元增長(zhǎng)到2027年的125億美元。雖然車用市場(chǎng)規(guī)模遠(yuǎn)小于服務(wù)器、PC和智能手機(jī)市場(chǎng)，但年增速將超過(guò)整體市場(chǎng)的8%，達(dá)到20%以上。
目前，NAND和DRAM主導(dǎo)了汽車存儲(chǔ)市場(chǎng)，其中DRAM占41%，NAND為39%，合計(jì)份額達(dá)80%。有預(yù)測(cè)稱，全自動(dòng)駕駛車輛所需的DRAM、NAND將分別是傳統(tǒng)汽車的30倍與100倍。換句話說(shuō)，車規(guī)存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)將迎來(lái)爆炸式增長(zhǎng)。
然而這塊市場(chǎng)，中國(guó)本土廠商的占比微乎其微。
誰(shuí)是下一個(gè)存儲(chǔ)巨頭?
存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)高度集中。其中DRAM市場(chǎng)，三星、美光、SK海力士合計(jì)市占率逾94%;NAND Flash領(lǐng)域，三星、鎧俠、SK海力士、西部數(shù)據(jù)、美光和英特爾等六家公司的份額合計(jì)超過(guò)95%。
具體到汽車領(lǐng)域，美光在DRAM內(nèi)存市場(chǎng)的銷售額排名第一。有數(shù)據(jù)顯示，其在2021年的市占率為45%左右，其次是北京君正(15%)，來(lái)自中國(guó)臺(tái)灣的南亞科(9.5%)和華邦電(8.56%)分列第三和第四。與之對(duì)比，車載NAND市場(chǎng)主要玩家仍以海外廠商為主。
汽車內(nèi)部系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，功能各不相同，也意味著對(duì)存儲(chǔ)的需求有所區(qū)別。整體上說(shuō)，車規(guī)存儲(chǔ)芯片除了大容量的發(fā)展趨勢(shì)外，對(duì)一致性和可靠性的要求也隨著ADAS/AD等級(jí)提升而愈發(fā)嚴(yán)格。包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、能耗高低、抗振動(dòng)、Debug機(jī)制、可回溯性等等。
而要滿足“車規(guī)”要求，存儲(chǔ)芯片還必須通過(guò)ISO26262、AEC-Q100、IATF16949其中一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。和消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品相比，車規(guī)芯片進(jìn)入門(mén)檻高、認(rèn)證周期長(zhǎng)。因而在汽車供應(yīng)鏈深耕多年的海外公司占據(jù)了先發(fā)優(yōu)勢(shì)。
不過(guò)最近幾年，國(guó)內(nèi)以北京君正、兆易創(chuàng)新等為代表的內(nèi)存芯片公司已紛紛開(kāi)始在汽車領(lǐng)域跑馬圈地。
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自2020年完成對(duì)ISSI(矽成半導(dǎo)體)的收購(gòu)以來(lái)，北京君正引入存儲(chǔ)芯片、模擬芯片和互聯(lián)芯片兩條新增產(chǎn)品線，積極拓展國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)市場(chǎng)。目前業(yè)務(wù)覆蓋SRAM、DRAM和Flash三大類。在DRAM內(nèi)存條上，北京君正的研發(fā)覆蓋從DDR2、LPDDR2、DDR3到DDR4、LPDDR4等不同種類、不同容量的產(chǎn)品。
據(jù)其稱，用于汽車的DDR4產(chǎn)品與三星、美光等存在交叉競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。到2022年第四季度，其基于25nm工藝設(shè)計(jì)的8GB LPDDR4產(chǎn)品正式送樣。
兆易創(chuàng)新方面，DRAM業(yè)務(wù)處于起步階段，而車規(guī)級(jí)Nor Flash大容量芯片占比據(jù)持續(xù)上升，出貨平均容量也持續(xù)提升。從產(chǎn)品上看，GD25 SPI NOR Flash的容量覆蓋512KB～2GB，能夠滿足多種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)所需的不同存儲(chǔ)空間。
去年2月，兆易創(chuàng)新推出了全國(guó)產(chǎn)化38nm SPI NAND Flash——GD5F全系列，通過(guò)AEC-Q100車規(guī)級(jí)認(rèn)證，覆蓋1Gb~4Gb容量。至此，實(shí)現(xiàn)從SPI NOR Flash到SPI NAND Flash車規(guī)級(jí)產(chǎn)品的全面布局。公開(kāi)信息顯示，北京君正已與博世、大陸等Tier1達(dá)成合作;兆易創(chuàng)新的相關(guān)產(chǎn)品，特別是NOR Flash也已經(jīng)和汽車行業(yè)建立緊密合作關(guān)系。
臺(tái)媒“經(jīng)濟(jì)時(shí)報(bào)”近日發(fā)文《存儲(chǔ)器廠商求生 積極布局車電》指出，“半導(dǎo)體市況修正當(dāng)中，存儲(chǔ)器行業(yè)難以獨(dú)善其身?！卑ㄈ恰K海力士和美光等廠商都預(yù)告2022年利潤(rùn)將大幅下滑。其中存儲(chǔ)芯片庫(kù)存水位高，供過(guò)于求是成因之一。
集邦咨詢(TrendForce)在最新一份報(bào)告中提到，去年Q4到今年Q1，DRAM和NAND市場(chǎng)持續(xù)供過(guò)于求，導(dǎo)致價(jià)格跌跌不休。盡管如此，業(yè)內(nèi)普遍看好汽車電子將帶動(dòng)存儲(chǔ)芯片高速成長(zhǎng)，尤其新能源汽車加快滲透，智能網(wǎng)聯(lián)需求持續(xù)放量。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年我國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車出貨量為1370萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)到2025年這一數(shù)字將增至2490萬(wàn)輛。作為全球智能汽車市場(chǎng)最大的參與者，中國(guó)本土存儲(chǔ)公司有望從這波浪潮中獲益。至于能夠受益多少，以及成長(zhǎng)到什么樣的段位，仍是一個(gè)未知數(shù)。
且看借著“國(guó)產(chǎn)化”“供應(yīng)鏈自主可控”的風(fēng)，國(guó)內(nèi)是否會(huì)出現(xiàn)新的存儲(chǔ)巨頭。
（蓋世汽車）
