A Infineon Technologies apresentou na semana passada a primeira memória Flash LPDDR da indústria automotiva para dar suporte ao desenvolvimento de novos sistemas E/E (elétricos e eletrônicos) para veículos semiautônomos. A execução de código segura, confiável e em tempo real, essencial para o controle de zona e domínio automotivo, é fornecida pela solução Infineon SEMPER X1 LPDDR Flash.
De acordo com a Infineon, o dispositivo permite transações de leitura aleatória 20 vezes mais rápidas para aplicativos em tempo real e funciona oito vezes melhor do que a memória Flash NOR convencional. Caracterizar esse tipo de melhoria de desempenho como notável não é exagerado.
A memória Flash NOR típica costuma ser chamada de armazenamento não volátil, o que significa que os dispositivos de armazenamento com esse tipo de memória flash retêm os dados sem usar bateria ou outra fonte de alimentação elétrica. Essa capacidade possibilitou que os carros dependentes de software oferecessem recursos de ponta com segurança aprimorada e flexibilidade arquitetônica.
Carros de última geração são computadores sobre rodas
Como observei em colunas anteriores, os carros modernos evoluíram para computadores sobre rodas nos últimos 20 anos. Os carros da próxima geração dependem de computadores multicore de ponta criados com técnicas modernas de fabricação.
Como a inteligência e a conectividade em tempo real são necessárias para satisfazer a necessidade de segurança e confiabilidade em cenários de direção autônoma, as memórias não voláteis integradas de alta densidade não são mais uma alternativa financeiramente viável. No entanto, esses sofisticados computadores automotivos em tempo real exigem um desempenho mais extraordinário do que o oferecido pelas soluções de memória atuais.
A Infineon criou o SEMPER X1 com uma interface LPDDR4 comprovada rodando a 3,2 GB/segundo e uma arquitetura multibanco para atender às necessidades de desempenho e densidade do controlador de domínio e zona.
Funções críticas de segurança tradicionais em um carro de última geração (Fonte: Infineon Technologies)
A proposta de valor resultante é bastante atraente. A Infineon combina a memória flash com uma interface LPDDR (Low Power Double Date Rate) para permitir desempenho e escalabilidade mais dramáticos do que xSPI NOR flash para satisfazer os novos requisitos de projetos de zonas automotivas. A escolha da Infineon para utilizar esta interface é inteligente, dado que a interface está no mercado há anos e tem uma reputação de implementação de baixo risco.
Do ponto de vista do veículo, a transição para arquiteturas de veículos definidas por software causou um desafio de memória para os projetos automotivos da próxima geração. A memória Flash xSPI NOR tradicional é inadequada por vários motivos, sendo o custo o principal. O SEMPER XI aproveita o método de interface LPDDR da indústria DRAM para atender aos novos requisitos de computação da indústria automobilística.
Principais Perguntas Automotivas: Desempenho Crescente, Demandas de Densidade
Os automóveis semi-autônomos de última geração exigem cada vez mais memória flash e desempenho mais rápido. Os carros estão se movendo em direção a designs zonais com processamento em tempo real sem comprometimento há algum tempo. Essas demandas por maior desempenho simplesmente não podem ser atendidas pelo que o armazenamento flash NOR comum oferece hoje.
O crescente número de controladores de domínio e zona que aparecem em veículos semi-autônomos de última geração deve processar enormes volumes de dados em tempo real, consolidando inúmeras operações críticas de segurança.
ANÚNCIO
Esses controladores de zona têm intensas necessidades de computação em tempo real. Enquanto esses controladores enviam informações para a ECU principal (Unidade de Controle Eletrônico), esses controladores zonais também devem gerenciar a direção, o motor e outras funções críticas de segurança.
Os controladores de zona automotiva estão constantemente sendo pressionados para fornecer maiores níveis de desempenho para atender a esses requisitos de processamento em tempo real. Um controlador com memória incorporada integrada simplesmente não consegue lidar com esse nível elevado de processamento complexo.
Acesso mais rápido ao Flash externo necessário
Os requisitos de processamento dos designs de automóveis da próxima geração induziram uma mudança de processadores em tempo real com poucos núcleos de CPU e flash integrado. Em alto nível, pode-se afirmar razoavelmente que a evolução da tecnologia de semicondutores causou uma incompatibilidade entre a CPU e a memória.
Dada a pressão de custo nos mercados de carros inteligentes e EV, adicionar flash integrado não é economicamente viável utilizando os nós de processo de semicondutores avançados de hoje empregados por essas soluções de processador.
A realidade é que processadores multicore rápidos e em tempo real, que operam a partir de memória flash externa, são necessários para atender aos requisitos de projetos automotivos de última geração.
As tecnologias flash incorporadas qualificadas para automóveis têm dificuldades com alto custo (grandes áreas de matriz) e falta de escalabilidade em nós avançados de fabricação. Além disso, a indústria requer memória flash adicional para acomodar a expansão do tamanho e da complexidade do código.
xSPI não é escalável e fica sem gás
Todos esses fatores parecem ter influenciado o papel da Infineon no desenvolvimento da memória Flash LPDDR.
O vice-presidente de marketing e aplicativos da Infineon, Sandeep Krishnegowda, deixou claro que a empresa utilizou feedback OEM de alto nível para ajudar a definir a categoria de memória LPDDR como a solução certa para atender à crescente necessidade de capacidade de computação em tempo real para execução de código por processadores multicore . Essa abordagem faz sentido, pois o acesso aleatório rápido está no centro do flash LPDDR.
Sem dúvida, este método acelera as taxas de execução. De acordo com a Infineon, quando comparado a um chip flash típico Octal (x8) xSPI NOR, o uso do flash LPDDR fornece um impressionante aumento de 20x no desempenho. Por outro lado, essa melhoria de desempenho é necessária para alternar entre os cálculos em tempo real dentro da CPU e os da memória externa.
ANÚNCIO
Com sua interface LPDDR, o flash SEMPER X1 pode fornecer taxas de transferência de até 3,2 GB/segundo. Seu design multibanco permite alterações de firmware over-the-air sem tempo de inatividade, o que é crítico em cenários de direção autônoma. O dispositivo também inclui correção de erros aprimorada e outras medidas de segurança e está em conformidade com a norma ISO 26262 ASIL-B.
Outros fatores entram em jogo impulsionando a substituição do xSPI pelo flash LPDDR.
Primeiro, o xSPI, como uma interface herdada, não é apenas muito lento, mas também não dimensiona adequadamente do ponto de vista das necessidades futuras. Esse fator crítico também está impulsionando a demanda por flash LPDDR. Além disso, os dispositivos xSPI no mercado hoje usam uma abordagem de semicondutor de óxido de metal complementar de baixa tensão (LVCMOS) que não pode escalar além de 200MHz, levando à necessidade de uma solução com maior largura de banda.
Dado esse contexto, os dispositivos flash Octal xSPI convencionais não são adequados para execução de código porque não podem acomodar os atuais processadores gigahertz multicore.
Considerações finais
O SEMPER X1 da Infineon é um passo essencial nessa direção, pois facilita o controle mais complexo do motor e a tomada de decisões em tempo real, reforçada por uma arquitetura de memória que pode crescer independentemente da CPU.
Esta nova categoria de memória não volátil será fascinante de observar enquanto o ecossistema cresce. Meu podcast recente com Krishnagowda fornece algumas informações intrigantes sobre o que ele acredita serem as implicações perturbadoras desse novo anúncio.
A Infineon tem sido um pouco cautelosa em relação às categorias de mercado além do espaço automotivo que a memória Flash LPDDR pode atrair.
Linus Wong, diretor de gerenciamento de produtos da Infineon para SEMPRE X1, reconhece que os aplicativos de armazenamento, segurança e médicos podem ter um grande interesse nesse novo recurso de armazenamento. “Quando olhamos para esses mercados secundários, tudo se resume à proposta de valor aprimorada para (modelos de uso) que podem explorar melhorias de latência medidas em milhares de segundos”, disse ele.
Finalmente, não é insignificante que a Infineon tenha assumido um papel de liderança na indústria ao lançar esta nova solução de memória. A seriedade da empresa, a reputação de longa data de excelência em design e a história de execução sólida que é crucial com automóveis de próxima geração com alto ASP são todos ventos favoráveis que suportam favoravelmente a aceitação do mercado da memória Flash LPDDR.
De acordo com a Infineon, o SEMPER X1 está agora em fase de amostragem, com lançamento comercial previsto para algum momento em 2024.
