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記憶體產業眺望系列
嚴謹規範挑戰Flash水準    車用、工控記憶體品質取勝
新通訊 20173 月號 193 期《 趨勢眺望 》
文.廖專崇
自駕車與智慧製造為快閃記憶體儲存帶來新興的機會與挑戰。車用與工控系統標準化程度低、客製化程度高,對相關業者來說是全新的市場機會,但也同時在產品穩定性、功能安全、可靠度與品質上帶來許多挑戰。
車輛安全升級的議題近年不斷發酵,並帶動自動駕駛風潮,導入車輛的電子系統不斷增加;工業4.0的智慧製造願景,讓機械從自動化進階到智慧化。自駕車與智慧製造讓傳統的機械與半導體進行更深度的結合,這些應用的每個子系統架構多半也具備感測、運算/處理、通訊、儲存等功能,所以相關元件就成為半導體廠商發展的方向。 

不同系統的技術需求,為半導體元件同時帶來新的市場機會與技術挑戰,從儲存系統來看,過去3C消費性電子產品應用到許多儲存系統,但這些系統多半高度標準化並以B2C的商業模式為主,群聯電子產品專案管理部經理黃文怡(圖1)表示,車用與工控系統標準化程度低、客製化程度高,而且商業模式轉變以B2B模式為主,對於可靠度(Reliability)與資料錯誤率較消費性應用要求更為嚴格。 

圖1 群聯電子產品專案管理部經理黃文怡表示,車用與工控系統標準化程度低、客製化程度高,對於性能要求更為嚴格。
車用/工控儲存技術要求高 

車用/工控儲存方案近年興起,所以相關的技術與產品多還是從消費與零售產品發展而來,前幾年導入的儲存應用從車用資訊娛樂系統開始,現階段要慢慢進入與駕駛直接相關的電子系統,各項技術的挑戰逐漸浮現,黃文怡舉例,消費性應用的資料錯誤率有較高的容忍度,汽車與工控則不然,因此客戶會要求儲存控制器可以準確偵測資料錯誤並修正,同時在處理時間上也不容許延遲。 

一般而言,車用/工控對於技術的要求分成幾個部分,黃文怡解釋,穩定性與功能安全(Stability and Functional Safety)、高速與差異化服務(Higher Speed and Service Differentiation)、資料蒐集與安全性(Data Collect and Security)、多種嵌入式控制與作業系統(Various Embedded Hosts and Operating System)、成本控制(Cost Control)等要求將是儲存控制的應用需求與技術挑戰。 

而車用/工控儲存方案,則更接近嵌入式系統特性,所以不管在硬體或韌體(Firmware)上,都有更多客製化的需求,黃文怡說明,車用系統的導入期通常高達一∼二年,但產品生命週期也有五∼七年,與消費性應用「導入期短,產品改朝換代也迅速」大相逕庭。另外,車用/工控的操作環境經常遇到相對惡劣的情況,包括溫度、壓力、濕度、震動、灰塵等環境耐受度也須大幅提高。 

 車用/工控產業規範嚴謹

從前述技術需求再深入探討,有幾個產業規範是目前最主要的遵循依據(圖2),黃文怡指出,ISO 26262針對大部分汽車電子的功能安全提出完善的規範,該標準雖然還是草案,但車輛高速行駛下出現系統失效將可能導致乘客立即有生命危害的風險。所以該規範以功能安全管理、汽車產品設計開發的安全生命周期(Safety Lifecycle)及分析定義汽車安全完整性等級(Automotive Safety Integrity Level, ASIL)詳細定義汽車電子產品的安全要求。 

圖2 零缺陷策略規範與技術需求要點

資料來源:群聯電子整理

而在產品可靠度部份則以AEC-Q100為主要規範,其為AEC(Automotive Electronics Council)組織所制定的車用可靠性測試標準,為IC廠商打進國際車用模組廠的重要入門票。總計規範七大類共四十一項測試,包括環境應力、生命週期模擬、封裝組裝完整性、晶片製造可靠性、電性驗證、缺陷篩選、腔封裝完整性等。 

產品品質就以ISO/TS 16949為主要規範,該規範是由國際汽車推動小組(IATF)和日本汽車製造商協會(JAMA)在國際標準化組織品質管制和品質保證技術委員會(ISO/TC176)的支援下共同制定的,為供應鏈提供持續改進、加強缺陷預防、減少變差和浪費方法的品質體系規範,此規範同時也適用於工控產品的要求。結合以上三大規範最終希望達成零缺陷策略(Zero Defect Strategy)。 

車用/工控記憶體需求穩定成長 

在對記憶體的需求上,車用/工控對穩定性的需求與產品生命週期較長的特性,使其成長性較為穩定,黃文怡認為,車用/工控SATA BGA SSD(BGA封裝固態硬碟)儲存解決方案容量目前上看128GB,車用/工控eMMC解決方案目前容量上看64GB,傳輸頻寬為600/400MB/s。未來,採用PCIe介面的SSD解決方案,傳輸速率將提升到2GB/s;而導入eUFS與UFS卡解決方案,儲存容量將上看256GB。 

目前群聯電子已經推出第一款支援車用/工控的記憶體控制器PS8225,黃文怡說明,該產品支援eMMC5.1標準,採用UMC 55奈米(nm)製程,並已通過AEC-Q100與TS 16949認證。下半年群聯規劃推出更高階的PS8229 eMMC控制器,採用28奈米製程,除了AEC-Q100與TS 16949規範之外,也會遵循ISO 26262功能安全標準進行設計、開發與驗證,預計2017下半年投片,2018年正式量產。

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