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Infineon Technologies presentó la semana pasada la primera memoria flash LPDDR de la industria automotriz para respaldar el desarrollo de nuevos sistemas E/E (eléctricos y electrónicos) para vehículos semiautónomos. La solución flash Infineon SEMPER X1 LPDDR proporciona una ejecución de código segura, confiable y en tiempo real, que es esencial para el control de dominios y zonas automotrices.
Según Infineon, el dispositivo permite transacciones de lectura aleatoria 20 veces más rápidas para aplicaciones en tiempo real y funciona ocho veces mejor que la memoria Flash NOR convencional. Caracterizar este tipo de mejora del rendimiento como notable no es exagerado.
La memoria flash NOR típica a menudo se denomina almacenamiento no volátil, lo que significa que los dispositivos de almacenamiento con ese tipo de memoria flash retienen los datos sin usar una batería u otra fuente de alimentación eléctrica. Esta capacidad ha hecho posible que los automóviles que dependen del software ofrezcan características de vanguardia con mayor seguridad y flexibilidad arquitectónica.
Los autos de próxima generación son computadoras sobre ruedas
Como he observado en columnas anteriores, los automóviles modernos se han convertido en computadoras sobre ruedas en los últimos 20 años. Los automóviles de próxima generación dependen de computadoras multinúcleo de vanguardia creadas con técnicas de fabricación modernas.
Debido a que la inteligencia y la conectividad en tiempo real son necesarias para satisfacer la necesidad de seguridad y confiabilidad en escenarios de conducción autónoma, las memorias no volátiles integradas de mayor densidad ya no son una alternativa económicamente viable. Sin embargo, estas sofisticadas computadoras automotrices en tiempo real requieren un rendimiento más extraordinario que el que se ofrece en las soluciones de memoria actuales.
Infineon creó SEMPRE X1 con una interfaz LPDDR4 comprobada que se ejecuta a 3,2 GB/segundo y una arquitectura multibanco para abordar las necesidades de rendimiento y densidad del controlador de zona y dominio.
Funciones tradicionales críticas para la seguridad en un automóvil de próxima generación (Fuente: Infineon Technologies)
La propuesta de valor resultante es bastante convincente. Infineon combina la memoria flash con una interfaz LPDDR (velocidad de fecha doble de baja potencia) para permitir un rendimiento y una escalabilidad más espectaculares que xSPI NOR flash para satisfacer los nuevos requisitos de los diseños de zonas automotrices. La elección de Infineon de utilizar esta interfaz es inteligente, dado que la interfaz ha estado en el mercado durante años y tiene una reputación de implementación de bajo riesgo.
Desde el punto de vista del vehículo, la transición a arquitecturas de vehículos definidas por software ha provocado un desafío de memoria para los diseños de automóviles de próxima generación. La memoria xSPI NOR Flash tradicional es inadecuada por varias razones, siendo el costo una de las principales. SEMPRE XI aprovecha el método de interfaz LPDDR de la industria DRAM para abordar los nuevos requisitos informáticos en la industria automotriz.
Preguntas automotrices clave: rendimiento creciente, demandas de densidad
Los automóviles semiautónomos de próxima generación requieren cada vez más memoria flash y un rendimiento más rápido. Los automóviles se han estado moviendo hacia diseños zonales con procesamiento en tiempo real sin concesiones durante algún tiempo. Estas demandas de mayor rendimiento simplemente no pueden satisfacerse con lo que ofrece el almacenamiento flash NOR común en la actualidad.
El número cada vez mayor de controladores de dominio y zona que aparecen en los vehículos semiautónomos de próxima generación debe procesar enormes volúmenes de datos en tiempo real al tiempo que consolida numerosas operaciones críticas para la seguridad.
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Estos controladores de zona tienen intensas necesidades informáticas en tiempo real. Si bien estos controladores envían información a la ECU principal (Unidad de control electrónico), estos controladores zonales también deben administrar la dirección, el motor y otras funciones críticas de seguridad.
Los controladores de zona de automoción se ven obligados constantemente a proporcionar mayores niveles de rendimiento para cumplir con estos requisitos de procesamiento en tiempo real. Un controlador con memoria integrada integrada a bordo simplemente no puede manejar este nivel elevado de procesamiento complejo.
Se necesita un acceso más rápido al flash externo
Los requisitos de procesamiento de los diseños de automóviles de próxima generación han inducido a alejarse de los procesadores en tiempo real con pocos núcleos de CPU y flash integrado. A un alto nivel, se puede afirmar razonablemente que la evolución de la tecnología de semiconductores ha provocado una falta de coincidencia entre la CPU y la memoria.
Dada la presión de los costos en los mercados de automóviles inteligentes y vehículos eléctricos, agregar flash incorporado no es económicamente viable utilizando los nodos de proceso de semiconductores avanzados de la actualidad empleados por esas soluciones de procesador.
La realidad es que los procesadores multinúcleo rápidos y en tiempo real, que funcionan desde una memoria flash externa, son necesarios para cumplir con los requisitos de los diseños automotrices de próxima generación.
Las tecnologías flash integradas calificadas para automóviles tienen dificultades con el alto costo (áreas de matriz grandes) y la falta de escalabilidad en los nodos de fabricación avanzados. Además, la industria requiere memoria flash adicional para acomodar el tamaño y la complejidad del código en expansión.
xSPI no es escalable y se queda sin gasolina
Todos estos factores parecen haber influido en el papel de Infineon en el desarrollo de la memoria Flash LPDDR.
El vicepresidente de marketing y aplicaciones de Infineon, Sandeep Krishnegowda, ha dejado claro que la empresa utilizó comentarios de OEM de alto perfil para ayudar a definir la categoría de memoria LPDDR como la solución adecuada para abordar la creciente necesidad de capacidad informática en tiempo real para la ejecución de código mediante procesadores multinúcleo. . Este enfoque tiene sentido ya que el acceso aleatorio rápido está en el corazón del flash LPDDR.
Sin duda, este método acelera las tasas de ejecución. Según Infineon, en comparación con un chip flash Octal (x8) xSPI NOR típico, el uso de flash LPDDR proporciona un impresionante aumento de 20 veces en el rendimiento. Por el contrario, esta mejora del rendimiento es necesaria para alternar entre los cálculos en tiempo real dentro de la CPU y los de la memoria externa.
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Con su interfaz LPDDR, el flash SEMPRE X1 puede ofrecer tasas de rendimiento de hasta 3,2 GB/segundo. Su diseño multibanco permite cambios de firmware por aire sin tiempo de inactividad, lo cual es fundamental en escenarios de conducción autónoma. El dispositivo también incluye corrección de errores mejorada y otras medidas de seguridad, y cumple con la norma ISO 26262 ASIL-B.
Entran en juego otros factores que impulsan el reemplazo de xSPI con flash LPDDR.
En primer lugar, xSPI, como interfaz heredada, no solo es demasiado lenta, sino que no escala adecuadamente desde el punto de vista de las necesidades futuras. Este factor crítico también está impulsando la demanda de flash LPDDR. Además, los dispositivos xSPI en el mercado actual utilizan un enfoque de semiconductor de óxido de metal complementario de bajo voltaje (LVCMOS) que no puede escalar más allá de 200 MHz, lo que genera la necesidad de una solución con mayor ancho de banda.
Dado ese contexto, los dispositivos flash Octal xSPI convencionales no son adecuados para la ejecución de código porque no pueden adaptarse a los procesadores multinúcleo de gigahercios actuales.
Pensamientos finales
SEMPER X1 de Infineon es un paso esencial en esa dirección, ya que facilita un control de motor más complejo y una toma de decisiones en tiempo real respaldada por una arquitectura de memoria que puede crecer independientemente de la CPU.
Será fascinante observar esta nueva categoría de memoria no volátil a medida que crece el ecosistema. Mi reciente podcast con Krishnagowda brinda una visión intrigante de lo que él cree que son las implicaciones perturbadoras de este nuevo anuncio.
Infineon ha sido un poco cauteloso acerca de las categorías de mercado más allá del espacio automático al que podría apelar la memoria flash LPDDR.
Linus Wong, director de gestión de productos de Infineon para SEMPRE X1, reconoce que las aplicaciones de almacenamiento, seguridad y médicas pueden ver un gran interés en esta nueva capacidad de almacenamiento. “Cuando observamos estos mercados secundarios, realmente se reduce a la propuesta de valor mejorada para [usage models] que puede explotar las mejoras de latencia medidas en miles de segundos”, dijo.
Finalmente, no es insignificante que Infineon haya asumido un papel de liderazgo en la industria al lanzar esta nueva solución de memoria. La seriedad de la empresa, la larga reputación de excelencia en el diseño y el historial de ejecución sólida, que es crucial con los automóviles de última generación con alto ASP, son vientos favorables que respaldan favorablemente la aceptación en el mercado de la memoria Flash LPDDR.
Según Infineon, SEMPRE X1 ahora está en proceso de prueba, con un lanzamiento comercial programado para algún momento en 2024.
