En la actualidad, el sector del automóvil se encuentra en la cúspide de varios cambios decisivos del mercado, lo que está impulsado por la electrificación y la creciente inteligencia de los vehículos. A medida que los vehículos eléctricos (VE) ganan tracción y los automóviles evolucionan en paralelo hacia máquinas sofisticadas y definidas por software, el papel de los datos nunca ha sido más vital. La transformación de los vehículos en plataformas digitales ha abierto grandes oportunidades para la innovación que podría mejorar la seguridad vial y ofrecer nuevas funcionalidades que calen entre los consumidores, pero también presenta importantes desafíos, especialmente en el ámbito del almacenamiento de datos.
Para que la próxima evolución de la tecnología automovilística sea exitosa, todas las soluciones deben ser eficientes, escalables, seguras y capaces de ofrecer el nivel adecuado de innovación, al tiempo que ayudan al sector a sortear los obstáculos y las normativas persistentes. Las soluciones de almacenamiento de datos son cruciales para permitir que la inteligencia de los vehículos esté a la altura de las exigencias del cambiante panorama de la tecnología automovilística. Sin embargo, diseñar y seleccionar soluciones de almacenamiento para los despliegues de automoción requiere un profundo conocimiento tanto del panorama actual como del futuro.
Las crecientes demandas de datos y sus implicaciones para los diseñadores de automóviles
El avance hacia la seguridad de los vehículos inteligentes ha llevado a que incorporen un mayor número de funciones de sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS), como frenado automático de emergencia (AEB), control de crucero adaptativo (ACC) y asistente de mantenimiento de carril (LKA). Estos sistemas requieren una amplia variedad de tecnologías de imagen, radar, LiDAR y otras de percepción para garantizar un funcionamiento seguro, además de que generan volúmenes considerables de datos que se deben almacenar y analizar rápidamente por la electrónica de control. Como resultado de la creciente integración de los ADAS, la demanda de almacenamiento de los vehículos modernos ha aumentado exponencialmente.
Al mismo tiempo, en la última década también han evolucionado las funciones de infoentretenimiento. Hoy en día, los consumidores dan gran prioridad a los salpicaderos con muchas funciones, como interiores que cambian de color, climatización inteligente y grandes pantallas LCD. Sin embargo, incorporar estas mejoras tiene un precio.
El volumen de datos que generan los sistemas de los vehículos modernos es asombroso y va más allá de lo imaginable hace tan solo una década. Hemos pasado rápidamente de coches con menos de un gigabyte de almacenamiento a principios de la década de 2000 a decenas de gigabytes en la década de 2010, y ahora a cientos en la década de 2020.
La complejidad de hacer realidad los vehículos autónomos y definidos por software
El concepto de vehículos definidos por software (SDV) está captando el interés de numerosos fabricantes de equipos originales de automoción, dado que tiene el potencial de ofrecer a los consumidores experiencias personalizadas y opciones de mejora, de tal modo que se impulsa la indagación en nuevas oportunidades de negocio más allá de la venta inicial del vehículo. Los consumidores ya están familiarizados con esta adaptabilidad y evolución impulsada por el software a través de los smartphones y los ordenadores y, al igual que esos mercados han prosperado, el mercado del automóvil podría gozar de dividendos similares.
No obstante, el éxito de los SDV depende de la capacidad de desarrollar automóviles con suficiente potencia de procesamiento y capacidad de almacenamiento de datos que permitan la integración de futuras funciones sin dejar de gestionar los gastos de producción. Por ejemplo, si un fabricante quiere incorporar funciones adicionales en el futuro, como navegación en 3D o el uso de cámaras integradas como dash-cams, los diseñadores deben asegurarse de que el almacenamiento tenga la velocidad, el ancho de banda y la capacidad que se necesitan para aplicar estas operaciones eficazmente. Como resultado, los fabricantes de equipos originales de automoción solo podrán adoptar los SDV si el mercado de almacenamiento de datos puede ofrecer soluciones asequibles que también puedan adaptarse a los futuros requisitos técnicos.
La conducción autónoma es otro concepto que está suponiendo un reto para el sector del automóvil. La normativa es un obstáculo inmediato que puede hacer que las pruebas y la verificación de los sistemas resulten largos y costosos. El propio riesgo también ralentiza el desarrollo, ya que los fabricantes de equipos originales temen los litigios derivados de vehículos autónomos que provoquen accidentes de tráfico. Los fabricantes también desconfían de ser impulsivos, ya que la industria del transporte está plagada de casos en los que las empresas intentaron «adelantarse», en lugar de avanzar con cuidado, provocando contratiempos y fracasos que en algunos casos mermaron para siempre la confianza de los consumidores.
Sin embargo, a día de hoy, el principal reto técnico reside en lograr un nivel suficiente de potencia computacional, percepción y desarrollo de software para que los vehículos autónomos circulen por diversos entornos más allá de las autopistas bien señalizadas y las zonas urbanas.
En los últimos años se ha puesto de manifiesto que, para lograr ADAS más sofisticados y vehículos autónomos de nivel 4 y 5, los fabricantes de automóviles necesitan básicamente crear un «servidor sobre ruedas», una tarea increíblemente compleja de acometer, que abarca tanto la potencia bruta de procesamiento como la arquitectura del sistema. Las características avanzadas de la conducción autónoma, como el funcionamiento en tiempo real y las complejas necesidades de procesamiento, hacen que una arquitectura centralizada sea más adecuada que los actuales sistemas distribuidos o basados en dominios. Esta evolución permite una mejor integración de los sistemas de percepción, toma de decisiones y control, pero requiere tecnologías de almacenamiento optimizadas y de alto rendimiento.
Diseño de soluciones de almacenamiento para el sector del automóvil
Las necesidades de las soluciones de almacenamiento para vehículos han evolucionado, ya que requieren rangos de temperatura más amplios, mayor resistencia a las vibraciones, capacidades de procesamiento en tiempo real, tiempos de arranque más rápidos y operaciones de lectura/escritura únicas en comparación con las memorias para empresas o consumidores. En consecuencia, el sector está adoptando tecnologías a medida que puedan satisfacer sus demandas, lo que ayuda a impulsar la innovación, a introducir futuras actualizaciones en los SDV y a garantizar una disponibilidad prolongada para coincidir con los ciclos de producto ampliados del sector.
Resulta crucial entender el mercado automovilístico y su perenne evolución para ofrecer las soluciones adecuadas. Durante décadas, KIOXIA ha estado comprometida con este empeño mediante el suministro de una amplia gama de productos capaces de funcionar en condiciones de temperatura prolongadas y que cuentan con la calificación AEC-Q100.
Actualmente, el sector depende de dos formas principales de memoria NAND Flash: la tarjeta multimedia integrada (e-MMC) y el almacenamiento flash universal (UFS). Es posible que los vehículos del futuro exploren medios alternativos, como las unidades SSD, pero en la actualidad se evitan las opciones de almacenamiento extraíbles debido a la preocupación por que el almacenamiento se desprenda.
A pesar de haberse establecido como norma en 2007, la e-MMC sigue siendo una opción popular para los sistemas de automoción menos exigentes y seguirá utilizándose en los próximos años debido a su bajo coste y a su menor capacidad de almacenamiento. Sin embargo, la velocidad de transferencia de e-MMC está restringida a un máximo de 400 MB/s debido a su interfaz paralela y no satisface las crecientes demandas del sector del automóvil.
En su lugar, UFS 3.1 se adapta bien a la creciente complejidad de los requisitos de la automoción, ya que es compatible con, desde cabinas digitales, hasta sistemas de infoentretenimiento, y proporciona la ampliabilidad necesaria para satisfacer las crecientes demandas de datos de los vehículos modernos. El UFS 3.1, equipado con una interfaz serie, permite la comunicación full-duplex, que posibilita operaciones simultáneas de lectura y escritura, y alcanza velocidades de transferencia de 2320 MB/s. Este rendimiento supera al de la e-MMC. Sin embargo, para la próxima generación de vehículos, se necesitan más avances.
El respaldo de la evolución de los vehículos con la innovación de la memoria flash
Para abordar las necesidades de los futuros vehículos autónomos de nivel 4 y 5, así como de los SDV, KIOXIA ha presentado los primeros dispositivos de memoria flash UFS versión 4.0 del mercado. En comparación con los actuales UFS 3.1, estos dispositivos tienen una mayor velocidad máxima de 4640 MB/s e incorporan nuevas funciones diseñadas para adaptarse mejor a la próxima generación de vehículos.
A diferencia de las implantaciones de almacenamiento para consumidores y empresas, la puesta en marcha inmediata es una necesidad vital en casi todos los sistemas de automoción. Los dispositivos UFS 4.0 de KIOXIA cuentan con una secuencia de inicio de enlace de alta velocidad (HS-LSS) que permite un inicio de enlace más rápido entre el dispositivo y el host a una velocidad de HS-G1 Rate A (1248 MB/s) en comparación con los UFS tradicionales. De esta forma, es posible reducir el tiempo de arranque del enlace en un 70 % (Figura 1).
Figura 1. UFS 4.0 ofrece un tiempo de arranque drásticamente inferior en comparación con e-MMC y UFS 2.1/3.1 (fuente: KIOXIA).
En operaciones críticas para la seguridad, como la electrónica de control de vehículos, la integridad del sistema es primordial. Para cumplir este requisito, UDF 4.0 incorpora una función de actualización que mejora la fiabilidad de los datos mediante la actualización de los datos degradados, lo que evita la corrupción de datos incluso en el duro entorno del vehículo. Además, la función de diagnóstico ampliada permite a los usuarios acceder a información vital del dispositivo UFS, lo que permite tomar medidas proactivas.
UFS 4.0 también funciona con la tecnología BiCS FLASHTM 3D de 8.ª generación de KIOXIA, que ofrece un mayor rendimiento y densidad de almacenamiento en comparación con las generaciones anteriores. Cuando se combinan, estas funciones se armonizan para formar un producto específicamente adaptado al mercado de la automoción, en lugar de uno simplemente ajustado para encajar. El rendimiento y el conjunto de funciones de UFS 4.0 allanarán el camino para los vehículos autónomos y la arquitectura centralizada, mientras que sus densidades de almacenamiento de 28, 256 y 512 GB ofrecerán soluciones rentables para la integración en vehículos. De esta forma, más adelante será posible incorporar más funciones en vehículos definidos por software.
Conclusión
La clave para desbloquear los SDV y los coches autónomos a gran escala reside en ampliar los límites de las tecnologías subyacentes, como los procesadores y el almacenamiento en memoria flash, para impulsar una reducción de los costes y un aumento del rendimiento. Sin embargo, en el mercado actual coexisten vehículos heredados y modelos innovadores más premium que se quedarán entre nosotros durante un futuro previsible.
Por tanto, el mercado de la automoción requiere tanto e-MMC de larga duración como soluciones UFS de alto rendimiento. Hablamos de dispositivos totalmente optimizados para su uso en automoción, con funciones y diseños personalizados que se ajusten a las necesidades de los productos del mercado y a su longevidad, y esto es algo que KIOXIA siempre pretende ofrecer con su gama de memorias flash para automoción.
