车载SSD硬盘进入TB时代，支持四端口和SR-IOV

佐思汽研发布《2024一汽新四化分析报告暨汽车新四化每周观察2024年4月第2期》报告。

《2024一汽新四化分析报告暨汽车新四化每周观察2024年4月第2期》中，除了研究一汽新四化的布局，也分析了近期新四化领域的五个趋势。其中之一就是：美光推出1.8T四端口SSD，助力自动驾驶和AI大模型数据需求。

据CFMS 报道，在MemoryS 2024中，德赛西威研究院院长黄力发表了《智慧存储：引领中央计算平台未来趋势》。黄力院长表示，“在多域控制阶段，手机用什么我们用什么，PC用什么我们用什么，但是未来在中央集成整车架构会发生大的变化，因为汽车电池巨大，而且散热空间好，所以相较手机、PC限制更少，汽车正慢慢偏向服务器化，意味着汽车需要更高性能的AI能力、计算、域控、区控会更加集中。”

为了配合这一中央集成化趋势，自然要求硬件（包括车载存储）更加集中、性能更强。

4月10日，美光宣布车规级 4150AT SSD 开始送样。作为全球首款1.8 TB四端口 SSD，该产品提供多达四个片上系统（SoC）接口，可实现软件定义智能汽车的集中存储。美光 4150AT SSD 具备多项领先功能，这些功能也代表了车载硬盘的发展方向：

支持四端口，降低每 GB 存储成本，减少额外存储设备需求

支持SR-IOV虚拟化，提高了安全性

支持PCIe 4.0 接口，存取速度快

容量高达 1.8 TB，让车载SSD硬盘进入TB时代

支持四端口，降低每 GB 存储成本，减少额外存储设备需求

美光4150AT SSD 可连接多达四个 SoC，在提供高度灵活性的同时，可实现单一数据来源。例如，汽车 OEM 厂商可将一个端口连接到 ADAS 系统，另一个端口连接到 IVI 系统，每个端口在存储私有数据的同时还能够访问公共的关键地图数据，从而降低每 GB 存储的成本。由于两个系统可同时访问共享数据，且减少了数据副本冗余，通过这种方式既可提高性能又能消除存储瓶颈。

4150AT SSD的存储技术方案

图片来源：美光

此外，美光 4150AT SSD 提供的四个端口还可减少对额外存储设备的需求。由于市场现有解决方案通常只能连接到单个 SoC，所以常被用于单个汽车系统，导致容量出现闲置。如要将 SSD 连接到多个 SoC，OEM 厂商必须使用昂贵的汽车级 PCIe 交换机。通过多系统集中式存储，美光 4150 SSD 在简化架构的同时，还能显著提高系统效率。

过去的车载存储技术方案

图片来源：美光

支持SR-IOV虚拟化，提高了安全性

车规级SSD硬盘一般指的是PCIe做物理层，NVMe做通讯协议的固态硬盘。存储行业的标准制定者JEDEC在2022年11月通过了JESD312标准，12月14日正式公开发布。JESD312定义了用于汽车和类似应用的SSD封装、协议、环境要求和电气接口。

JESD312充分考虑汽车电子架构变化，以软件定义汽车，中央计算架构为目标，允许分割存储阵列。JESD312支持单根输入/输出虚拟化（SR-IOV，全称Single Root I/O Virtualization），用于许多处理器共享SSD资源的应用

SR-IOV是Intel 在 2007年提出的一种基于硬件的虚拟化解决方案。简言之，有了 SR-IOV，一个物理设备可以虚拟出多个虚拟设备给虚拟机使用。譬如一个物理网卡可以虚拟出来多个轻量化的PCI-e物理设备，从而可以分配给虚拟机使用。JESD312引入SR-IOV，让输入/输出（I/O）不必经过软件管理程序（VMM）就能导入 SSD。通过绕开软件层，支持SR-IOV的SSD，譬如美光 4150AT SSD可将随机读取性能提升至高三倍。

来源：JEDEC

美光 4150AT SSD 的 SR-IOV 功能最多可支持 64 台虚拟机（VM）。独特的虚拟化技术为单个 SoC 及其虚拟机提供相互隔离的存储区域，既支持本地数据处理，又能共享存储池，从而最大限度地提高效率。SR-IOV 功能的优势在于能将虚拟机（VM）的输入/输出（I/O）直接导向 SSD 硬件，这与典型的半虚拟化形成了鲜明对比——在半虚拟化系统中，输入/输出（I/O）经过软件管理程序才能导入 SSD，从而导致延迟。

支持PCIe 4.0 接口，存取速度快

为什么要用车规级SSD，UFS不是SSD么？UFS当然也可以算是SSD，但UFS太慢了，而车规级SSD采用的是PCIe标准，PCIe的弹性空间极大。JESD312确定的是PCIe 4.0标准，实际其包含多个速率，4通道是最低的PCIe 4.0标准，16通道双工可以到64GB/s。

美光 4150AT SSD 在 4 KB 传输中实现超过 600,000 IOPS（每秒输入/输出操作次数）和 100,000 IOPS 的随机读取和随机写入速度。

容量高达 1.8 TB，让车载SSD硬盘进入TB时代

SSD固态硬盘的优势之一在于抗震防摔，车载SSD并且具备容量大、抗震性能强、读写速度稳定等特点，可以满足汽车智能化、自动化的需求。

2022年12月，特斯拉已经为新款的Model X和Model S上线了Steam游戏平台，意味着在车上也能畅玩3A大作了。为了让用户不再头疼动辄上百GB的3A大作，特斯拉在2023年2月份上架了一款1TB大小的车规级固态硬盘。这款固态硬盘的价格也并不便宜，达到了350美元。

这次推出的美光 4150AT SSD系列最高则达到了1.8 TB。

得益于虚拟化功能，美光 4150AT SSD 可帮助汽车制造商提升安全性能。基于 SR-IOV 虚拟化，每台虚拟机（VM） 的数据在硬件上与其他数据相互隔离，既可减少数据或代码泄漏，又可防止黑客对单台虚拟机的攻击危及到其他虚拟机，从而维护关键数据的隐私和安全。美光 4150AT SSD 支持汽车安全系统所要求的汽车安全完整性 ASIL B 等级，采用球栅阵列（BGA）封装，可承受车辆在恶劣环境中可能遭遇的冲击和振动。

来源：美光

审核编辑：刘清