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自動運転車ブラックボックス記録用メモリ

マイクロンのシステム構造チームは、自動車を購入されるお客様と緊密に協力し、システムの最適化を助け、ブラックボックスアプリケーションのためのメモリデバイスの選定を手助けします。

自動運転車ブラックボックス記録用メモリ

各国政府は、自動車OEMに対し、動画やセンサーデータを記録するための統合型「ブラックボックス」を搭載するよう命じています。このブラックボックスは、車両に既に搭載されている様々なカメラから入ってくる動画をストレージするだけでなく、LIDARやRADARセンサーから入ってくるデータも記録します。ブラックボックスでは、故障が発生する前の30秒間の動画とセンサーデータを記録することが求められています。この情報は、故障の根本原因特定に役立てることを目的としています。

通常、ブラックボックスは、2つのメモリサブシステムに基づいています。1つ目のメモリサブシステムは、通常、DRAMと不揮発性メモリのどちらかに基づいた30秒間の一時的なメモリ・バッファーで構成されています。長時間のデータ記憶を目的としている2つ目のメモリサブシステムは、SSD(Micron Automotive)のような不揮発性メモリ技術に基づいています。

車両が自動モードで運転をすると、ブラックボックスはセンサーデータを一時的な循環バッファーに記録し始めます。このバッファーがいっぱいになると、古いデータが新しいデータに上書きされます。故障が発生した場合、あるいは、故障が発生する確率が高い場合(例えば、緊急ブレーキシステムが起動した場合)、車からブラックボックスへ信号が送られ、一時的な循環バッファーが長時間のNVMストレージデバイスにコピーされます。長時間のストレージデバイスに最終的に書き込まれるデータは、実際のトリガーイベント発生前の30秒間に保存されたセンサー/カメラのデータを反映しています。

このようなシステム設計における主な課題の1つは、循環バッファーに使用するメモリの設計と選定です。センサーが1GB/秒の持続帯域でデータを生成できると考えた場合、30秒間記憶するには、30GBのストレージ容量(Micron Automotive)が必要ということになります。単にストレージ容量の課題以外にも、デバイス寿命に関する厳しい耐久性要件があります。例えば、車の寿命を通じて8000時間を記録するには、約29ペタバイトの書き込みバイト総数(TBW)が必要になります。TBWの高い条件に対応する方法の一つは、LPDDR4のようなDRAMデバイスに循環バッファーを導入することです。しかし、このソリューションでは、停電が起こった場合にデータ損失の可能性があり、追加の非常用電源が必要となります。ISO26262 ASIL-D信頼性基準に対応できる技術が不足しているため、この種のアプリケーションで非常用電源が使用されることは一般的ではありません。もう一つの方法としては、循環バッファーとしてNVMデバイスを使用することです。必要とされる耐久性を考慮すると、このようなソリューションは困難です。しかし、マイクロンのNVM 3Dストレージ技術では、この種のアプリケーションにおけるデバイスの耐久性を拡大させる、拡張式SLCモードに対応しています。

車両は、通常、上記で説明しているような生のセンサーデータを記録します。システムコストを低く保とうとすることが多い消費者向け自動車OEMは、生のセンサーデータを記録せずに、H.264またはH.265といった動画データ圧縮機構を用いる場合があります。これらは、動画について高い圧縮率を有しますが、ビットレベルのデータ再生ができない、劣化を伴う圧縮機構です。故障後、この記録は、故障の目視検査には十分ですが、アルゴリズムの動作再生用に自動運転車のセンサーフュージョンコンピュータをラボでフィードするには不十分です。重い圧縮率のアルゴリズムを採用することで、eMMC、UFS、またはSSDといった単一のNVMデバイスで、データのバッファリングと長時間のデータ記憶の両方のタスクを扱うことが可能になる可能性があります。

ブラックボックスは、-40°Cから最大+105°Cの温度範囲に対応し、電源オフの状態で、少なくとも1か月間のデータ保持能力が求められます。マイクロンの車載用NVMやDRAMデバイスは、これらの条件と完全互換となっています。

マイクロンのシステムアーキテクチャーチームは、車載メーカーと緊密に協力し、システムの最適化を助け、ブラックボックス向けメモリデバイスの選定を手助けします。さらに詳細が知りたい場合はマイクロンまでご連絡ください。