Christoph Mutz, Western Digital Otomotiv Ürün Pazarlama Kıdemli Müdürü
İnternete bağlı araçlar norm haline geldikçe, otomotiv sektörü de köklü değişikliklerden geçiyor. Araçta bulunan her teknolojik gelişme, yapılan her türlü yenilik ve akıllı eklemelerle birlikte her araba, kendi içinde tekerlekli bir sunucu haline geliyor. Giderek daha fazla merkezileşen mimariden bütünüyle bilgi-eğlence amaçlı konsollara kadar, genel bir tanımla söylersek çok miktarda veri arabası, otomobilin depolama gereksinimleri söz konusu olduğunda artık pek çok zorluk yaratabiliyor.
Kentsel altyapı ve uç veri merkezlerinin gelişmesi, bağlı ve otonom taşımacılığın nihai başarısının anahtarı olurken, tüm bu gelişmelerin ışığında yerleşik veri depolama ihtiyacı da hiç olmadığı kadar yaygın hale geliyor. Gömülü Multimedya Kart arayüzü (eMMC) gibi mevcut yerleşik flash depolama çözümleri halihazırda mevcut, ancak araçtaki sistemlere ve araçtaki sistemlerden veri aktarmak için daha yüksek performansa olan ihtiyaç, daha hızlı bir arabirim gerektiriyor. Bu noktada hızlı verilerdeki büyük artışın yönetilmesine yardımcı olmak için Evrensel Flash Depolama (UFS) arayüzü, yeni nesil araçlar için uygun bir çözüm sunuyor. Peki flash depolama çözümlerinin faydaları neler ve bu teknoloji sektörün zorluklarına nasıl bir çözüm sunuyor?
Değişen otomotiv mimarileri ve veriler üzerindeki etkisi
Dağınık kontrol ünitelerinden bir arabadaki tek bir merkezi sisteme kadar otomotiv mimarileri çarpıcı biçimde değişiyor. Daha önce bir Elektronik Kontrol Ünitesi (ECU), kullanım durumuna göre belirli bir işleve sahipti. Bu ECU’lar sonunda birbirlerine bağlı hale geldi, ancak konu ağlara gelince hala birbirlerinden bağımsız olduklarını söyleyebiliriz. Giderek daha karmaşık ve veri açısından daha zengin hale gelen görevlerin yerine getirilmesini sağlayan koordineli çapraz ağ iletişimini, ağ geçitleri ile sağlamak artık mümkün. Ayrıca, bireysel ECU’ları etki alanı denetleyicileriyle (DCU) birleştirip, birçok zorlu görevi aynı anda yerine getirme yeteneği sağlayarak, mimari artık daha da geliştirilebilir. Yazılım için bu şu anlama geliyor: Yapay zekada (AI) kullanılanlar gibi hesaplama algoritmalarına ek olarak, hipervizörlerin kullanımı gibi sanallaştırma tekniklerinin de işletim sistemi üzerinde etkileri olabilir.
Sonuç olarak mimarideki gelişme, artık işlemciler ve flash depolamadaki önemli bileşenler üzerinde bir etkiye sahip. Flash ile ilgili olarak, ihtiyacı giderek artan her zamankinden daha yüksek depolama kapasiteleri NAND flash teknolojisi ile desteklenebilir. NAND flash ihtiyacını artıran gelişmiş algoritmalarla birlikte bu teknolojinin otomotiv uygulamalarında çok yüksek kapasiteyi çok düşük maliyetle sağlama yeteneği dikkate alınarak sektörün kendine özgü gereksinimleri de mutlaka göz önünde bulundurulmalı.
Evrensel Flash Depolama (UFS), yerleşik depolama sorunlarını nasıl çözüyor?
UFS, yüksek kapasiteli depolama ile birlikte daha kısa yazma ve okuma dizileriyle yüksek veri hacmi için ilk tercih olarak ortaya çıktı. Başlangıçta mobil cihazlar için geliştirilen UFS, yüksek teknik taleplere tabi bir alan olan mobil radyo teknolojisindeki geliştirme ve optimizasyondan ve büyük miktarda verinin işlenmesinden elde edilen faydaları yeni nesil araçlara sunuyor. Yüksek düzeyde veri hacmi ve depolama kapasitesinin faydalarının yanı sıra UFS, sektör standardında bir platform için de fırsat sağlıyor. Standardizasyon konsorsiyumu JEDEC, 2022’de beklenen UFS 4.0 ve devam edecek sonraki versiyonlarla birlikte UFS Teknolojisinin gelişimini yönlendirmeye devam ediyor.
Bir otomotiv ortamında flash’ın net faydalar sağlamasıyla birlikte şimdi asıl soru, internete bağlı otomobilin ne kadar depolama alanına ihtiyaç duyduğu ve hangi uygulamaların en fazla alana ihtiyaç duyduğu olmalı. Büyük miktarda harita verisi ile navigasyon, son yıllarda flash bellek için büyük bir talep yaratan ana uygulamalar arasında yer aldı. Halihazırda navigasyonun yanı sıra, sürücüyü bilgilendiren ve ‘bilgi-eğlence sistemini’ oluşturan tüm unsurlar, belirli araçlarda 256 GB’a kadar flash kullanan büyük depolama kapasitelerinden en çok yararlananlar oldu. Otomatik sürüş ve 3D haritalama verileri için gereken daha yüksek çözünürlükler ve ayrıca gösterge panelinde sürücünün parmaklarının ucundaki diğer bilgiler ile bu kapasite, 2025 yılına kadar araç başına yalnızca bir terabayta (1 TB) kadar büyümeye devam edecek şekilde organize edildi. Daha hızlı arayüzü ile UFS, bu kadar büyük miktarda verinin çok daha hızlı bir şekilde taşınmasını sağlayarak, kullanıcı deneyimini önemli ölçüde iyileştiriyor.
Flash depolama çözümlerinin arkasındaki teknoloji ve faydalar
NAND flash belleğin otomobillerdeki en kritik özellikleri güvenilirlik, yazma dayanıklılığı ve veri depolama olarak sıralanabilir. Elbette çok çeşitli faktörler ikincisini güçlü bir şekilde etkiliyor, örneğin, kullanım ömrü üzerinde güçlü bir etkiye sahip olan uygulamadan flash’a verilerin yazılma şekli. Bunun nedeni, rastgele adreslerde depolanan küçük veri paketlerinin, aynı anda kaydedilen büyük miktarda bilgiden daha fazla yük yaratması.
UFS depolama alanındaki yenilikler, flash’ın yoğun işlemlerden korunmasını sağlıyor. Flash teknolojisi, “akıllı bölümleme” sayesinde artık yoğun okuma ve yazma ağırlıklı uygulamaların ayrı bölümlerde çalışmasına olanak veriyor. Tek Seviyeli Hücre (SLC) yapısı olarak konfigüre edilen bölümler, özellikle yoğun yazma programları için uygun. Burada flash, Üç Seviyeli Hücre (TLC) yapısı kapasitesinin üçte birine düşürülüyor, ancak yazma çevrimlerinin sayısı çok daha fazla. Yoğun okuma programları daha sonra tam depolama kapasitesi sağlayan ve UFS belleği içindeki servis ömrünü önemli ölçüde uzatan TLC yapısı içindeki ilgili bölümü kullanabiliyor.
Verilerin artık bağlı araçların çalışması için zorunlu olmasıyla birlikte, veri depolamanın güvenilirliği otomobilin genel güvenliği için çok önemli hale geldi. UFS yenilikleri artık yazma veya okuma aktivitelerinin ayrıntılı bir şekilde kaydedilmesine izin vererek, uygulamanın okuma-yazma davranışını analiz etmeyi ve dengesiz iş yükleri nedeniyle flash’ın herhangi bir risk altında olup olmadığını belirlemeyi mümkün kılıyor. Bunu “UFS Protokol Bilgi Birimlerine” (UPIU) dayalı olarak “aktiviteleri” veya bireysel veri giriş-çıkışlarını kaydederek yapıyor. Bu verilerin dikkatli bir şekilde analiz edilmesinden sonra, flash’ın performansını koruyarak ve verilerin güvenilirliğini ve güvenliğini önemli ölçüde artırarak, sistemin yazma/okuma davranışına ilişkin bilgiler elde edilebiliyor ve yorumlanabiliyor.
OEM’ler ve depolama üreticileri arasında işbirliğini geliştirme
3D NAND teknolojisi, daha yüksek flash kapasiteleri oluşturma yeteneği ile öncelikle otomotiv elektroniğinde kendini kanıtlamış durumda. Bununla birlikte bu teknoloji, giderek daha büyük bellekler için otomotiv uygulamalarından gelecek talebi ölçeklendirebilir ve karşılayabilir. Daha büyük kapasitelerde daha az flash modülleri gerekiyor. Bu da dağıtılmış bir şekilde kurulmaları halinde ortaya çıkacak donanım maliyetlerini azaltmak üzere merkezi konumlara kurulabilecekleri anlamına geliyor.
İlerleyen yıllarda otomobillerin elektrik-elektronik (E/E) mimarisindeki değişiklikler daha da hızlanacak. Daha önce bahsedildiği gibi eskiden beri çok sayıda Elektronik Kontrol Ünitesi (ECU), aracın birçok parçasıyla ağ bağlantılıydı; ve her zamankinden daha büyük Etki Alanı Kontrol Birimlerine (DCU’lar) yoğunlaşma tüm hızıyla devam ediyor. Geleceğin mimarileri şüphesiz daha fazla yenilik getirecek ve yazılımın daha güçlü rolü ile bu durum, büyük otomotiv şirketlerinin giderek daha fazla uygun işlemci ve flash bileşenlerini aramalarına neden olacak. Bu nedenle, OEM’ler ve flash üreticileri arasındaki daha yakın iletişim, işlemcilerin ve belleklerin optimal kullanımını bulma fırsatı sağlayarak ve arıza olasılıklarını en aza indirip hizmet ömrünü artırarak, bağlı otomobilin geleceği için çok yakında büyük önem taşıyacak.