In-Vehicle-Infotainment (IVI) ist ein zentraler Baustein des modernen Fahrzeugerlebnisses und dient dem Anwender zunehmend als Schnittstelle zu den Untersystemen seines Fahrzeugs. Teslas Model S mit seinem großen 17-Zoll-Touchscreen-Monitor, der Google-Maps-Navigation, Mediaplayer-Funktionen und einem vollwertigen Internet-Browser, kombiniert mit Energieverwaltung, Verbrauchsdiagrammen, erweiterter Fahrzeugsteuerung und vielem mehr, ist ein perfektes Beispiel für diese Art des integrierten Infotainment-Systems. Verglichen mit anderen Komponenten der Fahrzeugelektronik muss der IVI-Computer die benötigte Balance zwischen großer Laufwerkskapazität und einer langen Lebensdauer haben. Während die Anforderung zur Speicherung von Musik und Kartenmaterial abnimmt, werden die Fähigkeiten und Anwendungsmöglichkeiten von IVI-Computern immer größer, was umfangreiche Software und Betriebssysteme erfordert, weswegen IVI nach wie vor das speicherintensivste Subsystem der Fahrzeugelektronik ist. Doch während die sinkende Bedeutung als Medienspeicher die Notwendigkeit für große Kapazitäten reduziert, erhöht die steigende Integration von Kernfunktionen des Fahrzeugs in die IVI-Systeme die Anforderungen an die Zuverlässigkeit.

ADAS

Bild 1: Typischer Aufbau einer für den Fahrzeugeinsatz geeigneten SSD.

Bild 1: Typischer Aufbau einer für den Fahrzeugeinsatz geeigneten SSD. Innodisk

Fahrerassistenzsysteme von heute, ADAS, gehen weit über Parkassistenten und Rückfahrkameras hinaus. Funktionen wie Verkehrsschilder- und Fußgänger-Erkennung, Kollisionsvermeidung und Boschs vollautomatische Einparkfunktion verwischen die Trennlinie zwischen Auto und autonomem Fahren. Neueste ADAS-Technologien wie Car-2-X gehen in ihrem Umfang weit über die Intelligenz eines einzelnen Fahrzeugs hinaus und erlauben stattdessen die Kommunikation mit Verkehrsleitsystemen und anderen Fahrzeugen. Diese Fahrhilfesysteme ermöglichen ein angenehmeres Fahrerlebnis und für die Hersteller stellen sie eine große Chance dar ihre Fahrzeuge durch ein überlegenes Sicherheitspaket und Fahrerlebnis von anderen abzuheben. Die fortschrittlichsten ADAS-Systeme basieren auf der Verarbeitung von großen Datenmengen – sowohl von Fahrzeugsensoren, als auch von Quellen aus dem Netz. Die Laufwerks- und Speicherkomponenten für diese Technologie müssen genug Speicherplatz aufweisen, wichtiger jedoch ist, dass sie extrem zuverlässig arbeiten, da ADAS direkten Einfluss auf die Fahreigenschaften nimmt.

Betrachtungen zur Einsatzdauer

Bild 2: iSLC erfüllt die Nachfrage nach erhöhter Lebensdauer.

Bild 2: iSLC erfüllt die Nachfrage nach erhöhter Lebensdauer. Innodisk

Rechnersysteme in Automobilen stellen wesentlich höhere Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Lebensdauer als normale Konsumelektronikgeräte. Einsatzdauer und Zuverlässigkeit haben direkten Einfluss auf die Art der SSD, die dafür genutzt wird. Während Flashspeicher, verglichen mit Festplatten, schnell und physisch robust ist, haben alle Flashzellen nur eine begrenzte Lebensdauer. Die hochwertigste Art des Flashspeichers ist die Single-Level-Cell (SLC) und nutzt eine Flashzelle pro Bit für eine maximale Zuverlässigkeit. Die in der Konsumelektronik gängige preisgünstige Multi-Level-Cell (MLC) teilt eine einzige Flashzelle in zwei oder gar drei Unterzellen auf, um mehr Informationen speichern zu können. Da die Flashzellen jedoch unterteilt sind, steigen die Fehlerraten signifikant an und die Lebensdauer von MLC-Zellen kann bis zu 20-mal schlechter sein als die von SLC-Zellen. Ein weiterer Typ an Flashspeicher ist quasi ein „Zwitter“ aus SLC und MLC bezüglich Zuverlässigkeit und Preis. Diese Flashlaufwerke nutzen ausgesuchte MLC-Flashchips mit hochwertigen Technologien zur Steigerung der Haltbarkeit wie etwa iSLC, um einen besseren Kompromiss zwischen Kosten und Lebensdauer zu erzielen. Diese innovativen Laufwerke können oft die Lebensdauer der SLC-Vertreter erreichen, jedoch zu einem Bruchteil der Kosten.

Bei IVI-Systemen, die hohe Speicherkapazitäten mit langer Lebensdauer unter einen Hut bringen müssen, macht iSLC am meisten Sinn. Während Navigationsdaten hauptsächlich gelesen und nicht geschrieben werden, werden ADAS-Systeme permanent mit der aktuellen Straßensituation aktualisiert und erzeugen so eine hohe Schreiblast für die SSD. Während IVI-Systeme abhängig von ihrer Integration in die übrigen Fahrzeugsysteme eher unkritisch sind, ist ADAS oft an Kernfunktionen der Fahrzeugsteuerung angebunden, wo ein Ausfall zu Sicherheitsproblemen führen kann. Hohe Zuverlässigkeit und Haltbarkeit ist ein Muss, weswegen hochwertiges SLC für ADAS-Systeme mit kritischen Funktionen in Betracht gezogen werden muss, wohingegen ADAS-Systeme ohne Sicherheitsrelevanz oder mit weniger intensiver Datennutzung auch mit iSLC-Flashlaufwerken gut bedient sind.

Ungleichmäßige Stromversorgung

Anders als normale Computer muss Fahrzeugelektronik auch mit elektrischen Störfaktoren bei „unsauberer“ Stromversorgung extrem zuverlässig funktionieren. Elektromagnetische Interferenz (EMI) sind elektromagnetische Störungen, hervorgerufen von elektronischen Systemen, die den regulären Betrieb des Gerätes stören können, ebenso wie den von benachbarten Geräten. Es ist jedoch unmöglich jedes elektronische Gerät in einem Auto zu testen und sicherzustellen, dass es mit jedem anderen Gerät problemlos funktioniert und ebenso externe EMI-Störfaktoren klaglos verkraftet. Stattdessen verlangt die Automobilindustrie, dass die elektronischen Komponenten gemäß elektromagnetischer Kompatibilität (EMC) zertifiziert sind. Auf den europäischen Automobilmärkten zeigt die Zertifizierung e-mark die Einhaltung der EMC-Standards an, während Nordamerika auf den SAE-J1113-Standard vertraut.

Eckdaten

In-Vehicle-Infotainment (IVI) ist ein zentraler Baustein des modernen Fahrzeugerlebnisses und dient dem Anwender zunehmend als Schnittstelle zu den Untersystemen seines Fahrzeugs. Dabei muss der IVI-Computer die benötigte Balance zwischen großer Laufwerkskapazität und einer langen Lebensdauer finden. Während die Anforderung zur Speicherung von Musik und Kartenmaterial abnimmt, werden die Fähigkeiten und Anwendungsmöglichkeiten von IVI-Computern immer größer, was umfangreiche Software und Betriebssysteme erfordert, weswegen IVI nach wie vor das speicherintensivste Subsystem der Fahrzeugelektronik ist. Doch während die sinkende Bedeutung als Medienspeicher die Notwendigkeit für große Kapazitäten reduziert, erhöht die steigende Integration von Kernfunktionen des Fahrzeugs in die IVI-Systeme die Anforderungen an die Zuverlässigkeit.

Neben der EMI ist die Stromversorgung ein weiterer kritischer Punkt bei der Fahrzeugelektronik, im Besonderen bei Flashspeicher. Abhängig vom Zustand der Batterie, ob der Motor läuft oder aus ist und welche anderen Geräte gerade genutzt werden, kann die aktuelle Spannung, die an den einzelnen Komponenten anliegt, erheblich von der Normspannung der Batterie abweichen.

Obwohl Flash selbst ein nicht-flüchtiger Speicher ist, nutzen alle modernen Flashlaufwerke auch flüchtigen Speicher als temporären Zwischenspeicher sowohl zur Leistungssteigerung als auch zur Erhöhung der Haltbarkeit und Zuverlässigkeit. Wenn der Strom während des Betriebs ausfällt, verlieren SSDs ohne spezielle Vorkehrungen Daten, die gerade in Bearbeitung sind, was zu Datenverlust, Datenkorruption oder im schlimmsten Fall zur Zerstörung des kompletten Laufwerks führt. Durch die Nutzung spezieller Schaltkreise zur Erkennung von Stromausfällen, On-board-Backup-Power und Firmware-Technologien können SSDs mit iCell-Technologie Stromausfälle erkennen und alle notwendigen Vorkehrungen treffen, damit in Bearbeitung befindliche Daten gesichert werden. Bei der hohen Sicherheitsrelevanz der meisten gespeicherten Daten in moderner Fahrzeugelektronik sollten SSDs mit Power-Protection die einzige Variante sein, die für die Verwendung in Automobilen in Betracht gezogen wird.