Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESEForschungsprojekt zur Speicherproblematik beim autonomen Fahren
Fraunhofer will Forschungslücke mit Beteiligung von Bosch und TU Kaiserslautern schließen
Heterogene Multicore-Architekturen, die durch Hardwarebeschleuniger ergänzt werden, sind heute in vielen eingebetteten Systemen weit verbreitet. Diese Art von Computer-Plattformen, die ursprünglich für den Consumer-Bereich entwickelt wurden, gelangen heute in sicherheitskritische Anwendungen, z.B. im Automobilbereich, wo das autonome Fahren derzeit die herkömmliche Entwicklung der Fahrzeugelektronik stark verändert. Die zunehmende Lücke zwischen der Rechengeschwindigkeit dieser Architekturen und dem Zugriff auf den Arbeitsspeicher stellt eine große Herausforderung dar.
Die am weitesten verbreitete Art von Arbeitsspeichern sind DRAMs, welche den besten Kompromiss zwischen Speicherdichte und Zugriffszeit bieten. Die Algorithmen für Fahrerassistenzsysteme und autonomes Fahren erfordern geringe Latenz und eine enorme externe Speicherbandbreite. So wird die Speicherbandbreite zu einem der größten Engpässe für neue Automobilanwendungen. DRAMs sind Commodity Devices, die auf minimale Kosten pro Bit optimiert sind. Daher muss vor allem das DRAM Package kostengünstig sein, was die verfügbaren Pins begrenzt. Darüber hinaus verfügen DRAMs über eine komplexe interne Architektur mit internem Prefetching, um die Lücke zwischen der extern verfügbaren Speicherbandbreite und der internen Latenzzeit zu schließen.
DRAM-Technologien weisen eine große Parametervariation (Speed Sorting) auf, und die Speicherzellen, die sehr temperaturempfindlich sind, müssen regelmäßig refreshed werden. Diese Eigenschaften machen es sehr schwierig, DRAMs in sicherheitskritischen Anwendungen einzusetzen. In den letzten Jahren wurden viele neue DRAMs vorgestellt (z.B. DDR4, LPDDR4, GDDR6, Wide I/O, HMB2). Es ist jedoch noch nicht klar, wie diese Speichermodule im Automobilbereich in Bezug auf Bandbreite, Latenz, Leistung, Temperatur, Zuverlässigkeit und Sicherheit eingesetzt werden können.
Die wissenschaftliche DRAM-Forschung konzentriert sich bisher vor allem auf mobile Geräte und Rechenzentren. Diese Anwendungen haben völlig andere Profile als sicherheitskritische Anwendungen im Automobilbereich. Es besteht daher ein hoher Bedarf daran, diese Forschungslücke zu schließen, indem die Grundlagenforschung unter Berücksichtigung der Anforderungen der Automobilindustrie in diese transferiert wird. Nach unserem bestem Wissen und Gewissen gibt es keine Untersuchungen oder Publikationen, die das DRAM-Speichersubsystem im Hinblick auf zukünftige automobile Anwendungen optimieren.
