ドライバーモニタリングシステム

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ドライバーモニタリングシステム（DMS）は、わき見運転の増加を抑制するため、車両への搭載がますます増えています。ドライバーモニタリング技術の進歩と新たな安全規制により、この傾向は加速しています。これらのシステムは、ドライバーをリアルタイムでモニタリングするため、低遅延と高帯域幅が求められます。

DMSにおいて、カメラからSoC/プロセッサ、そして車載システムへとデータが転送される際に、クロッキングは重要な役割を果たします。SiTimeのMEMSタイミング技術は、必要とされる信頼性、堅牢性、そして温度変化に対する安定性を実現します。当社の低ジッター差動発振器は、最も最も過酷な環境下でもクロックジッターを仕様範囲内に維持します。

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SiTime MEMSタイミングの利点

完全なMEMSクロックツリー

低ジッタ差動発振器

32.768 kHz XOおよびTCXO

高精度TCXO

拡散スペクトル発振器

実世界の条件で最も堅牢

150 fs rmsジッター、優れたPSNR

衝撃や振動に強い

広い温度範囲で安定

MTBF 20億時間以上

統合型MEMS、使いやすい

水晶の信頼性の問題なし

低温でも信頼性の高い起動

カバーやシールドは不要

あらゆる周波数で短いリードタイム

ドライバーモニタリングシステムのブロック図

赤外線または可視光線のカメラがドライバーの顔を監視します。データは、SoCと機械学習ビジョンプロセッサをベースにした画像処理システムに送られます。機械学習ビジョンプロセッサは、SoCに内蔵されている場合もあれば、図に示すように外付けの場合もあります。後者の場合、両者間のデータ転送は通常、必要な低レイテンシと高帯域幅の両方を提供するPCI-Expressインターフェースを介して行われます。

DMS は、CAN、Flexray、および/または Ethernet インターフェイスを介して他の車両システム (計器クラスター、ドライブトレインエレクトロニクスなど) に接続されます。

ドライバーモニタリングシステム向けMEMSタイミングソリューション

デバイス	主な特徴	主要な値
シングルエンド発振器 SiT8924 1～110MHz	最大-55°C～+125°C ±20 ppmの安定性 2016、2520、3225パッケージ	高い信頼性拡張温度範囲小さなフットプリント
シングルエンド発振器 SiT9025 1～110 MHz	最大-55°C～+125°C スペクトラム拡散立ち上がり/立ち下がり時間を設定可能 2016、2520、3225パッケージ	高い信頼性拡張温度範囲 EMI低減
差動発振器 SiT9396 1～220 MHz SiT9397 220～920 MHz	低ジッタ：< 150 fs RMS ^[1] -40～+125°Cで±30、±50 ppmの安定性 LVPECL、LVDS、HCSL、低電力HCSL、FlexSwing™ 2016、2520、3225パッケージ	高い信頼性低ジッター PCI-Expressや10GBイーサネットなどの厳しいジッタ要件を持つインターフェースを可能にします
super TCXO SiT5386 1～60MHz SiT5387 60～220MHz	-40～+125°Cで±0.1、±0.2、±0.25 ppmの安定性 ±1 ppb/°Cの周波数勾配低ジッタ：0.31 ps RMS ^[1] オプションの電圧またはデジタル周波数制御	高精度急速な温度勾配でも優れた周波数安定性マイクロジャンプによるGNSS信号の損失やV2Xの切断はありません

¹ 12 kHz～20 MHzの積分範囲

ドライバーモニタリングシステム

上記のブロック図に示すドライバー監視システムのクロック要件は次のとおりです。

PHY: FPD Link (TI)、GMSL (Analog Devices) などのインターフェース用のシングルエンドクロック、または MIPI A-Phy (Valens) などのインターフェース用の差動クロック
SoC、ビジョンプロセッサ：シングルエンドクロック
PCI-Expressインターフェース：対象PCI-Express世代と互換性のあるジッターレベルを持つ100MHz HCSLまたはLP-HCSLクロック。仕様外のクロックジッターはバス上で伝送エラーを引き起こします。
2022年現在、PCI-Express Gen 4は車載アプリケーションで広く普及しています。これに対応するジッタ要件は、12kHz～20MHzの周波数範囲で0.5fs RMS位相ノイズです。SiTime社のSiT9396発振器は、この要件を余裕をもって満たしています。

他の自動車アプリケーションと比較すると、ドライバーモニタリングシステムは計測に関する要求はそれほど厳しくありません。それでも、いくつか重要な点が残ります。

システムレベルの機能安全性とSOTIFを保証する必要がある
-40°C～+105°C以上の温度範囲が必須
クロックジッタは仕様範囲内に収まる必要がある

SiTimeのメリット

すべての SiTimeデバイスは水晶振動子に比べて次のような利点があり、これは自動車用途では特に重要です。

信頼性が50倍向上。フィールド故障数の削減に加え、信頼性の向上はFIT率の低下にもつながります。これにより、機能安全評価に必要な定量分析（FMEDA）において、より優れたハードウェア安全性指標が得られます。
水晶ベースの発振器では、衝撃や振動によってクロックジッターが増加することがよくあります。これは、振動が水晶に機械的に結合するためです。
シリコンMEMS発振器は、水晶ベースのデバイスと比較して、衝撃、振動、電磁干渉に対する耐性が100倍優れています。これは、MEMS共振器が水晶共振器に比べて小型（0.4 x 0.4 mm）で質量も少ないためです。その結果、過酷な環境下でもデータバスのジッタとビットエラー率を抑制できます。動作条件に関わらず、SOTIF（意図された機能の安全性）が維持されます。また、発振器の物理的な不可逆的な損傷も防止されます。