自動車アプリケーションにおける PCI Express

PCI Express®（PCIe）は、車載電子システムにおいて好まれる高速インターフェースの一つです。バス上の伝送エラーを回避するには、ジッタを適切に制御した信頼性と堅牢性に優れたタイミングソリューションが不可欠です。SiTimeのMEMSタイミングソリューションは、PCIeのジッタ要件を余裕を持って容易に満たします。また、高い信頼性と堅牢性、優れた安定性、そしてEMI低減も実現しています。

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現代の自動車における自動運転（AD）および先進運転支援システム（ADAS）機能の需要の高まりは、車載電子システムの数と複雑さの増加を促しています。多数のセンサーから生成されるデータ量の増加は、高い演算能力を必要とします。多くの場合、単一のSoCではこのタスクを処理できず、コプロセッサが使用されます。PCI Expressは、これらのコンポーネントを接続するために一般的に使用されるインターフェースの一つです。

PCI Express (PCIe) は、2003年にコンピューティング業界向けに開発されたポイントツーポイントのシリアルインターフェースです。双方向バスで、片方向レーン（各方向に1つずつ）のペアをベースとしています。最大16レーンを並列に集約することで、転送速度を向上させることができます。レーンあたりの転送速度は、PCIe Gen 1では2.5GT/s（GTransfer/s）、レーンあたり250MB/sでしたが、PCIe Gen 6では64GT/s、レーンあたり7.56GB/sへと進化しました。PCIe Gen 4は現在、車載システムで広く使用されています。Gen 4は16GT/s、レーンあたり1.97GB/sの転送速度を備えています。

PCIeクロッキング

PCIeインターフェースでは、バスの両端に100MHzのクロックが必要です。いくつかのパラメータを考慮する必要があります。

• クロック・ツリーアーキテクチャ: 共通クロックまたは個別の参照
• ジッターはPCIe世代によって異なります
• シグナリングタイプ: HCSLまたはLP-HCSL
• EMI低減のためのスペクトラム拡散
• 周波数精度

PCIe 生成のジッター制限、HCSL と LP-HCSL の使用、PCIe に関連する拡散スペクトル クロッキング、および PCIe クロッキング アーキテクチャの詳細については、PCI Express 自動車用タイミングソリューションのホワイト ペーパーを参照してください。

SiTimeのメリット

• PCIe Gen 1 ～ 6 をサポートし、共通クロック、SRNS、および SRIS アーキテクチャをサポートします。
• クロックジェネレータは内部に MEMS 共振器を備えており、外部リファレンスは必要ありません。
• シリコンMEMSクロックジェネレータは、水晶共振器に代表される「弱点」を排除します。MEMS共振器は水晶共振器の50倍の信頼性を誇ります。
• SiTimeデバイスの優れた信頼性 ( 0.5 FIT、 0.1 DPPM) により、自動車および機能安全アプリケーションでの使用に最適です。
• 水晶ベースのデバイスと比較して、衝撃と振動に対する耐性が最大10倍向上しています。水晶への衝撃、特に振動は、生成クロックのジッタを増加させ、PCIeリンクのビットエラー率（BER）を上昇させる可能性があります。また、水晶への衝撃と振動は、周波数のマイクロジャンプやアクティビティディップを引き起こし、BERを低下させる可能性があります。SiTimeデバイスはこれらの問題がありません。