MEMS 高精度タイミングが自動車の信頼性と安全性のためにクォーツを向上させる理由

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3 automotive applications: ADAS - smart mirror - infotainment

自動車の技術革新は急速に進歩しており、より環境に優しく、より効率的で高性能であるだけでなく、より安全で信頼性の高い次世代車両に移行しています。人間の心拍と同じように、自動車アプリケーションのタイミング コンポーネントは、安全性が重要なシステムの信頼性の高い動作を保証します。自動車テクノロジーがますます洗練され、相互接続され、より高いレベルのパフォーマンス、より深くより広範な統合が行われ、よりスマートになっているため、これらのシステムを流れる大量のデータの同期に役立つタイミング テクノロジーも進化する必要があります。従来の石英ベースのタイミング ソリューションと比較して、微小電気機械システム (MEMS) ベースのシリコン テクノロジは、優れた高精度のタイミングを提供し、自動車アプリケーションをサポートし、実際の状況でも確実かつ安全に動作します。

MEMSテクノロジーで自動車の信頼性を向上

自動車アプリケーションができることは進歩していますが、自動車電子システムは、広範囲にわたる環境上の危険性の下でも確実に動作する必要があります。たとえば、次のことができる必要があります。

  • 衝撃や振動に耐える
  • 電磁干渉 (EMI) に対する耐性を維持する
  • -40℃の低温でも素早く起動

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SiTime – Immune to Vibration

SiTime SiT9396 / 97 MEMS 発振器は、正弦波振動に対する発振器の感度を示すこのプロットに示されているように、水晶ベースの代替品と比較して、衝撃や振動の下でも優れた性能を維持します。

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SiTimes MEMS oscillator remains resilient to EMI compared with a quartz-based alternative

SiTime の MEMS 発振器は、石英ベースの代替品と比較して EMI に対する耐性を維持しています。このテストは、試験対象デバイス (DUT) が取り付けられている横電磁 (TEM) セルに電磁エネルギーを注入する IEC 62132-2 規格に従って実行されました。

水晶ベースのタイミング コンポーネントは数十年にわたって自動車の設計に使用されてきましたが、近年では MEMS テクノロジーの進歩が現れ、より弾力性があり信頼性の高い水晶に代わる代替品が提供されています。たとえば、SiTime MEMS ベースの発振器は、単一点故障率や潜在故障率などの安全性が重要な指標において、一貫して水晶発振器を上回っています。 MEMS 発振器は、先進運転支援システム (ADAS)PCIeおよびSerDes 高速通信カメラセンサーなどの自動車アプリケーションの厳しい仕様を常に満たし、それを上回っています。 MEMS の高精度タイミングは、車両の電子制御ユニット (ECU)コンピューター ドメイン コントローラーの心臓部でも重要な役割を果たします。さらに、SiTime 発振器の FIT 率は 1 ~ 2 桁高い水晶の FIT 率と比較して 0.5 未満という極めて低い値です。

当社の高精度タイミング ソリューションのポートフォリオの中で、MEMS 発振器は次世代のタイミングの信頼性を実現する上で極めて重要です。単結晶シリコンで作られた SiTime MEMS 共振器は、基本モードでのみ発振します。サイズは 200 μm x 200 μm で、 質量は水晶振動子の 1,000 倍から 3,000 分の 1です。質量が小さいため、振動耐性が高くなります。衝撃や振動などによって MEMS 構造に加わる加速度は、水晶よりもはるかに低い力と周波数シフトをもたらします。密閉された環境で動作する MEMS 共振器は、自動車の信頼性をサポートする SiTime コンポーネントの中心となります。

これらの共振器の背後にある MEMS テクノロジーの詳細については、 SiTime の MEMS First™ および EpiSeal™ プロセスを参照してください。

MEMS高精度タイミングで安全性を強化

MEMS テクノロジーは、従来の石英ソリューションに比べて信頼性の向上を可能にするだけでなく、コンポーネントの故障確率が低下するため、ハードウェア故障の確率 (PMHF) の指標が低くなり、自動車システムの安全性が向上し、システムレベルの安全指標が向上することになります。

MEMS と CMOS テクノロジーの緊密な統合と安全機構の組み合わせにより、単一点故障メトリック (SPFM) と潜在故障メトリック (LFM) の向上に貢献します。これらの改善は、自動車の機能安全管理に関するISO 26262などの安全規格を満たすために重要です。クォーツから MEMS タイミング テクノロジに切り替えることで、自動車システムに強化された安全性メトリクスを適用できると同時に、システム アーキテクチャ全体が簡素化され、システム レベルの安全性評価が容易になる可能性があります。

MEMS テクノロジーが自動車の安全性にどのように貢献するかについて詳しくは、 「E/E アーキテクチャの将来とクロックへの影響」を参照してください。

自動車のイノベーション: タイミングの問題

私たちが自動車イノベーションの道を歩むとき、信頼性と安全性の向上に向けた歩みは、高精度のタイミング技術と絡み合っています。最新の車両に搭載されている数百のセンサーから高性能 ECU まで、スムーズで効率的な動作、信頼性の高いパフォーマンス、最適な安全性を確保するために、高速での大量のデータ転送はタイミング デバイスに大きく依存しています。 MEMS ベースの高精度タイミング ソリューションのリーダーとして、SiTime は将来のより安全で信頼性の高い自動車システム設計を可能にします。自動車のイノベーションに関しては、完璧なタイミングが非常に重要です。

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