自動車アプリケーションにおける PCI Express

PCI Express® (PCIe) は、車載電子システムで推奨される高速インターフェイスの 1 つです。バス上の伝送エラーを回避するには、ジッターが適切に制御された、信頼性が高く堅牢なタイミング ソリューションが必要です。 SiTime MEMS タイミング ソリューションは、PCIe のジッター要件を余裕を持って簡単に満たします。また、高い信頼性と堅牢性、優れた安定性、EMI 低減も実現します。

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最新の車両における AD (自動運転) および ADAS (先進運転支援システム) 機能に対する需要の高まりにより、車載電子システムの数と複雑さが増加しています。多数のセンサーによって生成されるデータの量が増加すると、コンピューティング能力が必要になります。多くの場合、単一の SoC ではタスクを処理するには不十分であり、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イスの 1 つです。

PCI Express (PCIe) は、2003 年に元々コンピューティング業界向けに作成されたポイントツーポイント シリアル インターフェイスです。これは、一対の単方向レーン (各方向に 1 つ) をベースにした双方向バスです。最大 16 レーンを並列に集約して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 のレーンあたり 250 MB/s の 2.5 GT/S (GTransfer/s) から、PCIe Gen 6 の 7.56 GB/s の 64 GT/s に進化しました。 Gen 4 は現在、自動車システムで広く使用されています。 Gen 4 は 16 GT/秒、レーンあたり 1.97 GB/秒の速度を備えています。

PCIe クロッキング

PCIe インターフェイスでは、バスの両端に 100 MHz 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リファレンス
• ジッター、PCIe 世代に応じて
• 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 および LP-HCSL の使用、PCIe に関連するスペクトラム拡散クロッキング、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 オートモーティブ タイミング ソリューション ホワイト ペーパーを参照してください。

SiTime の利点

• PCIe Gen 1 ～ 6 をサポート。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 MEMS 共振器を備えており、外部リファレンスを必要としません。
• シリコン MEMS クロック ジェネレーターは、水晶振動子に代表される「弱いリンク」を除去します。 MEMS 共振器は水晶よりも 50 倍信頼性が高くなります。
• SiTime デバイスは優れた信頼性 (< 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べて、衝撃や振動に対する耐性が最大 10 倍優れています。衝撃、特に水晶振動子内の振動により、生成されたクロックのジッターが増加する可能性があり、その結果、PCIe リンク上のビット エラー レート (BER) が増加します。結晶内の衝撃や振動によっても、周波数のマイクロジャンプやアクティビティのディップが発生し、BER が劣化する可能性があります。 SiTime デバイスにはこれらの問題はありません。