PCIe テクノロジー

PCIe は、高帯域幅で非常に短いレイテンシの性能要件を満たす双方向高速シリアル・バス向けの通信規格です。産業用アプリケーションで一般的に使用されている PCIe は、メーカーがデータ・バックボーン・アーキテクチャの再検討を開始するにつれて、車載分野での使用が増加しています。これは、リアルタイム処理が必要なセンサ・データとユーザー情報の指数関数的な増加に対処する、高帯域幅で低レイテンシのシステムに対応するためです。

この課題を解決するために、集中型コンピューティング・ノードはさまざまなタイプのドメイン (ADAS、インフォテインメント、パワートレイン) に対応しています。この集中型コンピューティング・ボックスには通常、自動車のさまざまな機能に対応する数多くのモジュールが含まれており、自動車メーカーはドメイン・コントローラ全体を再設計することなく、自動車のスケールアップとスケールダウン、機能のカスタマイズを柔軟に実行できます。PCIe は多くのエンド・ポイントやレシーバに対して 1 つのルート・コンプレックスまたは中央演算装置 (CPU) をサポートしているため、PCIe を使用して集中型およびモジュール型の設計を採用すると、自動車に必要な ECU とケーブル全体を大幅に削減できます。

自動車業界で、データ・バックボーン全体でコプロセッシングと冗長性を必要とし始めたとき、PCIe はますます魅力的になりました。多くの CPU にはネイティブ PCIe インターフェイスが内蔵されており、バックプレーン全体でインターフェイスを追加で変換する必要がないためです。PCIe には、オープン・ソフトウェア・リソースを備えた大規模なエコシステムがあり、その帯域幅は一貫して世代ごとに倍増しており、非常にスケーラブルな帯域幅を実現しています。したがって、PCIe プロトコルは、車載データ処理の急激な増加に伴って必要とされる帯域幅に対応できる可能性があります。

高速データ信号路を設計する場合、信号の劣化は大きな課題になる可能性があります。プリント基板の材質、ビア、コネクタ、またはケーブルの両端で挿入損失やノイズを回復および補償するために、リドライバやリタイマなどのシグナル・コンディショナが必要な場合があります。リドライバとリタイマはどちらも、PCIe エコシステムで信頼性が高く長い歴史を持っており、PCIe プロトコルを使用してデータを転送するための全体的なシグナル・インテグリティが向上します。表 2 に、リドライバとリタイマの違いを示します。PCIe 信号路を構成する要素の詳細については、PCIe 信号の整合性に関する課題の解決というビデオをご覧ください。