自動運転体験を発展させる半導体技術

車載システムのディレクタである Mark Ng がこのブログを執筆しました。

重要なポイント

• ソフトウェア定義車両は、自動車の設計を、ハードウェアの変更ではなくソフトウェアの更新を通じて進化させることができる拡張性のあるプラットフォームへと移行させています。
• より高度な自動運転を実現するには、レーダー、LiDAR、カメラのデータをセンサ フュージョンを通じて統合することが不可欠です。
• 車両がより多くの高帯域のセンサ情報を処理するようになると、車載イーサネットは信頼性の高いリアルタイムのデータ移動のバックボーンとして機能するようになります。
• 集中型コンピューティング システムは、複数のセンサ入力を組み合わせて正確なオブジェクト分類と自律的な意思決定をサポートすることで重要な役割を果たします。
• TI の製品ラインアップには、レーダー デバイス、FPD-Link™ シリアライザ/デシリアライザ、車載用イーサネット、Jacinto™ プロセッサなどが含まれており、エンジニアが次世代の車両向けのエンド ツー エンドのアーキテクチャを開発するのに役立ちます。

昨年の夏、イタリアで狭い石畳の道を運転しようと、息を詰めて準備していました。土砂降りの雨は止む気配もなく、ほとんど何も見えませんでした。それでも私はアクセル ペダルを踏み込み、肩は緊張し、両手はハンドルを握りしめていました。

これはストレスの多い運転体験の一例にすぎません。長いドライブに耐えるにしても、渋滞の中をゆっくりと進むにしても、多くの人が運転は神経をすり減らすものだと感じています。どの座席が一番座り心地がよく、どのステレオ システムは一番音が良いのかを考えながら、完璧な車を探すのに何週間も費やすことはできますが、常に危険を監視し、変化する気象条件に対応し、知らない道路を運転していると、ドライブを楽しむことができません。

しかし、緊張を要する運転を車に任せながら、車に乗っているという体験を味わえたらどうでしょうか?

私たちはその未来に向かって励み続けており、自動運転車への全世界の投資は 2028 年には 7 億米ドル以上増加すると予想されています。ただし、未来の車両を理解するには、まずそのアーキテクチャがどのように進化しているかを理解する必要があります。

ソフトウェア定義車両 (SDV) が自動車のアーキテクチャを変革する仕組みとは

ソフトウェア定義車両 (SDV) への移行から始めなければ、未来の車両について論ずることはできません。SDV にはレーダー、LiDAR、カメラ モジュールが搭載されており、ドライバが数年ごとに新しい車両を購入することなく最新の自動運転機能を利用できるような未来にとって、それらは非常に重要です。

自動車の設計者にとって、SDV ではソフトウェア開発をハードウェアから分離する必要があり、自動車の製造方法が根本的に変わります。自動車メーカーがソフトウェアをより少ない電子制御ユニット (ECU) に統合すると、車両プラットフォームの拡張性が向上し、無線によるアップデートが効率化されます。 これらの ECU は、自動ブレーキや自動操舵モジュールなどの特定の自律型機能の制御をリアルタイムで処理できます。

統合型センサ フュージョンが車両の自律性を高める方法

SDV がソフトウェアを一元管理すると、高度な運転支援システム技術を統合できるようになり、車両の自律性のレベル向上が可能となります。今日の道路では、米国自動車技術者協会 (SAE) の運転自動化レベルによると、レベル 1 または 2 (サポート機能が作動しているときでも人が運転する必要がある) が最も普及しています。しかし将来はどうなるのでしょうか?

私は、将来、すべての自動車が、特定の条件下で車両を操作できる自動運転機能を特徴とする、正確なレベル 3 または 4 の自律性を備えるようになると予想しています。現在進行している技術の進歩により、ドライバは未来の自動車の機能を、今日のクルーズ コントロールのような機能と同じくらい信頼できるようになるでしょう。緊張を要する運転操作に全責任を負う代わりに、車両のシステムを信頼して主導権を握ることができます。そして、この進化の中心にあるのが半導体です。

より高いレベルの車両の自律性を実現するために、物体を正確に検出して分類しリアルタイムで対応する能力には、より高度なセンシング技術が必要になります。複数のセンサからのデータを組み合わせて車両の周囲の包括的な画像をキャプチャするという概念は、センサ フュージョンと呼ばれます。たとえば、レーダー センサが物体を木として分類した場合、LiDAR やカメラなどの 2 番目の技術がそれを確認して、木が 50 フィート先にあることをドライバに伝え、迅速な対応を可能にします。 

未来の自動車に高速イーサネット ベースのデータ バックボーンが必要な理由

未来の自動車は、複数で大量の高速データ ストリームを途切れなく処理する、車輪のついたデータ センターのようなものだと言えるでしょう。

車のコンピュータは、その他の機能に加えて、車両の周囲の高速通信ネットワークにおけるレーダー、オーディオ、データ転送などを調整します。コントローラ エリア ネットワーク (CAN) やローカル相互接続ネットワーク (LIN) などの車内ネットワーク用の従来の通信インターフェイスは、ドアや窓などの基本的な車両アプリケーションの制御に依然として不可欠ですが、これらのインターフェイスは先端技術とシームレスに統合する必要があります。新しい車両のより高度なデータ処理ニーズに対応するために、イーサネットが主流の技術となるでしょう。車載イーサネットは、オーディオから標準レーダーに至るまでのアプリケーションを効率的に管理するための「デジタル バックボーン」として登場しました。

車両の自律性がより高まるにつれ、自動車設計者には高解像度ビデオやストリーミング レーダーなどのアプリケーション向けに、より高帯域のネットワークが必要になります。TI の製品ラインアップは、さまざまな要件に応じた多様な機能をサポートすることで、ネットワークの進化に対応します。FPD-Link™ などの技術により、車両は非圧縮の高帯域レーダー、カメラ、LiDAR データを集中型コンピューティングにストリーミングすることで、イベントにリアルタイムで対応できます。

設計エンジニアは、LiDAR、カメラ、レーダー センサなどの複数の技術からデータを取得して高速でリアルタイムの分析を実行し、4D データの内訳を提供してオブジェクトの分類をより適切に実行できる強力なプロセッサを集中型コンピューティング システムに搭載する必要もあります。

TI は、レーダー、イーサネット、FPD-Link 技術、集中型コンピューティングの専門知識を活かして、自動車設計者と連携し、エンド ツー エンドのソリューションの最適化を支援します。1 つの機能のみを実行するデバイスを設計するのではなく、デバイス エコシステムを最適化する方法を検討します。たとえば、Jacinto™ プロセッサと簡単に接続することができ、より迅速で正確な意思決定を実現するレーダー デバイスを設計しています。

これらの進歩が将来の運転体験に対して何を意味するのか

今後、イタリアでこの夏と同じような道路状況や天候に遭遇したら、車を運転しないかもしれません。代わりに、座席でリラックスしながら、車が安全に目的地まで連れて行ってくれると信じるかもしれません。

未来の車両はまだ存在していないのかもしれません。それでも、私たちが今日開発している技術は、未来の車両、そしておそらくは未来の次の大きな進歩を現実のものにしつつあります。