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解説

自動運転システムに欠かせないFPGA搭載SoCの電源設計を徹底解説

オン・セミコンダクター

2018/08/01

資料の紹介

 最新の自動運転や先進運転支援システムでは、車載向けでもFPGAを集積したSoC(システムLSI)を使うようになってきた。コンピューティング能力が高まるからだ。このような高集積化は実装コストの削減や性能向上、消費電力の削減に効果がある。しかし、このICを動作させるための電源設計が意外と難しい。

 米ザイリンクスの「MPSoCファミリ」は自動運転や先進運転支援システム開発に向いたSoCだ。FPGAを搭載し、車載用にAEC-Q100信頼性試験仕様に準拠したうえで、ISO 26262のASIL Cの認証を取得している。ただし電源設計が難しい。CPUとプログラマブルロジックを集積したこの製品を正常に動作させるためには、電圧と電流の組み合わせが異なる電源がCPUに数種類、FPGA側にも数種類必要になる。しかも電源を投入する順番も決まっている。クルマの電源は基本的に12Vの鉛蓄電池だが、鉛蓄電池は負荷変動が大きい。半導体回路は3.3Vないし5Vの電源が必要となるため、本来の電源回路の前に3.3Vと5Vに降圧するプレレギュレーションICが必要となる。このICを通した後で、本来の電源IC、すなわちDC-DCコンバータがCPU側とFPGA側に数種類必要となる。各DC-DCコンバータは一定の電流容量を持つ電源となる。

 このホワイトペーパーでは、「MPSoCファミリ」の応用によって異なる電源構成や、パワーMOSFETを追加するような電源を解説するだけではなく、車載向けに機能安全規格ASILのレベルに合った構成の仕方についても触れている。クルマ用途でのフォールトトレラントシステムを満足する設計に関しても述べた解説書である。

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