LPDDR フラッシュ: 自動車の電気電子 (E/E) アーキテクチャの実現

エンジニアは、効率とパフォーマンスの目標を達成しながら、現代の車両のますます複雑化に対処するために、ドメイン アーキテクチャとゾーン アーキテクチャの間で適切なバランスを取るよう取り組んでいます。 リアルタイム処理をサポートするためにプロセッサーが高度なテクノロジー ノードに移行するにつれて、高性能の外部不揮発性メモリ (NVM) の必要性が重要になります。

標準の SPI インターフェイスを備えたフラッシュ メモリは、このアプリケーションには十分な速度が得られないため、低電力ダブル データ レート (LPDDR) フラッシュの発明につながりました。 LPDDR フラッシュは、LPDDR インターフェイスと NVM を初めて組み合わせ、パフォーマンスのギャップを埋めて次世代の車両アーキテクチャを可能にするソリューションを提供します。

この記事では、次世代の電気/電子 (E/E) アーキテクチャにおけるメモリのニーズを検討し、LPDDR フラッシュへの業界初のアプローチがどのようにソリューションを提供するかを見ていきます。

E/E アーキテクチャは、最新の車両に統合されたハードウェア、ソフトウェア、ネットワーク通信、および配線のシステムを指します。 このシステムは、インフォテインメントから車両制御に至るまで、さまざまな車両機能を制御します。 一般に、E/E アーキテクチャは、単一目的の電子制御ユニット (ECU) から、多くのアプリケーションを 1 つの機能または場所に結合するドメインおよびゾーンに進化しています。

下の図 1 に示すように、ドメイン アーキテクチャは、テレマティクス、インフォテインメント、先進運転支援システム (ADAS)、車両運動制御などの機能ごとに車両システムをグループ化します。

ハイブリッド ドメイン/ゾーン アーキテクチャもあります。このアーキテクチャでは、中央の自動車コンピュータが、インフォテインメント、ADAS、および車両制御のドメインとゾーン アーキテクチャのいくつかの側面を組み合わせています。

計算需要がドメイン アーキテクチャからゾーン アーキテクチャに増加するだけでなく、スケーラビリティやプールされた計算リソースの使用も同様に増加することに注意してください。 図 2 は、ゾーン アーキテクチャのより詳細な図を示しています。

スマート センサー/アクチュエーターはゾーン ECU によって接続および管理されていることに注意してください。 システム全体は、中央コントローラーと複数のゾーン コントローラーの組み合わせに基づいています。

このゾーン アーキテクチャへの移行は、次の 4 つの主な理由から行われています。

そうは言っても、この移行を効率的で信頼性が高く経済的に実現するには、いくつかのメモリの課題に対処する必要があります。

高度なドメインおよびゾーン アーキテクチャの実装には、多くの異なる機能を単一のリアルタイム プロセッサに組み合わせて統合するタスクから始まる、いくつかの複雑な課題が伴います。 ほとんどの安全性が重要な機能はリアルタイム環境で動作し、信頼性が高く、有限時間内に意思決定を行うことができる必要があります。

これらの要件が組み合わされると、既存の SoC/メモリ ソリューションで処理要件を満たす方法という潜在的な障壁が生じます。 さらに、システムの複雑さが増すとコード サイズが増大し、より多くの組み込みフラッシュ (eFlash、外部フラッシュと混同しないでください) と組み込み SRAM (eSRAM) が必要になります。

eFlash は従来、このような状況でのコード実行に使用されており、最新のリアルタイム プロセッサには一部の不揮発性メモリ (eNVM) が組み込まれています。

ただし、高度なプロセス ノードでは、ダイ面積とスケーラビリティにより、車載認定 eNVM はコストが高くなる可能性があります。 前に特定した課題と組み合わせると、ドメイン コントローラーおよびゾーン コントローラー用の NVM は以下を提供する必要があります。

標準の xSPI NOR パフォーマンスは通常 200 MHz DDR (400 MB/秒) に制限されているため、これらのアプリケーションのリアルタイム プロセッサのニーズを満たすには、新しいカテゴリの NVM が必要です。

LPDDR インターフェイスは、確立され、実証済みの DRAM の標準です。 シグナリングとプロトコルには、次のようないくつかの利点があります。

これらの利点は、高性能の外部 NVM のインターフェイスとなるために必要です。 以下の図 3 は、eFlash と外部 LPDDR フラッシュからコードを実行するための SoC/メモリ アーキテクチャを比較しています。

図3.組み込みシステムにおけるストレージの進化。

インフィニオンの新しい SEMPER X1 LPDDR フラッシュ (図 4) は、高性能 LPDDR インターフェイスと低遅延 NOR フラッシュ メモリ アレイを組み合わせて、リアルタイム アプリケーションに要求されるパフォーマンスを実現します。