Allion Labs
コネクテッドカーの開発トレンド
近年世界の車載用半導体チップ市場が急速に成長しています。2023年にモルガン・スタンレーが発表した最新レポートによると、車載ハイ・パフォーマンス・コンピューティング（以降半導体市場は、今後5年間で3倍に成長すると推定されています。2023年に20億ドルに達する市場全体のポテンシャルは、2027年には60億ドルにまで成長し、年間平均成長率（CAGR）は29％と予想されています。同時に、車載HPCチップのカスタム設計ニーズの増加により、チップ設計サービスプロバイダーの累積収益は、今後5年間で20億ドル以上増加する見込みです。
評価結果
コネクテッドカーの開発トレンドにおいて、高速データ通信と車載HPCは、車両内の各電子制御ユニット（ECU：Electronic Control Unit）に対し、管理と演算処理を統合する必要があります。さまざまなECUのデータフローや低遅延ニーズに対応するために、車載HPCもPCIe基準およびAEC-Q100認証に準拠したPCIeパケットスイッチャーを装備することで、各エンドポイント間の高速統合や通信、データ転送を実現しています。
「高周波ミリ波レーダー」を例にすると、各レーダーセンサーデータはECUを介して車載HPCのリアルタイム画像処理ユニットに集中します。したがって、この種の高トラフィックリアルタイム画像処理には、転送速度が10Gbpsに達するAutomotive Ethernet MultiGBASE-T1のように、高速、低遅延、高い信頼性、同期性の高いリアルタイム転送インターフェースを搭載する必要があります。
PCマザーボードの概念と同じように、車載HPCはPCIeチャネルを介してCPUやメモリ、I/Oインターフェースを備えたプラットフォーム型アーキテクチャの統合を構築することで、車内のさまざまなECUの通信と処理を制御することができます。
さまざまなタイプの高性能計算と応用例：
- センサー環境情報のリアルタイム読み取り
- スマートキャビン/ユーザーエクスペリエンスに関するデータ処理
- 車両制御/クラウドおよびIoTサービスとのコミュニケーションおよび演算
- 自動運転機能のリアルタイム高速演算
- 車両の安全性およびセンサー動作の高速演算/集中処理
上記で紹介した内容から、車載HPCは、高周波高性能演算電子部品や高速伝送インターフェース、複雑な演算処理、リソース割り当てにおいてその特性が見られます。加えて、さまざまな車両の複雑なアプリケーション条件に適合することから、全体での信号伝送のリアルタイム処理、システムの安定性、耐久性、互換性、セキュリティに対する要件が非常に厳しいことが分かります。
図：瞬時に変化する運転状況において、HPCの潜在的な問題がどのようなものであれ、車両制御に影響を及ぼし、重大な事故を引き起こす可能性があるため、注意が必要です。
コネクテッドカーエコシステムに潜むリスクと危機、そして開発上の課題とは？
車載HPCエコシステムに対して、開発者の知識が不足している可能性
多くの自動車メーカーやTier1開発者は、PC分野や部品に関する開発経験と専門知識が不足しており、高度に統合され、高性能なプラットフォームソリューションである車載HPCについて十分に理解していない可能性があります。
例えば、2021年Teslaはフラッシュメモリの耐久性と寿命の問題でリコールを行ったことがあります。この問題は、自動車メーカーの開発者がPC関連の部品仕様や設計について十分理解していなかったことが原因でした。
車載HPCユーザーシナリオの事前評価と計画に対して、開発者の知識が不足している可能性
実際のユーザーシナリオ条件下で、車両の環境温度が大幅に変化すると、HPCの部品は高温条件に耐える必要があります。CPUが過熱して動作が遅くなったり再起動したりすると、自動車の中央制御画面にリアカメラの映像が表示されなくなり、ギアの選択、フロントガラスの視界制御設定、アラートなどが表示されなくなり、事故のリスクが高まります。
例えば、2022年TeslaがCPUの過熱問題でリコールを行ったことがあります。この問題は、「高温条件」のユーザーシナリオが開発段階で考慮されていなかったことが原因でした。
出典：Electrek
ユーザーシナリオの背後にある、その他の潜在的危機
- 無線信号の品質低下や遅延により、ドライバーがリアルタイムで交通情報を受信できなくなる
- 伝送エラー率が高すぎたりノイズの影響を受けることで、車両の機能が誤作動を起こし、正常に動作しなくなる
- スマートキャビン機能が誤作動を起こしたり、反応が遅れたりすることで、道路状況に対しドライバーの注意が散漫となる
- 高温環境や振動、耐久性の不足により、車両システムが故障しやすくなる
- セキュリティの問題やハッカーによる侵入により、車両が動作を停止し、交通事故や人命に危険が生じる
- スマートキャビンとスマートフォンや周辺機器との互換性の問題により、関連する機能が正常に動作しなくなる
これらのリスクは、開発段階によく発生する問題から生じる可能性があります。
開発段階において、車載HPCと高周波伝送インターフェースを組み合わせる際によく発生する問題
- インピーダンスの不一致
- 時間の遅延
- ノイズが多すぎる
- 減衰が多すぎる
- ビットエラー率が高すぎる
- 信号強度の不足/異常
- フォーマットが不正確
これらの問題が発生する主な原因は、開発者が克服できない課題やボトルネックに直面しているためです。
多くの自動車メーカーやTier1開発者が直面する可能性がある技術的なハードル
- 高速、高周波テストの経験不足
- 計測設備のリソースが限られている
- 検証環境の構築が難しい
- 新しい技術の導入能力の限界
- テストの規格基準が即座に把握できない
- ユーザーシナリオのシミュレーションやテスト方法の策定が難しい
- 専門的な検証コンサルタント人材の不足や、テスト検証の実務経験の不足
Faster, Easier, Better ― 最も信頼できる車載検証コンサルタント
上述した潜在的な危機やよくある問題、開発者が直面する可能性のある難題に対処するために、アリオンは適切な環境設備や計測機器、コンサルティング検証ソリューションを提供し、開発者と協力して、車載HPCの各基準や仕様、開発要件に合わせて、高周波測定や自動化テストソリューションの導入を行います。
車載HPCのような高速高周波且つ高度に統合された複雑なプラットフォームソリューションの場合、初期の製品企画段階での重要なポイントが、最終的な成功の可否を左右することは言うまでもありません。部品の選択、配線のアレンジ、仕様データや機能設計の計画に至るまで、「開発段階のコスト投入」と「製品開発のスケジュール管理」に大きな影響を及ぼす可能性があります。実際に、製品計画段階でテスト時間を大量に投入する必要はありませんが、むしろ自動車メーカーやTier1との緊密な協力やコミュニケーション及び初期評価が必要です。これはアリオンが長年さまざまなお客様を支援してきた重要なポイントであり、現在まで常に訴求してきたコアの部分となるものです。
事前の計画や専門的な計測設備やテストフィクスチャ、そして長年にわたる製品品質向上の経験を活かして、アリオンは車載HPCの開発段階に関する仕様の統合的なコンサルティングと戦略の立案を提供し、お客様と協力して製品品質を厳格に管理し、より速く、効率的で全面的ソリューションを提供することができます。
Faster ー より迅速：製品テストサイクルをさらに加速するサポート
- 高周波テストフィクスチャの設計と関連テストサービス
アリオンの研究開発チームは、市場の異なるフォームファクタに基づき、それぞれに対応する高周波テストモジュールを開発し、さまざまなシステムのホスト側のTx/Rx電気信号テスト要件を満たすことができます。
サービス詳細はこちら：https://www.allion.co.jp/fixtures
- さまざまな高周波テスト用の機器や人気設備、テスト環境を完備
自動車の内部にあるケーブルは、シートや車のドア、ホイール、さらにはエンジンなど、さまざまな部品を通るため、このような複雑な環境では、開発段階でシステム環境全体の相互干渉を考慮する必要があります。したがって、アリオンは異なる環境条件（高温、高湿度、物理的圧力、多重信号干渉など）に対してカスタマイズされたコンサルティング検証ソリューションを提供し、さまざまな機器を使用してテストを実施し、複雑な環境でも車載用ケーブルが正常に動作することを保証します。
サービス詳細はこちら：車載高速伝送インターフェース検証テスト https://www.allion.co.jp/automotive/vehicle-interface-testing/
- Scope: Keysight 33G, Tektronic 25G, R&S
- BERT: Keysight 32G, Tektronic 20G, Anrizu 32G
- ネットワーク・アナライザ : Keysight 20G, Anrizu 20G
- USB-PDテスト機器: LeCroy, MQP, Ellisys, GRL, Chroma
- IOP: Vector
- Authorized by Intel, Apple, Microsoft, USB, HDMI, Wifi, ETC
- 恒温恒湿槽、振動テスト装置、さまざまなRFチャンバー、ダークルーム、無響室
Easier ー より簡単：より簡単な方法で製品パフォーマンスを向上させるサポート
- 製品評価検証サービス
車載機試験AIプラットフォーム
「車載HPCプラットフォーム/スマートキャビン機能」に対して、システムレベルの統合検証テストを実施することができます。このプラットフォームは、フレキシブルでカスタマイズ可能な検証ソリューションの設計ができ、スマートキャビン内での多種多様なユーザーシナリオシミュレーション機能ニーズに非常に適しています。
- 車載HPC高速伝送インタフェース検証
- 車載HPCキーコンポネント検証
- 車内高速伝送インターフェース検証コンサルティング
- IVI製品の通信性能検証コンサルティング
- 車載音声アシスタント検証
- ユーザーシナリオ試験と機能統合テスト
- 製品ソフトウェアおよびハードウェア・アップデートとリグレッション確認
- HIL（Hardware in the Loop) 試験
- HALT試験
図：HALT試験では「車載HPCプラットフォーム/スマートキャビン機能」に対して、実際の車両環境における各種ユーザーシナリオ条件を模したシミュレーションテスト（振動、高温低温、複合サイクルテストなど）を実施することができます。
Better ー より正確：優れたサービス品質の提供に尽力
コンサルティングおよび戦略協議サービス
- 法規および技術基準のコンサルティングと教育トレーニング
- モジュールおよび部品サプライヤーの評価
- 車載HPC技術規格設計の重点評価とコンサルティング
- 車載HPCソフトウェアとハードウェアの総合評価とコンサルティング
- 初期段階のサンプルテスト、テスト結果に基づく修正提案やコンサルティング、改善策の提供
- さまざまなテストプランの策定と戦略協議
- 製品検証と問題の分析
- 市場顧客からのクレーム問題を整理し修正を提案
車載関連検証・評価テストを検討されるお客様へ
アリオンは主要な認証と規格の技術パイオニアとして、各協会と緊密な関係を築いています。自動車業界のお客様に対してデザイン、物理層、アプリケーションの各レベルから全面的なテストソリューションとコンサルティングを提供することができます。また、ベンツ、BMW、ボルボ、アウディ、トヨタ、フォード、日産、マツダなどの世界有数の大手自動車企業と多く協業してきた中で、従来とは異なる革新的な技術をもとに、自動車関連製品の開発をサポートし、お客様のニーズに応じたものを対応します。
関連の検証テストサービスについてより詳しい情報をお求めの場合は、アリオンのお問い合わせフォームよりお気軽にご連絡ください。
▼関連するテストサービス▼