オートモーティブワールド2017、�R�{(di┐o)チップと無線�\術に��点
1月18日から20日まで東�Bビッグサイトで「オートモーティブワールド2017」が開かれ、ごった返した。半導��チップを設��販売しているメーカーは、少なくとも19社以�屬�参加した。�k口にクルマ��といっても、「走る・曲がる・�Vまる」といった基本機�Δ世韻任呂覆�、「�W��・環境にやさしい・つながる」といった新機�Δ��R�`が集まった。
図1 STMicroelectronicsが��(j┤)した、より�W��を設��するチップセット
半導��メーカーであることを確認できたのはアルファベット順に、旭化成エレクトロニクス、独Bosch、独Creative Chips、��(sh━)Cypress Semiconductor、独Infineon Technologies、��(sh━)Intersil、��(sh━)Linear Technology、��(sh━)Vishay、ベルギーMelexis、��(sh━)Nvidia、��(sh━)ON Semiconductor、��(sh━)Qualcomm、リコー電子デバイス、ローム、新電元工業、新日本無線、スイスSTMicroelectronics、��港Truly Semiconductor、��(sh━)Xilinxの19社。
クルマの総合��を��(j┤)したのは、STMicroelectronics。同社は「より�W��に」、「よりコネクテッドに」、「より環境にやさしく」を訴求し、それぞれのチップセットを�t��(j┤)した。例えば、「より�W��に」(図1)では、SiGeのBiCMOSチップによる77GHzとCMOSの24GHzのレーダーICをeWLB（Embedded Wafer-Level Ball Grid Array）パッケージに封�V、レーダー�U(ku┛)御マイコン「SPC58NE」と合わせている。カメラ情報に関しては、CMOSイメージセンサ、後��(sh┫)ビュー��プロセッサ、それらの信��(gu┤)と処理するビジョンプロセッサEyeQ4（28nmのFD-SOIプロセス）をそろえている。また、GNSSからの位��信��(gu┤)やV2X信��(gu┤)処理のAutotalksチップ、駐�Zアシスト��マイコンなども組み込み、それらを中央のセンサフュージョン��マイコンで処理する。ビジョンプロセッサには16nm FinFETプロセスを使うEyeQ5����も開発ロードマップに乗っている。
GNSSのﾅ星からの位���U(ku┛)御に使うGNSSチップと6軸(3軸加�]度＋3軸ジャイロ)MEMSセンサチップを含めたチップだけではなく、クルマ同士あるいはクルマと�O路インフラ間の通信を担う�v路も集積したアプリケーションプロセッサも�t��(j┤)した。STMicroelectronicsはGNSSとMEMS�v路、イスラエルのAutotalks社はV2Xを担当し、これらの�v路を1チップに集積した。
今�vの�t��(j┤)会では、����(j┫)�颪箸燐{(di┐o)�`を�Rるチップが�`立った。InfineonとMelexisがそれぞれToF（Time of Flight）法（参考�@料1）を�W(w┌ng)��して深さ��(sh┫)向の�{(di┐o)�`を�Rる�\術を使ったイメージを見せた(図2)。��(l┬)外のLEDを?y┐n)��?j┫)�颪謀�てその反�o(j━)光を検出する�lだが、パルス�`の位相の差を�R定し、深さ��(sh┫)向の�{(di┐o)�`を�u(p┴ng)る。これは2次元平�Cに�t開できるように、Infineonは352×288画素の動画として見せている。Melexisは外光の影�xを�cけるためビームフォーミングで指向性を��けて��(l┬)外光を当てている。
図2 Melexisのデモで見せた深さ��(sh┫)向の情報を�Dり入れる映�機���(l┬)�Uを�Z�{(di┐o)�`、�E色�Uを遠�{(di┐o)�`として色分けしている
この応��として、ドライバーの顔を認識し、瞼の閉じ�差腓�ら居��り検出に使えるという。加えて、乗�Zしている人の中から子供を見分けることができるため子供の�iのエアバッグを�Vめるなどの措��をとれる。また、ジェスチャー入��にも使える�屬法�駐�Z場での��音�Sレーダーの代���\術としても狙えるとしている。
新日本無線は、��(l┬)外光ではなく24GHzのマイクロ�S（��ミリ�Sともいわれる）を使ったレーダーでの�R�{(di┐o)�\術を発表した。WaveEyesと�}ぶ、その�\術はクルマの�i後に搭載することで障害�颪鮓―个掘�駐�Zを�мqする。今�vは、FSK（Frequency shift keying）変調��(sh┫)式のドップラーレーダー電�Sを動��に当て、位相差の変化から深さ��(sh┫)向の�{(di┐o)�`を�Rる (図3)。��来の駐�Z�мqに加え、今�vは人間にマイクロ�Sを当て心臓の収縮や胸の動きを検出して心拍と�}吸を�R定することを提案した。Infineonも24GHzレーダーを使うためのデモキットVer.2を�t��(j┤)した。
図3 新日本無線が��(j┤)したマイクロ�S�R�{(di┐o)センサシステム 24GHz帯の��ミリ�Sを使い�{(di┐o)�`を���R
これらの深さを�Rる以外にも、ジェスチャーを表現する�\術が登場した。ON Semiconductorは、最�j(lu┛)15cm�`れても検出できる��電容量��(sh┫)式のタッチセンサ�\術を開発した。ICの感度、�@度、キャリブレーション�@度、ノイズ耐性をそれぞれ�屬下存修靴燭箸いΑ��j(lu┛)きな�C積だと容量も�j(lu┛)きいため、外���v路にコンデンサを�Dり��け、比較すべき容量を�\やすことでその差分を検出しやすくした。しかもキャパシタの�眼^電極同士をフェイス-ツー-フェイスで�眼^させずに横に並べることで、電�cが半球�X(ju└)に広がり、その�屬�ら�}などの胴��を��くことで電�cが変わり容量変化を検出する。
�O動�Zへの応��例として、�W井�i(図4)に触らずに消したり��るさを変えたりすることができる����を�t��(j┤)した。あくまでも��電容量を���Rしているので、�}をさっと横に動かしたり、�Zづけたりすることで容量が変わるため、その時間変化を、��るさを変えるとかオン/オフ動作にするなどのコマンドに設定できる。�T�Uや水に�wれる場合でも容量変化を検出できる限り使える。
図4 ON Semiconductorが��(j┤)したジェスチャー操作の�W井�i �}をかざすだけで点�iしたり��るさを変えたりできる
Cypressは、Spansionを�A収したことでクルマ��半導���x場でのプレゼンスをグンと�屬欧襪茲Δ砲覆辰拭８吃抻猟魅札潺灰鵐瀬�ターの�O動�Z��マイコンファミリTraveoは、グラフィック機�Δ眛��鼎靴織泪ぅ灰鵑任△蝓▲�ルマの�]晶クラスターパネルへの応��に��を入れている。さらにCypressの�eっているpSoCマイコンとエネルギーハーベスティングを加えたPM（パワーマネジメント）ICを搭載したBluetooth LE（Low Energy）モジュールをクルマのドアに�Dり��け、ドアの開閉に�W(w┌ng)��するという応��を提案している。ワイヤーハーネス不要というメリットがある。
電気�O動�Zでも動きがあった。�kつはLinear Technologyのバッテリマネージメント（BM）ICのワイヤレス化で、もう�kつはQualcommのワイヤレス充電システムだ。電気�O動�Zでは、3.7〜4.1VのLiイオン電池セルを直�`に例えば96個接��し、さらにそれを並�`に接��するなど、�j(lu┛)量のセルを使う。初期的には��性をそろえるとしても充放電を繰り返すうちにセル間の��性がバラついてくる。Linearは、セル間の��性をそろえるためのBMICを最初に出荷した半導��メーカーだ。当初は、放電が�]いセルに合わせてまだ電荷が残っているICの電荷を捨てて合わせるパッシブ?j┼n)?sh┫)式だったが、電荷が残っているセルから電荷の少ないセルへ電荷を分配するアクティブ?j┼n)?sh┫)式へとBMICは進化してきた。
今�vLinearが提案するのは、12個のセルを�U(ku┛)御するBMICモジュール同士をワイヤレスでつなぐというアーキテクチャだ。LinearはIoTビジネスでDust Networkを�A収したが、Dustが使っていた無線のメッシュネットワークであるSmartMeshを使う(図5)。この��(sh┫)式は、セキュリティが��(r┫n)常に高いうえに、接��率が�~線並みの99.999%と極めて高いことが��長である。センサからセンサへデータを送るのに乱数表などでネットワークマネージャーICが��めるセンサノード(セル)に送り、しかも周�S数ホッピングで周�S数を変えていくため、盗聴されにくい。しかも、二度と同じルートを使わない。�kつのノードが12個のセルの�X(ju└)��をチェックしてノードからノードへと送り、最終的にゲートウェイに送る。
図5 SmartMeshワイヤレスネットワークを�W(w┌ng)��したバッテリマネージメント 出�Z：Linear Technology
クルマ内ではさまざまなノイズが飛び交うため、誤動作しやすい。SmartMeshはこの点、センサからセンサへの空間�N長性と、周�S数ホッピングという周�S数�N長性があるため、確実な接��ができるという。例えば96個のセルをつなぐ場合にノードモジュールは8個��要になる。セル1個の容量にもよるが、電��を�\すのに、このセルを並�`あるいはさらに直�`につなぐことになる。96個の直�`接��セルで約300Vになるが、モータをドライブするにはさらに600V��度まで�屬欧觚�(j━ng)圧コンバータが��要になる。ワイヤレスでバッテリを管理できれば�Z内のワイヤーハーネスが不要になるため軽量化による�\�J改��に向かう。
Qualcommは電気�O動�Zのワイヤレス給電�\術で最�j(lu┛)20kWの充電�_(d│)を開発中であることを��らかにした。昨�Qは、最�j(lu┛)11kWの充電�_(d│)だった(参考�@料2)。Qualcommが��を入れているワイヤレス充電�_(d│)は、交流50Hzあるいは60Hzの交流200V�Uを使って85kHzの交流に変換し、充電する。85kHzのワイヤレス充電�_(d│)は、この�t��(j┤)会ではBMWの電気�O動�Zi8に適��した(図6)。
図6 BMWの電気�O動�Zi8にワイヤレス充電�_(d│)を搭載 �oに��かれた四角い��いプレートが電��を送る送信コイルである。
地�Cに設��したり�mめ込んだりするベースパッドの�j(lu┛)きさは650mm×650mm×50mm(高さ)であり、その�_量は29.8kgもある。地�Cのコイルは電��を送る�筺�クルマに搭載するコイルは電��を�pける�笋如△海舛蕕呂任�るだけ軽い��(sh┫)が良い。このため、3.7kWのコイルの�_量は3.97kg、7.4kWのコイルは5.27kg、そして11kWのコイルでも7.68kgと軽量化している。
軽量化のために、コイルを�kつから二つに�\やし、�T合効率を高めた。コイルが二つあると磁�cのループは二つできる。その�屬桝T合��のコイルが�Zづくと二つのループ同士がくっつき合い、へこむことから密に�T合することになる。��来のコイル1個とD型コイルを2個搭載したダブルD型コイルは同じ電��で�j(lu┛)きさが半��(f┫)した。その分軽い。
ワイヤレス給電における問��は二つある。�kつは、人間がコイルの�屬鯆未蠅�かったときに給電スイッチが入っている場合だ。�e(cu┛)険であるため、地�Cに設��する給電パッドの周辺にレーダーを発しており、人に反�o(j━)することで検出する。人を検出すると電��を�O動的に下げる。もう�kつは金�錣琉��颪�コイルの�屬堀T在する場合だ。金�錣鮓―个垢襪塙睹a(b┳)になるため、�O動的に�Vめる。さらに、ドライバーなどが�eっているスマートフォンにも金�鎔��颪�あることを��(m┬ng)らせ、�Dり除いてもらう。
このほか、バックモニターの設��が新�Zに�I����けられることに�△┐�ICも出ている。ギアをバックに入れたら�t座にカラーバックモニターが��動してほしいが、まだ2秒��度かかるものがあった。これを0.5秒以内で立ち�屬�るICを今�v、Intersilとローム(ラピスセミコンダクター)の2社が�t��(j┤)した。��来は、ビデオデコーダの後にグラフィックスSoCを通して白線の縁のグラフィックスをビデオに�_ねてからビデオ処理していたため時間がかかった。ラピスはLCDコントローラML86287において、最後にSPIインタフェースを通して、グラフィックスのOSD（オンスクリーンディスプレイ）をビデオ画�気膨_ねることで高�]化した。Intersilも同様で、ビデオ処理を終えた最後にSPIフラッシュからグラフィックスをビデオに�_ねることで高�]化した。CPUを使わずハードワイヤードの専��ICとして高�]化できたとしている。
参考�@料
1. モバイル����で最�j(lu┛)2mの�R�{(di┐o)チップ�\術をIntersilが��らかに (2015/10/16)
2. 半導��メーカーがこぞって参加したカーエレ�t (2016/01/19)
