STのイメージセンサー、運転手の集中度を検知：オートモーティブ ワールド2019

STマイクロエレクトロニクスは、「オートモーティブ ワールド2019」で、自動車の電子化や電動化の流れを加速させる「Smart Driving」向け半導体ソリューションを紹介した。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

疲労感や快適性の度合いを検知

　STマイクロエレクトロニクスは、「オートモーティブ ワールド2019」（2019年1月16〜18日、東京ビッグサイト）で、自動車の電子化や電動化の流れを加速させる「Smart Driving」向け半導体ソリューションを紹介した。

　その1つが、安全性や快適性を実現するためのセンシング技術。ブースでは、車室内で運転者や搭乗者の動きや状態のモニタリングができる、グローバルシャッター機能付き車載用HDRイメージセンサーのデモ展示を行った。近赤外線LED照明やJungo製ソフトウェアと組み合わせて用いると、運転手の視線やまばたきなどを認識することができる。これにより、疲労感や運転への集中度、快適性の度合いを検知することができ、事故の低減や人命の保護に貢献できるとみている。

　HDRイメージセンサーは、ピクセルサイズが3.2μmで、画素数は2.3Mピクセル（60フレーム/秒）と1.6Mピクセル（85フレーム/秒）の2製品を用意した。これまでグローバルシャッター機能付きのイメージセンサーでは1Mピクセル品が主流であった。高画素品を開発したことで、より鮮明な画像の取り込みを可能とした。

　ダイナミックレンジは92dBと広く、高いMTF（空間周波数特性）を実現したことで、外的影響を除去し、目線のトラッキングなどをより正確に行うことができるという。ブースでは、グローバルシャッター機能付きのHDRイメージセンサーで撮影した映像をJungo製ソフトウェアで処理して、顔の方向や目の位置、目線や体の向きなどを検出し、その結果をディスプレイに表示するデモを行った。

グローバルシャッター機能付き車載用HDRイメージセンサーを用いたデモの模様

車載システムを包括的にネットワーク

　車載ECUの心臓部となるのが32ビットMCU。ブースでは、タッチスクリーン制御やモーター制御、NFC搭載スマートキー、FOTA（Firmware Over the Air）対応のテレマティクスなどに向けた各種コントローラボードとセントラルゲートウェイボードをネットワーク化した車載システムの包括的なデモを行った。

32ビットMCUを搭載した各種コントローラボードとセントラルゲートウェイボードをネットワーク化した車載システムのイメージ

　「Chorusシリーズ」として新たに追加した「SPC58Hライン」は、Power Architectureベースの32ビットMCUで、200MHz動作のCPUコア「z4」を3個内蔵し、1.2Mバイトを超えるRAMや最大10Mバイトのフラシュメモリ、強力なペリフェラルを搭載した製品である。

　CAN-FDインタフェースは16チャンネル、LINFlexインタフェースは24チャンネル、ギガビット速度に対応するポートも含めイーサネットインタフェースは2チャンネルを、それぞれ内蔵するなど、複数の車載ネットワーク規格に対応した。このため、ドメインコントローラとしての用途に加え、複数のECUを統合するゲートウェイとしても機能する。

　セキュアなソフトウェア更新も可能とした。SPC58Hラインは、非対称暗号方式に対応したHSM（ハードウェアセキュリティモジュール）を搭載している。車載システムに求められるセキュリティ性能は「EVITA Full」に準拠しており、悪意のあるハッキングなどに対する機能も強化した。さらに、スタンバイモードに設定しておけば、消費電流をマイクロミリAオーダーまで抑えることができ、待機時のバッテリー消費を低減することができる。

　なお、同社が提供している最新の車載用32ビットMCUは、40nmプロセスを用いた第2世代である。これに続く第3世代品には、Arm Cortex-R52コアを採用する。6コア構成で動作周波数は400MHzとなる。28nmのFD-SOI技術を用いて製造する。PCM（相変化メモリ）の容量としては16Mバイト／32Mバイトを搭載する計画だ。ペリフェラルに関しては、第2世代製品との互換性保つことにしている。

電力効率改善へ、SiCパワーMOSFETなどを提供

　この他、EV／HEVなどの電力効率改善に向けて、SiC（炭化ケイ素）パワーMOSFETをベースとしたトラクションインバーターのデモ展示を行った。ST製のSiCパワーMOSFETとガルバニック絶縁ゲートドライバーICおよび、車載用32ビットMCUを組み合わせたレファレンス設計を用いて、実際に3相モーターを制御しタイヤを駆動した。

　SiCパワーMOSFETは、動作環境が200℃の高温でもオン抵抗が小さく、従来のIGBTなどに比べてスイッチングロスを大幅に低減できる。このため、ヒートシンクなど冷却システムを小型化することが可能となる。

SiCパワーMOSFETをベースとしたトラクションインバーターによるモーター制御の模様