SIGLENT （シグレント）SDS7000A シリーズ デジタル・オシロスコープ

 

🚗 車載スマートセンサーにおけるSerDes技術の技術分析

 

SerDes (Serializer/Deserializer)技術は、ADAS（先進運転支援システム）や自動運転車の普及に伴い、車載スマートセンサーからの大容量データを高速かつ高信頼性で伝送するために不可欠な基幹技術です。

従来のパラレル通信に代わり、配線数の削減、データレートの向上、そしてEMI（電磁干渉）の低減という、車載システム特有の難題を解決する役割を果たしています。

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1. SerDes技術の基本的な役割と特徴

 

SerDesは、**シリアライザ（Serializer）とデシリアライザ（Deserializer）**のペアで構成されます。

コンポーネント	機能
シリアライザ (Serializer)	センサー側で、複数の並列データ線（パラレル）から入力されたデータを1本の高速シリアル信号に変換し、クロック情報を埋め込んで送信します。
デシリアライザ (Deserializer)	ECU（電子制御ユニット）側で、シリアル信号を受信し、元の並列データとクロック信号を復元します。

 

SerDesが車載センサーにもたらすメリット

 

• ⚡ 高速・大帯域幅伝送:

  • 高解像度カメラ（8MP以上）や高密度LiDAR、レーダーなどからの膨大なデータをリアルタイム（数Gbps〜数十Gbps）でECUに伝送できます。

• 🔌 配線の簡素化と軽量化:

  • 従来のパラレル接続で必要だった多数の信号線を大幅に削減し、同軸ケーブルやツイストペアケーブル1〜2本で代替できます。これにより、ハーネスの太さと重さが軽減され、車両の軽量化とコスト削減に貢献します。

• 🛡️ EMI (電磁干渉) の低減:

  • パラレル信号線のようにクロックとデータ線が隣接することによるノイズ発生が抑制され、シリアル伝送になることで電磁両立性 (EMC) が向上し、システム全体の信頼性が高まります。

• 📏 長距離伝送:

  • パケット処理のリアルタイム性を保ちつつ、リピータなしで15m程度までの安定した長距離伝送が可能です。

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2. 車載SerDes技術の課題と標準化

 

車載アプリケーションは、厳しい環境（温度、振動）と高い信頼性（機能安全）が求められるため、一般的なSerDesよりも高度な要件があります。

 

主な技術的課題

 

1. 機能安全 (Functional Safety): ISO 26262に準拠し、データ伝送のエラー検出・訂正、リンクの健全性監視などのASIL（Automotive Safety Integrity Level）対応が必須です。

2. ノイズ耐性/EMC: 車両は多様な電子ノイズ源に囲まれているため、外部ノイズに対する高い耐性と、自身がノイズを出さないスペクトラム拡散機能 (Spread Spectrum Clocking) などの対策が必要です。

3. PoC/PoH (Power over Coax/Harness): データ信号線と同じケーブルを通じてセンサーに電力を供給する技術が一般化しており、データと電源の分離・結合技術が重要です。

 

主要な車載SerDes規格

 

自動車業界では、特定のベンダーに依存しない相互接続性（インターオペラビリティ）を確保するため、標準化が進んでいます。

規格名	開発団体/ベンダー	特徴
FPD-Link	Texas Instruments (TI)	デファクトスタンダードの一つ。特にディスプレイやADASカメラ用途で広く採用されています。
GMSL (Gigabit Multimedia Serial Link)	Analog Devices (ADI, 旧Maxim)	多数のカメラやセンサー、インフォテインメントシステム向け。
MIPI A-PHY	MIPI Alliance	オープン規格として策定された次世代の車載SerDes規格。最高水準の長距離伝送と信頼性、機能安全レベルを目指しています。
ASA (Automotive SerDes Alliance)	業界団体	MIPI A-PHYとは異なるフレームワークを持ち、標準化と相互接続性の確保を目指しています。

これらの規格は、車載センサーからのデータを中央のドメインコントローラやゾーンECUに集約するゾーンアーキテクチャの進化において、データバックボーンを形成する鍵となっています。

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3. 今後の技術動向

 

• 高速化: L3/L4自動運転の実現には、レーダー、LiDAR、カメラすべてのデータレートが向上するため、10Gbpsを超える高速SerDesへの移行が不可欠です。

• PAM4変調: 高速化と電力効率の両立のため、従来のNRZ (Non-Return-to-Zero) よりもデータ密度が高いPAM4（Pulse Amplitude Modulation 4-level）変調技術の採用が増加しています。

• AI統合: SerDesチップセット自体に診断機能 (Eye Monitor機能) やリアルタイムのリンク品質監視などのインテリジェンスが組み込まれ、システムの信頼性向上に貢献します。

技術分析として、このSerDesの進化は、**「情報の血管」として自動車の「脳」（ECU/ドメインコントローラ）と「目」（スマートセンサー）**を繋ぎ、自動運転の性能を決定づける重要な要素と言えます。