次世代の車載ネットワーク - CAN FD / CAN FD SICが必要とされる訳は？ - 半導体事業

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基礎アナログインターフェースロジック Infineon

CAN / CAN FDとは？

CANとはController Area Networkの略となり、元々はドイツのBosch社で開発が開始された通信規格です。今や車載業界ではメジャーな通信方式となっています。CANのデータ転送速度は、40mの通信路においては最高で1Mbps程度、500mの通信路においては最高で125kbps程度と言われていますが、昨今求められる自動車における更なる安全性、加速する電動化、自動運転機能、それに付随するサイバーセキュリティ対策などの実現にあたり、より高速で多くのデータ通信が可能な車載ネットワークが求められています。

そこで、CANを開発したBosch社が、CANを拡張する形で発表した規格がCAN FD（CAN with Flexible Data rate）となります。データフェーズの最大ビットレートについてはネットワークトポロジーなどに大きく依存するため明確に規定されていませんが、ISO 11898-2:2016では5Mbpsまでの要件を規定していますので、簡単に言うとCAN FDはCANに比べて、より高速でより多くのデータの通信が可能な車載ネットワーク、ということになります。

なぜCAN FDが求められているのか？

前段にも説明しましたが、現代の自動車では様々な機能が電子制御されており、その電子化は年々加速していることもあり、車1台あたりに約70個もの電子制御ユニット（ECU）が搭載されているとも言われています。自動車の動きに直接関わる「走る・曲がる・止まる」の機能に直結するエンジン制御やxEV車の駆動用モーター制御などが含まれる「パワートレイン系」のアプリケーション、正しく車を制御するために不可欠なパワーステアリングやブレーキ制御が含まれる「セーフティー系」のアプリケーションに加え、車室内の様々な制御やインフォテイメントなどの機能が含まれる「ボディー系」のアプリケーション、自動車の中では様々なECUが存在し、そのECU同士が常に通信をしています。

すでに多くのECUが存在する中、自動運転機能にともない懸念されるサイバーセキュリティ対策も考慮すると、さらに多くのデータの通信が必要になって行きます。そこで、CANでは通信速度と容量が不足するケースがでてきており、CAN FDのニーズが加速している状況です。

注目されるCAN FD SICとは？

CAN FD SICとはSignal Improvement Capabilityの略で、SiCと間違われやすいですが、従来のCAN FDから信号改善機能が入った製品になります。

CANのテクノロジーは堅牢かつスケーラブルなネットワークを提供するために開発されましたが、データレートが高速になると堅牢性を維持することが難しいのが課題でした。低いデータレートのネットワークのリンギングは時間で補償できますが、データレートが高い場合このビットタイムは利用できなくなります。最新のネットワークに求められる安定したネットワークと高いデータレートの両方を実現するため、シグナル改善機能を取り入れたCAN SICトランシーバーが開発されました。

CAN FD SICトランシーバーは、ネットワーク内の信号の整合性を積極的に改善し、信号リンギング効果を軽減し、従来よりも大幅に高速なビットレートで大規模なトポロジーでの動作が可能になります。また、CAN FD SIC製品は既存のCAN(FD)トランシーバーを置き換えることができるため、アプリケーションに大きな変更を加える必要がありません。さらに、既存のCANトランシーバーソリューションとの下位互換性もあります。

新しいCAN FD SICテクノロジーにより、500kbit/sから最大8Mbit/sの伝送速度のネットワークをサポートします。

リンギング防止：
• トランシーバーがドミナントからリセッシブへのエッジを制御
• その後、CANバスを300nsの低インピーダンスで駆動

利点：
• SICは、リセッシブへの状態変化後も安定した信号を保証
• ソフトウェアやマイクロコントローラの変更は不要
• SICにより、データレートの高い大規模トポロジーを柔軟に設計することが可能

インフィニオン社ではCAN FD SIC製品のラインナップもありますので、是非一度製品紹介ページをご覧ください。

インフィニオンのCANトランシーバー製品の詳細はこちら

CAN-FDに対応するには？

CANからCAN FDに対応するにはいくつか変更すべき点があります。

物理的に変更すべき部分と、ソフトウェアの観点で変更すべき部分がありますが、少なくともCANトランシーバー、マイコン自体をFD対応の物に変更する必要がありますので、以下にインフィニオン社のFD対応のトランシーバーとマイコンをご紹介します。

インフィニオン社 - CAN FD対応のトランシーバー

こちらではインフィニオン社のCAN FD対応のトランシーバーを紹介します。

インフィニオン社では既に10年以上のCANトランシーバーの実績があり、全世界で約20億個の出荷実績があります。パッケージにおいても従来のDSO-8タイプに加え、超小型のTSON-8（3mm × 3mm）のパッケージもご用意しており、5Mbpsに対応したCAN FDに加え、エネルギー効率の更なる改善を狙ったCAN PN（CAN Partial Networking）プロトコルも新たに規定しました。

また、自動車業界に於いては信頼性と言うキーワードをよく耳にしますが、インフィニオン社は車載適合”Grade 0”に対応（Ta: -40°C to +150°C、高温ミッションプロファイルでの試験にクリア）した製品のラインナップもあります。インフィニオン社のトランシーバー製品は優れた性能、耐久性、信頼性により最高の価値を提供します。