Microchip Technology 最近宣布推出業(yè)界第 4 代汽車(chē)級(jí) PCIe 開(kāi)關(guān)，提供鏈接ADAS應(yīng)用中使用的 CPU 和加速器構(gòu)建塊所需的低延遲和高帶寬。

PCI Express (PCIe)已在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)成功應(yīng)用多年，在這些市場(chǎng)中，高速數(shù)據(jù)傳輸和減少延遲是必不可少的。這主要是由于 PCIe 設(shè)備通過(guò)多通道鏈路的可擴(kuò)展性，以及它們的向后兼容性，以及不同操作系統(tǒng)、軟件和驅(qū)動(dòng)程序提供的支持。

出于同樣的原因，PCIe 也正在成為汽車(chē)行業(yè)首選的計(jì)算機(jī)互連解決方案，為 CPU 和專(zhuān)用加速器設(shè)備提供超低延遲和低功耗帶寬可擴(kuò)展性。新的 Switchtec Gen 4 PCIe 設(shè)備豐富了 Microchip 廣泛的 PCI Express 開(kāi)關(guān)產(chǎn)品組合，滿(mǎn)足了 ADAS 對(duì)支持分布式和實(shí)時(shí)安全關(guān)鍵數(shù)據(jù)處理的高速連接的要求。

“在 Microchip，我們五年來(lái)一直致力于通過(guò)汽車(chē)認(rèn)證我們的 Gen 4 PCIe 開(kāi)關(guān)。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)使用 CPU、GPU 或 SOC，它們具有適用于關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序的 Gen 4 PCIe 接口。這就是我們決定對(duì)我們的第 4 代交換機(jī)進(jìn)行汽車(chē)認(rèn)證的原因”，Microchip PCIe 交換機(jī)產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)和應(yīng)用總監(jiān) Krishna Mallampati 在接受 EE Times 采訪時(shí)說(shuō)。

PCIE 交換機(jī)

Switchtec Gen 4 PCIe 交換機(jī)系列的關(guān)鍵因素可歸納如下：

· 高速互連：與上一代交換機(jī)相比，第 4 代 PCIe 設(shè)備具有 2 倍的速度 (16 GT/s)。這對(duì)于自動(dòng)駕駛應(yīng)用至關(guān)重要，因?yàn)檫@些應(yīng)用需要盡可能快地傳輸數(shù)據(jù)以便在短時(shí)間內(nèi)做出決策

· 低延遲：第 4 代 PCIe 開(kāi)關(guān)具有 110 ns 引腳對(duì)引腳的值

· 可擴(kuò)展性：Switchtec 系列包括多達(dá) 28 條、36 條、52 條和 100 條通道的產(chǎn)品（汽車(chē)認(rèn)證版本多達(dá) 52 條）。這意味著高可擴(kuò)展性，因?yàn)榭蛻?hù)可以從一臺(tái)設(shè)備切換到另一臺(tái)設(shè)備，最多可建立 52 個(gè)連接

· 全面的診斷和調(diào)試：所有器件都支持 Microchip 的 ChipLink，這是一種為客戶(hù)提供診斷和調(diào)試工具的工具。

“這是我們的第 4 代 PCIe 交換機(jī)產(chǎn)品系列，我們已經(jīng)出貨了五年，我們?cè)跀?shù)據(jù)中心贏得了巨大的勝利。自動(dòng)駕駛也被稱(chēng)為車(chē)輪上的數(shù)據(jù)中心。因此，我們所做的就是利用所有這些數(shù)據(jù)中心功能和少量東西，并繼續(xù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)測(cè)試以符合汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)，”Mallampati 說(shuō)。

AEC-Q100 2 級(jí)汽車(chē)認(rèn)證具有更嚴(yán)格的要求，例如 -40°C 至 +105°C 環(huán)境工作溫度范圍、三溫測(cè)試、生產(chǎn)老化和系統(tǒng)級(jí)測(cè)試。

“這些是我們?cè)趯⑿酒桓督o客戶(hù)之前對(duì)芯片進(jìn)行的測(cè)試，以確保他們確信我們正在進(jìn)行所有質(zhì)量和可靠性測(cè)試。之后，客戶(hù)將對(duì)他們的整個(gè)底盤(pán)和整輛車(chē)進(jìn)行自己的測(cè)試，”Mallampati 說(shuō)。Switchtec 符合汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)關(guān)產(chǎn)品組合如圖 1 所示。

它包括三個(gè)泳道：扇出交換機(jī)、可編程交換機(jī)和結(jié)構(gòu)交換機(jī)。重要的是它們都共享相同的包大小，可以輕松擴(kuò)展。根據(jù) Microchip 的說(shuō)法，主要想法是為客戶(hù)提供查看特定部件號(hào)的固件，然后僅啟用適當(dāng)?shù)墓δ堋＿@也增加了靈活性，因?yàn)榭蛻?hù)不必進(jìn)行任何硬件更改，他們可以升級(jí)或降級(jí)他們的設(shè)計(jì)，從同一個(gè)系列中的一個(gè)部件號(hào)切換到另一個(gè)部件號(hào)。只有固件需要更新。

我們可以將其視為使用 PCIe 交換機(jī)的最簡(jiǎn)單方法，客戶(hù)最初可以將其用于互連設(shè)備（扇出功能）。通過(guò)提供產(chǎn)品的 API，Microchip 使客戶(hù)能夠修改 PCIe 開(kāi)關(guān)的行為。通過(guò)這種方式，他們可以添加自己的特定功能。這基本上是扇出交換機(jī)、可編程交換機(jī)和結(jié)構(gòu)交換機(jī)之間的高級(jí)差異。

在示例中，有一個(gè) SSD 連接到 PCIe 交換機(jī)，以及其他四個(gè)設(shè)備，每個(gè)設(shè)備都通過(guò) SoC、CPU 或 GPU 實(shí)現(xiàn)特定功能。他們四個(gè)都共享相同且獨(dú)特的 SSD。這是只有此類(lèi)產(chǎn)品才有的功能。這個(gè)功能在自動(dòng)駕駛中非常有趣，SSD可以用作一種黑匣子。圖 2 所示的框圖是汽車(chē)集中式網(wǎng)絡(luò)的典型示例，它通過(guò)使用集中式計(jì)算平臺(tái)來(lái)降低系統(tǒng)復(fù)雜性和成本。

假設(shè)我們有一輛自動(dòng)駕駛汽車(chē)，駕駛員沒(méi)有注意并且出現(xiàn)故障，或者更糟糕的是，發(fā)生了涉及自動(dòng)駕駛汽車(chē)的事故。SSD 存儲(chǔ)設(shè)備充當(dāng)黑匣子，存儲(chǔ)所有相關(guān)數(shù)據(jù)，以便在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，所有調(diào)查機(jī)構(gòu)都可以從 SSD 中獲取數(shù)據(jù)，確定問(wèn)題發(fā)生之前的情況。為了使其正常工作，SSD 必須能夠允許從所有四臺(tái)主機(jī)進(jìn)行讀寫(xiě)。這正是 PCIe 光纖交換機(jī)所做的。我們還可以采用任何 SR-IOV 端點(diǎn)，讓多個(gè)主機(jī)共享同一個(gè) SSD。只有一種資源，即 SSD，但實(shí)際上每個(gè)主機(jī)都可以獲取其中的一部分。

“這種方法的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是汽車(chē)制造商可能會(huì)根據(jù)他們提供的功能決定向上銷(xiāo)售或向下銷(xiāo)售他們不同的車(chē)型。他們的硬件不會(huì)改變，但由于我們有這么多 PCIe 開(kāi)關(guān)選項(xiàng)，汽車(chē)供應(yīng)商或汽車(chē)制造商可能會(huì)包含某些功能并設(shè)置不同的價(jià)格水平，或者減少功能并設(shè)置較低的價(jià)格水平”，Mallampati 總結(jié)道。