适用于 ADAS 应用的第 4 代 PCIe 开关

Microchip Technology 最近宣布推出业界第 4 代汽车级 PCIe 开关，提供链接ADAS应用中使用的 CPU 和加速器构建块所需的低延迟和高带宽。

PCI Express (PCIe)已在数据中心市场成功应用多年，在这些市场中，高速数据传输和减少延迟是必不可少的。这主要是由于 PCIe 设备通过多通道链路的可扩展性，以及它们的向后兼容性，以及不同操作系统、软件和驱动程序提供的支持。

出于同样的原因，PCIe 也正在成为汽车行业首选的计算机互连解决方案，为 CPU 和专用加速器设备提供超低延迟和低功耗带宽可扩展性。新的 Switchtec Gen 4 PCIe 设备丰富了 Microchip 广泛的 PCI Express 开关产品组合，满足了 ADAS 对支持分布式和实时安全关键数据处理的高速连接的要求。

“在 Microchip，我们五年来一直致力于通过汽车认证我们的 Gen 4 PCIe 开关。自动驾驶系统使用 CPU、GPU 或 SOC，它们具有适用于关键任务应用程序的 Gen 4 PCIe 接口。这就是我们决定对我们的第 4 代交换机进行汽车认证的原因”，Microchip PCIe 交换机产品营销和应用总监 Krishna Mallampati 在接受 EE Times 采访时说。

PCIE 交换机

Switchtec Gen 4 PCIe 交换机系列的关键因素可归纳如下：

· 高速互连：与上一代交换机相比，第 4 代 PCIe 设备具有 2 倍的速度 (16 GT/s)。这对于自动驾驶应用至关重要，因为这些应用需要尽可能快地传输数据以便在短时间内做出决策

· 低延迟：第 4 代 PCIe 开关具有 110 ns 引脚对引脚的值

· 可扩展性：Switchtec 系列包括多达 28 条、36 条、52 条和 100 条通道的产品（汽车认证版本多达 52 条）。这意味着高可扩展性，因为客户可以从一台设备切换到另一台设备，最多可建立 52 个连接

· 全面的诊断和调试：所有器件都支持 Microchip 的 ChipLink，这是一种为客户提供诊断和调试工具的工具。

“这是我们的第 4 代 PCIe 交换机产品系列，我们已经出货了五年，我们在数据中心赢得了巨大的胜利。自动驾驶也被称为车轮上的数据中心。因此，我们所做的就是利用所有这些数据中心功能和少量东西，并继续进行标准汽车测试以符合汽车标准，”Mallampati 说。

AEC-Q100 2 级汽车认证具有更严格的要求，例如 -40°C 至 +105°C 环境工作温度范围、三温测试、生产老化和系统级测试。

“这些是我们在将芯片交付给客户之前对芯片进行的测试，以确保他们确信我们正在进行所有质量和可靠性测试。之后，客户将对他们的整个底盘和整辆车进行自己的测试，”Mallampati 说。Switchtec 符合汽车标准的开关产品组合如图 1 所示。

它包括三个泳道：扇出交换机、可编程交换机和结构交换机。重要的是它们都共享相同的包大小，可以轻松扩展。根据 Microchip 的说法，主要想法是为客户提供查看特定部件号的固件，然后仅启用适当的功能。这也增加了灵活性，因为客户不必进行任何硬件更改，他们可以升级或降级他们的设计，从同一个系列中的一个部件号切换到另一个部件号。只有固件需要更新。

我们可以将其视为使用 PCIe 交换机的最简单方法，客户最初可以将其用于互连设备（扇出功能）。通过提供产品的 API，Microchip 使客户能够修改 PCIe 开关的行为。通过这种方式，他们可以添加自己的特定功能。这基本上是扇出交换机、可编程交换机和结构交换机之间的高级差异。

在示例中，有一个 SSD 连接到 PCIe 交换机，以及其他四个设备，每个设备都通过 SoC、CPU 或 GPU 实现特定功能。他们四个都共享相同且独特的 SSD。这是只有此类产品才有的功能。这个功能在自动驾驶中非常有趣，SSD可以用作一种黑匣子。图 2 所示的框图是汽车集中式网络的典型示例，它通过使用集中式计算平台来降低系统复杂性和成本。

假设我们有一辆自动驾驶汽车，驾驶员没有注意并且出现故障，或者更糟糕的是，发生了涉及自动驾驶汽车的事故。SSD 存储设备充当黑匣子，存储所有相关数据，以便在出现问题时，所有调查机构都可以从 SSD 中获取数据，确定问题发生之前的情况。为了使其正常工作，SSD 必须能够允许从所有四台主机进行读写。这正是 PCIe 光纤交换机所做的。我们还可以采用任何 SR-IOV 端点，让多个主机共享同一个 SSD。只有一种资源，即 SSD，但实际上每个主机都可以获取其中的一部分。

“这种方法的另一个优势是汽车制造商可能会根据他们提供的功能决定向上销售或向下销售他们不同的车型。他们的硬件不会改变，但由于我们有这么多 PCIe 开关选项，汽车供应商或汽车制造商可能会包含某些功能并设置不同的价格水平，或者减少功能并设置较低的价格水平”，Mallampati 总结道。