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車載アプリケーション向けLPDDR4/4xソリューション

車載アプリケーションにおける半導体のトレンド

自動運転技術は進化を続けており、スマートカーの発展に貢献しています。第5世代モバイルネットワーク(5G)と人工知能(AI)の発展に後押しされ、ICT(情報通信技術)業界は今まさに自動運転車の実現という目標に向かって力を注いでいます。その目標を達成するため、当初、エンターテイメントプレイヤーやナビゲーションシステムがメインだったICTの車載アプリケーションは、深層学習や車と車外間通信(V2X)に移行しつつあります。また、あらゆるICT技術にとって半導体が重要な原動力となることは間違いありません。

先進運転支援システム(ADAS)は現在、車載用情報通信環境で最も普及しているアプリケーションの1つであり、自動クルーズ制御(ACC)、自動緊急ブレーキ(AEB)、ブラインドスポットモニター(BSD)、ドライバーモニタリングシステム(DMS)等、さまざまな機能で構成されています。車載メーカーは長期にわたり自動運転の実現を目指し、できるだけ多くの自動安全保護機能を追加するよう取り組んでいます。このため、半導体メーカーの多くが車載OEMメーカーと協力し、デバイスの信頼性向上に努めています。

上述のように、今日半導体製品、ハイブリッドカーなどの電気自動車で使用されるパワー半導体およびビデオ/オーディオ再生統合システム、車両とパッシブセーフティで使用されるマイクロコントローラー、デジタルシグナルプロセッサー、半導体センサー, 各種メモリー(NORフラッシュ、 DRAM)などは、すでに多数の車載アプリケーションにて実績があります。IHSの統計によると、車載用半導体業界の総生産額は過去数年間で平均約7%成長しています。

 

車載アプリケーション向けDRAM

車載システムにおいてDRAMは、プログラムコードと演算データの格納用に使われます。そして、PC、サーバー、モバイル機器、車両などのICT機能を搭載した自動車の開発において、より重要な役割を果たします。現在メモリを使用している車載アプリケーションはADASとインフォテインメントで、この両者で車載向けDRAM市場の8割以上を占めています。

ADASでは主にレーダーやLiDARセンサー、またはカメラセンサーに関連するアプリケーションに使用されており、これらに採用されているコントローラは時間内に大容量のデータを格納または処理する必要があります。さらに、センサーの解像度が高くなるにつれ、コントローラとDRAMはより高バンド幅かつ優れた演算能力が必要となります。データ転送速度が4266Mbpsに達するLPDDR4/4xはそれらのアプリケーションのニーズを満たしており、需要が高まっています。情報やエンターテインメント関連のアプリケーションでは、インスツルメントクラスター、インフォテインメント、テレマティクスに使われています。インスツルメントクラスターやインフォテインメントシステムではグラフィック機能に、テレマティクスシステムではデータ通信機能に使用されます。開発初期の頃は長年にわたりDDR(DDR2/DDR3)シリーズが使用されていましたが、車載向けに省電力のニーズが高まり、DDRに代わり低消費電力メモリであるLPDDRが主流になりつつあります。

車載アプリケーションと言っても種類はさまざまで、大容量を必要とするアプリケーションだけでは無く性能も重要な要素と言えます。むしろ演算能力が重要視とされるアプリケーションが多く見られます。例えば、車載センサーは高速演算が重要なポイントです。なぜならリアルタイムに演算結果を生成し、瞬時にそれを使用する必要があるからです。つまり、低容量のLPDDR4xはこれらのアプリケーションに最適と言えます。

 

信頼性の重要度

車載製品はコンシューマー製品と違い、工場出荷時の品質だけでなく、長期に渡り正常動作し続けることが求められます。自動車はあらゆる天候や環境の中で運転されるため、車載向け半導体は高温および低温への耐久性が必要とされます。再起動すれば大体の問題を解決できる家電製品とは違い、走行中の自動車は少しの不具合も許されません。つまり、車載向け半導体にとって信頼性は非常に重要な要素です。

車載向け半導体のハードウェア信頼性に関わる問題として、ダイ不良やパッケージ不良が挙げられます。ダイ不良には、トランジスタの不安定性、イオン汚染、金属導体のエレクトロマイグレーション(EM)、および静電破壊(ESD)などが含まれ、パッケージ不良は、反り(Warpage)などです。

上述のハードウェア信頼性の問題を解決するため、製品の量産前に、「高温動作寿命試験(HTOL)」を実施し、高温加速時の製品動作状況をシミュレーションします。また、量産ラインでは「バーンイン(Burn In)」の強化により初期不良率を低減しています。基盤レベル信頼性によりパッケージの反り問題も解決されます。

 

車載用メモリ製造において長年の経験を持つウィンボンド・エレクトロニクス

ウィンボンド・エレクトロニクスは自社のウエハ工場を所有し、DRAM、NORフラッシュ、NANDフラッシュの全てを提供する垂直統合型メモリーデバイスメーカーとして世界トップ4に位置しています。

ウィンボンド・エレクトロニクスの車載用DRAMにはSDRAM、DDR2/3、LPDDR2/4/4xがあり、16Mビット~8Gビットの容量帯を取り揃えております。また、お客様の車載規格メモリに対する厳しい要件を満たし、長期供給(Longevity)サービスを提供しています。LPDDR4/4xシリーズの容量帯は1Gビット~8Gビットで、自社開発した25nmテクノロジーで製造、最大速度は4266Mbpsです。KGD(ノウングッドダイ)や標準的な200BGAにて提供可能で、車載グレードの範囲は2020年第3四半期にAG1までカバーする予定です。

ウィンボンド・エレクトロニクスの製品は、IATF 16949およびAECQ-100規格の認定を取得しており、長年にわたって多くの車載用電子機器メーカーに販売してきました。より多くのADAS機能が装備され自動運転が現実的になる中、ウィンボンドは今後も、優れた性能と最高レベルの信頼性を兼ね備えた製品の提供に努め、車載業界のお客様をサポートして行きます。

 

著者:Hsiu-Min, Lin        ウィンボンド・エレクトロニクスDRAM技術マネージャー

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