Microchip Technology 最近宣布推出業(yè)界第 4 代汽車級 PCIe 開關，提供鏈接ADAS應用中使用的 CPU 和加速器構建塊所需的低延遲和高帶寬。

PCI Express (PCIe)已在數據中心市場成功應用多年，在這些市場中，高速數據傳輸和減少延遲是必不可少的。這主要是由于 PCIe 設備通過多通道鏈路的可擴展性，以及它們的向后兼容性，以及不同操作系統(tǒng)、軟件和驅動程序提供的支持。

出于同樣的原因，PCIe 也正在成為汽車行業(yè)首選的計算機互連解決方案，為 CPU 和專用加速器設備提供超低延遲和低功耗帶寬可擴展性。新的 Switchtec Gen 4 PCIe 設備豐富了 Microchip 廣泛的 PCI Express 開關產品組合，滿足了 ADAS 對支持分布式和實時安全關鍵數據處理的高速連接的要求。

“在 Microchip，我們五年來一直致力于通過汽車認證我們的 Gen 4 PCIe 開關。自動駕駛系統(tǒng)使用 CPU、GPU 或 SOC，它們具有適用于關鍵任務應用程序的 Gen 4 PCIe 接口。這就是我們決定對我們的第 4 代交換機進行汽車認證的原因”，Microchip PCIe 交換機產品營銷和應用總監(jiān) Krishna Mallampati 在接受 EE Times 采訪時說。

PCIE 交換機

Switchtec Gen 4 PCIe 交換機系列的關鍵因素可歸納如下：

· 高速互連：與上一代交換機相比，第 4 代 PCIe 設備具有 2 倍的速度 (16 GT/s)。這對于自動駕駛應用至關重要，因為這些應用需要盡可能快地傳輸數據以便在短時間內做出決策

· 低延遲：第 4 代 PCIe 開關具有 110 ns 引腳對引腳的值

· 可擴展性：Switchtec 系列包括多達 28 條、36 條、52 條和 100 條通道的產品（汽車認證版本多達 52 條）。這意味著高可擴展性，因為客戶可以從一臺設備切換到另一臺設備，最多可建立 52 個連接

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

“這是我們的第 4 代 PCIe 交換機產品系列，我們已經出貨了五年，我們在數據中心贏得了巨大的勝利。自動駕駛也被稱為車輪上的數據中心。因此，我們所做的就是利用所有這些數據中心功能和少量東西，并繼續(xù)進行標準汽車測試以符合汽車標準，”Mallampati 說。

AEC-Q100 2 級汽車認證具有更嚴格的要求，例如 -40°C 至 +105°C 環(huán)境工作溫度范圍、三溫測試、生產老化和系統(tǒng)級測試。

“這些是我們在將芯片交付給客戶之前對芯片進行的測試，以確保他們確信我們正在進行所有質量和可靠性測試。之后，客戶將對他們的整個底盤和整輛車進行自己的測試，”Mallampati 說。Switchtec 符合汽車標準的開關產品組合如圖 1 所示。

它包括三個泳道：扇出交換機、可編程交換機和結構交換機。重要的是它們都共享相同的包大小，可以輕松擴展。根據 Microchip 的說法，主要想法是為客戶提供查看特定部件號的固件，然后僅啟用適當的功能。這也增加了靈活性，因為客戶不必進行任何硬件更改，他們可以升級或降級他們的設計，從同一個系列中的一個部件號切換到另一個部件號。只有固件需要更新。

我們可以將其視為使用 PCIe 交換機的最簡單方法，客戶最初可以將其用于互連設備（扇出功能）。通過提供產品的 API，Microchip 使客戶能夠修改 PCIe 開關的行為。通過這種方式，他們可以添加自己的特定功能。這基本上是扇出交換機、可編程交換機和結構交換機之間的高級差異。

在示例中，有一個 SSD 連接到 PCIe 交換機，以及其他四個設備，每個設備都通過 SoC、CPU 或 GPU 實現(xiàn)特定功能。他們四個都共享相同且獨特的 SSD。這是只有此類產品才有的功能。這個功能在自動駕駛中非常有趣，SSD可以用作一種黑匣子。圖 2 所示的框圖是汽車集中式網絡的典型示例，它通過使用集中式計算平臺來降低系統(tǒng)復雜性和成本。

假設我們有一輛自動駕駛汽車，駕駛員沒有注意并且出現(xiàn)故障，或者更糟糕的是，發(fā)生了涉及自動駕駛汽車的事故。SSD 存儲設備充當黑匣子，存儲所有相關數據，以便在出現(xiàn)問題時，所有調查機構都可以從 SSD 中獲取數據，確定問題發(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主機進行讀寫。這正是 PCIe 光纖交換機所做的。我們還可以采用任何 SR-IOV 端點，讓多個主機共享同一個 SSD。只有一種資源，即 SSD，但實際上每個主機都可以獲取其中的一部分。

“這種方法的另一個優(yōu)勢是汽車制造商可能會根據他們提供的功能決定向上銷售或向下銷售他們不同的車型。他們的硬件不會改變，但由于我們有這么多 PCIe 開關選項，汽車供應商或汽車制造商可能會包含某些功能并設置不同的價格水平，或者減少功能并設置較低的價格水平”，Mallampati 總結道。