運転支援システムの開発、ASICにする？ FPGAにする？：車載半導体（1/2 ページ）

FPGA大手のザイリンクスが記者向けに勉強会を実施し、先進運転支援システム（ADAS）でFPGAを使うメリットを解説した。車両や歩行者、白線などを認識する処理は、FPGAの得意分野だという。コストや性能の面からも、FPGAはADASで強みを発揮しそうだ。

[齊藤由希，MONOist]

　自動車の電子制御が複雑化している。従来はアクチュエータを制御するシンプルなものだった。しかし、先進運転支援システム（ADAS）では、カメラなどのセンサーの入力から、車両や歩行者、白線などを検出してドライバーに伝達したりブレーキやステアリングを制御したりする必要がある。Xilinx（ザイリンクス）は2015年12月11日、東京都内で記者向けの勉強会を開き、複雑かつ高速な処理が求められるADASでFPGAを採用するメリットについて解説した。

なぜ車載用途でFPGAが注目されているのか

　ザイリンクス グローバルセールスアンドマーケット オートモーティブセグメントビジネス オートシステムアーキテクトの水野秀導氏は「自動車の従来の電子制御にはFPGAやGPUは必要なかった」とする。電子制御はエンジン、トランスミッション、ブレーキ、パワーステアリングなどアクチュエータの制御を意味していたからだ。「構成が決まっていてシンプルなフィードバックだったので、専用のマイコンやDSPでの制御が適していた」（同氏）。

　一方、ADASでは2〜6個のカメラからの入力情報から障害物や白線、標識などを識別してドライバーに危険を知らせる必要がある。そのため、複数の処理（スレッド並列）や分割処理（データ並列）を行い、処理速度を向上することが課題となっているという。

電子制御システムの移り変わり （クリックして拡大） 出典：ザイリンクス

　そんな中、ザイリンクスはホンダ、Ford Motor（フォード）、Audi（アウディ）、マツダなど日米欧の自動車メーカーでFPGAの採用を増やしている。また、FPGAは「この10年で3倍に市場規模が拡大した成長分野」（ザイリンクス グローバルセールスアンドマーケット マーケティング部シニアマネージャーの神保直弘氏）だ。神保氏は「ASICの市場が縮小した分FPGAが伸長する」と見込む。FPGAにはどのようなメリットがあるのか。

CPU／GPU／DSP／FPGAの得手不得手

　演算処理を行う半導体の回路技術としてはCPUやGPU、DSP、そしてFPGAがある。これらにはそれぞれ向き不向きがある。

　CPUとGPUは、まとまった量のデータに対して複雑な計算処理を行うのを得意とする。計算の繰り返しが多ければ多いほど有利だが、応答速度は遅い。これに対し、DSPは入力データに対するシンプルな計算処理に適しているが、複雑な計算が不得意だ。

CPU／GPU／DSPに向いている処理、向かない処理 （クリックして拡大） 出典：ザイリンクス

　これらに対してFPGAは並列処理で力を発揮する。「1つの計算処理を何人かで分担してこなすイメージだ。手分けして同時に計算するから速い」（神保氏）ためだ。4G／5Gでの通信や4K／8Kの画像処理など、大きいデータを低遅延で扱う用途に向いている。

FPGAが得意な並列処理 （クリックして拡大） 出典：ザイリンクス

　ADASを想定すると「FPGAが画像処理を、CPUが運転の判断を担う組み合わせが強みを発揮する」（同氏）という。

それぞれの半導体の長所短所 （クリックして拡大） 出典：ザイリンクス