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高速データストレージ用PCIeスイッチSoM


急速に進化する航空分野では、高速データストレージ・ソリューションの需要が最も重要です。今日の先進的な航空機には、さまざまなセンサー、アビオニクス・システム、コックピットの音声、重要なデータを保護・保持するフライト・データ・レコーダー、ミッション・クリティカルなアプリケーションからの大量のデータを処理できる高速データ・ストレージ・ソリューションが必要です。これらのシステムは、高スループット、低レイテンシー、堅牢なデータ保全性を提供する必要があります。

軍事・防衛用途に最先端のアビオニクス・ソリューションを提供する航空業界の大手企業は、航空機に合わせた高速データ・ストレージ・ソリューションの開発を追求していた。このクライアントは、アビオニクス・システムのデータ・ストレージ機能を強化し、高い信頼性とセキュリティ要求を維持しながら、より高速なデータ転送とストレージを可能にするソリューションを求めていました。この課題に対応するため、Microchip社のPCIeスイッチ技術を統合したカスタムSoM(System-on-Module)開発アプローチを選択しました。

現在、ネイティブPCIeインターフェイスは高速ストレージ・デバイスとしてリードしており、その優れたデータ・レート、後方互換性、最適化された電気リンクが支持されています。CPU/ホストが1つまたは最大2つのネイティブPCIeインターフェイスに制限され、メモリ・デバイス・アクセスが制限される中、PCIeスイッチは重要な役割を果たします。PCIeスイッチは、一貫した速度、データ・レート、スループットで複数のメモリ・デバイスへのアクセスを容易にし、CPU上の複数のネイティブPCIeインターフェースの必要性を排除します。

SOM画像を用いたPCleのブロック図

図:なぜPCIeスイッチが必要なのか?

課題と要件

  • カスタム・ハードウェアの設計・開発
  • マイクロチップ社のPCIeスイッチファミリを活用し、高速データ転送を実現
  • ミッションクリティカルなアプリケーションの信頼性とデータの完全性を確保する
  • 光リンクを介したPCIe Gen4(16GT)による高速データ転送を実現
  • 業界標準と安全規制の遵守

ソリューションのハイライト

航空機における高速データストレージソリューションの必要性を認識したアイウェーブは、航空電子工学アプリケーションの厳しい要件を満たすカスタムPCIeスイッチSoMを設計するミッションに着手しました。

  • マイクロチップ社スイッチテックPFX/PAX Gen 4ファンアウトPCIeスイッチファミリーを搭載したSoM
  • PCIe Gen 4 16GT/秒をサポート
  • 最大52レーンをサポートする4 x PCIe Gen 4スイッチ(合計208 PCIeレーン)
  • インターフェースQSPI×4、UART×4、JTAG×4、SMBus×4、I2C×1
  • 高速基板対基板コネクタ
  • -40℃~+85℃(産業グレード)

最先端のMicrochip社製Switchtec PFX Gen4 Fanoutスイッチファブリックを活用することで、iWaveはトップクラスの性能と信頼性を提供するカスタムPCIeスイッチシステムオンモジュールを開発しました。Microchip社のPFX Gen4スイッチ ファブリックは、最先端のエラー抑制メカニズム、包括的な診断とデバッグ機能、エンドツーエンドのデータ整合性保護機能、高品質かつエネルギー効率に優れたSERDES(シリアライザ/デシリアライザ)技術、セキュアなブートイメージ認証システムなどの高度な機能で知られています。一方、PAXファミリーには、スケーラブルなマルチホストシステム、SR-IOV対応JBOF、コンポーザブルGP-GPUファブリック、ディスアグリゲーションシステム、ラックスケールアーキテクチャが含まれます。

、各スイッチが最大52レーンをサポートできる4つのPCIe Gen 4スイッチを内蔵し、高速ボードからコネクタまで全体で208のPCIeレーンに分散されたSoMは、比類のない接続オプションを提供します。SoMはさらに、複数のアップストリームおよびダウンストリームPCIeレーンに対して設定可能な選択肢を提供することで、多様なデータ転送ニーズに対応する適応性と汎用性を示しています。この適応性により、M.2、U.2、EDSFFフォーム・ファクター(E1.L、E1.S、E3.L、E3.S)など、多様なストレージ・デバイスとのスムーズな接続が保証され、このソリューションは拡張性と高性能を必要とするストレージ・ソリューションに最適な選択肢となります。このソリューションは、PCIeスイッチSoMとの間でダイナミックなデータフローを促進することで、高度に適応可能でスケーラブルなアーキテクチャのフレームワークを確立し、現代のコンピューティングの進化する要求に対応する能力を実証しています。

さらに、PCIeスイッチSoMの多彩なインターフェース機能には、QSPI、UART、JTAG、SMBus、I2C、温度センサー、電圧監視ICが含まれ、SoMを希望する構成に設定し、Somsの健康状態を監視します。

iWaveは、光リンク上のPCIeスイッチSoMの包括的なテストを実施し、航空電子システムの厳しい要件を満たすのに特に適していることを確認しました。光接続は高速データ転送を保証し、通信インフラ全体の堅牢性に貢献します。

iWaveはPCIeインターフェース構成における比類のない専門知識を備え、組み込みソリューションの最前線に位置しています。Microchip社のプレミアムパートナーとして、iWaveは最先端の製品にいち早くアクセスすることができます。また、ChipLinkツールの実地経験があるため、設計者は開発段階でその機能を検証し、コンフィギュレーション設定をテストすることができます。このような技術的熟練と戦略的提携のユニークな組み合わせにより、iWaveは組込みシステム領域における最先端かつ高性能のソリューションを提供するプロバイダとしての評価を確固たるものにしています。

詳細については、mktg@iwavesystems.comまでお問い合わせください。

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