TND6233JP - 車載イメージセンサにおける機能安全の評価

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1 TND6233JP/D Rev. 1, MAY 2018 イメージセンサにおける の Semiconductor Components Industries, LLC, 2017 May, 2018 Rev. 1 1 Publication Order Number: TND6233JP/D

2 イメージセンサにおける の あるいは い の システム (ADAS) は のため としてマシンビジョンに いて されているものが です ADAS ソリューションの と け ISO26262 の に い これらイメージングシステムの を することが となっています の と の は コスト などのシステム に な を ぼします では イメージング サブシステムの とそのシステム の について します はじめに リアビュー カメラが めて けに したのは 1991 で に にバックするための でした 2004 に オン セミコンダクターは の アプリケーション CMOS センサを しました では (NHTSA) が たな にはすべて までに カメラを することを けました メーカは の をさらに めるため のレベル に けた を じ めています レーンキープアシスト アダプティブ クルーズコントロール および のための ブレーキなど ADAS の が の へと する カメラは にも され めています ほとんどすべての ADAS システムで も なセンサはイメージセンサです ADAS システムが から へと するのに い の はますますイメージング サブシステムの に することになるでしょう このトレンドの には ADAS および システムの レベルを する で イメージセンサがシステム の において になるという があります ISO26262 の に い の レベル (ASIL) の が されました ASIL のレベルには ASIL A( ) から ASIL D( ) までの があります ASIL のレベルは の の の の を する の 3 つの によって されます では イメージセンサに する の について し モード およびイメージセンサの を および / または するために な メカニズムについて します システムの に を える には などがあります 2

3 デバイスの は エレクトロマイグレーション その くの によって じます の は イメージセンサの の ではなく の の ( メカニズム ) およびその を することです また に する と を する のいくつかについても します ADAS システムに を するには を ぼす がある や はすべてシステムによって し できる があります システムの によって こる の や の の により システム はリスクのレベルを でき リスクを するための な を じることができます このためには 々にして な が となります つまり プロセスを するだけでなく から マニュアル に るまで の の が となるのです システムの の に しては ADAS のサプライヤだけではなく OEM から メーカまでのサプライ チェイン が を う があります な を するには システム で に するあらゆる が の に するものでなければなりません に えば は から まるのです の によって するリスクを するために システム は の に する がある モードを し リスクを するための な を する があるのは うまでもありません このプロセスの な は システムの に を えるおそれがあるすべての を することです このような それぞれについて する がある モードを し システムの につながるかどうかを める があります モードを できた は その を し システムを するためのメカニズムを できます システムに メカニズムを すると ソリューションのコスト およびシステムへのリスク の に して に きな を えます な の から から するメカニズム さらには に した を に するメカニズムまで さまざまなレベルの メカニズムの が えられます システム を にバランスよく することによって より で に できます のコンセプトをさらに するためには を する があります ADAS の には に とはシステムが な あるいは ではない を なう である という が け れられています ましくない の には ブレーキの れ オーバーステアリング の り しない が まれます 3

4 イメージセンサと ADAS アプリケーション イメージセンサは ADAS システムの であり あらゆるビジョンシステム データの データ です イメージセンサは システムの の が を し の を するために する データを します イメージセンサは の に します レーダーやライダーなど のセンサも される がありますが データ はイメージセンサです センサに えて ADAS システムの の には を する が まれます のように な ADAS システムに されるイメージセンサの は しています な カメラから サラウンドビュー システムまで に されるカメラの は 1 から 10 になる があります センサの の は の によって まり なものから に わる なものまで 々です システムがイメージセンサの 々の を する は システム の と に な を ぼします CMOS イメージセンサの は と に された ピクセルの アレイです これらのピクセルは ピクセルごとに けられたアナログ によって を または に します に / は 1 ずつ にデジタル に されます デジタルロジック を することにより データを し して の や のためにシステム の のデバイスに することができます Power Trigger Two-wire Serial Interface Active Pixel Sensor (APS) Array Analog Processing and A/D Conversion Temperature Sensor Timing and Control (Sequencer) Control Registers OTPM Memory PLL External Clock Pixel Data Path (Signal Processing) Auto Exposure and Stats Engine Serial Output Parallel Output Flash Figure 1. Block Diagram of a Typical Image Sensor ADAS アプリケーションでは イメージセンサでキャプチャされたデータは システムの に されるため に を えます ADAS システムが になるほど この は な や による から ブレーキやアクセル ステアリング など はるかに な へと してきました におけるこの により イメージセンサとその への が まっています 4

5 イメージングアプリケーションにおける イメージセンサの に する めて な は に すように ( フォルトフリー ) モデルまたは の デバイスと が なる を ( アンセーフフォルト ) として することです これは レベルで えれば ピクセルレベルのエラーでさえ を き こす があることを します よりハイレベルでは およびフレームのエラーも の となる があります アナログでもデジタルでも デバイスの に があれば ピクセル またはフレームのエラーとして れます に センサからシステムの の への データ にエラーがあれば の の となる があります ビデオ の により は および に ( が または ) および の があります Sensor Model with Fault Image with Fault Difference Yes Unsafe Fault Sensor Model No Fault Reference Image No Safe Fault Figure 2. Flowchart to Determine Safe vs. Unsafe Faults イメージセンサの について この な を れば の を することがシステム の となります さらに システムは システム の に する または 々のセンサのエラーの あるいは を じることになります システムレベルの メカニズムとの を に するために こりうるいくつかのイメージセンサの モードと これらの を するためのメカニズムについて しましょう 々のピクセルに を ぼす は ADAS システムにはほとんど を えないと われるかも れません しかし のオブジェクト アルゴリズムの くでは 10 ピクセル 10 ピクセルより さい サイズの を できるため 々のピクセル エラー にエラーが している は オブジェクト アルゴリズムに を える れがあります また ピクセル エラーの となっている は アレイ において のピクセルに を ぼす があります ピクセル は の を すデジタル に されるため は または のいずれも な を じるエラーまたはデータの とみなすことができます デバイス ノイズ または などの でエラーが します 5

6 Figure 3. Example of a Fault in the Clock System イメージセンサのアレイの により アレイの / に するロジック もデバイス の となる があります または が したり している が われたり シーンの が になる があります リアビュー システムでフレームが り されるなどの なエラーが すると および による によって な につながる があります のフレーム ピクセル / およびフレームデータのどれにもエラーが い でさも エラーが すると データが の デバイスに する に する があります この エラーは システムが できない 々な によって することがあります ここに した は それぞれ の モードから る なカテゴリーの です イメージセンサには り の があり が すると デバイスは データを する があります データに づいて が われると リスクにつながることは うまでもありません リスク を じるには システムがこれらの の を し できなければなりません における イメージセンサの は ではありません イメージセンサの と さにより な の モードが する があります アナログ とデジタル が しているため はさらに になります ピクセル と する および み し は にアナログです アナログ に する は デジタル のものとは が なります ピクセルはデジタル の ( ノードが H または L に ( ) した に ) に た を こすことがあります スタックピクセルのような は ホストプロセッサで に できるように えます しかし センサの が 8M ピクセル にまで しているため フレームごとに えられた で いくつもある のすべてに 6

7 ついて ピクセルを すると プロセッサのサイクル とメモリが に されます えば を えるノイズなど ある のピクセル の は システムレベルでも できない があります ミッシングコード ノイズ など アナログ / デジタル での についても ホストプロセッサやシステムレベルでは すべきでない または と えられます Scene Reference Image Fault Image Figure 4. Example of a Fault in the Analog Pipeline ピクセルレベルでのアナログ に え システムはピクセルレベルでのデジタル にも する があります デジタルエラーによりピクセルデータが を け ビットのシフトを こした レベルの でもこれらのエラーを することは です に ある の エラーが すると の には に えても コンピューティングデバイスはこの の を できません と パイプラインでシステム が すると 々なエラー が こる があり ずしもシステムで できるとは りません Figure 5. Example of a Color Error due to an Image Pipeline Fault 7

8 または アドレッシングエラーなどの エラーが きると の り しが し システムレベルで ですが CPU サイクルとメモリを します システムは センサが および データを しい で しているかを できず それを する はありません して される が の に しているかどうかを する な はあるかも れませんが にセンサの まかな を すに ぎません より な も しますが システムの の です システムレベルでの が な でさえ な の モードの を し それらの に な を なうことは コンピュータの および な の から すべきではありません すべき モードの の 3 つは おそらく のデジタル では より に られるものです 1 に センサから されるデータは ノイズが く い を する があるので に しないようにする があります 2 に センサ のメモリとレジスタが に し を に および できるようにすることです 3 は センサの ロジックまたはステートマシンの です Figure 6. Example of a Fault in the Row Addressing Logic 1 の モードは エラーチェック や り を したトランスミッタとレシーバを して できます この では なくともシステムコストが します 2 の モードは センサのレジスタとメモリの を にシステムからチェックすることによって できますが システムリソースを します 3 の モードは データの から のフレームで 々にフレームデータが されるような より やかな まで な が します は に できますが はシステムレベルのチェックではまったく できません 8

9 Fault Fault Detected Hazardous Event State Normal Operation Sensor Frame Time System Detection Time Reaction Time Safe State Time Fault Fault Detected Hazardous Event State Normal Operation Sensor Detection Time Reaction Time Safe State Time Figure 7. System-based Fault Detection Time vs. Sensor-based Fault Detection Time すべきもう つの は の から までの です に (Fault Detection Time Interval, FDTI) と ばれ の れは に すように の から が する にシステムが に するまでの ( フォルト Fault Tolerant Time Interval, FTTI) に な を えます システムが あるいはすべての を する がある FDTI にはセンサがシステムの のステージにデータを する とシステムがデータを し して に の を する が まれています すべき の に え システムレベルで できない と の な およびメモリ これらの をリアルタイムに する などは れたコストになります システムレベルの を するためのコストは いくつかの により します まず な CPU GPU およびメモリの コストはもとより のための アルゴリズムの コストも です が するため それに う もコスト に れるべき となります これらのコストのすべてをかけても に な が っている があります どのようなシステムレベルの メカニズムでも システムの からリソースを することになります システムの からリソースが されると コスト が こり システムの に を ぼします メカニズムを したセンサを することにより システム は より かつ にリソースを に させることができます センサ に り んだ の のセンサは いテスト をデバイスに しています のテストフレームを できるイメージセンサもあります データの CRC チェックを すると に 9

10 する がある を できます これは の な ステップですが テストフレームは ずしも の キャプチャ パイプラインの な を できるとは りません にアナログ の は です この のチェックでは データパスの しか できず センサ の は できません さらに この で できる は どちらかといえば な です に テストフレームの には だけセンサ ( したがってシステム ) をオフラインで します これらの から イメージセンサのピクセルレベルにおける をリアルタイムに する が なことがわかります ADAS( システム ) または システム けイメージセンサを する アナログ について に すべきです より なセンサは のセンサでは の 50% を めているアナログ を する な メカニズムを えています アナログ の が いことが なイメージセンサの に です イメージセンサを するシンプルな は センサが しているアナログ メカニズムの と えます アナログ メカニズムには な が になるものがあるため な は に な です より な メカニズムでは が なく チェックだけのこともあります それほど されていない メカニズムでは より な が です を すもう つのステップは センサにフレームカウンタを することです これにより システムは らかの でキャプチャに した にそれを できます ピクセルとラインをカウントして センサがフレームごとに しい と を していることを すれば さらに れた を できます この で を できますが や の を した はかなり で フレームは と されます これらの モードでは ランダム エラーから エラーまたは エラーまで 々な のエラーが するため には なレベルの とメモリが です エラー の 1 つ 1 つは どの ADAS システムのプロセッサでも に できます バックエンド で どのような の でも ですが フレームごとにあらゆる の を するには な のプロセッサであっても に きな になります の くを するセンサ の メカニズムがあれば この に きな を ステータスまたはヘルスインジケータのビットあるいはレジスタの なチェックのレベルまで でき きなシステム リソースは しません システムの を に できるほか センサ で する では (FDTI) も に できます に すように イメージストリーム で を することにより は T1 + T2 から T1 だけに できます な 60 フレーム / (fps) で している が 1 フレームのセンサであれば FDTI を 16 ms に 10

11 できます これによりシステムに ができ な を やすことができます Sensors Environment Mapping Decision Engine Control T 1 T 2 Sensors Radar LiDAR Figure 8. Autonomous Driving System Model with Fault Detection Times も した デバイスでは イメージセンサで する がある な モードが されており 3 つの な があります 1 に から まで のレイテンシを できます 2 に センサの に を ぼすことなくリアルタイムで が です 3 に と コストで の を できます と イメージセンサ メーカの くは に ASIL B および ASIL C サポートを む い を していますが ティア 1 メーカや OEM は この をどのように できるのでしょうか? すべきもう つの な は より い ASIL レベルのセンサを み んで い を つシステムを する つまり ASIL デコンポジションです ここでは な の の への ASIL デコンポジションについて します は に ISO Annex D に されるガイドラインに づきます ただし じ では を して とそれらに する メカニズムの への り ては D.1 のリストと なってもよい と されています しかし くのセンサのメーカは に する の に づいてこれらの を もっているだけです の や で した ISO d5 Clause D.1 の に された のバリエーションは ほとんどあるいは く されていません これによって は が に くなり センサのベンダの となり に ASIL レベルも に くなってしまいます これでは メカニズムの を に めるための を みに けていることになります 11

12 を める の は に を し その が メカニズムにより されるかどうかを することです しかし なイメージセンサのゲート は 150 を えるため に を するのは には です さらに の イメージセンサは 800 のピクセルの にアナログ も しています この に するには を でき の の で を できます は 5% の を するために に です これによって を に ( パーセント まで ) することができます の な を する イメージセンサの を い で しておくことが です やガイドラインに づいて が もられているイメージセンサを すると システム の を する に きな が じます に の が パーセント であることがわかっているイメージセンサを すると システム の の が くなります FMEDA ( モード ) などの には メカニズムの や の が されています イメージセンサ の での および を サポートしなければ ADAS システムが される ASIL レベルを する が しく するのは らかです に イメージセンサ で ASIL を にサポートすることにより ADAS システムの ASIL レベルを に することができます の が するに って ADAS サブシステムに される レベルは くなります でも くの ADAS システムが ASIL B への に しています いうちに ASIL B を されるシステム は に するでしょう の ADAS システムには さらに な ASIL C や ASIL D が されます ASIL デコンポジションによって ASIL C の ADAS ソリューションは ASIL B イメージセンサを してのみ できます な に じて ASIL B のイメージセンサを して ASIL D の ADAS システムを することも です としている か の モデルの は な ASIL および メカニズムを するイメージセンサを み むことによって システムがシステムコストや を しながら ますます まる ASIL レベルに する が に します に により い で が されたイメージセンサを することにより システムの な への が きく します 12

13 ON Semiconductor び ON Semiconductor のロゴは ON Semiconductor という を う Semiconductor Components Industries, LLC しくはその の び / または の における です ON Semiconductor は トレードシークレット ( ) と の に する を します ON Semiconductor の / の リストについては のリンクからご いただけます Marking.pdf. ON Semiconductor は なしで の の を うことがあります ON Semiconductor は いかなる の での の について しておらず また お の において の や から じた に な など の に して いかなる も うことはできません お は ON Semiconductor によって されたサポートやアプリケーション の にかかわらず すべての の あるいは の を む ON Semiconductor を したお の とアプリケーションについて の を うものとします ON Semiconductor データシートや に される のある パラメータは アプリケーションによっては なることもあり の も の により する があります パラメータを むすべての パラメータは ご になるアプリケーションに じて お の において されるようお い します ON Semiconductor は その やその の の いかなるライセンスも しません ON Semiconductor は や いかなる FDA ( ) クラス 3 の FDA が しない において もしくは のものと される あるいは への を とした における などへの を した はされておらず また これらを としておりません お が このような されたものではない されていないアプリケーション に ON Semiconductor を または した たとえ ON Semiconductor がその の または に して があったと されたとしても そのような せぬ また の に した から は に じるすべてのクレーム および などを お の において をお いいたします また ON Semiconductor とその に して いかなる も えないものとします ON Semiconductor は / です この は されるあらゆる の となっており いかなる によっても することはできません PUBLICATION ORDERING INFORMATION LITERATURE FULFILLMENT: Literature Distribution Center for ON Semiconductor E. 32nd Pkwy, Aurora, Colorado USA Phone: or Toll Free USA/Canada Fax: or Toll Free USA/Canada orderlit@onsemi.com N. American Technical Support: Toll Free USA/Canada Europe, Middle East and Africa Technical Support: Phone: ON Semiconductor Website: Order Literature: For additional information, please contact your local Sales Representative TND6233JP/D

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