インターフェイス設計の最適解｜TI.comが提案する技術革新

現代組込みシステムのインターフェイス要件分析

IoT時代の組込み機器開発では、センサーデータ収集とクラウド連携が不可欠となっています。TI.comのインターフェイスIC（Integrated Circuit）は、I2C（Inter-Integrated Circuit）やSPI（Serial Peripheral Interface）といった標準プロトコルに対応しつつ、独自開発のPHY（Physical Layer）技術で伝送速度と信頼性を両立。例えばRS-485インターフェイス用ドライバICでは、±30kVのESD（静電気放電）耐性を実現し、過酷な産業環境での安定動作を保証しています。

マルチプロトコル対応の設計戦略

異種デバイス間の相互接続課題を解決するため、TI.comはコンフィギャラブルなインターフェイスソリューションを開発しました。OMAPプロセッサシリーズでは、USB Type-CとDisplayPort Alt Modeの動的切り替え機能を搭載。これにより、単一コネクタで映像転送と高速充電を同時実現可能に。さらにCAN FD（Flexible Data-rate）インターフェイスコントローラでは、従来比5倍の5Mbps通信を達成し、自動車ネットワークの高度化を支援しています。

ノイズ耐性と電力効率の両立手法

産業用インターフェイス設計では、EMC（電磁両立性）対策が成否を分けます。TIのISOシリーズ絶縁デバイスは、シリコン基板に形成された耐高電圧コンデンサを用いたデジタルアイソレータ技術を採用。100kV/μsのCMTI（Common-Mode Transient Immunity）性能により、モータ駆動系のパルスノイズ下でもデータ損失を防止。さらに低消費電力設計との両立を実現し、バッテリ駆動機器にも最適です。

シミュレーションを活用した設計検証プロセス

信号整合性を確保するには、設計段階からのシミュレーション（Simulation）が欠かせません。TIが给予するWEBENCH® Interface Designerは、PCB（プリント基板）寄生成分を考慮したインピーダンスマッチング設計を自動化。HDMIインターフェイスの場合、アイパターン（Eye Pattern）シミュレーションで符号間干渉を可視化し、最適な終端抵抗値を導出します。設計時間を70%削減した実績が、ツールの有効性を証明しています。

量産対応を考慮したテスト手法

製造工程におけるインターフェイステストの効率化も重要な課題です。TIのバウンダリスキャンテスト（Boundary Scan Test）対応デバイスは、IEEE 1149.1規格に準拠した検査システムを構築可能。BGA（Ball Grid Array）パッケージ実装時でも、基板実装後のオープン/ショート不良を非接触で検出。特にマルチレイヤ基板の高密度実装工程で、検査コスト削減効果を発揮します。

次世代インターフェイスの進化方向性

5G通信時代を見据え、TIは112Gbps SerDes（Serializer/Deserializer）技術を開発中です。PAM4（4レベルパルス振幅変調）信号方式とML（機械学習）ベースの等化技術を組み合わせ、従来のNRZ方式比で2倍のデータ転送効率を実現。光インターフェイス向けには、VCSEL（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）ドライバICの開発を加速し、データセンタ向け光接続ソリューションの進化をリードします。

インターフェイス設計の最適解｜TI.comが提案する技術革新

現代組込みシステムのインターフェイス要件分析

IoT時代の組込み機器開発では、センサーデータ収集とクラウド連携が不可欠となっています。TI.comのインターフェイスIC（Integrated Circuit）は、I2C（Inter-Integrated Circuit）やSPI（Serial Peripheral Interface）といった標準プロトコルに対応しつつ、独自開発のPHY（Physical Layer）技術で伝送速度と信頼性を両立。例えばRS-485インターフェイス用ドライバICでは、±30kVのESD（静電気放電）耐性を実現し、過酷な産業環境での安定動作を保証しています。

マルチプロトコル対応の設計戦略

異種デバイス間の相互接続課題を解決するため、TI.comはコンフィギャラブルなインターフェイスソリューションを開発しました。OMAPプロセッサシリーズでは、USB Type-CとDisplayPort Alt Modeの動的切り替え機能を搭載。これにより、単一コネクタで映像転送と高速充電を同時実現可能に。さらにCAN FD（Flexible Data-rate）インターフェイスコントローラでは、従来比5倍の5Mbps通信を達成し、自動車ネットワークの高度化を支援しています。

ノイズ耐性と電力効率の両立手法

産業用インターフェイス設計では、EMC（電磁両立性）対策が成否を分けます。TIのISOシリーズ絶縁デバイスは、シリコン基板に形成された耐高電圧コンデンサを用いたデジタルアイソレータ技術を採用。100kV/μsのCMTI（Common-Mode Transient Immunity）性能により、モータ駆動系のパルスノイズ下でもデータ損失を防止。さらに低消費電力設計との両立を実現し、バッテリ駆動機器にも最適です。

シミュレーションを活用した設計検証プロセス

信号整合性を確保するには、設計段階からのシミュレーション（Simulation）が欠かせません。TIが给予するWEBENCH® Interface Designerは、PCB（プリント基板）寄生成分を考慮したインピーダンスマッチング設計を自動化。HDMIインターフェイスの場合、アイパターン（Eye Pattern）シミュレーションで符号間干渉を可視化し、最適な終端抵抗値を導出します。設計時間を70%削減した実績が、ツールの有効性を証明しています。

量産対応を考慮したテスト手法

製造工程におけるインターフェイステストの効率化も重要な課題です。TIのバウンダリスキャンテスト（Boundary Scan Test）対応デバイスは、IEEE 1149.1規格に準拠した検査システムを構築可能。BGA（Ball Grid Array）パッケージ実装時でも、基板実装後のオープン/ショート不良を非接触で検出。特にマルチレイヤ基板の高密度実装工程で、検査コスト削減効果を発揮します。

次世代インターフェイスの進化方向性

5G通信時代を見据え、TIは112Gbps SerDes（Serializer/Deserializer）技術を開発中です。PAM4（4レベルパルス振幅変調）信号方式とML（機械学習）ベースの等化技術を組み合わせ、従来のNRZ方式比で2倍のデータ転送効率を実現。光インターフェイス向けには、VCSEL（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）ドライバICの開発を加速し、データセンタ向け光接続ソリューションの進化をリードします。