Los diseños de PCB para vehículos autónomos implementan plataformas de fusión de sensores, arquitecturas de cómputo redundantes, redes de alto ancho de banda y seguridad funcional que alcanzan clasificaciones ISO 26262 ASIL-D, soportando la conducción automatizada de Nivel 3-5. Esto requiere el procesamiento en tiempo real de datos de cámara, radar y lidar con un rendimiento de >100 GB/s y una latencia de <100 ms, mientras se mantiene la capacidad de operación en caso de fallo para garantizar un funcionamiento seguro a pesar de fallos de punto único en robotaxis, camiones autónomos y plataformas ADAS, exigiendo seguridad y fiabilidad validadas a lo largo de una vida útil operativa de 10-15 años.
En APTPCB, ofrecemos servicios especializados de diseño de vehículos autónomos, implementando arquitecturas redundantes, interfaces de alta velocidad y validación de seguridad con protección de recubrimiento conformado de PCB, soportando desde controladores de dominio hasta plataformas de autonomía L5.
Lograr la redundancia operativa en caso de fallo
Los vehículos autónomos requieren capacidad de operación a prueba de fallos, continuando una operación segura a pesar de fallos en la plataforma de cómputo, sensores o red, a través de procesamiento redundante, sensores diversos y modos de degradación validados. Los desafíos de la redundancia incluyen la sincronización de rutas de cómputo paralelas, la gestión de desacuerdos de sensores y la validación del comportamiento a prueba de fallos. Una implementación inadecuada de la redundancia impide la certificación L3+, crea puntos únicos de fallo o causa degradaciones inseguras, lo que impacta significativamente la certificación de seguridad y la capacidad autónoma.
En APTPCB, nuestros diseños implementan redundancia validada logrando capacidad de operación a prueba de fallos y cumplimiento de seguridad.
Implementación de Redundancia
- Plataformas de Cómputo Duales: Rutas de procesamiento independientes con algoritmos diversos que reducen los fallos de modo común con la precisión de la fabricación especial de PCB.
- Redundancia de Sensores: Cobertura superpuesta de cámaras, radares, lidars que permite la operación continua a pesar de los fallos de los sensores.
- Redundancia de Red: Redes Ethernet duplicadas que mantienen la comunicación a pesar de los fallos de red.
- Redundancia de Energía: Fuentes de alimentación independientes que aseguran la operación continua a pesar de fallos eléctricos.
- Gestión de la Degradación: Modos de degradación seguros que permiten una maniobra de riesgo mínimo a un estado seguro durante los fallos.
Operación Crítica para la Seguridad
Mediante una arquitectura redundante y una validación exhaustiva coordinada con el desarrollo del ensamblaje NPI, APTPCB habilita sistemas autónomos a prueba de fallos.
Implementación de redes de sensores de alto ancho de banda
Los vehículos autónomos procesan de 4 a 12 cámaras (8MP a 30-60fps), de 5 a 10 radares y de 1 a 5 lidars, generando más de 100 GB/s de datos brutos que requieren redes Ethernet automotrices (1000/2500BASE-T1, 10GBASE-T1), interconexiones PCIe y procesamiento en tiempo real. Los desafíos de la red incluyen la latencia determinista, la sincronización horaria y la compatibilidad electromagnética. Una red inadecuada provoca la pérdida de datos de los sensores, fluctuaciones de temporización que afectan la fusión o EMI que impactan a los sensores, lo que afecta significativamente la calidad de la percepción y la operación segura.
En APTPCB, nuestros diseños implementan redes de sensores de alto ancho de banda validadas que logran un rendimiento en tiempo real.
Implementación de redes de alta velocidad
- Backbone Ethernet automotriz: Redes conmutadas de 1-10 Gbps que conectan sensores a plataformas de cómputo.
- Redes sensibles al tiempo: Protocolos TSN que logran una latencia determinista de <1 ms para datos críticos en tiempo real.
- Interconexiones PCIe Gen4/5: Comunicación de alto ancho de banda entre computadoras que soporta la fusión de sensores.
- Sincronización de sensores: Protocolo de tiempo de precisión (PTP) que sincroniza los sensores a <100 ns, permitiendo una fusión precisa.
- Diseño compatible con EMC: Blindaje y filtrado que previenen que las EMI afecten el rendimiento del sensor o de la red. Gracias a la experiencia en diseño de alta velocidad y la validación coordinada con la escalabilidad de la producción en masa, APTPCB habilita redes de sensores autónomas.
Logro de la conformidad ISO 26262 ASIL-D
Los sistemas autónomos L3+ requieren la implementación de seguridad funcional ASIL-D a través de análisis de seguridad (FMEA, FTA), mecanismos de seguridad arquitectónicos y actividades de validación que demuestren una tasa de fallos <10 FIT. Los desafíos de ASIL-D incluyen lograr una cobertura de diagnóstico >99%, validar la capacidad sistemática y demostrar la seguridad a lo largo del desarrollo. Una implementación de seguridad inadecuada impide la certificación, crea exposición a la responsabilidad o limita la capacidad autónoma, lo que afecta significativamente la viabilidad del producto y su introducción en el mercado.
En APTPCB, apoyamos diseños ASIL-D que alcanzan los niveles más altos de integridad de seguridad automotriz.
Implementación ASIL-D
Arquitectura de seguridad
- Métricas de fallos de hardware que alcanzan los objetivos de fallos aleatorios de hardware ASIL-D.
- Diagnósticos completos que detectan >99% de los fallos potenciales.
- Transición a estado seguro que permite una maniobra de riesgo mínimo durante fallos críticos.
- Libertad de interferencia que evita que funciones no relacionadas con la seguridad afecten a la seguridad.
Proceso de desarrollo
- Desarrollo de modelo V ISO 26262 con trazabilidad de requisitos.
- Actividades de validación de seguridad que incluyen inyección de fallos y pruebas en modo degradado.
- Demostración sistemática de capacidades a través de procesos controlados.
- Evaluación de seguridad independiente que valida el cumplimiento.
Gracias a la experiencia en ISO 26262 y la experiencia en seguridad automotriz, APTPCB permite que los sistemas autónomos ASIL-D logren la certificación.
Soporte para la integración de controladores de dominio
Los controladores de dominio autónomos integran computación, redes, energía y gestión térmica en plataformas centralizadas que requieren un empaquetado compacto, E/S completas y calificación automotriz. Los desafíos de integración incluyen la gestión térmica de plataformas de 200-500W, la densidad de conectores y el cumplimiento ambiental automotriz. Una integración inadecuada limita el rendimiento, crea problemas de confiabilidad o impide el empaquetado, lo que afecta significativamente la viabilidad del sistema y la viabilidad comercial.
En APTPCB, apoyamos el diseño de controladores de dominio para lograr la integración y el cumplimiento automotriz.
Implementación del controlador de dominio
- Computación de alto rendimiento: Plataformas NVIDIA Drive, Qualcomm Snapdragon Ride o Mobileye con aceleradores de IA.
- E/S completas: Ethernet automotriz, PCIe, CAN, LIN que admiten diversas interfaces de vehículos.
- Gestión térmica avanzada: Refrigeración líquida o disipadores de calor de alto rendimiento que gestionan la disipación de varios cientos de vatios.
- Calificación automotriz: Pruebas de temperatura extendida, vibración y EMC según los requisitos automotrices.
- Arquitectura escalable: Diseños modulares que admiten capacidades L2+ a L5 en todas las plataformas de vehículos.
Gracias a la experiencia en controladores de dominio y a la fabricación automotriz coordinada con el aprovisionamiento de componentes cualificados, APTPCB hace posible los vehículos autónomos de próxima generación.