Les PCB pour véhicules autonomes mettent en œuvre des plateformes de fusion capteurs, des architectures de calcul redondantes, des réseaux à très large bande passante et une sécurité fonctionnelle permettant d'atteindre le niveau ISO 26262 ASIL-D pour les systèmes de conduite automatisée de niveau 3 à 5. Cela implique le traitement en temps réel des données de caméra, radar et lidar avec un débit supérieur à 100 Go/s et une latence inférieure à 100 ms, tout en conservant un comportement fail-operational afin de maintenir un fonctionnement sûr malgré une défaillance ponctuelle sur des robotaxis, des camions autonomes et des plateformes ADAS. Ces applications exigent une sécurité et une fiabilité validées sur des durées de service de 10 à 15 ans.
Chez APTPCB, nous proposons des services de conception spécialisés pour véhicules autonomes, avec architectures redondantes, interfaces haute vitesse et validation de sécurité, protégés par le revêtement de protection des PCB, pour des plateformes allant du contrôleur de domaine jusqu'à l'autonomie L5.
Obtenir une redondance fail-operational
Les véhicules autonomes doivent conserver une capacité fail-operational afin de poursuivre un fonctionnement sûr malgré une panne de plateforme de calcul, de capteur ou de réseau, grâce à un traitement redondant, à des capteurs diversifiés et à des modes de dégradation validés. Les principaux défis concernent la synchronisation des chaînes de calcul parallèles, la gestion des désaccords entre capteurs et la validation du comportement en mode dégradé. Une redondance mal implémentée bloque la certification L3+, crée des points uniques de défaillance ou conduit à des dégradations dangereuses, ce qui compromet directement la certification de sécurité et les capacités autonomes.
Chez APTPCB, nos conceptions mettent en œuvre une redondance validée permettant la capacité fail-operational et la conformité sécurité.
Mise en œuvre de la redondance
- Plateformes de calcul doubles : Des voies de traitement indépendantes avec des algorithmes différents réduisent les défaillances de mode commun avec la précision de notre fabrication spéciale de PCB.
- Redondance des capteurs : Une couverture recouvrante entre caméras, radars et lidars permet de continuer à fonctionner malgré la perte d'un capteur.
- Redondance réseau : Des réseaux Ethernet dupliqués maintiennent les communications malgré une panne réseau.
- Redondance d'alimentation : Des alimentations indépendantes assurent la continuité malgré un défaut électrique.
- Gestion de la dégradation : Des modes de dégradation sûrs autorisent une manœuvre à risque minimal vers un état sûr lors d'une défaillance.
Fonctionnement critique pour la sécurité
Grâce à une architecture redondante et à une validation complète coordonnée avec le développement de l'assemblage NPI, APTPCB rend possibles des systèmes autonomes fail-operational.
Mettre en œuvre des réseaux capteurs à très large bande passante
Les véhicules autonomes traitent 4 à 12 caméras de 8 MP à 30-60 fps, 5 à 10 radars et 1 à 5 lidars, ce qui représente plus de 100 Go/s de données brutes et impose des réseaux Ethernet automobile 1000/2500BASE-T1 et 10GBASE-T1, des interconnexions PCIe et un traitement temps réel. Les principaux défis réseau portent sur la latence déterministe, la synchronisation temporelle et la compatibilité électromagnétique. Une infrastructure réseau insuffisante provoque des pertes de données capteurs, du jitter temporel qui perturbe la fusion ou des perturbations électromagnétiques affectant capteurs et liaisons, ce qui dégrade fortement la qualité de perception et la sécurité de fonctionnement.
Chez APTPCB, nos conceptions mettent en œuvre des réseaux capteurs validés à très haute bande passante permettant des performances temps réel.
Mise en œuvre du réseau haute vitesse
- Backbone Ethernet automobile : Des réseaux commutés de 1 à 10 Gbit/s relient les capteurs aux plateformes de calcul.
- Time-Sensitive Networking : Les protocoles TSN assurent une latence déterministe inférieure à 1 ms pour les données critiques.
- Interconnexions PCIe Gen4/5 : Les échanges à très haute bande passante entre calculateurs soutiennent la fusion capteurs.
- Synchronisation des capteurs : Precision Time Protocol synchronise les capteurs à moins de 100 ns pour permettre une fusion précise.
- Conception conforme CEM : Blindage et filtrage empêchent les perturbations électromagnétiques d'altérer les capteurs ou le réseau.
Grâce à l'expertise en conception haute vitesse et à la validation menée avec la montée en cadence de la production de masse, APTPCB rend possibles des réseaux capteurs autonomes.
Atteindre la conformité ISO 26262 ASIL-D
Les systèmes autonomes L3+ nécessitent une mise en œuvre ASIL-D de la sécurité fonctionnelle reposant sur des analyses de sécurité telles que FMEA et FTA, des mécanismes architecturaux de sécurité et des activités de validation démontrant un taux de défaillance inférieur à 10 FIT. Les défis ASIL-D portent sur l'obtention d'une couverture diagnostique supérieure à 99 %, la validation de la capacité systématique et la démonstration de la sécurité tout au long du développement. Une sécurité mal mise en œuvre empêche la certification, accroît les risques de responsabilité ou limite les fonctions autonomes, ce qui pénalise directement la viabilité du produit et son lancement sur le marché.
Chez APTPCB, nous accompagnons des conceptions ASIL-D visant les plus hauts niveaux d'intégrité de sécurité automobile.
Mise en œuvre de l'ASIL-D
Architecture de sécurité
- Des métriques de défaillance matérielle conformes aux objectifs ASIL-D sur les défaillances aléatoires.
- Des diagnostics complets détectant plus de 99 % des défaillances potentielles.
- Une transition vers un état sûr permettant une manœuvre à risque minimal en cas de défaillance critique.
- Une séparation évitant que les fonctions non liées à la sécurité interfèrent avec les fonctions de sécurité.
Processus de développement
- Un développement selon le V-model ISO 26262 avec traçabilité complète des exigences.
- Des activités de validation sécurité incluant l'injection de défauts et les essais en mode dégradé.
- Une démonstration de la capacité systématique par des processus maîtrisés.
- Une évaluation indépendante de sécurité confirmant la conformité.
Grâce à l'expertise ISO 26262 et à l'expérience en sécurité automobile, APTPCB permet des systèmes autonomes ASIL-D aptes à la certification.
Soutenir l'intégration des contrôleurs de domaine
Les contrôleurs de domaine autonomes intègrent calcul, réseau, alimentation et gestion thermique au sein de plateformes centralisées nécessitant un encombrement compact, des E/S complètes et une qualification automobile. Les principaux défis d'intégration concernent la gestion thermique de plateformes dissipant 200 à 500 W, la densité de connecteurs et la conformité environnementale automobile. Une intégration insuffisante limite les performances, crée des problèmes de fiabilité ou empêche un packaging viable, ce qui affecte fortement la faisabilité système et la viabilité commerciale.
Chez APTPCB, nous accompagnons la conception de contrôleurs de domaine afin d'atteindre le niveau d'intégration et de conformité automobile requis.
Mise en œuvre du contrôleur de domaine
- Calcul haute performance : Plateformes NVIDIA Drive, Qualcomm Snapdragon Ride ou Mobileye avec accélérateurs IA.
- E/S complètes : Ethernet automobile, PCIe, CAN et LIN pour prendre en charge des interfaces véhicule variées.
- Gestion thermique avancée : Refroidissement liquide ou dissipateurs haute performance pour maîtriser plusieurs centaines de watts dissipés.
- Qualification automobile : Essais de température étendue, de vibration et de CEM conformément aux exigences du secteur.
- Architecture évolutive : Des conceptions modulaires couvrent des capacités allant de L2+ à L5 sur différentes plateformes véhicule.
Grâce à son expertise sur les contrôleurs de domaine et à une fabrication automobile coordonnée avec l'approvisionnement en composants qualifiés, APTPCB rend possibles les véhicules autonomes de nouvelle génération.