Avec l'avancement de l'intelligence automobile, les Systèmes Avancés d'Aide à la Conduite (ADAS) de Niveau 2 sont devenus la norme dans les véhicules modernes. Du Régulateur de Vitesse Adaptatif (ACC) à l'Assistance au Maintien de Voie (LKA), ces fonctionnalités améliorent considérablement la sécurité et le confort de conduite. Cependant, la réalisation de cette intelligence repose entièrement sur un matériel électronique stable et fiable – la PCB ADAS L2. En tant que plateforme physique centrale pour la fusion des données des capteurs, le traitement d'algorithmes complexes et le contrôle des actionneurs, ses normes de conception et de fabrication dépassent de loin celles de l'électronique grand public. Ce n'est pas seulement un support technologique, mais aussi la dernière ligne de défense physique pour la sécurité de conduite. En tant que fournisseur de solutions de PCB automobiles certifié IATF 16949, Highleap PCB Factory (HILPCB) comprend que chaque PCB ADAS L2 doit répondre aux normes les plus élevées en matière de sécurité fonctionnelle, d'intégrité du signal, de fiabilité environnementale et de durabilité à long terme.

Le Cœur de la Sécurité Fonctionnelle dans les PCB ADAS L2 : ISO 26262 et Niveaux ASIL

La sécurité fonctionnelle est le principe le plus élevé dans la conception de l'électronique automobile, et la norme ISO 26262 est la "bible" pour atteindre cet objectif. Pour les systèmes ADAS L2, leurs décisions ont un impact direct sur la sécurité de conduite, ils doivent donc adhérer à des processus de sécurité fonctionnelle stricts. Le cœur du système – la PCB ADAS L2 – a des exigences de conception et de fabrication qui déterminent directement si l'ensemble du système peut atteindre le niveau d'intégrité de sécurité automobile (ASIL) prévu. Les niveaux ASIL vont de A à D, avec des niveaux de risque croissants. Les fonctions critiques des ADAS de niveau 2 (L2), telles que le Freinage d'Urgence Automatique (AEB), nécessitent généralement des niveaux ASIL-B, voire ASIL-D. Cela signifie que la conception du PCB doit dès le départ prendre en compte la manière de prévenir et de contrôler les défaillances matérielles aléatoires et les défaillances systématiques.

Les principes de conception clés incluent :

• Conception de la Redondance : Des conceptions redondantes doubles ou multiples sont utilisées pour les chemins de signaux critiques ou les réseaux d'alimentation afin de garantir que le système puisse maintenir les fonctions de sécurité de base ou entrer dans un état sûr prédéfini si un chemin tombe en panne.
• Diagnostic et Rapports de Défauts : Le PCB doit intégrer des circuits de diagnostic pour surveiller en temps réel l'état des composants critiques (par exemple, le processeur principal sur le PCB du processeur ADAS), la tension d'alimentation et la température. Dès la détection d'anomalies, le système doit immédiatement activer les mécanismes de gestion des défauts.
• Mécanismes de Sécurité : Les mécanismes de sécurité matériels, tels que les temporisateurs de surveillance (watchdog timers), la surveillance de l'horloge et l'ECC de la mémoire (Error Checking and Correction), nécessitent un routage et une disposition précis au niveau du PCB.

HILPCB adhère strictement aux exigences de la norme ISO 26262 pour le développement matériel pendant la fabrication, garantissant que chaque étape – de la sélection des matériaux au contrôle des processus – respecte les normes de traçabilité et de fiabilité pour la sécurité fonctionnelle, fournissant ainsi une base de fabrication solide pour les PCB de processeur ADAS de haut niveau ASIL.

Intégrité du Signal Haute Vitesse : Le Défi du Traitement des Données des PCB L2 ADAS

Le système L2 ADAS est un centre de traitement de données massif. Il doit collecter et traiter en temps réel de vastes quantités de données provenant de caméras, de radars à ondes millimétriques, de LiDAR et de capteurs à ultrasons. Ces flux de données sont transmis à travers le PCB via des interfaces haute vitesse comme MIPI, SerDes et Ethernet automobile, posant des défis sans précédent à l'intégrité du signal (SI).

Un PCB L2 ADAS haute performance doit résoudre les problèmes d'intégrité du signal (SI) suivants :

1. Contrôle d'Impédance : L'impédance des paires de signaux différentiels haute vitesse doit être contrôlée avec précision dans des tolérances strictes (par exemple, ±5 % ou moins pour des valeurs cibles comme 90Ω ou 100Ω). Tout désadaptation d'impédance peut provoquer des réflexions de signal et augmenter les taux d'erreur binaire.
2. Perte d'Insertion : L'énergie du signal s'atténue pendant la transmission. Les conceptions de PCB doivent utiliser des matériaux à très faible perte et optimiser les longueurs de pistes et les conceptions de vias pour garantir que les signaux atteignent le récepteur avec une amplitude suffisante.
3. Diaphonie : Le couplage électromagnétique entre des pistes haute vitesse adjacentes peut provoquer de la diaphonie, interférant avec les signaux normaux. Un espacement correct des pistes, une conception du plan de référence et un routage blindé peuvent supprimer efficacement la diaphonie.
4. Timing Matching (Skew): Pour les paires différentielles ou les bus parallèles, les longueurs des pistes de signal doivent être strictement appariées pour assurer une arrivée synchronisée du signal. Ceci est particulièrement critique pour les PCB NPU gérant les calculs d'IA, car un désalignement temporel peut entraîner des erreurs de calcul catastrophiques.

HILPCB utilise des outils de simulation avancés et des processus de fabrication de précision pour fournir à ses clients des solutions fiables de PCB haute vitesse. Nous contrôlons rigoureusement les propriétés des matériaux, les structures d'empilement et la précision de la gravure pour garantir que chaque PCB offre des performances exceptionnelles à haute vitesse.

La pierre angulaire de la fusion de capteurs : Considérations de conception pour les PCB de fusion ADAS

La fiabilité des ADAS de niveau 2 dépend fortement de la technologie de fusion de capteurs. Les capteurs individuels ont des limitations (par exemple, les caméras fonctionnent mal par mauvais temps, les radars ne peuvent pas identifier les couleurs ou les formes). Ce n'est qu'en fusionnant les données de plusieurs capteurs qu'une perception complète et précise de l'environnement peut être obtenue. La ADAS Fusion PCB est la plateforme matérielle centrale qui permet d'atteindre cet objectif.

La conception de la ADAS Fusion PCB est très complexe, car elle doit traiter simultanément des signaux hétérogènes provenant de différents capteurs :

• Traitement du signal analogique : Les signaux provenant de capteurs tels que le ADAS Ultrasonic PCB sont généralement des signaux analogiques faibles, nécessitant des circuits d'amplification et de filtrage à faible bruit. La disposition du PCB doit isoler physiquement ces zones analogiques sensibles des zones numériques à fort bruit (par exemple, les processeurs et la mémoire DDR).
• Traitement du signal numérique : Le traitement du signal numérique à haute vitesse nécessite un contrôle précis de l'impédance et une correspondance temporelle, ce qui est particulièrement critique sur le Sensor Fusion PCB car la synchronisation des données est une condition préalable au bon fonctionnement des algorithmes de fusion.
• Isolation de l'alimentation: Fournir des alimentations indépendantes et propres pour les circuits analogiques et numériques est crucial. La conception de domaines d'alimentation séparés sur le PCB et l'utilisation de LDO, de perles de ferrite et d'autres méthodes d'isolation peuvent empêcher efficacement le bruit numérique de se coupler dans la chaîne de signaux analogiques.

Une conception réussie de PCB de fusion de capteurs est une œuvre d'art où l'analogique et le numérique, la haute vitesse et la basse vitesse, la haute puissance et la basse puissance coexistent harmonieusement. Elle détermine directement la précision et la fiabilité de la perception du système ADAS.

Fabrication de qualité automobile par HILPCB : Un engagement qualité au-delà des standards

Aussi parfait que soit le design théorique, des capacités de fabrication exceptionnelles sont nécessaires pour le concrétiser. Les exigences de l'industrie automobile pour les fournisseurs de PCB vont bien au-delà du respect des paramètres techniques – elles exigent un système de gestion de la qualité complet, fiable et traçable. En tant que fabricant professionnel de PCB automobiles, les processus de production de HILPCB sont entièrement conformes aux exigences du système de gestion de la qualité automobile IATF 16949.

Notre engagement en matière de fabrication de qualité automobile se reflète dans :

• Contrôle strict des matériaux: Nous utilisons uniquement des matériaux PCB à Tg élevé qui répondent aux normes AEC-Q. Ces matériaux présentent une excellente résistance à la chaleur, un faible coefficient de dilatation thermique (CTE) sur l'axe Z et une résistance exceptionnelle aux filaments anodiques conducteurs (CAF), garantissant la fiabilité à long terme des PCB dans des environnements soumis à des cycles de température extrêmes et à une humidité élevée.
• Contrôle avancé du processus de production (APQP): Pendant la phase d'introduction de nouveaux produits, nous adoptons le processus APQP et identifions et prévenons systématiquement les risques de fabrication potentiels à l'aide d'outils tels que l'AMDEC (Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité).
• Tests de qualité complets: En plus de l'AOI (Inspection Optique Automatisée) à 100 % et des tests de performance électrique, nous sommes équipés d'une série d'équipements de validation de la fiabilité, y compris des tests de choc thermique, des tests de température et d'humidité constantes et des tests de soudabilité, garantissant que chaque lot de PCB ADAS L2 répond aux normes automobiles.
• Traçabilité complète: De l'entrée des matières premières à l'expédition du produit fini, nous attribuons un identifiant unique à chaque PCB, permettant une traçabilité complète en amont et en aval de l'ensemble du processus. En cas de problèmes, la portée affectée peut être rapidement identifiée, et des lots de production, des équipements et des opérateurs spécifiques peuvent être tracés. Choisir HILPCB, c'est choisir un partenaire fiable qui comprend parfaitement les exigences de qualité de l'industrie automobile et peut fournir une documentation PPAP (Production Part Approval Process) complète.

Fiabilité dans les environnements difficiles : Gestion thermique et intégrité de l'alimentation

L'environnement d'exploitation des automobiles est extrêmement complexe. La chaleur intense du compartiment moteur, le froid glacial des régions nordiques et les secousses des routes accidentées posent tous de sérieux défis aux PCB centraux des systèmes ADAS. Parmi ceux-ci, la gestion thermique et l'intégrité de l'alimentation (PI) sont deux facteurs critiques assurant la fiabilité à long terme.

Stratégies de gestion thermique : Le processeur principal ADAS et les unités de traitement de réseau neuronal du PCB NPU génèrent une chaleur significative lors des calculs à grande vitesse. Si la chaleur ne peut pas être dissipée rapidement, des températures excessives des puces peuvent entraîner un étranglement ou même des dommages permanents. Les stratégies efficaces de gestion thermique comprennent :

• Vias thermiques: Vias thermiques densément agencés sous les pastilles des puces pour conduire rapidement la chaleur vers les couches internes ou inférieures du PCB, où se trouvent de grandes surfaces de cuivre.
• Technologie de cuivre épais: Utilisation de la technologie PCB à cuivre épais pour augmenter l'épaisseur du cuivre des couches d'alimentation et de masse, ce qui non seulement supporte des charges de courant plus élevées, mais sert également d'excellent plan de dissipation thermique.
• Substrats à âme métallique: Pour les conceptions avec une densité de puissance extrêmement élevée, des PCB à âme métallique (MCPCB) peuvent être utilisés, tirant parti de la conductivité thermique supérieure des substrats en aluminium ou en cuivre pour la dissipation de la chaleur.

Conception de l'intégrité de l'alimentation (PDN): Fournir une alimentation stable et propre pour les PCB de processeur ADAS haute performance est fondamental pour leur bon fonctionnement. L'objectif de la conception de l'intégrité de l'alimentation est de fournir un réseau de distribution d'énergie à faible impédance aux puces, en supprimant le bruit d'alimentation et les fluctuations de tension. Ceci est réalisé grâce à un placement approprié des condensateurs de découplage sur le PCB et à une conception optimisée des plans d'alimentation/masse. Un PDN (Power Delivery Network) robuste est essentiel pour prévenir les réinitialisations inattendues du système ou les erreurs de données dans des environnements électromagnétiques complexes.

L'habitacle automobile est un environnement électromagnétique complexe où divers dispositifs électroniques (moteurs, systèmes d'allumage, modules de communication sans fil) fonctionnent simultanément. Les PCB ADAS L2 doivent présenter une excellente compatibilité électromagnétique (CEM), ne devenant ni une source d'interférence pour d'autres dispositifs, ni étant affectées par des interférences externes.

La conception CEM est un processus systématique qui s'étend sur toute la conception du PCB :

• Conception d'Empilement Appropriée : En intercalant des couches de signaux à haute vitesse entre des plans de masse ou d'alimentation pour former des structures microruban ou stripline, le rayonnement électromagnétique peut être efficacement supprimé.
• Conception de la Mise à la Terre : Un plan de masse complet et à faible impédance est le fondement de la conception CEM. Toutes les masses des composants doivent être connectées au plan de masse principal aussi près que possible pour éviter de grandes boucles de masse.
• Filtrage et Blindage : Des circuits de filtrage appropriés (par exemple, filtres LC, selfs de mode commun) doivent être utilisés aux interfaces E/S, aux entrées d'alimentation et aux chemins de signaux sensibles des PCB Sensor Fusion pour éliminer le bruit. Pour les puces ou modules critiques, des blindages métalliques peuvent être utilisés pour l'isolation.

L'équipe d'ingénieurs de HILPCB possède une vaste expérience en conception CEM automobile, aidant les clients avec l'évaluation des risques CEM dès l'étape schématique et mettant en œuvre les meilleures pratiques en matière de routage et de disposition des PCB pour aider les produits à passer les normes CEM automobiles rigoureuses telles que CISPR 25.