Плата для беспилотных автомобилей: Основное электронное основание для будущей мобильности

technology1 октября 2025 г. 14 мин чтения

Плата для беспилотных автомобилейАвтономная плата L3Автомобильная ИИ платаПлата ADASПлата для обнаружения объектовПлата ADAS Lidar

По мере того как автомобильная промышленность продвигается к L3 и более высоким уровням автономного вождения, «мозг» транспортного средства — контроллер домена автономного вождения — становится беспрецедентно сложным. Его основной носитель, печатная плата для автономного вождения, больше не является традиционной печатной платой, а представляет собой электронный нейронный центр, объединяющий высокоскоростные вычисления, массивную обработку данных и абсолютную избыточность безопасности. Как эксперт, глубоко разбирающийся в автомобильной электронной безопасности, я изложу проблемы создания безопасной, надежной и высокопроизводительной печатной платы для автономного вождения, исходя из основных требований функциональной безопасности ISO 26262, систем качества IATF 16949 и сертификации AEC-Q, а также продемонстрирую, как Highleap PCB Factory (HILPCB) служит вашим надежным партнером с возможностями производства и сборки автомобильного класса.

Основные принципы проектирования функциональной безопасности печатных плат для автономного вождения: ISO 26262 и уровни ASIL

Функциональная безопасность является краеугольным камнем технологии автономного вождения, поскольку любой сбой в электронных системах может привести к катастрофическим последствиям. Стандарт ISO 26262 определяет строгие процессы разработки и требования безопасности для автомобильной электроники, а его ядром является уровень полноты безопасности автомобиля (ASIL).

Для систем автономного вождения, которые непосредственно управляют движением транспортного средства, их основные печатные платы обычно должны соответствовать наивысшему уровню ASIL D. Это означает, что каждый шаг от проектирования до производства должен быть направлен на минимизацию рисков.

Проектирование избыточности: Плата для автономного вождения уровня ASIL D должна включать резервные копии для критически важных цепей. Например, основные процессоры, силовые модули и ключевые интерфейсы датчиков часто используют двойное или тройное резервирование. В случае отказа основного пути, резервная цепь может мгновенно и бесперебойно взять на себя управление, обеспечивая непрерывный контроль над транспортным средством.
Диагностика неисправностей и механизмы безопасности: Печатная плата должна интегрировать обширные функции самодиагностики, достигая до 99% метрики единичных отказов (SPFM) и 90% метрики скрытых отказов (LFM). Это требует проектирования сторожевых схем, точек мониторинга напряжения/тока, датчиков температуры и поддержки встроенного логического самотестирования (LBIST) на уровне печатной платы, чтобы гарантировать быстрое обнаружение любых аномалий и переход в заранее определенные безопасные состояния.
Предотвращение отказов по общей причине (CCF): При проектировании надежной автономной печатной платы уровня L3 необходимо физически избегать отказов по общей причине. Например, первичные и резервные пути питания на печатной плате должны быть физически изолированы, чтобы предотвратить одновременное воздействие локального перегрева или физического повреждения на оба пути. На этапе обзора DFM (Design for Manufacturability) HILPCB уделяет особое внимание этим деталям проектирования, соответствующим стандартам ISO 26262.

Устойчивость к суровым условиям: Сертификация AEC-Q и испытания на надежность автомобильного класса

Условия эксплуатации автомобилей гораздо суровее, чем у бытовой электроники. Печатная плата для автономного вождения должна стабильно работать в течение десятков тысяч часов в экстремальных условиях, начиная от холода -40°C до жары в моторном отсеке 125°C, постоянных механических вибраций и высокой влажности. Стандарты серии AEC-Q (например, AEC-Q100 для интегральных схем, AEC-Q200 для пассивных компонентов) являются пропуском в автомобильную цепочку поставок, и сама печатная плата должна пройти столь же строгие проверки надежности.

Производство автомобильных печатных плат HILPCB строго соответствует стандартам экологических испытаний, таким как ISO 16750, гарантируя, что каждая плата обладает исключительной экологической стойкостью.

Термический удар и температурные циклы: Печатная плата должна выдерживать быстрые изменения температуры. Мы проверяем прочность межслойного соединения платы, надежность переходных отверстий и усталостную стойкость паяных соединений посредством строгих испытаний на температурные циклы (-40°C ↔ +125°C, обычно превышающих 1000 циклов).
Устойчивость к вибрации и механическим ударам: Постоянные вибрации во время эксплуатации автомобиля создают значительные проблемы для крупногабаритных, тяжелых BGA-компонентов. Наши процессы проектирования и производства печатных плат оптимизируют конструкции контактных площадок, применяют меры усиления, такие как заполнение под компонентами (underfill), и проходят испытания на случайную вибрацию и механический удар, имитирующие реальные условия эксплуатации.
Химическая стойкость и влажное тепло: Автомобильная среда может подвергать печатные платы воздействию масла, чистящих средств и соляного тумана. Выбор финишных покрытий печатных плат (например, ENIG, OSP) и паяльной маски имеет решающее значение. HILPCB предлагает процессы обработки поверхности, соответствующие требованиям автомобильного класса, и обеспечивает долгосрочную надежность посредством испытаний в соляном тумане и испытаний на влажное тепло при 85°C/85% относительной влажности.

Матрица испытаний на воздействие окружающей среды и надежность автомобильного класса

HILPCB гарантирует, что каждая автомобильная печатная плата проходит строгие испытания для соответствия или превышения отраслевых стандартов.

Пункт испытания	Ссылка на стандарт испытаний	Цель испытания	Практика HILPCB
Испытание на термоциклирование (TC)	JESD22-A104	Оценка усталости переходных отверстий/паяных соединений, вызванной несоответствием КТР

От -40°C до +125°C, 1000+ циклов Испытание на смещение при температуре и влажности (THB) JESD22-A101 Оценка устойчивости к эрозии влагой и миграции ионов (CAF) 85°C / 85% относительной влажности, 1000 часов Испытание на механическую вибрацию IEC 60068-2-64 Имитация дорожных неровностей для проверки прочности пайки компонентов Многоосная случайная вибрация, соответствующая GMW3172 Испытание надежности переходных отверстий IPC-TM-650 Обеспечение целостности металлизированных сквозных отверстий при термическом напряжении Анализ поперечного сечения, испытание на термическое напряжение

Целостность высокоскоростного сигнала: Проблемы проектирования для автомобильного Ethernet и интерфейсов SerDes

Системы автономного вождения должны обрабатывать несколько гигабайт данных в секунду с камер, миллиметровых радаров и лидаров. Обеспечение точной передачи этих сигналов со скоростью до десятков Гбит/с на печатных платах является основой проектирования целостности сигнала (SI).

Выбор материалов с низкими потерями: Традиционные материалы FR-4 демонстрируют чрезмерные потери на высоких частотах и не могут соответствовать требованиям. HILPCB предлагает ряд материалов с низкой диэлектрической проницаемостью (Dk) и низким коэффициентом рассеяния (Df) для высокоскоростных печатных плат для автономного вождения, таких как Megtron 6 и Tachyon 100G, для минимизации затухания сигнала.
Контроль импеданса: Высокоскоростные дифференциальные сигналы очень чувствительны к согласованию импеданса. Мы используем передовое программное обеспечение для расчета поля для точного моделирования импеданса и проводим 100% тестирование импеданса во время производства с использованием рефлектометрии во временной области (TDR), контролируя допуски в пределах ±5%, что намного строже, чем обычные ±10%.
Стратегии трассировки: Для высокоскоростных каналов, таких как SerDes, трассировка должна соответствовать строгим правилам, включая согласование длины, оптимизацию переходных отверстий (например, обратное сверление) и избегание трасс под прямым углом. Это особенно важно для автомобильных печатных плат с ИИ, обрабатывающих огромные объемы данных, поскольку любое искажение сигнала может привести к ошибочным суждениям алгоритма ИИ. Выбор услуги по производству высокоскоростных печатных плат от HILPCB гарантирует идеальную реализацию вашего проектного замысла.

Создано для вычислений ИИ: Целостность питания и терморегулирование для автомобильных ИИ-печатных плат

«Мозг» автономного вождения — ИИ-чипы — это энергоемкие «электрические тигры», переходные токи которых достигают сотен ампер. Это создает беспрецедентные проблемы для целостности питания (PI) и терморегулирования.

Надежная сеть распределения питания (PDN): Квалифицированная автомобильная ИИ-печатная плата должна иметь PDN со сверхнизким импедансом для обработки быстрых изменений нагрузки ИИ-чипов. Обычно это требует многослойной конструкции из 20 или более слоев с большими плоскостями питания и заземления. Технология толстомедных печатных плат HILPCB позволяет использовать внутренние слои с медью толщиной 6 унций или более, значительно снижая импеданс PDN и обеспечивая стабильное напряжение ядра.
Эффективное решение для терморегулирования: Потребляемая мощность, достигающая сотен ватт, если она не рассеивается эффективно, может привести к троттлингу чипа или даже к его выгоранию. Терморегулирование на уровне печатной платы имеет решающее значение. Мы используем встроенные термомонеты, массивы тепловых переходных отверстий и подложки с высокой теплопроводностью для обеспечения путей с низким термическим сопротивлением для отвода тепла от чипов к радиаторам, обеспечивая стабильную работу системы в различных условиях.

Получить предложение по печатным платам

Обзор требований к уровням безопасности ASIL по ISO 26262

Различные уровни ASIL имеют четкие количественные метрики для вероятности отказа системы, напрямую определяющие сложность проектирования и требования к верификации печатных плат.

Уровень ASIL	Метрика одноточечных отказов (SPFM)	Метрика скрытых отказов (LFM)	Вероятностная метрика аппаратных отказов (PMHF)
ASIL D	≥ 99%	≥ 90%	< 10 FIT (10⁻⁸ /h)
ASIL C	≥ 97%	≥ 80%	< 100 FIT (10⁻⁷ /h)
ASIL B	≥ 90%	≥ 60%	< 1000 FIT (10⁻⁶ /h)
ASIL A	≥ 60%	≥ 10%	< 10000 FIT (10⁻⁵ /h)

ASIL B ≥ 90% ≥ 60% < 1000 FIT (10⁻⁶ /h) ASIL A - (Информационно) - (Информационно) - (Информационно)

* FIT: Failure in Time (Отказ во времени), частота отказов на миллиард часов.

Ключ к слиянию датчиков: Основы проектирования печатных плат ADAS Lidar и печатных плат для обнаружения объектов

Автономное вождение основано на слиянии нескольких датчиков, каждый из которых имеет уникальные требования к проектированию печатных плат, совместно образуя передовую систему ADAS PCB.

ADAS Lidar PCB: Системы Lidar требуют передачи и приема лазерных импульсов на наносекундном уровне, что предъявляет чрезвычайно высокие требования к контролю синхронизации печатных плат и высокочастотным характеристикам. Печатные платы ADAS Lidar обычно используют высокочастотные материалы (такие как Rogers или Teflon) и требуют минимального джиттера и точного согласования задержек для обеспечения точных измерений расстояния.
Печатные платы для обнаружения объектов: Системы машинного зрения на основе камер являются основой распознавания объектов. Обработка нескольких видеопотоков высокого разрешения требует высокой вычислительной плотности, поэтому в печатных платах для обнаружения объектов часто используется технология межсоединений высокой плотности (HDI). Технология HDI, благодаря микропереходам и более тонким трассам, позволяет интегрировать больше компонентов в ограниченном пространстве, что делает ее ключевой для миниатюризации сложных печатных плат ADAS. HILPCB имеет обширный опыт в производстве HDI PCB и поддерживает сложные структуры, такие как межсоединения Anylayer.

Производственные возможности HILPCB автомобильного класса: Приверженность принципу «ноль дефектов» в соответствии с IATF 16949

Теоретические разработки в конечном итоге требуют исключительных производственных процессов для их реализации. Как профессиональный производитель автомобильных печатных плат, HILPCB полностью сертифицирована в соответствии с Системой менеджмента качества IATF 16949, общепризнанным высочайшим стандартом в автомобильной промышленности. Мы обязуемся не только поставлять продукцию, но и обеспечивать полный процесс контроля качества.

Строгий контроль процессов: Мы полностью внедряем основные инструменты автомобильной промышленности, включая расширенное планирование качества продукции (APQP), процесс одобрения производственных деталей (PPAP), анализ видов и последствий отказов (FMEA), статистический контроль процессов (SPC) и анализ измерительных систем (MSA). Каждый этап, от поступления сырья до отгрузки готовой продукции, находится под контролируемыми условиями.
Передовое автоматизированное оборудование: Наши производственные линии автомобильного класса оснащены высокоточными устройствами лазерного прямого формирования изображения (LDI), системами автоматической оптической инспекции (AOI) и рентгеновской инспекции (AXI), что позволяет проводить 100% проверку внутренних слоев цепей, точности выравнивания и качества сверления для устранения потенциальных дефектов на источнике.
Материалы и процессы автомобильного класса: Мы используем исключительно подложки от ведущих поставщиков, сертифицированных для автомобильных применений (таких как Shengyi и ITEQ), и применяем материалы и процессы с превосходной устойчивостью к CAF (проводящим анодным нитям), гарантируя, что печатные платы остаются свободными от коротких замыканий, вызванных электрохимической коррозией в условиях длительного воздействия высокого напряжения, высокой температуры и высокой влажности.

Сертификаты и квалификации производства автомобильного класса HILPCB

Наши полномочия — ваша гарантия уверенности. HILPCB стремится стать мировым лидером в области аппаратных решений для автомобильной электроники.

Сертификация/Квалификация	Стандарт	Основная ценность
IATF 16949:2016	Система менеджмента качества для автомобильной промышленности	Ориентация на отсутствие дефектов, полный контроль рисков процесса и постоянное улучшение
ISO 9001:2015	Система менеджмента качества	Стандартизированная основа обеспечения качества
Поддержка VDA 6.3	Аудит процессов немецкой автомобильной промышленности

Соответствует строгим требованиям к контролю процессов немецких OEM-производителей Поддержка сертификации AEC-Q Стандарт надежности автомобильных электронных компонентов Гарантирует, что продукция соответствует высоким требованиям автомобильных экологических приложений

От печатной платы до ЭБУ: Услуги по сборке PCBA автомобильного класса от HILPCB

Высокопроизводительная голая плата — это лишь первый шаг; надежная сборка является ключом к реализации функциональности автономных печатных плат L3. HILPCB предоставляет комплексные услуги по сборке автомобильных ЭБУ, распространяя строгие стандарты качества от производства печатных плат до готовых изделий PCBA.

Закупка и управление компонентами автомобильного класса: Мы поддерживаем глобально сертифицированные каналы закупки компонентов, чтобы гарантировать, что все материалы (чипы, конденсаторы, разъемы и т. д.), используемые в автомобильных ЭБУ, являются подлинными продуктами, соответствующими AEC-Q, со строгим входным контролем качества (IQC) и системами управления складом.
Высоконадежные процессы пайки: Наши производственные линии SMT оснащены высококлассными установочными машинами и печами оплавления, способными работать со сверхмалыми компонентами, такими как 01005, и BGA с высокой плотностью выводов. Для автомобильных применений мы используем паяльную пасту из специального сплава и точно оптимизируем профили пайки для достижения исключительной виброустойчивости и характеристик термической усталости.
Комплексное тестирование и защита: Каждая собранная печатная плата (PCBA) проходит испытания ICT (внутрисхемный контроль), FCT (функциональный контроль) и приработочные испытания для обеспечения 100% функциональности. Кроме того, мы предлагаем услуги конформного покрытия для обеспечения дополнительной защиты от влаги, пыли и коррозии, что еще больше повышает надежность в суровых условиях. Выберите услугу сборки под ключ HILPCB для бесперебойной работы от оптимизации дизайна до поставки массового производства.

Отслеживаемость и управление цепочкой поставок: Обеспечение полной безопасности жизненного цикла для печатных плат для беспилотных автомобилей

Для автомобильной промышленности отслеживаемость незаменима. При возникновении проблем с партией необходимо быстро идентифицировать затронутые транспортные средства. HILPCB внедрила комплексную систему отслеживаемости полного процесса.

Каждая отгруженная печатная плата для беспилотных автомобилей имеет уникальный идентификатор QR-кода. Сканирование этого кода раскрывает производственные детали, включая партию подложки, производственную линию, оператора, критические параметры процесса и партии компонентов, используемых при сборке. Это детальное управление не только соответствует требованиям IATF 16949, но и демонстрирует нашу приверженность безопасности перед клиентами. Будь то печатная плата для обнаружения объектов или печатная плата ADAS Lidar, мы предоставляем полные производственные записи для обеспечения безопасности полного жизненного цикла вашего продукта.

HILPCB Матрица возможностей сборки печатных плат автомобильного класса

Мы предоставляем комплексные решения по сборке автомобильной электроники от прототипирования до массового производства, соответствующие самым строгим техническим требованиям и требованиям к качеству.

Наименование услуги	Детали возможностей	Ценность для клиентов
SMT-монтаж	Компоненты 01005, BGA/QFN с шагом 0,35 мм, Рентгеновский контроль	Высокоточная, высоконадежная пайка
Технология сквозного монтажа (THT)	Селективная волновая пайка, Автоматизированная роботизированная сварка	Высокая консистентность, предотвращение повреждений от теплового удара
Услуги тестирования	AOI, ICT, FCT, Тесты на старение, Программирование	Комплексное функциональное тестирование и проверка надежности

Обеспечение 100% функционального соответствия отгружаемой продукции Дополнительные Процессы Конформное покрытие, андерфилл, запрессовка, программирование прошивки Повышение долгосрочной надежности в суровых условиях

Заключение

Печатная плата для автономного вождения является жемчужиной современной автомобильной технологии, обеспечивающей безопасность пассажиров и мечту о будущей мобильности. Ее проектирование и производство объединяют многомерные задачи, включая функциональную безопасность, целостность сигнала, целостность питания, тепловое управление и надежность в экстремальных условиях. Это требует от производителей не только передовых технических возможностей, но и глубокого понимания отрасли, а также корпоративной культуры, основанной на осознании качества и безопасности. Фабрика печатных плат Highleap (HILPCB), обладая многолетним глубоким опытом в секторе автомобильной электроники, создала комплексные возможности, охватывающие оптимизацию дизайна печатных плат, производство автомобильного класса и высоконадежную сборку PCBA. Мы строго придерживаемся стандартов ISO 26262, IATF 16949 и AEC-Q, стремясь предоставить глобальным разработчикам технологий автономного вождения аппаратные основы с «нулевым дефектом». Выбор HILPCB означает выбор профессионального партнера с глубоким пониманием автомобильной безопасности и качества. Давайте вместе строить будущее, двигаясь к более безопасной и умной эре мобильности.