会议与GPIOs汽车功能安全需求

汽车制造商正在建设高级驾驶员辅助系统(ADAS)来提高安全性。ADAS系统必须满足严格的性能、功率和成本要求,所以芯片系统(soc)构成ADAS和乘客安全系统集成高级协议和建立在前缘finFET过程技术。这个新类的设计者ADAS soc的挑战,以满足ISO 26262功能安全需求而设计和成熟周期缩短。此外,ADAS soc发展被分布在电子控制单元(ecu)在车辆在集中统一域控制器模块。域控制器可用于连接,舒适,或动力系统域,如图1所示。整合功能域控制器导致先前分布式功能被合并成一个较大的门数,高性能的集中式soc必须支持不同类型的串行和并行接口。与一个可能的灾难性故障单点由于外部侵略者如静电放电(ESD),设计师们精心选择IO库,达到或超过所需的SoC的功能安全、可靠性、和质量指标。

图1:汽车系统改变从分布式集中的域控制器ecu,把更多的单点故障的潜在需求。

通用IO (GPIO)和专业IOs (I2C, I3C LVDS)是必不可少的一部分集中的域控制器之间提供一个标准接口芯片。IO库放置在SoC作为一个环,使电力和信号连接板和提供关键保护SoC等电气干扰ESD事件或锁起来。图2显示了一个公共域控制器的案例研究,CPU通过I2C接口和数字传感器,并通过GPIO模拟传感器。

图2:域控制器使用多种IOs传感器和芯片之间的通信。

本文描述了汽车应用程序以及如何使用GPIOs automotive-qualified GPIO的解决方案可以帮助设计师加快上市时间和降低风险。

实现委托人的目标

ESD GPIOs资格包括的人体模型(HBM) > 2 kv,充放电管理(CDM) > 5,和插销(+ -100 ma)。所有三个必须符合原子能委员会a100 - 002 - e牧师,这是完成按照ANSI / ESDA电平js - 001规范。遵守,HBM需要满足500 v的压力水平,1 kv, 2 kv没有跳过。此外,设计师执行通过/失败测试之前和之后的ESD在室温温度和热。测试进行全面检查设备的规范,包括完整的直流参数测试和功能测试,所以总测试覆盖率是很重要的。确保合规门闩,设计师执行原子能委员会资格测试最高室温操作温度。

通过这套彻底测试,SoC的GPIO库需要支持ESD结构管理核心和电源电压之间的不同的场景。例如:

• ESD保护VDDC和VSSC之间垫芯片核心区域(内部供应的核心)
• ESD保护VDDIO和VSSIO之间垫(外部供应)
• 跨域电荷放电保护用品
• ESDBUS保护之间的任何两个理由芯片核心区域

在ESD事件的打击,ESD二极管将打开和创建一个低阻抗路径,限制了峰值电压和电流通过转移电流流向地面,从而保护了SoC。从防静电击穿保护,需要配备的特殊防静电夹,如图3所示。图3显示了汽车的ESD保护计划GPIOs。GPIOs包括传统RC-trigger夹和一个n二极管之间垫和地面支持- zap委托人。支持跨域ESD背靠背的二极管。除了GPIOs, ESD保护方案可用于专业IOs如I2C, I3C和LVDS。

图3:ESD保护方案生产GPIO IP。

在系统层面上,以缓解委托人风险,SoC设计人员可能使用其他技术,如包括旁路电容器、共模滤波器,铁氧体磁珠和/或隔离电阻。

达到/超过汽车的可靠性和质量标准

汽车电子委员会(AEC)定义了可靠性测试的汽车ICs AEC-Q100规范。AEC-Q100定义失败系统压力测试资格。soc,它定义了最低stress-test-driven资格要求和引用测试资格条件。

以满足AEC-Q100标准和坚持功能特定的应用程序的安全需求,汽车SoC设计团队在一定温度等级。0级是最严格的标准和指定一个环境温度范围从-40ºC + 150ºC。soc要求达到0级必须整合IO库已经在广泛的温度范围内具有足够的设计裕度提供较低的缺陷ppm (DPPM)可靠性。

除了AEC-Q100,一些铸造厂需要IP来满足自己的验收标准,它指定验证和资格要求部分基于统计分析的最小数量的样本在多个过程分裂。根据铸造的推荐这一特定的甲烷排放过程,IP供应商可以通过技术提高汽车级GPIOs如五西格玛设计利润与蒙特卡罗模拟在变化在设计过程中,电压,和温度。

失效模式和影响分析(FMEA)更加复杂的安全认证。减少自己的设计和SoC认证风险,设计者应集成IP ASIL B或ASIL D ISO 26262认证和创建用于对安全性要求苛刻的应用程序,同时满足AEC-Q100需求。认证的GPIO IP安全包包括失效模式影响和诊断分析(FMEDA)报告,安全手册,和认证报告加速达到客户目标ASILs安全评估和帮助。这些报告提供的证据达到更高的安全要求较低的风险违反系统故障硬件的元素。

IO库汽车出类拔萃

Synopsys对此DesignWare通用IO和专业IO (I2C, I3C和LVDS) IP包含所需的所有功能和细胞类型的设计师来创建完整的IO垫环汽车soc丝焊或倒装芯片包装。他们可用ASIL B的开发和评估专门为随机硬件故障。设计师喜欢Synopsys对此IO库,因为:

• ASIL B合规降低供应链风险和加速需求规格、设计、实现、集成、验证、验证和配置SoC-level功能安全
• 一个可编程GDSII支持许多使用模型和应用程序类型:
  • 四个可编程驱动的优点和两个杀率
  • 支持1.5 v, 1.8 v, 2.5 v和3.3 v IO供应电压故障保险和宽容的特性
• 使稳健设计保证金通过支持高达250 MHz的频率
• 5.5支持> 2 kv HBM > CDM和100 ma门闩规范改善静电恢复力

结论

汽车趋势正在推动对发展集中的域控制器具有复杂ADAS处理器执行多种功能和接口与各种不同的输入。支持汽车输入,保护乘客安全,IO库必须保护域控制器soc ESD等侵略者。满足严格的防静电目标和汽车需求,IP供应商必须使用特殊的IO设计技术。标准如AEC-Q100和电平要求额外的输入输出设计和测试需求。Synopsys对此DesignWare通用IO和专业IO (I2C, I3C和LVDS)非常适合于满足这些需求,同时满足功能安全、可靠性、和质量标准,帮助设计师加快上市时间和降低风险。

的更多信息

• 视频:新DesignWare通用IO IP
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