eng
DOI: 10.22184/1992-4178.2020.198.7.88.92
HDI‑технологии для беспилотных автомобилей
Ш. Шпинци
Современная автомобильная индустрия невероятно быстро меняется – именно в наши дни происходит переход от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания и ручным управлением к системам с электронным управлением без участия человека. Такая трансформация ставит перед разработчиками автомобильной электроники множество сложных задач, связанных с переходом от проектирования и производства полуавтоматических систем к полностью беспилотным транспортным средствам.
В производстве электронных составляющих систем управления эти задачи решаются в числе прочего путем внедрения технологии HDI (межсоединений высокой плотности).
Технология НDI, уже давно существующая и изначально используемая производителями смартфонов, теперь позволит разработчикам автомобилей воплотить в реальность как полу-, так и полностью автоматические автомобили, сэкономив при этом свободное место на печатной плате для дополнительных компонентов.
Это растущий рынок. Согласно отчету компании Allied Market Research, глобальный рынок HDI‑плат в 2017 году составил около 9,49 млрд долл., и ожидается, что к 2025 году достигнет 22,26 млрд, увеличиваясь с совокупным темпом годового роста (CAGR) в 11,1% с 2018 по 2025 год. Доля рынка сегмента потребительской электроники, включая ноутбуки, смартфоны, планшеты и портативную электронику, цифровые камеры и другие устройства, в 2017 году составляла 42%. «В ближайшем будущем расширение использования HDI‑технологий в автомобилях обеспечит новые возможности для роста общего рынка HDI‑плат», – говорится в отчете.
Для автомобильной электроники ключевая задача – уменьшение габаритов встроенных систем при обеспечении быстро растущих требований по количеству внешних информационных связей и скорости обмена данными, по числу и разнообразию силовых электрических агрегатов, возможностям мультимедийных систем и систем автономного управления. И в этом должны и могут помочь HDI‑технологии.
Что ждет автомобильную электронику в ближайшем будущем
Ассоциация инженеров автомобилестроения (SAE) определила, что между 2025 и 2033 годами ожидается 1000%-ный прирост количества беспилотных автомобилей 4-го и 5-го уровней. В течение этих восьми лет будет наблюдаться экспоненциальный рост числа таких машин от 1 до 10 млн шт.
Уровни беспилотных транспортных средств 4 и 5 (Level 4, Level 5) определяются как высокоавтоматизированные и полностью автоматизированные соответственно. Уровень 4 требует ограниченного управления человеком – машины способны реагировать на события вокруг них, относящиеся к таким функциям, как рулевое управление, торможение, ускорение, контроль состояния транспортного средства и дороги, безопасное изменение полосы движения, разворот, использование сигналов и т. п. На уровне 5 участие человека не требуется вообще. Машина контролирует все важные задачи и может обрабатывать данные и принимать решения в любых возможных динамических дорожных ситуациях, например в пробках или при съезде на автомагистраль.
Эти прогнозы подкрепляются активностью мировых производителей автомобилей и электроники, объединившихся для разработок в области беспилотных транспортных средств, достигнутыми ими сегодня результатами и оптимистичными планами на очень близкое будущее. Вот несколько примеров таких планов [3]:
Круг задач для электроники
автономного автомобиля
В целом электроника для автономного автомобиля по сравнению с традиционной автоэлектроникой должна иметь новые, расширенные функциональные возможности, гарантирующие безопасность, отказоустойчивость, а также возможность обмена данными между системами внутри и снаружи автомобиля.
Задача № 1: бесперебойный обмен данными
В полу- или полностью автономных транспортных средствах необходимо обеспечить бесперебойную связь. Технологии позволяют автомобилям получать данные от других автомобилей, а также иных источников и дополнять ими информацию бортовых датчиков, таких как радио-, лазерные и УЗ-локаторы, камеры, что позволяет автомобилю управлять собой. Внешние информационные связи основаны на передаче и получении большого объема данных по радиочастотам. Их принято делить на три группы: V2V – «автомобиль – автомобиль», V2I – «автомобиль – инфраструктура» и V2X – «автомобиль – все остальное».
Задача № 2: «электрификация» автомобиля
Переход от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания к гибридным и электрическим машинам с аккумуляторами или топливным элементам (HEV, BEV, FCEV) потребует гораздо большего количества силовых электронных и электромеханических устройств.
Задача № 3: мультимедийная система
Возможности мультимедийной системы будут развиваться по мере совершенствования технологий и увеличения количества свободного времени у «водителей».
Задача № 4: электроника для беспилотного управления
Умным автономным транспортным средствам, чтобы передвигаться без участия водителя, необходимо обрабатывать огромное количество данных. Менеджеры компании Intel отмечают, что компоненты, используемые в беспилотных автомобилях, – камеры, радиолокаторы, эхолокаторы, GPS, лазерные локаторы и другие, совсем небольшие и при этом высокофункциональные устройства – генерируют около 4 000 Гбайт данных в день! [4].
Почему HDI?
Автономная электроника уже не может занимать весь багажник, как это было в старых моделях. Требуется обеспечить весь необходимый функционал, но при этом степень интеграции устройств должна быть увеличена, а их размеры – уменьшены.
Примером решения аналогичной задачи может служить мобильный телефон. Первые образцы этой техники имели длину около 30 см и весили больше килограмма, их аккумулятор мог держать заряд около 30 мин, а для того чтобы его зарядить, требовалось около 10 ч – огромная разница по сравнению с современными смартфонами! Благодаря множеству технологических прорывов новые мобильные телефоны не только отличаются от телефонов из 1980-х по весу и размеру, но и обладают гораздо более развитым функционалом: появились экраны, высокочастотные соединения и т. д.
Подобная технологическая эволюция – уменьшение размеров при одновременном росте функциональности – происходит и в отрасли беспилотных транспортных средств. Сегодняшний уровень совершенства мобильных телефонов достигнут благодаря использованию высокоплотных межсоединений в печатных платах – технологий HDI.
Теперь эта технология может обеспечить необходимый результат при разработке автономных автомобилей, предоставив для них электронные устройства с более высокой функциональностью, плотностью компоновки, меньшими весом и размерами.
Для компаний, поставивших своей целью производство и продажу беспилотных транспортных средств, технологии HDI перспективны не только потому, что полностью отвечают их потребностям, позволяя производить надежные, компактные изделия с расширенным функционалом. Не менее важно и то, что HDI – это проверенное и испытанное решение. Технологии HDI подтвердили свою пригодность для массового производства, они опираются на отработанные схемы поставок, что позволяет рассчитывать на высокий коэффициент выхода годных и конкурентные цены выпускаемой продукции.
ЛИТЕРАТУРА
IHS Markit 2018
Prismark Partners LLC, Electronics Supply Chain Reporter, 1-й кв. 2019 года
https:/emerj.com/ai-adoption-timelines/self-driving-car-timeline-themselves-top‑11-automakers/
https://www.networkworld.com/article/3147892/one-autonomous-car-will-use‑4000-gb-of-dataday.html
Ш. Шпинци
Современная автомобильная индустрия невероятно быстро меняется – именно в наши дни происходит переход от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания и ручным управлением к системам с электронным управлением без участия человека. Такая трансформация ставит перед разработчиками автомобильной электроники множество сложных задач, связанных с переходом от проектирования и производства полуавтоматических систем к полностью беспилотным транспортным средствам.
В производстве электронных составляющих систем управления эти задачи решаются в числе прочего путем внедрения технологии HDI (межсоединений высокой плотности).
Технология НDI, уже давно существующая и изначально используемая производителями смартфонов, теперь позволит разработчикам автомобилей воплотить в реальность как полу-, так и полностью автоматические автомобили, сэкономив при этом свободное место на печатной плате для дополнительных компонентов.
Это растущий рынок. Согласно отчету компании Allied Market Research, глобальный рынок HDI‑плат в 2017 году составил около 9,49 млрд долл., и ожидается, что к 2025 году достигнет 22,26 млрд, увеличиваясь с совокупным темпом годового роста (CAGR) в 11,1% с 2018 по 2025 год. Доля рынка сегмента потребительской электроники, включая ноутбуки, смартфоны, планшеты и портативную электронику, цифровые камеры и другие устройства, в 2017 году составляла 42%. «В ближайшем будущем расширение использования HDI‑технологий в автомобилях обеспечит новые возможности для роста общего рынка HDI‑плат», – говорится в отчете.
Для автомобильной электроники ключевая задача – уменьшение габаритов встроенных систем при обеспечении быстро растущих требований по количеству внешних информационных связей и скорости обмена данными, по числу и разнообразию силовых электрических агрегатов, возможностям мультимедийных систем и систем автономного управления. И в этом должны и могут помочь HDI‑технологии.
Что ждет автомобильную электронику в ближайшем будущем
Ассоциация инженеров автомобилестроения (SAE) определила, что между 2025 и 2033 годами ожидается 1000%-ный прирост количества беспилотных автомобилей 4-го и 5-го уровней. В течение этих восьми лет будет наблюдаться экспоненциальный рост числа таких машин от 1 до 10 млн шт.
Уровни беспилотных транспортных средств 4 и 5 (Level 4, Level 5) определяются как высокоавтоматизированные и полностью автоматизированные соответственно. Уровень 4 требует ограниченного управления человеком – машины способны реагировать на события вокруг них, относящиеся к таким функциям, как рулевое управление, торможение, ускорение, контроль состояния транспортного средства и дороги, безопасное изменение полосы движения, разворот, использование сигналов и т. п. На уровне 5 участие человека не требуется вообще. Машина контролирует все важные задачи и может обрабатывать данные и принимать решения в любых возможных динамических дорожных ситуациях, например в пробках или при съезде на автомагистраль.
Эти прогнозы подкрепляются активностью мировых производителей автомобилей и электроники, объединившихся для разработок в области беспилотных транспортных средств, достигнутыми ими сегодня результатами и оптимистичными планами на очень близкое будущее. Вот несколько примеров таких планов [3]:
- «Наша цель – к 2021 году создать машину, которая сможет полностью автономно ехать по автомагистрали» (Хакан Самуэльсон, CEO, Volvo, 2019 г.);
- «…профессиональное и полностью автономное вождение в серийном исполнении к 2021 году» (BMW, 2018 г.);
- «Маск объявил, что к концу года «Тесла» сможет проехать от Лос-Анджелеса до Нью-Йорка без участия водителя» (Tesla, 2019 г.);
- «Водитель не нужен. Благодаря компании «Форд» это будет возможно к 2021 году, когда у нас будут полностью автоматические беспилотные машины в коммерческой эксплуатации» (Ford Motor Co., 2019 г.).
Круг задач для электроники
автономного автомобиля
В целом электроника для автономного автомобиля по сравнению с традиционной автоэлектроникой должна иметь новые, расширенные функциональные возможности, гарантирующие безопасность, отказоустойчивость, а также возможность обмена данными между системами внутри и снаружи автомобиля.
Задача № 1: бесперебойный обмен данными
В полу- или полностью автономных транспортных средствах необходимо обеспечить бесперебойную связь. Технологии позволяют автомобилям получать данные от других автомобилей, а также иных источников и дополнять ими информацию бортовых датчиков, таких как радио-, лазерные и УЗ-локаторы, камеры, что позволяет автомобилю управлять собой. Внешние информационные связи основаны на передаче и получении большого объема данных по радиочастотам. Их принято делить на три группы: V2V – «автомобиль – автомобиль», V2I – «автомобиль – инфраструктура» и V2X – «автомобиль – все остальное».
Задача № 2: «электрификация» автомобиля
Переход от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания к гибридным и электрическим машинам с аккумуляторами или топливным элементам (HEV, BEV, FCEV) потребует гораздо большего количества силовых электронных и электромеханических устройств.
Задача № 3: мультимедийная система
Возможности мультимедийной системы будут развиваться по мере совершенствования технологий и увеличения количества свободного времени у «водителей».
Задача № 4: электроника для беспилотного управления
Умным автономным транспортным средствам, чтобы передвигаться без участия водителя, необходимо обрабатывать огромное количество данных. Менеджеры компании Intel отмечают, что компоненты, используемые в беспилотных автомобилях, – камеры, радиолокаторы, эхолокаторы, GPS, лазерные локаторы и другие, совсем небольшие и при этом высокофункциональные устройства – генерируют около 4 000 Гбайт данных в день! [4].
Почему HDI?
Автономная электроника уже не может занимать весь багажник, как это было в старых моделях. Требуется обеспечить весь необходимый функционал, но при этом степень интеграции устройств должна быть увеличена, а их размеры – уменьшены.
Примером решения аналогичной задачи может служить мобильный телефон. Первые образцы этой техники имели длину около 30 см и весили больше килограмма, их аккумулятор мог держать заряд около 30 мин, а для того чтобы его зарядить, требовалось около 10 ч – огромная разница по сравнению с современными смартфонами! Благодаря множеству технологических прорывов новые мобильные телефоны не только отличаются от телефонов из 1980-х по весу и размеру, но и обладают гораздо более развитым функционалом: появились экраны, высокочастотные соединения и т. д.
Подобная технологическая эволюция – уменьшение размеров при одновременном росте функциональности – происходит и в отрасли беспилотных транспортных средств. Сегодняшний уровень совершенства мобильных телефонов достигнут благодаря использованию высокоплотных межсоединений в печатных платах – технологий HDI.
Теперь эта технология может обеспечить необходимый результат при разработке автономных автомобилей, предоставив для них электронные устройства с более высокой функциональностью, плотностью компоновки, меньшими весом и размерами.
Для компаний, поставивших своей целью производство и продажу беспилотных транспортных средств, технологии HDI перспективны не только потому, что полностью отвечают их потребностям, позволяя производить надежные, компактные изделия с расширенным функционалом. Не менее важно и то, что HDI – это проверенное и испытанное решение. Технологии HDI подтвердили свою пригодность для массового производства, они опираются на отработанные схемы поставок, что позволяет рассчитывать на высокий коэффициент выхода годных и конкурентные цены выпускаемой продукции.
ЛИТЕРАТУРА
IHS Markit 2018
Prismark Partners LLC, Electronics Supply Chain Reporter, 1-й кв. 2019 года
https:/emerj.com/ai-adoption-timelines/self-driving-car-timeline-themselves-top‑11-automakers/
https://www.networkworld.com/article/3147892/one-autonomous-car-will-use‑4000-gb-of-dataday.html
Отзывы читателей
