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Uso de FPGAs en aplicaciones automotrices

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Una FPGA para todas las aplicaciones

A diferencia de otros FPGAs, los productos del catálogo de Microchip se basan en una memoria de configuración no volátil, lo que los hace inmunes a los SEU.

Así, la gama de FPGA de Microchip adecuada para aplicaciones automotrices viene, esencialmente, desde hace tres generaciones. Todas estas ofrecen un funcionamiento instantáneo.

Las FPGA de tercera generación, basados ​​en la gama IGLOO, ofrecen baja potencia e inmunidad SEU. Las aplicaciones particulares incluyen el control de tracción para el motor de accionamiento, que requiere inmunidad SEU y encendido instantáneo: una estructura FPGA integrada en la memoria Flash no necesita un ciclo de configuración, por lo que el control del motor está disponible en el arranque.

El control de inyección de un motor también necesita baja potencia e inmunidad SEU, así como muy buena resistencia a la temperatura para trabajar cerca del motor. La gama IGLOO puede trabajar a temperaturas de unión de hasta +135 °C.

Las aplicaciones de telemetría para datos de vehículos necesitan un dispositivo que use poca energía porque los sensores pueden estar enviando información constantemente a otras partes del automóvil.

En la cuarta generación de FPGAs, Microchip ofrece las gamas SmartFusion2 e IGLOO2. Con baja potencia, inmunidad SEU y seguridad, encuentran un uso particular en el control de bombas y convertidores de CC a CC. Estos deben funcionar constantemente, por lo que la inmunidad SEU es vital para evitar interrupciones.

FPGA SoC basada en RISC-V con arquitectura abierta ISA

La quinta generación de FPGAs está representada por la gama PolarFire. Estas ofrecen baja potencia, inmunidad SEU, seguridad con criptografía de descarga, un factor de forma pequeño y capacidades para funcionar con Linux en tiempo real. Estos son importantes para aplicaciones como la agregación de imágenes de múltiples sensores. Cockpit AI puede usar el aprendizaje automático para monitorizar al conductor o el interior del automóvil. Algunas legislaciones ya exigen el uso de sistemas de monitorización de conductores en vehículos nuevos.

Elevada fiabilidad en las aplicaciones automotrices

Posiblemente, el mayor atributo que puede tener una FPGA en aplicaciones automotrices es la fiabilidad. De nuevo, esto se reduce en gran medida a las SEU. Los efectos de estos SEU se miden utilizando el concepto de FIT o fallas por 1×109 horas, lo que equivale a 114.077 años.

Para un dispositivo basado en memorias SRAM, si asumimos una tasa de FIT de 400, esto equivale a una falla cada 285 años. Esto parece bueno, pero si escalamos esto a una flota de, digamos, 100.000 vehículos, experimentarán 350 fallas al año. El número equivalente para las FPGAs basados ​​en Flash de Microchip es cero, sin fallas por año.

Las FPGA de Microchip también ofrecen una serie de otras ventajas. Su bajo consumo de energía significa que los usuarios pueden ahorrar hasta un 50 % de la energía que necesitan otros dispositivos. La seguridad también está garantizada por un criptoprocesador que es resistente a los ataques de análisis de potencia diferencial (DPA). Estos ataques analizan la correlación entre el uso de electricidad de un chip en una tarjeta inteligente y la clave de cifrado que contiene. El análisis revela partes de la clave criptográfica cada vez, y se repite hasta que se revela la clave completa.

Además, las FPGA ofrecen grandes ventajas para aplicaciones automotrices. Fáciles de programar y reprogramar, son un método adaptable para proporcionar control y análisis de datos en una amplia gama de tareas en el vehículo, desde control de motores hasta análisis rápido de datos de sensores. Muchas de estas aplicaciones requieren elevada fiabilidad, bajo uso de energía y alta seguridad, todos los atributos que pueden ofrecer los FPGA de Microchip para las nuevas aplicaciones automotrices.

Para conocer más, mira en https://www.microchip.com/en-us/products/fpgas-and-plds/fpgas

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