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- ELETTRONICA OGGI 431 - OTTOBRE 2013
COMPONENTS
SECURITY
alto rischio che richiedono livelli C e D. Un esempio di tale
applicazione che utilizza un sensore di posizione magnetico
è il pedale del freno, dove il sensore misura la posizione
del pedale rispetto alla sua corsa. Per questa applicazione,
l’unità di controllo elettronico (ECU) deve essere in grado
di individuare ogni potenziale guasto del sensore. Ad esem-
pio, se il sensore imposta l’uscita a un determinato segnale
statico, questa “flag di errore” sarà rilevata dall’ECU, che a
sua volta attuerà una soluzione predefinita per salvaguar-
dare la sicurezza del veicolo e dei suoi passeggeri.
Come si può facilmente immaginare, l’esecuzione di una
simile analisi FMEDA richiede una stretta collaborazione tra
ams e il cliente: questi dovrà specificare i suoi requisiti di
sicurezza per consentire ad ams di mettere a punto l’analisi
FMEDA in base al tipo di sensore e ai requisiti selezionati.
Se il sensore di posizione dovesse essere una parte rea-
lizzata e sviluppata su misura (ASIC) per un determinato
cliente, tale analisi FMEDA diventerà una parte organica del
processo di sviluppo del chip.
Il processo di analisi FMEDA è chiaramente più difficile da
implementare per i dispositivi standard utilizzati in varie
applicazioni. La soluzione sviluppata da ams prevede un’a-
nalisi FMEDA organizzata su due livelli.
La prima fase misura la capacità del sensore di soddisfa-
re gli obiettivi di sicurezza del cliente. Questa tipologia di
FMEDA è un’analisi di funzionamento condotta al livello del
circuito integrato.
La seconda fase è, nei fatti, una seconda analisi FMEDA,
condotta allo scopo di modificare l’implementazione del
dispositivo da parte del cliente al fine di conseguire il livello
ASIL desiderato. Questa seconda analisi potrebbe compor-
tare modifiche a livello di chip e, al contempo, potrebbe
implicare l’utilizzo di diversi componenti esterni o di una
rielaborazione del layout del PCB.
Il processo di analisi del rendimento in termini di sicurezza
di un sensore ams non si ferma qui: ams offre ai clienti un
ulteriore calcolo del tasso di FIT per ogni sensore. Infatti,
per alcune applicazioni, il solo tasso di FIT del sensore può
essere sufficiente per consentire al cliente di calcolare il
grado di sicurezza richiesto, aggregando i tassi di FIT per
ogni elemento dell’applicazione allo scopo di produrre un
tasso di FIT totale per l’intera applicazione.
Il tasso di FIT misura il numero medio di occorrenze di gua-
sto in un dispositivo su 109 ore di funzionamento (equiva-
lenti a 114.000 anni). 1 FIT = 1 errore in 109 h. Il tasso di FIT
per i dispositivi standard ams dipende dalla tecnologia di
processo, dall’area dei die e dalla temperatura di esercizio.
In generale, la temperatura è il fattore che ha il maggiore
impatto sul tasso di FIT.
Progettazione di dispositivi hardware
per il funzionamento sicuro
Come può essere progettato un sensore di posizione
magnetico in grado di soddisfare standard di sicurezza fun-
zionale elevati? La gamma dei dispositivi ams si basa su un
certo numero di tecniche, ma una decisione fondamentale
per il cliente è la scelta tra un dispositivo a die singolo o un
package ridondante (doppio die).
La nuova tecnologia “3D Hall” svolge un ruolo importante in
un simile contesto: l’ultima generazione di sensori di posi-
zione ams può misurare gli spostamenti sugli assi x, y e z.
Questa tecnologia si rivela particolarmente utile per gli OEM
che devono ottenere la conformità alla norma ISO26262.
Ciò è dovuto al fatto che i sensori 3D di ams possono rag-
giungere livelli ASIL B o ASIL C (a seconda dell’applicazione
e dei requisiti di sicurezza del cliente) con un singolo die.
Un procedura interna di sicurezza in questi dispositivi 3D
controlla la presenza di qualsiasi errore interno ad ogni
avviamento del dispositivo. Mentre i sensori di posizione
senza contatto prodotti dalla concorrenza devono utilizzare
due die, il dispositivo a die singolo di ams offre notevoli
vantaggi in termini di costo e di progettazione del sistema.
Ad ogni modo nelle applicazioni più critiche in termini di
sicurezza, quali i pedali, una soluzione a doppio die è obbli-
gatoria. Due sensori e due alimentatori lavorano in paral-
lelo, mentre un microcontrollore mette a confronto le due
uscite. Se si verifica una discrepanza, il microcontrollore
rileva un errore. Per soddisfare tale requisito ams ha svilup-
pato una tecnologia a die sovrapposti in cui i due sensori
indipendenti sono sovrapposti in un singolo package (Fig.
2). Ciò garantisce che entrambi i die occupino la stessa
posizione nel campo magnetico e quindi restituiscano le
stesse misure in uscita durante il normale funzionamento.
Attraverso l’implementazione del sistema di rilevamento
3D Hall, dei die sovrapposti e di altre tecnologie, ams è in
grado di garantire il superamento dei test di sicurezza più
impegnativi nel settore automotive da parte dei propri sen-
sori di posizione magnetici.
Q
Fig. 2 - Die del sensore di posizione sovrapposti in un singolo package
