Couverture ElectroniqueS n°127

En passant l'épreuve de la norme AEC-Q100 grades 1 et 2, la famille de FPGA ProAsic3 d'Actel se positionne en alternative aux technologies Asic habituellement employées par les fabricants automobiles. Selon Actel, ses plus récents produits basse consommation ProAsic3 sont les premiers FPGA à passer avec succès le niveau de qualification grade 1 de l'AEC-Q100, comprenant une batterie de tests d'endurance, de fiabilité et de qualité pour les applications automobiles. Accompagnant ces composants, Actel annonce également la mise en place d'un support pour le processus d'homologation des pièces de production (PPAP), garant de la présence d'une documentation spécifique et exhaustive pour chacun des éléments de la chaîne d'approvisionnement des constructeurs de véhicules.En passant cette épreuve de robustesse, les ProAsic3 doivent permettre aux circuits programmables de ne plus se cantonner aux environnements, plus accueillants, de l'habitacle et des applications d'informatique de loisirs et de télématique, pour investir les fonctions critiques logées sous le capot, comme les modules de contrôle moteur et de transmission ou les organes de sécurité, fief classiquement réservé aux Asic ou autres ASSP.De plus, profitant de sa technologie flash intrinsèquement encline à de basses consommations – et par conséquent à des dissipations thermiques du circuit limitées –, ces composants présenteraient une tenue à de larges gammes de températures de fonctionnement et seraient, de ce fait, adaptés à un logement dans des espaces réduits aux capacités de ventilation limitées, comme les systèmes de caméra de recul ou « d'angle mort ».Des équipementiers vont d'ailleurs mettre en &oelig;uvre dès à présent les ProAsic3 d'Actel pour de prochaines applications : Delphi Corp. pour une application de commande moteur diesel ou Magna Electronics pour un système de vision automobile.Fonctionner jusqu'à 135°C sans emballement thermiqueEn passant le grade 1 de la norme AEC-Q100, ces FPGA garantissent un fonctionnement dans une plage de température comprise entre -40°C et +125°C, avec une température de jonction de la puce pouvant monter jusqu'à 135°C. A cette température, le ProAsic3 se caractérise par un courant statique de 40 mA, lui permettant d'endurer des épisodes de températures extrêmes sans risques d'emballement (*) ou de dégradation de la fiabilité thermique. Actel précise que le composant peut fonctionner en permanence à une telle température de jonction, et que le principal impact concerne la durée de rétention de la mémoire flash, qui passe de dix ans à quatre ans lorsque le silicium monte de 115°C à 135°C.Pour relativiser ces données, remarquons qu'il s'agit là d'un contexte particulièrement défavorable de température, et qu'à 70°C de température de jonction, la durée rétention est supérieure à un siècle.Rappelons au passage – parmi les caractéristiques des ProAsic3 et, plus généralement, des technologies de composants programmables basées sur de la mémoire flash (ou à antifusibles) – l'immunité de ces circuits aux « firmware errors » provoqués par des SEU (de l'anglais Single event upset, appelés également soft error), phénomènes incompatibles avec la recherche du zéro défaut de l'industrie automobile. Réservés il y a encore quelques années aux systèmes amenés à fonctionner en haute altitude ou dans l'espace, les SEU correspondent aux basculements des éléments logiques – d'une mémoire par exemple – provoqués par les passages de particules à haute énergie (protons, neutrons) dans la puce et qui altèrent les informations stockées. Si pour les technologies dont les tailles de transistors sont suffisamment grandes (> 100 nm) ce phénomène peut être considéré comme insignifiant au niveau de la mer, le champ de neutrons y est suffisamment dense pour ne plus être négligeable une fois passé en dessous de la barre des 100 nm ; d'autant que la sensibilité à ces particules s'accroît au fur et à mesure de la miniaturisation des micro-composants, et de la diminution des tensions d'alimentation. Ceci annoncerait des difficultés de fiabilité pour les technologies de circuits programmables dont le routage ou les paramètres d'E/S dépendent de cellules mémoire de type Sram.Il existe bien des systèmes de correction d'erreur face à ces SEU imprévisibles – comme la mise en &oelig;uvre de registres redondants avec système de vote majoritaire –, mais ceux-ci sont des consommateurs d'éléments logiques, quand bien même, à surfaces de silicium équivalentes, la Sram en propose davantage et à un prix moindre que pour les technologies flash ou antifusibles.Les circuits ProAsic3 d'Actel qualifiés AEC-Q100 grade 2 (-40/ +105°C) et grade 1 (-40/+125°C) sont disponibles en versions de 60 000 à 1 million de portes. Cette dernière, sous la référence A3P1000, est disponible au prix unitaire de 20 $ par quantité de 250 000 pièces. Les autres versions A3P060, A3P125 et A3P250 sont pour l'instant disponibles à l'échantillonnage et devraient être en production de masse d'ici la fin de l'année.(*) L'emballement thermique est un processus destructif se manifestant sur les semiconducteurs fonctionnant à température élevée. Dans un tel contexte, les courants statiques ont tendance à augmenter. Ceci se manifeste également par la hausse de la puissance dissipée qui va faire monter la température ambiante, élevant à nouveau la consommation du composant, et ce jusqu'à sa destruction.

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