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Nicht nur Traumautos benötigen zuverlässige Speicherlösungen

| Autor / Redakteur: Marco Mezger * / Johann Wiesböck

Der Hypercar-Hersteller Rimac setzt bei Embedded-Speichermodul für Boot-Device, elektronische Steuergeräte und Infotainment-Systeme auf Speicherlösungen von ATP. Datenzuverlässigkeit und Langlebigkeit stehen hier an erster Stelle.

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Bild 1: Das Hypercar Rimac C_Two bringt Spitzenleistung auch unter schwierigen Bedingungen, z.B. bei rauem Wetter, extremer Belastung durch Schock und Vibration, plötzlichen Temperaturschwankungen oder sehr hohem Leistungsverbrauch.
Bild 1: Das Hypercar Rimac C_Two bringt Spitzenleistung auch unter schwierigen Bedingungen, z.B. bei rauem Wetter, extremer Belastung durch Schock und Vibration, plötzlichen Temperaturschwankungen oder sehr hohem Leistungsverbrauch.
(Bild: Rimac Automobili )

Rimac Automobili ist ein kroatischer Automobilhersteller, der elektrische Supersportwagen, Antriebe und Batteriesysteme entwickelt und herstellt. Der hier gezeigte Rimac C_Two (Bild 1) ist ein rein elektrobetriebenes Hypercar mit einem 1.914 PS starkem Motor, der innerhalb von 1,9 Sekunden von 0 auf 100 km/h beschleunigt und eine Höchstgeschwindigkeit von 412 km/h erreicht.

Der C_Two vereint anspruchsvolles Design mit extremer Leistung und zeugt von der Begeisterung, mit der das Unternehmen die Elektro-Revolution vorantreibt. Rimac mit Sitz in Sveta Nedelja bei Zagreb bezeichnet sich selbst als Technologieführer, der eine „spannende Zukunft“ gestalten will.

Rimac ist nicht nur für seine Hypercars bekannt, sondern auch Lösungsanbieter für leistungsstarke Komponenten, die alle inhouse entworfen, entwickelt und gebaut werden. Die technologischen Innovationen des Unternehmens sind bei der Herstellung von Subsystemen gefragt, nicht nur im Automotive-Bereich, sondern auch für nautische Systeme oder E-Bikes: Akkupacks, Infotainment, Antriebe und Elektronik, z.B. Motorsteuersysteme (ECUs), Fahrzeugsteuerungen (VCUs) und Umrichter. Rimac entwickelt außerdem Fahrerassistenzsysteme und bietet darüber hinaus Anwender- und OEM-Plattformen für vernetzte Fahrzeugsysteme an.

Rimac baut von A bis Z alles selbst und kontrolliert jeden Schritt des Fertigungsprozesses. Tatsächlich lässt sich unter einem Dach ein komplettes Auto entwerfen, entwickeln und fertigen. Nur hochwertige Bauteile werden in den Produkten verbaut. Das Unternehmen bietet sowohl Turnkey- als auch maßgeschneiderte Lösungen für spezielle Kundenanforderungen an.

Resistent gegen Vibration, Schock und Thermostress

Um dem eigenen Anspruch auf Perfektion gerecht zu werden, verbaut Rimac in sämtlichen Subsystemen und Autos ausschließlich Komponenten von hoher Qualität. Diese Komponenten sind erheblichen Herausforderungen ausgesetzt und müssen trotzdem zuverlässig funktionieren. Nur so lässt sich Fahrkomfort und Sicherheit gewährleisten. Von folgenden drei Herausforderungen ist hier die Rede:

Schock und Vibration – Moderne Hypercars röhren vielleicht nicht mehr ganz so dramatisch wie klassische Sportwagen. Aufgrund ihrer extrem hohen Geschwindigkeiten und Leistung und den unterschiedlichen Terrains, auf denen sie unterwegs sind, sind sie dennoch oft beträchtlichen Belastungen durch Schock und Vibration ausgesetzt.

Temperaturschwankungen – Dank hochentwickelter Wärmemanagementsysteme und neuartiger Materialien halten diese schnellen Autos den extremen thermischen Herausforderungen im Inneren und Äußeren stand. Die Bauteile müssen strengste Automotive-Standards erfüllen, um sicherzustellen, dass sich die elektrischen Komponenten für den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen eignen.

Leistungsaufnahme – Mit zunehmender elektrischer Leistung sind Autos heute eher Elektroniksysteme als mechanische Maschinen und setzen in Sachen Leistungsfähigkeit Maßstäbe. Angesichts der Leistungsaufnahme der Bauteile besteht eine der großen Herausforderungen darin, den Stromverbrauch zu minimieren.

Speicher für Boot-Device, Steuergeräte und Infotainment

In Hypercars kommen elektronische Steuerungen zum Einsatz, die zuverlässige Datenspeichermedien für ihre Bootprogramme, Infotainmentsysteme, Applikationen und sonstigen digitalen Inhalte erfordern. Für den C_Two und dessen Subsysteme hat sich Rimac mit ATP Electronics zusammengetan. Das Unternehmen ist mit 10 Jahren Automotive- und fast 30 Jahren Fertigungserfahrung ein erfahrener Player auf dem Markt für Industriespeicher.

Bild 2: Von vernetzten Autos erzeugte Daten: Moderne Autos sind zunehmend vernetzt und autonom. Sie erzeugen riesige Datenmengen, die es zu verarbeiten und natürlich zu speichern gilt.
Bild 2: Von vernetzten Autos erzeugte Daten: Moderne Autos sind zunehmend vernetzt und autonom. Sie erzeugen riesige Datenmengen, die es zu verarbeiten und natürlich zu speichern gilt.
(Bild: Statista )

ATP ist wie Rimac ein Originalhersteller und hat Lieferketten und Herstellungsprozesse fest im Griff, angefangen beim kleinsten und wichtigsten Baustein seiner flashbasierten Produkte: dem IC bzw. der integrierten Schaltung. Bei ATP findet die Qualitätssicherung komplett inhouse statt, von der Validierung der ICs über NAND-Charakterisierung, Wafer-Management, Validierung auf Package-Ebene, NAND-Flash-Screening, Designvalidierung und -test bis hin zum Pilotlauf und letztlich der Massenfertigung. Damit hat ATP maximale Flexibilität und kann je nach Kundenanforderung sowohl Standard- als auch maßgeschneiderte Lösungen anbieten.

Die ATP-Produkte erfüllen die strengsten Kriterien der internationalen Qualitäts- und Automotive-Normen. In ihrem robusten Package sind sie extrem beanspruchbar und zuverlässig. Dank umfassender Maßnahmen zur Sicherung der Langlebigkeit lässt sich ein maximaler Return of Invest (ROI) erzielen, und die Total Cost of Ownership (TCO) wird optimiert.

ATP e.MMC: Embedded-Speicherlösung für vernetzte Autos

Moderne Autos sind zunehmend vernetzt und autonom; damit wird das Fahren sicherer und komfortabler. Sie gelten heute allgemein als Teil des Internet of Things (IoT) und erzeugen riesige Datenmengen, die es zu verarbeiten und natürlich zu speichern gilt. Wie viele Daten vernetzte Autos erzeugen, zeigt die Grafik von Statista (Bild 2).

Bild 3: Trotz des kleinen Formfaktors bietet die ATP e.MMC eine hohe Speicherkapazität und eignet sich damit für das geringe Platzangebot in Fahrzeug-Subsystemen.
Bild 3: Trotz des kleinen Formfaktors bietet die ATP e.MMC eine hohe Speicherkapazität und eignet sich damit für das geringe Platzangebot in Fahrzeug-Subsystemen.
(Bild: ATP Electronics )

Das e.MMC von ATP dient als Boot-Device für elektronische Steuergeräte spezifischer Anwendungen sowie als Speicher für In-Vehicle-Infotainment-Systeme (IVI). Trotz des kleinen Formfaktors bietet die ATP e.MMC eine hohe Speicherkapazität und eignet sich damit für das geringe Platzangebot in Fahrzeug-Subsystemen (Bild 3). Die lötbare Speicherlösung ist widerstandsfähig gegen Schock und Vibrationen, nach AEC-Q100 Grade 3 qualifiziert und arbeitet zuverlässig in schwierigen Umgebungen mit einem industriellen Temperaturbereich von -40°C bis 85°C; die ATP e.MMCs mit Grade 2 Qualifizierung sogar bis 105°C.

Die ATP e.MMC ist für zuverlässige Performance ausgelegt. Sie hat eine um Faktor 2 bis 3 bessere Endurance als gewöhnliche e.MMCs und bietet somit höhere Terra Bytes Written (TBW)-Werte, zuverlässigere Datenspeicherung und eine längere Lebensdauer der Produkte bei minimaler Leistungsaufnahme.

In ATPs e.MMC kommen nur die hochwertigsten ICs zum Einsatz; und erfüllt somit die strengen Anforderungen, die Rimac hinsichtlich Hochleistungs-Datentransfer und -speicherung vorgibt. Über den gesamten Fertigungsprozess hinweg - vom IC bis hin zur Massenproduktion – wird sie umfassenden Tests und Validierungen unterzogen.

Bild 4: Akribisches Testen beginnt auf der IC-Ebene. In Power-Cycling-Tests werden plötzliche Stromausfälle simuliert und deren Auswirkungen auf häufig gelesene Anwendungen untersucht.
Bild 4: Akribisches Testen beginnt auf der IC-Ebene. In Power-Cycling-Tests werden plötzliche Stromausfälle simuliert und deren Auswirkungen auf häufig gelesene Anwendungen untersucht.
(Bild: ATP Electronics )

Technologien für Datenzuverlässigkeit und Data Retention, wie AutoRefresh und Dynamic Refresh, gewährleisten die Datenintegrität. Read-Disturb-Effekte in Bereichen, die häufig gelesen oder auf die kaum zugegriffen wird, werden vermieden. Mit Features wie SRAM Soft Error Detection and Recovery lassen sich unvorhersehbare Ereignisse umgehen, die das System beschädigen oder in kritischen autonomen Anwendungen die Personensicherheit gefährden könnten.

Durch spezielle Sudden Power-Off Recovery (SPOR)-Mechanismen wird sichergestellt, dass Daten, die vor einem Stromausfall an das e.MMC übertragen wurden, zuverlässig gespeichert und unversehrt bleiben. In Power-Cycling-Tests werden plötzliche Stromausfälle simuliert und deren Auswirkungen auf häufig gelesene Anwendungen, wie Betriebssystem-Boot und das Lesen von Straßenkarten, untersucht (Bild 4).

Bild 5: Der SPOR-Mechanismus – umfassend geprüft mit der Power-Cycling-Testplattform von ATP – mindert die Risiken während eines plötzlichen Stromausfalls (Abbildung nur zur Information, die eigentliche Darstellung kann abweichen).
Bild 5: Der SPOR-Mechanismus – umfassend geprüft mit der Power-Cycling-Testplattform von ATP – mindert die Risiken während eines plötzlichen Stromausfalls (Abbildung nur zur Information, die eigentliche Darstellung kann abweichen).
(Bild: ATP Electronics )

Im Rapid Diagnostic Test (RDT) auf Massenproduktionsebene wird die Produktzuverlässigkeit mithilfe von Stressbeschleunigern, wie extremen Temperatur- oder Strom-/Spannungswerten, und weiteren Faktoren evaluiert. So lassen sich früh auftretende und verborgene Fehler identifizieren.

Die ATP e.MMCs werden in einer speziell entwickelten Rapid-Diagnose-Testkammern bei niedrigen (-40°C) sowie hohen Temperaturen (85°C) Temperaturwechseltests unterzogen. Je nach Kundenanforderung lassen sich auch hohe Stückzahlen testen (Bild 5).

Je länger ein Gerät im Einsatz oder höheren Temperaturen und Programmier-/Löschzyklen ausgesetzt ist, desto mehr nimmt in der Regel die Data Retention ab. Die nachfolgende Grafik zeigt, dass die ATP e.MMC Daten länger im Speicher hält (Retention) als andere Lösungen – dank der Kombination aus hochwertigen 3D-MLCs, Low Density Parity Checks (LDPC) zur Fehlerkorrektur und umfassenden RDT-Prüfungen. Die ATP e.MMC bietet in rauen Einsatzumgebungen mit Extremtemperaturen sowie in anspruchsvollen industriellen Anwendungen mit häufigen Lese-/Schreib-/Löschvorgängen eine zuverlässige Performance und bessere Endurance (Bild 6).

Bild 6: RDT auf Massenproduktionsebene evaluiert Produkte bei extremen Temperaturen.
Bild 6: RDT auf Massenproduktionsebene evaluiert Produkte bei extremen Temperaturen.
(Bild: ATP Electronics )

Fazit: Die ATP e.MMC kommt äußerlich bescheiden daher und ist trotz ihres winzigen Footprints die erste Wahl für den Rimac C_Two: Beide wurden von A bis Z in-house entwickelt und akribisch auf ihre Eignung im langen und zuverlässigen Einsatz getestet. Sie spiegeln den Fokus auf technische Details, ein luxuriöses Erscheinungsbild und bahnbrechende Leistungsfähigkeit wider. Eine derart leistungsstarke Datenspeicherung ist in den neuen Rimac Hypercars ein Muss, und dieser Herausforderung ist die ATP e.MMC auf jeden Fall gewachsen. Mehr Infos zu Rimac Automobili finden Sie unter www.rimac-automobili.com. Weitere Informationen zu den Speicherlösungen von ATP Electronics finden Sie auf den Webseiten www.atpinc.com/blog/list/memory-cards und www.atpinc.com. Marco Mezger und weitere Speicherspezialisten von ATP Electronics können Sie auf der embedded world in Nürnberg treffen in Halle 1 am Stand 320.

Dieser Beitrag ist erschienen in der Fachzeitschrift ELEKTRONIKPRAXIS Ausgabe 3/2020 (Download PDF)

* Marco Mezger ist Global Vice President beim Taiwanesischen Speicherspezialisten ATP Electronics.

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