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オーバー・ザ・エア接続による迅速な更新、しかし新たなセキュリティ課題も オーバー・ザ・エア接続による迅速な更新、しかし新たなセキュリティ課題が生じる 車両システムのコンピュータ化が加速するにつれて、制御ファームウェアの更新とセキュリティの確保は自動車メーカーにとって新たな責任となりました。オーバーザエア接続により、特にセキュリティホールを閉じる重要なパッチを、ユーザーの介入なしに何千台もの車に静かにプッシュすることができます。ただし、オーバーザエアソリューションは二刃の剣であることを認識することが重要です。適切に実装されていない場合、車両のハードウェアシステムが攻撃にさらされる可能性があります。アップデートシステム自体が安全であることはもちろん、使用される設計アプローチが本質的に回復力があることを確実にすることが絶対に重要です。 想像してみてください。あなたが車を運転しているところを。それはあなたがちょうど買ったばかりの新型車で、今のところあなたはそれをとても気に入っています。高速道路を通勤中、ステレオからはお気に入りの音楽が流れ、エアコンの温度もちょうど良い。突然、ステレオが消えます。おかしいな、と思います。ボタンを押してしまったのでしょうか。それからエアコンが止まり、ベントからは熱風が全力で吹き出します。一体何が起こっているのでしょうか？調べているうちに、急にブレーキが全力で効きます。後ろの車が激しくクラクションを鳴らし、ギリギリで追突を避けます。恐怖に震えながら、あなたは何とか路肩に寄せることに成功します。しかし、あなたの車がなぜこんな反乱を起こしたのか、どうしても理解できません。自動車メーカーにとっては、公共の関係上の災難です。 誰もが最悪の悪夢、自分が乗っている車が外部から乗っ取られることです！ 避けられる問題 この神経を逆なでする状況は、遠い話のように思えるかもしれませんが、一群のコンピューターハッカーがそれが全く可能であることを示しました。 ワイヤードマガジン によって文書化されたように、新型ジープ・チェロキーの主要システムのほとんどが遠隔で制御可能でした。SUVの「UConnect」システムにある脆弱性が、フィアット・クライスラー・オートモービルズの全ラインナップに共有され、システムの内蔵セル接続を介したインターネットベースの攻撃を可能にしました。チェロキーのほぼすべての機能が電子的に制御されているため、2トンの車両が栄光のRCおもちゃに変わりました。ハッキング実験を知った後、フィアット・クライスラーは大きな費用をかけて140万台の同様の装備を持つ車を リコールすることを余儀なくされました。しかし、この騒動は、オーバー・ザ・エアアップデートを使用することで簡単に解決できたかもしれません。 解決策：オーバー・ザ・エアアップデート 車両システムのコンピュータ化が加速するにつれて、制御ファームウェアの更新とセキュリティの確保は自動車メーカーにとって新たな責任となりました。オーバーザエア接続により、特にセキュリティの穴を塞ぐ重要なパッチを、ユーザーの介入なしに数千台の車に静かに配信できます。ただし、オーバーザエアソリューションは二刃の剣であることを認識することが重要です。適切に実装されていない場合、車両のハードウェアシステムが攻撃にさらされる可能性があります。更新システム自体が安全であるだけでなく、使用される設計アプローチが本質的に回復力があることを確実にすることが絶対に重要です。 オーバーザエア更新のベストプラクティスはまだ進化していますが、簡単にまとめることができます：物事を分離してください。重要な車両システムに追加されるレイヤー、難読化、サンドボックスが多ければ多いほど良いです。実際には、これはエンジン制御ユニットやコントローラエリアネットワークなどのターゲット資産を、インフォテインメントおよび電話ハードウェアからファイアウォールで保護し、別々に更新することを意味します。統合設計アプローチのコスト削減の利点は魅力的ですが、層別化されたアプローチははるかに回復力があります。 組み込みハードウェアの設計者は、 業界標準のオペレーティングシステムを実行する既製のソリューションをより多く使用することも検討すべきです。これにより開発コストを抑えることができるだけでなく、社内でのアプローチではセキュリティ上の潜在的な問題に十分な注意を払えないかもしれません。最終的に、絶対的なセキュリティを確保するためには、最も重要なシステムをオーバーザエア更新プログラムの外に置くことを検討してください。例えば、マスターECUやエアバッグコントローラーは、ディーラー訪問や技術サービス情報で更新できます。 OTAアップデートを完全に安全にすることはまだ進行中の作業です 妥協せずにセキュリティを確保する：オーバーザエアマネージャー 最後のポイントは逃げのように思えるかもしれませんが、そうである必要はありません。すべての車両システムを安全に更新し続けることは可能ですが、新しいアプローチを通じて少し考え方を変えることが求められます。独立したオーバーザエアマネージャー、またはアップデートを担当する軽量コンピューターを使用することで最大限のセキュリティを確保できます。このユニットは、実際の通信機器から重要なシステムをファイアウォールで保護し、入ってくるファームウェアアップデートの「パスポートコントロール」として機能します。 組み込みの暗号化/復号化または暗号チェッカーを使用して、オーバーザエアマネージャーは更新ファイルの真正性を確認します。ファームウェアが改ざんされているか偽物である場合、オーバーザエアマネージャーはそのファイルを拒否します。TLSなどの通信セキュリティと併用することで、このシステムは理論上万全です。重要なハードウェア制御は隔離されたままであり、ファームウェアの更新を心配することなく配布できます。 自動車メーカーは、現代の車両システムが生み出す新たな責任とセキュリティの役割に徐々に対応しています。一見すると、安全で堅牢なソリューションは、開発者により高いコストとオーバーヘッドを強いるように思えるかもしれません。しかし、そうである必要はありません。Altium TASKING®のような現代のセキュリティ意識の高い開発ツールを使用することで、高いレベルの回復力を持つことが頭痛の種になることはありません。組み込みシステム用の統合開発環境を提供し、自動車アプリケーションのユニークなニーズを念頭に置いて設計されています。 MISRA
組み込みシステムで、機構設計と3DモデリングをPCB設計に活用 組み込みシステムで、機構設計と3DモデリングをPCB設計に活用 大学時代、私たち電気エンジニア（EE）は機構エンジニア（ME）を常に見下していました。私たちの学科には、「たくましい男のためのショック」と私たちが呼ぶ、ME向けの電気工学の入門クラスがありました（機械の連中が私たちにとって「たくましい男」であったのは少し残念ですが）。電気工学と機械工学のライバル関係は卒業後もしばしば継続し、組み込みシステムの領域でも展開されています。組み込みシステム市場は、年々、より大きく複雑なものに成長し続けています。今こそ私たち電気エンジニアは謙虚になり、機構エンジニアと協力して設計プロセスを強化するときです。また、現在と将来の設計のために、私たち電気エンジニアは機構エンジニアの3Dモデリング手法を学ぶ必要があります。 組み込みシステム: 成長しつつある市場 組み込みシステム分野は最初に考案されて以来、成長を続けています。この成長は、モノのインターネット（IoT）の出現と先進運転支援システム（ADAS）を備えた車の増加で今も加速されつつあります。 組み込みシステム市場は、2014年に約1310億ドルに達し、 2020年には2140億ドルまで成長することが期待されています。複合年間成長率（CAGR）は6.3%とまずまずです。この上げ潮を利用するならIoTは参入するのにすばらしい産業です。 IoTデバイスは、至るところに存在するようになり、組み込みシステムのための巨大市場を代表しています（靴下のような 馬鹿げた IoTデバイスのPCBだけは設計しないようにする必要があります）。 自動車産業は組み込みシステム成長のもう1つの要因です。先進運転支援システム（ADAS）は 多くの自動車に組み込まれつつあり、米国と欧州では2020年までに必須になります。残念なことに、車載向けにPCBを設計する場合、車を設計するような下品な機械エンジニアに迎合する必要があります。車載アプリケーションには 小さいフレキシブル基板が必須なため、この市場に参入しようとする前に電気エンジニアの 高度な設計手法を磨き直す必要があります。 PCBが角氷に組み込まれるのかどうかは、事前に知っておく必要があります。 機構アプリケーションのための電気設計 機構エンジニアと電気エンジニアの関係とは異なり、IoTとADASは組み込みシステムにおいて共通の領域を見出しています。どちらのアプリケーション向けにも、PCBは機構的制約を考慮して設計する必要があります。つまり、電気エンジニアがより大きな人間になり、何らかの機構的技法を使って設計プロセスを強化する必要があるということです。プロセスの強化は以下の2点のように見えます。より少数のエンジニアとより緊密に連携すること、および設計ツールを占有することです。 現在、機構エンジニアとの意思疎通は、設計変更指示（ECO）の電子メールに返答して、怒ったり怒られたりに終始しているかもしれません。争いは人生の一部とはいえ、そろそろ言い争いはほどほどにする時です。組み込みシステムを平和の架け橋にしましょう。機構エンジニアは力学、熱力学、流体力学などについて多少は知っています。見たところ、機構エンジニアが学ぶものは全て力学のようです。幸い、機構エンジニアが、基板に加わる力、温度差、液体侵入に関する情報を電気エンジニアに与えるのにすばらしい人格を必要とするわけではありません。組み込みシステムの基板がこれらの問題を抱えているのは確かです。IoTは、持ち運ばれ、落とされ、幅広い温度にさらされる小さなデバイスに基板を詰め込んでいます。自動車は、でこぼこ道、エンジンの熱、その他の不安要素で、もっと不利な環境です。設計プロセスの最初にMEと協力することは、後々のECOの数を減らし、機構環境に適した基板を設計できることを意味します。 私は、電気エンジニアは多くの 新しいことを学ぶべきであると言ってきましたが、そのリストに3Dモデリングを追加する必要があります。基板がどのような機構的要因にさらされるかを知るだけでは不十分です。全ての外部要因に対して理想的な基板を設計したとしても、「筐体に収まるかどうか」については確信を持てないでしょう。小さな奇妙な形の筐体を設計したMEを結局はののしるだけのような設計を電気エンジニアは何度片付けたことでしょう。電子部品がぎっしり詰まった IoTフォークや車などでは、空間が重要です。高額な費用のかかるプロトタイプを作成する前に、実際に基板が収まるかどうかを自分の手で確認すべきです。新しい最先端PCB設計ソフトウェアは、電気エンジニアのために
電源解析が効果的なPCB設計に不可欠な理由 Thought Leadership 電源解析が効果的なPCB設計に不可欠な理由 この焦げる臭いは何でしょう? 自分の試作でないことを願います。 以前、愚かにも木工をやってみようと決心したことがあります。ロッキングチェアのように、何か簡単なものから始めようと考えました。構造や静力学に関する限られた知識を使って、座った途端にばらばらに壊れる椅子を作るのに成功しました。使用したYouTubeのチュートリアルでは、座ると椅子が崩壊する部分には触れていませんでした。普通は、何か作ったら、物理的にテストする前にその道のエキスパートに見てもらうのが良いのでしょう。同じことがPCB設計にも言えます。たとえ優れた設計者であっても、電源のエキスパートであるとは限りません。アルティウムの電源解析ツール PDN Analyzer ご利用のパーソナルコンピュータに、電力のプロが持つ知識を全て提供してくれます。優れた電源解析プログラムでは、発火する試作にお金を使う前に、電流密度、温度の問題、電圧降下をチェックできます。 電流密度と温度 私は、ロッキングチェアを作るとき、支柱の幅を決めるのに、古い「じっと見る」方法を採用しました。そして、その方法では尻もちをつくことが判明しました。PCBのトレースを設計するときにも、同様の方法を採用できます。見て良さそうな幅を選択して配置すると、何がまずいのでしょう? 基板が焼けるかもしれません。電源プレーンがスイスチーズのように見えたり、ビアの負荷が大きすぎると、電流密度や温度が高くなります。電力消費が多い集積回路（IC）を使うと、PCBで発熱が増える場合があります。 電源プレーン: 製品を「過剰に設計」したいとは思いませんが、銅箔のことになると誰も気にかけません。問題が発生するのは、電源プレーンを追加しすぎた場合のみです。とは言っても、設計がますます小さくなる中、電源プレーンは、しばしばサイズが小さくなったり、奇妙な形に変わったります。電源プレーンが小さくなると、 過度の電流密度でボトルネック ができる場合があります。 ビア: ビアも重要です。 ビアの設計で EMIを減らすのに忙しすぎて、ビアが電流にどう関連するかを考えることができません。しかし、ビアは、PCB上に電流を充満させる場合があります。電流密度が高いと高温になり、時にはトレースを溶かすほど高温になることを思い出してください。 IC : 食べ過ぎると、普通の椅子でも重量制限を超える場合があります。新しいICは、多くの電流を消費し、公称トレースの限界を超える場合があります。最近の電子機器は、ますます高速のICを必要としており、より多くの電力を消費します。試作から煙が出始めるまで、どれほどの電流を取り込んでいるか考えないかもしれませんが。
フレキシブルの今後: リジッドフレキシブル基板設計についての学習が要求される業界 Thought Leadership フレキシブルの今後: リジッドフレキシブル基板設計についての学習が要求される業界 フレキシブルなLEDストリップライト 時の過ぎるのが少し速すぎると感じたことはありませんか? 私は、ダイヤルアップインターネットの使用方法を憶えるのに四苦八苦していたのが昨日のことのように感じます。それが今では、最新技術のブロードバンドルーターの設定に苦労しています。現在の技術をマスターできたら、すぐに、次の大きな課題に取りかかる時期であり、すべてをまた最初から始める必要があると思っています。PCB設計者である皆さんにとっても、PCB設計の次の大きな課題であるフレキシブルとリジッドフレキシブルについて学習する時期です。急速に進化しつつあるPCBの分野でも、最も進化のスピードが速いのがフレキシブル基板です。IoT（モノのインターネット）、ウェアラブルな電子機器、フレキシブルディスプレイのすべてが、業界をリジッドフレキシブル基板へと推し進める要因となっています。皆さんにとっても、ため息をついていないでリジッドフレキシブルに目を向け、次世代PCBの設計基準の学習を始める時期なのだと思います。 フレキシブル基板の分野は急速に成長 新しい設計手法の学習は大変ですが、PCB市場は世界的に成長しており、いくつかの調査では、市場規模が 2016年の635億ドルから2021年には738億ドルまで成長すると予想しています。この成長のうちの大きな部分を占めると期待されているのがフレキシブル基板です。いくつかの報告書ではフレキシブル基板の市場規模が 2020年までに152億ドル、 2022年までには270億ドルに成長すると予測しています。私には、次世代PCBは気にならなくても収益は気になります。フレキシブル基板は、すでにリジッド基板を追い抜いています。2014年には、リジッド基板の販売額がわずかに減少したのに対し、 フレキシブル基板の販売額は増加しています。「適応か死か」というのは自然の法則ですが、PCB設計の世界も同じです。リジッド設計しかなかった過去にとどまっていたのでは取り残されてしまいます。 フレキシブル基板の推進要因となっている業界 フレキシブル基板が成長していることを認識するのも重要ですが、もう一つ、このトレンドの要因となっている業界を知ることも重要です。現在フレキシブル基板の大きな成長要因となっているのは、IoTとウェアラブル電子機器です。私は、近い将来、フレキシブルディスプレイも 新たな成長要因になってくると考えています。 デジタルカメラには、すでに多くのフレキシブル基板が使用されています IoT（モノのインターネット） 爆発的な成長の先頭に立っている電子部品業界の一つがIoTです。成長が非常に速いため、間もなく皆さんも IoTデバイス用のPCBを設計することが大幅に増えてくるでしょう。このような新しいIoT用PCBの多くは、フレキシブル基板であることが要求されると思われます。 その一例が、あの「スマートな」LEDストリップライトです。LEDストリップライトは、ユーザーが必要とする形状に合わせて曲げられるよう、長さ方向に沿ってフレキシブルでなければなりません。最終的には、髪の毛が乾いたかどうか教えてくれる「スマートタオル」とか、くしゃみをしたら「お大事に! 」と注意してくれる「コネクテッドティッシュ」とかがあったら、ユーザーはやっぱり欲しくなるのです。この種のデバイスには、性質上、フレキシブル基板が必要です。 フレキシブル基板は、小さい3D形状に合わせる目的で使用される可能性もあります。3D印刷によるPCBはまだやっと形が見え始めた段階ですので、ぴったりこないスペースを埋めるには多少の創意工夫が必要です。リジッドフレキシブルを利用した設計であれば、基板を折り曲げ、長方形や立方体や八面体にしてスペースに入れることも可能です。これは、平らな基板では考えられなかったことです。リジッドフレキシブル設計を学習する際には折り紙も憶える必要があるかも知れませんね。 将来的には、ほとんどのPCBがこのウェアラブルデバイスのようになってしまうかも知れません。
製造のためのPCB設計: 製造業者と話し合ってビアの不具合を予防する Thought Leadership 製造のためのPCB設計: 製造業者と話し合ってビアの不具合を予防する 「コミュニケーションは私たちの関係に大切よ」と、昔の恋人の1人は、いつも言っていました。私は、基板で EMIを減らす方法を伝えるのは得意かもしれませんが、自分の感情を表現するのは、あまり上手ではありません。彼女が「昔の恋人」になったのは、それが理由でしょう。製造業者に対する気持ちは、昔の彼女に対する気持ちに似ている場合があります。特に、基板の歩留まりが50%未満であると言われるとそうです。そんな時、気の利いた言葉で返答したいと思うかもしれません。しかし、そうはできなくても、話し合えば返答したことになります。初期段階で製造業者と話し合うことで、製造上の不具合や製造コストを削減できます。 これらの小さな穴が、思っていたより多くの問題の原因となる 製造の不具合を減らす 誰もが、完璧な人とのデートを望んでいますが、そんなことは起こりません。幸い、優れたPCBを設計することによって、恋愛の欠陥を補うことができます。その完璧な人の欠陥のように、PCBの不具合は、時間が経過すると現れる傾向があります。製造業者と一緒に設計を進めることで、不具合を完全に避ける方が良いでしょう。 チェックすることはたくさんありますが、最優先すべきは、via-In-pad、filled via、またはcapped via、穴開け方法、表面実装技術（SMT）パッドです。 ● Via-In-Pad （VIP ） - VIPVIPBGAVIP 接続不良や廃棄処分の原因となります 。VIPVIPVIP ● Capped Via 、またはFilled
IoT向けPCB設計時のFCC認証の準備 Thought Leadership IoT向けPCB設計時のFCC認証の準備 PCB 上の全てのコンポーネントが基板の性能および認証テストの合格に影響する可能性があります。 ​ 初めてIoT 製品の仕事をしたとき、私は、ガレージで社員2 人が立ち上げたスタートアップ企業に務めていました。私は、文字どおり「第三の男」でした。私たちは皆、生意気で熱狂的で、自分たちの設計コンセプトの証明に躍起になっていました。新入りだった私は、製品を仕上げ、認証または承認を受けて市場に出荷する計画だと思っていました。ネタばれ注意－私は完全に間違っていました。IoT 製品がどれほど優れていても、認証されずに市場に出荷された製品は誰一人評価してくれないことを身をもって学びました。 IoT がどこにでも存在し、ますます普及することもわかっていました。 スマートウォッチや フィットネストラッカー を身に着けたり、洗濯室のボタンで洗剤を注文したり、電気鍋に夕食ができたことを示すテキストが表示されました。日常生活のあらゆる場面にIoT が存在したので、認証は大した問題ではないと私は思っていました。 これらのIoT デバイスは全て、MU-TH-ER 、あるいは エイリアンのファンでなければ「クラウド」と呼ぶものに情報送信については依存しています。デバイスが相互の承認済み周波数を妨害しないよう、あるいは安全でない電力レベルで通信しないよう、連邦通信委員会（FCC ）によって無線周波数（RF ）による伝送が規制されています。製品に気まぐれでRF モジュールを追加した場合、製品のテストを適切に実施せず認証されなければ、