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Fabricantes de placas embebidas
Wolf Advanced Technology
Módulos de E/S de vídeo y computación de alto rendimiento resistentes: 6U y 3U VPX, y XMC para aplicaciones de defensa
Platinum Partner
Futuris Electronic
Procesamiento de imágenes resistente y electrónica de misión crítica para sistemas de defensa
Gold Partner
Kuantek Elektronik
Electrónica avanzada para el ámbito militar y de defensa, electroóptica, imagen térmica, FPGA, sistemas embebidos, IoT industrial y soluciones de energía inteligente
Gold Partner
Sightline Intelligence
Potente procesamiento de vídeo periférico y soluciones de defensa basadas en inteligencia artificial
Gold Partner
Review Display Systems
Pantallas resistentes para aplicaciones críticas, informática integrada y electrónica para sistemas de defensa
Silver Partner
ARK Electronics
Componentes electrónicos de última generación que cumplen con la NDAA para plataformas robóticas y de drones de misión crítica. Fabricados en EE. UU.
Silver Partner
EIZO Rugged Solutions
Gráficos de vídeo de alto rendimiento, GPGPU, procesamiento de IA/ML y soluciones de visualización para entornos de misión crítica
Silver Partner
Resumen general de las placas integradas para informática militar y de defensa
Introducción a las placas embebidas
Las placas embebidas proporcionan las funciones de procesamiento, control, conexión en red y gestión de datos que constituyen el núcleo de muchos sistemas electrónicos de defensa. Dependiendo de la arquitectura, una placa informática embebida puede combinar procesadores, memoria, almacenamiento, interfaces de alta velocidad y aceleradores especializados en un módulo compacto diseñado para su integración en una plataforma más amplia.
Las aplicaciones militares suelen exigir un rendimiento informático superior al de los sistemas comerciales. Es posible que una placa informática integrada resistente deba funcionar en condiciones de vibración, temperaturas extremas, interferencias electromagnéticas, refrigeración limitada y ciclos de vida de los programas prolongados. Por lo tanto, el factor de forma, la arquitectura de procesamiento, las entradas y salidas (E/S), el diseño ambiental, la ciberseguridad, el soporte durante el ciclo de vida y la interoperabilidad influyen en la selección de las placas informáticas integradas.
Tipos principales de placas integradas
Ordenadores de placa única
Placa de procesamiento de imágenes con GPU y FPGA de Futuris Electronic
Un ordenador de placa única integra en una sola placa de circuito impreso (PCB) las principales funciones informáticas necesarias para ejecutar un sistema integrado. Una placa SBC integrada puede incluir una CPU, memoria del sistema, interfaces de almacenamiento, conectividad de red, gráficos y E/S periféricas, lo que la hace adecuada para ordenadores de misión, electrónica de vehículos, sistemas de control y nodos de procesamiento distribuido.
Placas VPX y OpenVPX
Las placas VPX utilizan formatos de módulos enchufables robustos de 3U o 6U con estructuras seriales de alta velocidad y conectividad de placa base. OpenVPX aplica perfiles definidos de ranuras, módulos, placa base e interconexión que mejoran la interoperabilidad dentro de las arquitecturas de sistemas modulares. Una placa VPX integrada resulta adecuada para arquitecturas de procesamiento modulares y de alto rendimiento en las que el ancho de banda, la refrigeración, la escalabilidad y la incorporación de tecnología son aspectos importantes.
Placas VME
Las placas VME utilizan una arquitectura de bus paralelo establecida antes de la aparición de los nuevos estándares de estructura conmutada. Siguen siendo relevantes en aquellos casos en que las plataformas militares existentes dependen de la infraestructura, el software y las E/S VME instaladas. Las placas de CPU integradas más recientes también pueden dar soporte a programas de actualización de sistemas heredados cuando la sustitución de toda una arquitectura informática resultaría poco práctica o causaría interrupciones innecesarias.
Placas CompactPCI y CompactPCI Serial
CompactPCI aplica la mecánica modular Eurocard y la conectividad basada en PCI a la informática integrada, mientras que CompactPCI Serial utiliza interfaces serie de alta velocidad, como PCI Express y Ethernet, a través de la placa base. Estas placas informáticas integradas pueden dar soporte a sistemas de defensa que se benefician de la expansión modular, de interfaces de placa base definidas y de un enfoque estructurado para la integración de procesadores, redes, almacenamiento y tarjetas periféricas.
Placas «Computer-on-Module»
Las arquitecturas «Computer-on-Module» (COM) sitúan el procesamiento central, la memoria y las interfaces estándar en un módulo sustituible que se conecta a una tarjeta portadora específica para la aplicación. Este enfoque separa la tecnología del procesador de las E/S de la plataforma, lo que permite a los diseñadores adaptar la tarjeta portadora al tiempo que se mantiene una vía más manejable para las actualizaciones del procesador, las renovaciones tecnológicas y los cambios en el ciclo de vida.
Tarjetas portadoras XMC y otros módulos mezzanine
Condor NVB500xX, tarjeta gráfica XMC resistente y GPGPU, de EIZO Rugged Solution
Los módulos mezzanine XMC añaden procesamiento especializado o E/S a una placa host a través de interfaces compactas y de alta velocidad, mientras que las placas portadoras proporcionan las conexiones con el host y el soporte físico necesarios para integrar dichos módulos en un sistema más amplio. Los módulos XMC pueden proporcionar funciones de FPGA, redes, almacenamiento, gráficos o adquisición de datos sin necesidad de una placa de tamaño completo para cada función, lo que contribuye a aumentar la densidad funcional en el interior de sistemas embebidos con espacio limitado.
Módulos FPGA
Una placa FPGA integrada utiliza lógica programable para un procesamiento de datos altamente paralelo y determinista. Las FPGA resultan especialmente útiles cuando es necesario filtrar, transformar, empaquetar o analizar flujos de sensores con una latencia predecible, como ocurre en sistemas de radar, guerra electrónica, comunicaciones e imagen. También pueden implementar interfaces personalizadas y funciones de preprocesamiento cerca de la fuente de datos.
Placas de GPU y GPGPU
Una placa de GPU integrada proporciona recursos de procesamiento paralelo para cargas de trabajo gráficas y de cálculo de uso general, mientras que el término GPGPU hace referencia al uso de los recursos de la GPU para cálculos no gráficos. Las aplicaciones de defensa pueden utilizar GPU para el procesamiento de imágenes, la fusión de sensores, la visión artificial, la inferencia de IA y la visualización. La integración requiere equilibrar el rendimiento computacional con los requisitos de potencia eléctrica, disipación térmica, tamaño físico, ancho de banda de memoria y movimiento de datos.
Procesadores integrados x86
Las placas de procesadores integrados basadas en arquitecturas x86 admiten cargas de trabajo con gran cantidad de software que se benefician de sistemas operativos consolidados, herramientas de desarrollo, opciones de virtualización y una amplia compatibilidad con aplicaciones. Se suelen tener en cuenta para la informática de misión, las funciones de mando y control, el procesamiento de datos y las interfaces hombre-máquina, donde el rendimiento de uso general y la portabilidad del software son prioritarias.
Placas embebidas basadas en Arm
Las placas embebidas basadas en Arm pueden ofrecer un elevado rendimiento de procesamiento dentro de límites de consumo energético restringidos. Se utilizan en aplicaciones de control, comunicaciones, autonomía y procesamiento periférico. Su idoneidad depende de la compatibilidad con el software, las interfaces requeridas, el comportamiento en tiempo real, la integración de aceleradores, las capacidades de seguridad y los límites eléctricos y térmicos de la plataforma anfitriona.
Aplicaciones de las placas embebidas en los sectores aeroespacial y de defensa
Ordenadores de misión y sistemas ISR
Los ordenadores de misión combinan datos procedentes de sensores, equipos de comunicaciones, sistemas de navegación e interfaces de operador. Las placas informáticas integradas en arquitecturas de ISR pueden llevar a cabo la adquisición de datos de sensores, la fusión de datos, el procesamiento de imágenes, la grabación y la distribución en red, todo ello operando dentro de estrictos límites de la plataforma en cuanto a espacio, potencia, refrigeración, ancho de banda y latencia.
Radar, guerra electrónica y procesamiento de sensores
Los sistemasde radar y de guerra electrónica generan grandes flujos de datos continuos que requieren un movimiento y un procesamiento rápidos. Las placas con FPGA, GPU y procesadores multinúcleo pueden distribuir cargas de trabajo —como el procesamiento de señales digitales, la formación de haces, la detección, la clasificación y la reducción de datos— entre recursos informáticos especializados, de acuerdo con los requisitos de latencia, rendimiento y determinismo.
Aviónica y vehículos aéreos no tripulados
Las aeronaves y los vehículos aéreos no tripulados utilizan placas integradas para el procesamiento de misiones, el control de la carga útil, la navegación, las comunicaciones y la autonomía. Los diseños aéreos hacen especial hincapié en el bajo peso, la gestión térmica eficiente, las interfaces deterministas, la resistencia ambiental y una cuidadosa gestión del consumo energético, especialmente en plataformas más pequeñas con capacidad de refrigeración limitada.
Vehículos terrestres no tripulados e informática para vehículos tácticos
Las plataformas terrestres utilizan placas informáticas integradas para la percepción, la navegación, las comunicaciones, la conciencia situacional y la gestión de la carga útil. La robustez debe tener en cuenta los entornos de los vehículos en cuanto a golpes, vibraciones, polvo, temperatura y condiciones eléctricas, al tiempo que se mantiene una capacidad de procesamiento suficiente para la fusión de sensores en tiempo real y el funcionamiento autónomo o asistido.
Sistemas marítimos y procesamiento submarino
Las embarcaciones de superficie y las plataformas submarinas utilizan la informática integrada para el sonar, la navegación, la supervisión de la maquinaria, las comunicaciones, el control de la carga útil y la autonomía. La selección de las placas debe tener en cuenta el diseño de la carcasa, la refrigeración, la vibración, la protección contra la humedad, los riesgos de corrosión, el funcionamiento de larga duración y las elevadas velocidades de transmisión de datos asociadas a los sensores acústicos y otros sensores marítimos.
Normas militares y homologación
Los requisitos de cualificación aplicables dependen de la placa integrada, la carcasa, la plataforma anfitriona, el entorno previsto y las especificaciones de adquisición. La cualificación se lleva a cabo con frecuencia a nivel de equipo o de sistema, en lugar de tratar la placa interna como un componente cualificado de forma independiente. Entre las normas y arquitecturas a las que se suele hacer referencia se incluyen:
- MIL-STD-810: Ofrece orientación sobre ingeniería ambiental y métodos de ensayo en laboratorio utilizados para adaptar la evaluación al entorno de servicio previsto. No prescribe un único conjunto universal de ensayos para todos los productos.
- MIL-STD-461: Define los requisitos de emisión y susceptibilidad a las interferencias electromagnéticas (EMI) para los equipos y subsistemas pertinentes. No debe considerarse automáticamente como una cualificación independiente a nivel de placa interna.
- VITA 46: Define la arquitectura VPX de referencia, incluidas las especificaciones mecánicas y eléctricas utilizadas para la informática integrada basada en placas base de alta velocidad.
- VITA 65: Define los perfiles del sistema OpenVPX, que abarcan módulos, ranuras, placas base y elementos arquitectónicos relacionados para facilitar la interoperabilidad a nivel de sistema.
- VITA 48: La familia VITA 48 abarca enfoques de implementación de diseño mejorado y reforzado (REDI) para mejorar el rendimiento estructural y térmico en los módulos enchufables VPX.
- Norma técnica SOSA: Define un enfoque de sistemas abiertos modulares con interfaces estandarizadas destinadas a mejorar la interoperabilidad, la portabilidad, la reutilización y la integración tecnológica en los sistemas de sensores de defensa.
Estas normas no sustituyen a la ingeniería específica de cada plataforma. La cualificación debe reflejar las condiciones mecánicas, eléctricas, térmicas, electromagnéticas y del entorno de misión reales del sistema completo, junto con los requisitos aplicables de fiabilidad y ciclo de vida.
Tendencias emergentes en placas integradas
Varias líneas tecnológicas están influyendo en la próxima generación de computación integrada resistente:
- Aceleración de la IA en el borde: las arquitecturas de placas embebidas con IA combinan procesadores de uso general con GPU, FPGA o aceleradores dedicados para procesar los datos de los sensores más cerca de su fuente y reducir la dependencia de recursos de procesamiento externos.
- Procesamiento heterogéneo: las arquitecturas mixtas distribuyen las cargas de trabajo entre CPU, GPU, FPGA y otros aceleradores en función de la latencia, el paralelismo, el consumo energético, el determinismo y los requisitos de software.
- Sistemas modulares abiertos: las arquitecturas abiertas admiten la incorporación de tecnología, interfaces de hardware definidas y una conectividad de estructura conmutada con un ancho de banda cada vez mayor, especialmente en sistemas de sensores de alto rendimiento y de procesamiento de misiones.
- Tecnologías de «chiplets» y de encapsulado avanzado: una mayor integración a nivel de encapsulado puede permitir nuevas combinaciones de procesamiento, memoria y E/S a medida que se disponga de dispositivos adecuados, al tiempo que aumenta la importancia de la gestión térmica, la integridad de la señal y la fiabilidad del encapsulado.
Para los fabricantes de placas integradas y los integradores de sistemas, estos avances refuerzan la necesidad de evaluar el rendimiento junto con la resistencia, la interoperabilidad, la refrigeración, la ciberseguridad, la garantía de la cadena de suministro, el soporte durante el ciclo de vida y la estrategia de actualización.
