ADAS 模块内部探索

2020 年 5 月 22 日的半导体故事,作者:Prasad Dhond
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当您的车子在拥塞的街道上以龟速移动着,您低下头看了一眼手机。您觉得最好把这封电子邮件看完,却没注意到前面的车子突然刹车。在这千钧一发之际,您的车子开始发出“哔哔”警报声和闪光。您抬起头,赶紧踩了刹车。喔!就差那么一点点。如果您也曾经遇到过这种情况,一定要向车子的雷达和摄像头模块道一声感谢。

《消费者报告》在一次调查中发现,大多数受访者—57%—报告说车头的至少一项高级驾驶辅助功能曾帮助他们避免撞车。

高级驾驶辅助系统 (ADAS) 的术语繁多,包括 ACC、AEB、LKA、LDW,等等。国家安全委员会、J.D Power、AAA 和《消费者报告》合作为 ADAS 功能命名。和下表列出的 2020 年 Toyota 汽车在美国市场提供的功能一样,很多车子现在都提供这些标准的 ADAS 功能。

其中有些功能是监管部门强制要求的,其他功能则可以帮助汽车厂商取得更高的安全评分。

在 2016 年及之后生产的汽车型号的挡风玻璃上,您可以看到一个前置摄像头。它就是车头的 ADAS 安全摄像头。

根据其功能,车头的安全摄像头有很多变体。以下是几种示例:

在 CES 2019 期间,Intel 宣布 2019 年生产的 BMW X5 将配备采用 MobilEye EyeQ4 的 TriFocal 摄像头。

我们来深度探索其中的一种安全摄像头。在单聚焦摄像头(如 ZF S-Cam 3)中,我们可以看到两个主要的组件—搭载 MobilEye EyeQ3 处理器的处理器板卡和搭载 ON Semiconductor CMOS 图像传感器的图像传感器板。

另一种架构在汽车四周安装多台摄像头,并将信号馈送到中控箱。在 Tesla Model 3,车子的四周共有 8 台摄像头,它们将信号馈送到位于控制面板的中央 ADAS 控制模块。

Tesla 的 ADAS 控制板的发展已经历多年。其最新的版本为采用 2 件 SOC 的 HW 3.0,它由 Tesla 设计,由 Samsung 生产。该板上有很多半导体元件。根据 IHS 的拆卸分析,Tesla 的 HW 2.5 板约有价值 520 美元的半导体元件。

摄像头系统的另一个主要组件为 CMOS 图像传感器 (CIS)。大多数汽车摄像头模块都采用 On Semi 的图像传感器。2014 年,On Semi 收购了 Aptina,后者在汽车 CIS 领域占有一席之地。

盲点检测是另一项重要的 ADAS 功能。此功能的雷达模块位于车尾的保险杠上。

车头的位置也有一个雷达模块。它是支持自适应巡航控制和自动紧急刹车的远距离雷达模块。它一般位于汽车的格栅或前保险杠位置。

每个雷达模块也有两块板:一块搭载处理器的主板和一块搭载 PCB 芯片组和天线的天线板。

一直到几年前,汽车的大多数半导体组件均使用焊线封装。虽然焊线依然是占据主导地位的汽车封装方式,越来越多的 ADAS 模块开始采用先进封装,例如,倒装芯片 BGA (FCBGA)、低密度扇出型 (LDFP) 和倒转芯片 CSP (fcCSP),等等。

总而言之,主要的汽车的 ADAS 功能都通过两个系统加以实现:

  1. 摄像头系统:它有会采集图像的 CMOS 图像传感器和处理数据的处理器。而该处理器采用 FCGBA 封装。
  2. 雷达系统:汽车中一般有三个雷达模块。两个位于车尾保险杠,一个位于车头格栅。每个模块都有收发雷达信号的收发器和处理信号的处理器。雷达收发器都采用 LDFO 封装,有时也采用 fcCSP 封装。

就这么简单。但它却大大提升了汽车的安全性。

Disclaimer: All opinions expressed in this blog post are solely the authors.

关于作者:

Prasad Dhond
VP, Wirebond BGA Products
Amkor Technology, Inc.

Prasad joined Amkor in 2014 and is Vice President of Amkor’s Wirebond BGA Products. He previously lead the Automotive market segment and managed the Quad and Dual Leadframe product lines. Prior to joining Amkor, Prasad worked at Texas Instruments for 12 years where he held roles in product definition and marketing in the Analog product group. He holds a BSEE degree from The University of Texas at Austin and an MBA from the Southern Methodist University.