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。

免责声明:本博客文章的观点仅代表我个人的意见。

关于作者:

Prasad Dhond
副总裁兼总经理 – 汽车
Amkor Technology, Inc.

Prasad 在 2014 年加入 Amkor,现为 Amkor 负责汽车市场的副总裁。他之前管理过四排和双排引线框架产品线。在就职于 Amkor 之前,Prasad 曾在 Texas Instruments 工作过 12 年时间,并担任过模拟产品团队的多个职务,负责产品定义和营销等。他持有德克萨斯大学奥斯汀分校的 BSEE 学位,以及南卫理工会大学的 MBA 学位。