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簡單解讀激光雷達“車規(guī)”可靠性認證要點

金鑒實驗室 ? 2023-09-07 08:27 ? 次閱讀
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伴隨著我國科技水平的飛速發(fā)展和5G時代的到來,汽車自動駕駛功能在現(xiàn)實中得到了日益廣泛的應用。

激光雷達由于具有高精度與高適用性以及高環(huán)境感知力等特點,成為自動駕駛與高級駕駛輔助系統(tǒng)中的核心硬件,同時獲得新的發(fā)展機遇。從有關資料來看,激光雷達的整個市場正面臨著一個高速的增長,預計2025年全球市場規(guī)模將達到135.4億美元(約合870億元人民幣),前景十分可期。

激光雷達光電組件

激光雷達由激光發(fā)射,掃描系統(tǒng),激光接收以及信息處理4大系統(tǒng)組成。激光發(fā)射與激光接收作為激光雷達光電組件組成部分。

其中,發(fā)射模塊內(nèi)激光器發(fā)射脈沖激光并經(jīng)過光束控制器,發(fā)射光學系統(tǒng),將激光照射至目標物體,常見的激光發(fā)射器包括邊發(fā)射激光器(Edge Emitting Laser,EEL)、垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)。

以及接收系統(tǒng),用于將所述目標對象反射回的激光轉換為接收信號,主要包括雪崩二極管(Avalanche Photo-Diode,APD)、單光子雪崩二極管(Single Photon Avalanche Diode,SPAD)、硅光電倍增管(Silicon photomultiplier,SiPM)。

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激光雷達結構拆分(資料來源:麥姆斯,長江證券研究所)

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08nm VCSEL Diodes(2-10W)_新亮光子(brightphoton.cn) 雪崩二極管(APD)_光傳感器

車規(guī)AEC-Q可靠性的要求

根據(jù)激光雷達在車輛上的使用場景以及車輛本身高可靠性的需求,激光雷達及各部件進入車用供應鏈需要經(jīng)過苛刻的可靠性驗證。

AEC-Q102是公認、通用的光電半導體國際可靠性驗證標準,可為相關產(chǎn)品提供全面詳盡的驗證方案。

中國作為世界第一新能源汽車大市場,其產(chǎn)品力持續(xù)增強,推動產(chǎn)業(yè)供應鏈持續(xù)重塑和優(yōu)化,為國內(nèi)激光雷達產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新機遇。而對激光雷達核心光電部件(激光器、探測器)進行車規(guī)驗證,則是論證其質量和可靠性的一種重要方法。

AEC-Q102驗證可有效解決國產(chǎn)元器件不敢用、怎么用的問題,幫助其扎根車規(guī)供應鏈。

AEC-Q102激光雷達組件可靠性需求分為環(huán)境應力加速實驗,加速壽命仿真實驗,封裝完整性檢測,電氣特性校驗實驗,腔封裝完整性校驗實驗等。測試要求為零失效,并經(jīng)過對應標準中規(guī)定的所有測試項目后,供應商才可宣稱產(chǎn)品已經(jīng)過對應AEC-Q認證

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AEC-Q102流程圖(來源:AEC-Q102 Rev A標準)

技術難點

近幾年激光雷達光電組件制造商逐漸出現(xiàn)于國內(nèi)市場,元器件制造技術與結構設計也在不斷更新?lián)Q代,這對元器件核查技術手段提出了新的需求。

目前針對激光雷達組件AEC-Q102環(huán)境應力與壽命試驗主要有批次或批量驗證一致性,施加應力的過程監(jiān)測、應力條件不滿足規(guī)范或器件故障模型要求,對規(guī)范條款的適用性進行了詮釋等。例如VCSEL的短脈沖加電試驗、APD光照下HTRB、應力試驗前后功能驗證問題。

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