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車規技術|淺談激光雷達光電組件的車規可靠性認證

點擊次數:2091 更新時間:2022-08-12



 元器件篩選與失效分析中心 朱曉孟


標簽:AEC-Q


1、市場背景

隨著科技水平的快速發展,5G時代來臨,汽車的自動駕駛功能已經越來越廣泛地被運用在實際生活中。

激光雷達以其具備高精度和高適用性、高環境感知力作為自動駕駛和高級駕駛輔助系統的核心硬件之一,也迎來了發展新機遇。據相關數據顯示,激光雷達整體市場正在迎來高速發展,預計2023年搭載激光雷達的車輛就將突破30萬臺,2025年市場規模將達到135.4億美元(約合870億元人民幣),前景十分可期。


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激光雷達“點云"圖

注:資料來源:搜狐汽車,長江證券研究所

2、激光雷達光電組件

激光雷達主要包括激光發射、掃描系統激光接收信息處理四大系統。激光發射和激光接收是激光雷達的光電組件部分。

其中發射模塊中的激光器發出脈沖激光,通過光束控制器、發射光學系統,將激光照射至目標物體,常見的激光發射器包括邊發射激光器(Edge Emitting Laser,EEL)、垂直腔面發射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)。

而接收系統將目標物體反射回來的激光轉化為接收信號,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 photomultiplierSiPM)。

 


808nm VCSEL Diodes(2-10W)_新亮光子    


雪崩二極管(APD)_光傳感器_濱松


3、車規AEC-Q可靠性的要求

基于激光雷達在汽車中的應用場景和汽車自身的高可靠性要求,激光雷達及其組件要進入車用供應鏈,必須通過嚴苛的可靠性驗證。

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

中國是大的新能源汽車市場,新能源汽車產品力的不斷提升,促使產業供應鏈不斷重塑優化,給國內的激光雷達產業帶來了新的機遇。而激光雷達的核心光電部件(激光器、探測器)的車規驗證是證明質量與可靠性的重要手段。

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

AEC-Q102中對激光雷達組件的可靠性要求主要分為環境應力加速試驗、加速壽命模擬試驗、封裝完整性測試、電氣特性驗證試驗、腔封裝完整性驗證試驗。試驗要求零失效且通過相對應標準規定的全部測試項目,供應商才能聲稱該產品通過了相應的AEC-Q認證。


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AEC-Q102流程圖(來源:AEC-Q102 Rev A標準)



4、技術難點

近年來激光雷達光電組件廠商在國內市場逐漸涌現,元器件的制造技術和結構設計不斷更新,給元器件驗證技術手段的帶來了新要求。

當前對于激光雷達組件的AEC-Q102中環境應力和壽命試驗,主要存在批次或批量性驗證一致性施加應力過程監控應力條件達不到標準或器件故障模型的要求、標準條款適用性解讀等問題。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。

 

5、廣電計量激光雷達組件AEC-Q102驗證能力

廣電計量完成激光發射器、探測器全套AEC-Q102車規認證的第三方檢測機構,具備APD、VCSEL、PLD等批次性驗證試驗能力,能實現對APD等器件全過程雪崩電流的監控以及光照下的HTRB試驗能力。在人才隊伍上,形成以博士、專家為核心的車規驗證團隊,具備國內的車規標準解讀能力和試驗能力,能夠提供一站式車規認證方案。



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