與大規(guī)模集成電路產(chǎn)品均采用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS生產(chǎn)工藝不同,MEMS傳感器芯片本質(zhì)上是在硅片上制造極微小化機(jī)械系統(tǒng)和集成電路的集合體,生產(chǎn)工藝具有較高的定制化特點(diǎn)。其技術(shù)先進(jìn)性除了體現(xiàn)在MEMS傳感器芯片的設(shè)計(jì)難度之外,還體現(xiàn)在MEMS傳感器芯片生產(chǎn)工藝的可實(shí)現(xiàn)性方面。MEMS傳感器的領(lǐng)先廠商不但需要具備突出的極微小化機(jī)械系統(tǒng)和集成電路的設(shè)計(jì)能力,也需要開發(fā)不同傳感器芯片的生產(chǎn)工藝。
環(huán)境感知: 車載攝像頭
車載攝像頭:車載攝像頭以感光成像的方式為ADAS功能提供輸入。車載攝像頭是監(jiān)控汽車內(nèi)外環(huán)境、將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并呈現(xiàn)圖像以輔助駕駛員行駛的設(shè)備, 通常分為單目攝像頭、雙目攝像頭、廣角攝像頭,安裝在汽車的前視、環(huán)視、后視、側(cè)視、內(nèi)置等各個(gè)部位。攝像頭的主要功能是感知外界環(huán)境,為碰撞預(yù)警、行人檢 測等ADAS(advanced driver assistance system,高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng))功能實(shí)現(xiàn)提供視頻信號(hào)輸入。
車載攝像頭主要由鏡頭組、圖像傳感器(CMOS)、數(shù)字圖像信號(hào)處理(DSP)組成,其中圖像傳感器是是車載攝像頭核心技術(shù)。鏡頭組、膠合材料、圖像傳感器經(jīng)封 裝構(gòu)成鏡頭模組,鏡頭模組將光電信號(hào)傳遞至DSP進(jìn)行圖像信號(hào)處理;DSP將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),并與鏡頭模組封裝集成,形成終端系統(tǒng)。
CMOS圖像傳感器技術(shù)(CIS)是模擬電路和數(shù)字電路的集成,它是一種光學(xué)傳感器,是攝像頭模組的核心元器件,對攝像頭的光線感知和圖像質(zhì)量起到了關(guān)鍵的影響。主要由四個(gè)組件構(gòu)成:微透鏡、彩色濾光片(CF)、光電二極管(PD)、像素設(shè)計(jì)。根據(jù)元件的不同可以分為互補(bǔ)金屬氧化物(CMOS)半導(dǎo)體圖像傳感器及電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器兩大類。典型的CMOS圖像傳感器(CIS)由多個(gè)模塊組成,分別完成不同的功能,其中像素陣列完成光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換,將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電學(xué)信號(hào), 時(shí)序控制電路完成對電學(xué)信號(hào)的處理,數(shù)模轉(zhuǎn)換則將信號(hào)轉(zhuǎn)換為需要的數(shù)字信號(hào)便于最終輸出。
環(huán)境感知: 超聲波雷達(dá)
超聲波雷達(dá):超聲波雷達(dá)常用于泊車輔助預(yù)警和汽車盲區(qū)碰撞預(yù)警,是自動(dòng)泊車系統(tǒng)的主流傳感器。超聲波雷達(dá)的工作原理是向外發(fā)出并接收超聲波,根據(jù)超聲波的折返時(shí)間來測算距離。車用超聲波雷達(dá)的探頭工作頻率有40kHz、48kHz和58kHz三種,頻率越高、靈敏度越高、但探測角度越小,因此一般采用40kHz的探頭。
根據(jù)在汽車上的安裝位置不同超聲波雷達(dá)可分為 UPA(超聲波駐車輔助)和 APA(自動(dòng)泊車輔助)兩種類型;UPA安裝在保險(xiǎn)杠處以探測汽車前后障礙,APA安裝在車身側(cè)面以探測側(cè)方停車空間。單個(gè)UPA超聲波雷達(dá)探測距離在15~250cm之間,單個(gè)APA超聲波雷達(dá)30~500cm之間,探測范圍更遠(yuǎn)。一套倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)需要在汽車后保險(xiǎn)杠內(nèi)配備4個(gè)UPA超聲波傳感器,自動(dòng)泊車系統(tǒng)需要在倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)基礎(chǔ)上,增加4個(gè)UPA和4個(gè)APA超聲波傳感器,構(gòu)成前4(UPA)、側(cè)4(APA)、后4 (UPA)的布置格局。
車載攝像頭在ADAS加速滲透的趨勢下,有望迎來量價(jià)齊升。L2及以下等級(jí)的汽車普遍搭載不超過8顆攝像頭,L3搭載8-12顆,L4、L5搭載12顆甚至更多數(shù)量的攝像頭。
目前市場中智能汽車的滲透度不高并且普遍處于L0-L2級(jí),攝像頭的單車搭載數(shù)量普遍較低。2021年以來,ADAS功能加速普及,隨著多種L3級(jí)車型的乘用車上市并交付,智能駕駛逐漸從L2向L3邁進(jìn),單車搭載攝像頭數(shù)量有望增加。未來L4、L5成為主流車型后,單車攝像頭的平均數(shù)量有望進(jìn)一步提升。
測距功能是超聲波傳感器最主要也是應(yīng)用最廣泛的功能,用于感知障礙物或周圍環(huán)境位置、距離、液位、障礙物等的變化,是感知層的核心部件,主要應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)(APA系統(tǒng))、代客泊車系統(tǒng)(AVP系統(tǒng))、盲區(qū)檢測系統(tǒng)(BSD系統(tǒng))、前碰撞預(yù)警系統(tǒng)(FCW系統(tǒng))、倒車防撞雷達(dá)(PDC)、后排乘客監(jiān)測系統(tǒng)(ROA系統(tǒng))、掃地/工業(yè)機(jī)器人/無人機(jī)避障、液位探測、異物探測等。