意法車用MEMS與感測器 力求提高ASIL等級

2020-09-18
意法半導體(ST)日前在網路開記者會表示,近年汽車電氣化程度逐漸加快,預計在2024年電動車比重提升至40%,全球推動共享汽車概念越趨明顯,將提高至10%以上,再加上自動駕駛、無人駕駛技術愈趨成熟,更重視車用安全。因此,意法半導體亞太區MEMS和感測器行銷應用團隊負責人Davide Bruno說明,車用感測器現在進入第三波浪潮,強調汽車主動安全,意法半導體也開始開發車用安全應用市場,生產達到車輛安全完整性等級(ASIL)最高等級D級的車用MEMS感測器。

意法半導體亞太區MEMS和感測器行銷應用團隊負責人Davide Bruno指出,2019年車用電子市場達到350億美元的規模,傳統車用核心比例占65%,數位與電動化電子則占35%,3至5年後車用電子數位化與電氣化比例將高達60%以上,儘管今年受到新冠肺炎疫情影響,相較去年(2019)預測將衰退20%以上,但反而加速了汽車電氣化的進程,2024年電動車預計占37%到40%左右,促使全球對車用電子產品與技術需求會更大。

意法半導體亞太區MEMS和感測器行銷應用團隊負責人Davide Bruno

在這波趨勢之下,車用電子應用成為意法半導體著重開發的重點,包括共享汽車和門禁控制、路噪抑制、車聯網和駕駛輔助等四大方面他們針對這四大面向生產相關的MEMS感測器,包括鏡頭、光學雷達(LiDAR)、長距離和近距離雷達,以及車用超音波感測器等車用系統和子系統。Davide Bruno認為,不同子系統和感測器如何融合、系統如何彼此通訊和資料相互結合,這些才是重要的課題。

ST在車用感測產品鎖定共享汽車和門禁控制、路噪抑制、車聯網和駕駛輔助四大功能

 

車用感測的四大成長動能

駕駛輔助

自動駕駛技術在現今迅速發展,逐漸改變了整個汽車生態, Davide Bruno指出,目前2020年達到3級自動駕駛程度;2040年可以達到最高5級的程度,2021年預計中有33%生產車輛會達到2級和3級的自動駕駛程度。對此,意法半導體一直著重開發車用MEMS感測器,不僅強化感測器敏感度與穩定度外,由於車用雷達的傾角姿態和安裝方式會影響汽車感測效能,也利用傾角儀(Inclinometer)感測器應用在汽車組裝生產線上。

由於自動駕駛技術興起,車用感測器出現了第三波浪潮,強調主動安全的重要性。Davide Bruno強調,在第三次浪潮會鎖定在主動安全層面,來開發相關車用MEMS與感測器的技術,特別追求在翻車偵測、ADAS/自動駕駛和穩定控制系統。目前,意法半導體已經提供3/4/5自由度(Degrees Of Freedom)的慣性模組或整合多組不同自由度的解決方案,其中ASM330LHH採用6軸慣性模組,除了降低配置成本外,也能同步所有訊號。ASM330LHH不僅提高車用元件穩定性,提升車用安全性能外,也減少車用感測器校準時間,從過去可能要花一周時間進行校準,現在能降低最多2天時間就能夠完成。另外,為了強化感測器元件的穩定性和線性度(Linearity),意法半導體的車用MEMS感測器採用陶瓷封裝方式。

ASM330LHH的6軸慣性感測器提供ROS/RSC和ESC功能

不僅如此,疲勞駕駛問題在全球越來越多,他們也生產影像感測器產品,包括VG5661、VG5761、VG6661和VG6761等,配合資訊處理系統,偵測駕駛出現疲倦現象時,系統會發出警示來提醒駕駛把車移駕至路邊休息。除此之外,意法半導體在感測器裝置內安裝反射鏡,這面鏡子則是提供光達系統,目前他們跟科技公司Leddartech共同合作,生產MEMS顯微鏡和光學元件組成的光達子系統,來應用在自動駕駛系統上。

影像感測器偵測駕駛眼睛和面部表情來判斷駕駛疲勞情況降低傷害

共享汽車和門禁控制

意法半導體利用3自由度感測器研發車用智慧鑰匙,這套智慧鑰匙系統採用近距離無線通訊技術和低功耗加速度感測器,不僅可以延長電池壽命,也會觸發車用警報器,當有人碰觸或是發現對車子產生竊盜行為時,可以立即通知。

路噪抑制

路噪抑制系統內含多顆感測器,包括偵測車輪震動的加速度計、感測和紀錄車廂內部雜訊麥克風等。目前意法半導體已經開發了MP23DB01HP MEMS麥克風除了提供路噪抑制功能外,也同時含免持通話、緊急呼叫和車內通話的功能。

車用麥克風提供路噪抑制、免持通話、緊急呼叫和車內通話等功能

車聯網

意法半導體在車聯網系統方面開發TESEO車用處理器,採用MEMS和6自由度慣性測量元件(6DOF),整合3軸加速度和3軸陀螺儀,提供車輛追蹤、車載診斷(On-Board Diagnostics, OBD)、eCall緊急電話救援系統、汽車警示系統和保險箱(Insurance Box)系統等,其中汽車警示系統還內建了傾角儀,專門用在偵測碰撞的車險控制器。

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