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近期，自动驾驶在各城市落地中引起了大量讨论话题。在国内，百度旗下萝卜快跑平台在武汉被允许在主城区的大半道路上自由通行，真正的“无人驾驶出租车”开始进入大众视线中；上海发放首批完全无人载人车牌照，浦东部分路段开启应用；广州拟立法支持智能网联汽车发展，正在向社会广泛征求意见...... 而在国外，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克于7月24日表示，特斯拉的Robotaxi 计划于10月10日发布，其FSD（全自动驾驶）近日推送了最新的V12版本，大幅提升智能驾驶能力，实现感知决策执行一体化并预计在12.6版本发布后登陆中国、欧洲和其他国家。 随着越来越多互联网企业、车企、出行企业进入布局智能驾驶领域，技术发展与应用落地为人们的出行带来新的选择和便利，同时也引发公众对安全性的关注和讨论。 高阶智驾的发展是无人驾驶系统在技术层面落地的基石，而感知是智能驾驶的先决条件，车辆的传感器需要通过严苛的可靠性验证，方可保障智能驾驶的行驶安全。 本期“专家访谈”栏目，我们邀请到广电计量集成电路测试与分析事业部资深技术专家王河清博士，探讨智能驾驶中传感系统面临的安全性挑战以及如何助力提升系统及产品测试效率和设计质量等问题。 王河清 广电计量 激光雷达及光电子 资深技术专家 工学博士，负责广电计量激光雷达及光电子芯片测试，具有多年的激光器探测器设计研发和测试经验，主导广电计量承接的灵明光子、老鹰半导体等多 款AEC-Q102产品认 证项目。 01 随着无人驾驶、NOA功能（高阶智能驾驶辅助）等技术落地，传感系统起到了什么关键作用？ 王河清：得益于人工智能、传感器和大数据技术的进步，智驾技术已经从“自动泊车”“自适应巡航”等简单的辅助驾驶功能发展到应对复杂城市环境的高级系统。具备智能驾驶能力的车辆通过感知系统收集周围环境的高精度数据实现周围环境感知，结合计算机视觉、人工智能、高精度地图等智能系统做出相应的驾驶决策辅助或执行。 高级辅助驾驶系统（ADAS）主要包括感知系统（感知层）、计算分析（决策层）、控制执行（执行层） 三大模块，其中感知是智能驾驶的先决条件，其探测的精度、广度与速度直接影响智能驾驶的行驶安全。 由于高阶智能驾驶逐步脱离人工控制，因此车辆需要提高安全冗余设计，具备更强的环境感知能力以应对各种极端和难以预测的长尾场景情况，从精度、准确性、探测距离、实时处理能力、多传感器融合能力等多方面综合评估其稳定与可靠性，例如提前发现远距离的潜在危险、在恶劣条件下保持良好感知等，为系统反应争取更多时间。 02 传感器是感知系统的核心部件之一，激光雷达因其综合性能强大常应用于各类高阶智能驾驶的传感方案中，它的核心优势以及挑战是什么？ 王河清：目前国内大部分车企选择“多传感器+高精地图”技术路线，像 “萝卜快跑”所使用车辆的车顶上整合了主激光雷达、摄像头、毫米波雷达与超声波雷达等多种传感器。其中，激光雷达相较于其他传感器，核心优势在于能提供高精度、高分辨率的三维空间信息，对环境感知更精准全面。但是各参数之间的差异将会直接影响激光雷达的测距能力和感知精准度，衡量激光雷达核心性能的参数包括线束、探测距离、分辨率、视场角FOV、点频等。 例如，在障碍物规避中，自动驾驶汽车感知引擎需要在足够的时间内识别道路危险，以便进行安全操作，比如刹车以避开轮胎碎片。以高速公路上正常速度行驶的车辆为例，从发现目标障碍到安全停止的刹车距离大约在200-250米，在恶劣天气下刹车距离还会延长，因此激光雷达的探测距离最好要大于300m。在超远探测距离下，同样也需要雷达线束和分辨率越高越好，激光雷达线束越多，分辨率越高，可以更清晰完整收集到各类物体的3D轮廓，可以用更多的点云数量检测和识别远处小物体如轮胎、锥桶、儿童等，有效提高测量精准度，提升智能驾驶的安全性。总的来说，激光雷达各项参数在规定的指标上冗余越多，车辆安全性则得到更好的保障。 然而，当前高昂的成本限制了其在更广泛汽车市场的大规模普及。要降低成本，不仅需要在技术方面进行创新，探索新材料和更高效的制造工艺，还需通过大规模量产来分摊研发和生产成本，同时要对供应链进行优化，降低原材料和零部件的采购成本。 在市场需求方面，随着汽车智能化的加速发展，行业对激光雷达的需求呈现迅猛增长的趋势。据相关市场研究报告，预计到 2025 年，全球汽车激光雷达市场规模将超过 50 亿美元，年复合增长率高达 30%以上。 03 基于激光雷达在汽车中的应用场景和汽车自身的高可靠性要求，激光雷达及其组件要进入车用供应链，必须通过严苛的可靠性验证。目前主要参考哪些法规与标准以确保产品的安全性、可靠性和性能？ 王河清：法规与标准明确规定了激光雷达及其组件在性能、可靠性、耐久性等方面必须达到的最低要求，确保不同厂家生产的激光雷达及其组件在质量和性能上具有一致性和可比性，降低了整个供应链的风险。 2024年初，中国汽车工业协会批准正式发布了2项团体标准T/CAAMTB 180-2023《车载闪光式固态激光雷达技术要求及检测方法》和T/CAAMTB 181-2023《车载激光雷达用激光发射器技术要求及检测方法》，广电计量参与编制。两项标准针对车载闪光式固态激光雷达和车载激光雷达用激光发射器的术语和定义、性能测试和检验规则提出规范要求，填补了国内相关领域的空白，为企业、科研院所、检测及认证机构的测试及研究提供指导和参考。 在激光雷达整机领域，车规要求尚没有明确的标准，一般参考的是ISO 16750/ GB/T 28046系列、IEC 60068-2/ GB/T 2423系列等通用可靠性标准规范以及T/CAAMTB 180-2023等团体标准。测试范围覆盖参数测试、电气性能检测和可靠性测试方面。 在激光雷达零部件领域， AEC-Q是目前公认、通用的光电半导体国际可靠性验证标准，可为相关产品提供全面详尽的验证方案。同时也有效解决了国产元器件不敢用、怎么用的问题，切实提升供应链合作的深度与黏性。 激光雷达元器件按照不同功能，适用于不同的AEC-Q标准，如SOC等集成电路芯片适用于AEC-Q100、激光器脉冲驱动电路中的分立器件适用于AEC-Q101、激光器、探测器等光电器件适用于AEC-Q102等。只有通过相对应的标准规定的全部测试项目且AEC-Q试验要求零失效，供应商方可宣称该产品已通过相应的 AEC-Q 认证。 04 广电计量如何帮助激光雷达产业链包括整机和零部件厂商提高其可靠性和质量？ 广电计量是国内率先构筑了车规级检测能力的第三方检测机构之一，承建了工业和信息化部的“集成电路芯片应用验证平台”和广东省工业和信息化厅的“汽车芯片检测公共服务平台”，参与了多项激光雷达行业标准撰写，具备完整的激光雷达功能检测及车规可靠性检测认证能力，为各大头部厂商提供专业服务。 广电计量是国内第一家完成激光发射器、探测器全套 AEC-Q102 车规认证的第三方检测机构，具备 VCSEL、LED、APD、SPAD 等激光器和探测器批次性验证试验能力。截止到2024 年 7月，广电计量共计完成了 超20 款激光器和探测器芯片的 AEC-Q102 认证，试验项目累计超过 500 项。 在整机车规可靠性上，广电计量服务能力覆盖 ISO 16750 系列/GB/T 28046 系列、IEC60068-2 系列/GBT 2423 系列及 T/CAAMTB 180-2023 等标准规范。具备车载激光雷达相关性能全参数测试能力，可以为各头部雷达厂商及主机厂提供激光雷达及相关产品从元器件到总成的一站式技术服务，满足车规级自动驾驶的测试需求。

今年3月份AEC委员会发布了针对组件产品验证标准，该标准针对的正是汽车电子产品应用中最容易发生的焊点开裂失效。 本文系统梳理了焊点开裂典型失效模式、失效机理，并整理了AEC-Q007及业内日系、德系等主机厂对应检验标准。 常见焊点开裂异常分析 无铅焊料疲劳开裂 汽车电子产品在应用过程中，工作及环境温度反复变化，同时器件与板件膨胀系数的差异造成焊点间积累应力（即热疲劳导致的非弹性应变积累）。较软的焊料为了释放应力，晶格方向开始失调并错位（亚晶界形成），并随着疲劳应力的反复施加，晶界处开始出现微裂纹并逐渐裂解为小块，最终晶界裂纹相互贯通焊点开裂。 有铅焊料疲劳开裂 有铅焊料在应力（热及机械）积累作用下，物质偏向于稳定维持状态的特性促使铅元素首先出现扩散运动并逐渐富集（晶粒粗化）现象。应力的反复施加又促使富铅积累形状开始变得又长又细，同时形状的变化促使富铅相 和富锡相 边界表面出现了大量晶格缺失。焊料添加剂进一步促使富铅相 和富锡相 转移扩散及相互隔离。同元素的不断聚集，最终造成富铅、富锡晶界间出现空洞，疲劳应力的反复施加，使得空洞逐渐扩大相互贯通成为裂纹，最终表现为焊点开裂。 生产工艺异常开裂 除以上疲劳应力容易造成开裂的情况，板件镍层在化学浸金生产过程中磷元素含量的难以控制（过多、过少）均会造成焊点耐应力性能变差，容易开裂风险。 相关验证标准 无论是产品正常使用承受的疲劳应力，还是制程异常造成的焊点强度不够。产品焊点的开裂问题会直接导致电性开路失效，属于严重质量故障。对此各主机厂及行业标准均制定了相关验证标准： 广电计量检测服务能力 广电计量专注于车电产品环境可靠性测试认证，现存1000+台各类专业可靠性设备，并且具备液冷、超大腔体等极限需求的设备能力。在车电产品行业，特别是无铅工艺验证方面，广电计量累积了丰富的检测经验及分析能力，涵盖各种腐蚀、电迁移、离子污染、锡须、翘曲应力等领域，同时具备丰富的行业服务经验，持续为大陆、马瑞利、佛吉亚、电装、小糸、捷普、光宝等企业提供专业的咨询和服务。 广电计量半导体服务优势 工业和信息化部“面向集成电路、芯片产业的公共服务平台”。 工业和信息化部“面向制造业的传感器等关键元器件创新成果产业化公共服务平台”。 国家发展和改革委员会“导航产品板级组件质量检测公共服务平台”。 广东省工业和信息化厅“汽车芯片检测公共服务平台”。 江苏省发展和改革委员会“第三代半导体器件性能测试与材料分析工程研究中心”。 上海市科学技术委员会“大规模集成电路分析测试平台”。 在集成电路及SiC领域是技术能力最全面、知名度最高的第三方检测机构之一，已完成MCU、AI芯片、安全芯片等上百个型号的芯片验证，并支持完成多款型号芯片的工程化和量产。 在车规领域拥有AEC-Q及AQG324全套服务能力，获得了近50家车厂的认可，出具近400份AEC-Q及AQG324报告，助力100多款车规元器件量产。

01 市场背景 随着科技水平的快速发展，5G时代来临，汽车的自动驾驶功能已经越来越广泛地被运用在实际生活中。 激光雷达以其具备高精度和高适用性、高环境感知力作为自动驾驶和高级驾驶辅助系统的核心硬件之一，也迎来了发展新机遇。据相关数据显示，激光雷达整体市场正在迎来高速发展，预计2023年全球搭载激光雷达的车辆就将突破30万台，2025年全球市场规模将达到135.4亿美元(约合870亿元人民币)，前景十分可期。 激光雷达“点云”图 资料来源：搜狐汽车，长江证券研究所 02 激光雷达光电组件 激光雷达主要包括激光发射、扫描系统、激光接收和信息处理四大系统。激光发射和激光接收是激光雷达的光电组件部分。 其中发射模块中的激光器发出脉冲激光，通过光束控制器、发射光学系统，将激光照射至目标物体，常见的激光发射器包括边发射激光器（Edge Emitting Laser，EEL）、垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL）。 而接收系统将目标物体反射回来的激光转化为接收信号，主要包括雪崩二极管（Avalanche Photo-Diode，APD）、单光子雪崩二极管（Single Photon Avalanche Diode，SPAD）、硅光电倍增管（Silicon photomultiplier，SiPM）。 激光雷达结构拆分 资料来源：麦姆斯，长江证券研究所 808nm VCSEL Diodes(2-10W)_ 新亮光子（brightphoton.cn） 雪崩二极管（APD）_ 光传感器_滨松（hamamatsu.com.cn） 03 车规AEC-Q可靠性的要求 基于激光雷达在汽车中的应用场景和汽车自身的高可靠性要求，激光雷达及其组件要进入车用供应链，必须通过严苛的可靠性验证。 AEC-Q102是公认、通用的光电半导体国际可靠性验证标准，可为相关产品提供全面详尽的验证方案。 中国是全球最大的新能源汽车市场，新能源汽车产品力的不断提升，促使产业供应链不断重塑优化，给国内的激光雷达产业带来了新的机遇。而激光雷达的核心光电部件(激光器、探测器)的车规验证是证明质量与可靠性的重要手段。 AEC-Q102验证可有效解决国产元器件不敢用、怎么用的问题，帮助其扎根车规供应链。 AEC-Q102中对激光雷达组件的可靠性要求主要分为环境应力加速试验、加速寿命模拟试验、封装完整性测试、电气特性验证试验、腔封装完整性验证试验。试验要求零失效，且只有通过相对应的标准规定的全部测试项目，供应商才能声称该产品通过了相应的AEC-Q认证。 AEC-Q102流程图 来源：AEC-Q102 Rev A标准 04 技术难点 近年来激光雷达光电组件厂商在国内市场逐渐涌现，元器件的制造技术和结构设计不断更新，给元器件验证技术手段的带来了新要求。 当前对于激光雷达组件的AEC-Q102中环境应力和寿命试验，主要存在批次或批量性验证一致性、施加应力过程监控、应力条件达不到标准或器件故障模型的要求、标准条款适用性解读等问题。例如VCSEL的短脉冲加电试验、APD光照下HTRB、应力后功能验证问题。 广电计量是国内第一家完成激光发射器、探测器全套AEC-Q102车规认证的第三方检测机构，具备APD、VCSEL、PLD等批次性验证试验能力，能实现对APD等器件全过程雪崩电流的监控以及光照下的HTRB试验能力。在人才队伍上，形成以博士、专家为核心的车规验证团队，具备国内最权威的车规标准解读能力和试验能力，能够提供一站式车规认证方案。