智能汽车工程师和硬件选型者们,是否经常面临这样的困境:车载光通信芯片在高温环境下性能不稳定,传统芯片无法满足125℃车规要求,或者激光雷达与数通应用难以找到兼容方案?特别是在新能源汽车和智能驾驶系统快速发展的今天,这些痛点直接影响车辆可靠性和安全性。三安集成在CIOE2023展示的全系列车载光通收发光芯片,通过多结技术、磷化铟平台和高温优化设计,为车载应用提供了125℃环境下的稳定解决方案,有效解决了高温环境下的性能衰减和可靠性问题。
选择车载光通信芯片时,需要重点关注几个关键性能指标,这些参数直接决定了车载通信系统的稳定性和可靠性。工作温度范围是首要考量,车规级芯片需要支持-40℃到+125℃的宽温度范围,确保在极端环境下正常工作。三安集成的车载VCSEL和PD方案专门针对125℃高温环境设计,满足了汽车电子的苛刻要求。
传输速率决定了数据吞吐能力,从基础的10G、25G到高速的56G PAM4,不同应用场景需要不同的速率支持。三安集成已实现56G PAM4 VCSEL和25G DFB芯片的批量供货,覆盖了从接入网到核心数据通信的全场景需求。
功率效率影响系统能耗和热管理,**率芯片能减少发热量,降低冷却系统负担。可靠性指标包括平均无故障时间(MTBF)和寿命测试结果,车规级要求通常比商业级高一个数量级。
集成度也很重要,高度集成的芯片可以减少外部元件数量,提高系统可靠性和减小尺寸。三安集成通过垂直整合产业链,从衬底、外延到芯片制造全程可控,确保了产品的一致性和可靠性。
车载光芯片面临的*大挑战是高温环境下的性能稳定性。三安集成通过多项技术创新解决了这一难题。多结技术在单个激光器裸片中集成多个垂直堆叠发射器,提高了功率密度和效率,同时降低了热阻。
材料优化是关键,采用磷化铟等高温性能更好的半导体材料,提高了器件的热稳定性和可靠性。三安在厦门、泉州两地建设了月产30,000片4及6寸砷化镓晶圆的产能,同时布局了2/3/4寸磷化铟平台,专门用于车载光通讯芯片的生产。
封装技术创新改善了散热性能,采用热阻更低的封装材料和结构,确保芯片产生的热量能及时散发。热管理算法通过智能控制芯片工作状态,避免过热损坏。
测试验证体系确保了高温可靠性,三安集成的车规芯片都经过严格的AEC-Q100测试验证,包括高温工作寿命测试(HTOL)、温度循环测试(TCT)和高温高湿测试(THB)。
三安集成的光芯片产品线覆盖了车载应用的多个关键领域。车载数通应用提供全套VCSEL和PD方案,支持高速车载以太网和车内数据通信,满足智能座舱和自动驾驶的数据传输需求。
激光雷达应用推出了成套的EEL、VCSEL以及窄线宽DFB方案,支持905nm和1550nm等主流激光雷达波长,为自动驾驶提供可靠的环境感知能力。
光学感测应用包括3D传感、驾驶员监控系统(DMS)和乘员监控系统(OMS),这些应用需要高精度的光学传感器和稳定的性能表现。
消费电子应用虽然不在车载范畴,但相关技术可以迁移到车载信息娱乐系统和人机交互界面,提供更好的用户体验。
每个应用场景都有特定的技术要求,例如激光雷达需要高峰值功率和窄脉冲宽度,而数通应用则需要高速率和低误码率。
三安集成通过大规模产能投入和垂直整合策略,确保了车载光芯片的稳定供应。厦门、泉州双基地布局提供了产能保障,合计月产30,000片4及6寸砷化镓晶圆的产能规模,在全球范围内也属于**水平。
磷化铟平台建设扩展了材料体系,2/3/4寸磷化铟平台专门用于全波长、全速率数通类光芯片和大功率消费类和车载光通讯芯片的生产。
垂直整合优势从衬底材料到芯片封装的全流程控制,确保了产品质量和一致性,同时降低了对外部供应链的依赖。
客户验证体系完善,中高端的56G PAM4 VCSEL和25G DFB已通过客户端验证,开始批量供货,证明了产品性能和可靠性得到了市场认可。
质量管控体系严格,车规级产品需要符合IATF 16949质量管理体系要求,确保从设计到生产的全过程质量控制。
选择合适的车载光芯片需要系统化的方法和多方面的考量。应用需求分析是**步,需要明确传输距离、数据速率、工作环境温度等关键参数要求。
技术规格对比要全面,包括光学性能(输出功率、灵敏度)、电气特性(驱动电压、功耗)、可靠性指标(寿命、失效率)和封装形式。
供应链评估很重要,需要考虑供应商的产能、交货周期、技术支持能力和质量保证体系。
成本考量需要平衡,车规级芯片成本通常高于商业级,但通过合理的选型和设计可以优化整体系统成本。
测试验证不可少,样品测试和小批量验证是确保芯片符合应用要求的必要步骤,包括性能测试、环境试验和可靠性验证。
车载光通信技术正在向更高速率、更高集成度和更低功耗的方向发展。速率提升是明显趋势,从当前的10G/25G向50G/100G发展,满足自动驾驶和智能座舱对带宽的快速增长需求。
硅光技术集成可能成为下一个突破点,将光器件与电子器件集成在同一个硅基板上,提高集成度并降低成本。
多功能集成是另一个方向,将激光器、调制器、探测器等多个功能集成在一个芯片上,简化系统设计提高可靠性。
成本优化持续进行,通过大规模生产和工艺改进,降低光芯片成本,促进车载光通信的普及应用。
标准化推进重要性强,行业标准的制定和完善将促进产业链发展,降低开发成本和复杂度。
个人观点:从我多年的行业观察来看,车载光通信正迎来黄金发展期。智能网联汽车对数据传输带宽的需求呈指数级增长,传统铜缆已难以满足要求,光通信成为必然选择。
技术成熟度快速提升,三安集成等国内厂商在光芯片领域的技术突破,为车载光通信提供了可靠的供应链保障。成本下降趋势明显,随着规模效应和工艺改进,光通信系统的成本正在快速下降,逐渐进入大众市场车型的承受范围。
生态系统日益完善,从芯片、模块到系统集成的完整产业链正在形成,为车载光通信的普及提供了良好基础。
*重要的是,车载光通信不仅能解决当前的数据传输瓶颈,还能为未来的软件定义汽车和智能驾驶提供基础设施支持。随着技术的不断成熟和成本的持续下降,车载光通信有望成为智能汽车的标配技术。
未来五年,我预期车载光通信将在高端车型中率先普及,并逐渐向主流车型渗透。同时,随着技术的进步和新应用场景的出现,车载光通信的功能和性能将继续提升,为智能汽车的发展提供强大支撑。
本站为注册用户提供信息存储空间服务,非“爱美糖”编辑上传提供的文章/文字均是注册用户自主发布上传,不代表本站观点,版权归原作者所有,如有侵权、虚假信息、错误信息或任何问题,请及时联系我们,我们将在第一时间删除或更正。