車規技術|淺談激光雷達光電組件的車規可靠性認證

文 元器件篩選與失效分析中心 朱曉孟

标簽：AEC-Q

1、市場背景

随著(zhe)科技水平的快速發(fā)展，5G時代來臨，汽車(chē)的自動(dòng)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(bèi)高精度和高适用性、高環(huán)境感知力作爲自動(dòng)駕駛和高級駕駛輔(fǔ)助系統的核心硬件之一，也迎來瞭(le)發展新機遇。據相關數據顯示，激光雷達整體市場(chǎng)正在迎來高速發展
，預計2023年搭載激光雷達的車(chē)輛就将突破30萬台，2025年市場(chǎng)規模将達到135.4億美元(約合870億元人民币)，前景十分可期。

激光雷達“點雲"圖

注：資料來源：搜狐汽車(chē)，長(zhǎng)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、激光接收和信息處理四大系統。激光發(fā)射和激光接收是激光雷達(dá)的光電組件部分。

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

而接收系統将目标物體反射回來(lái)的激光轉化爲接收信号，主要包括雪崩二極(jí)管（Avalanche Photo-Diode，APD）、單(dān)光子雪崩二極管（Single Photon Avalanche Diode，SPAD）、矽光電(diàn)倍增管（Silicon photomultiplier，SiPM）。

808nm VCSEL Diodes(2-10W)_新亮光子    

雪崩二極管（APD）_光傳(chuán)感器_濱(bīn)松

3、車(chē)規(guī)AEC-Q可靠性的要求

基於(yú)激光雷達在汽車中的應用場(chǎng)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(dǎo)體國際可靠性驗證标準，可爲相關産(chǎn)品提供全面詳盡的驗證方案。

中國是大的新能源汽車市場
，新能源汽車産品力的不斷提升，促使産業供應鏈不斷重塑優化，給國内的激光雷達産業帶來瞭新的機遇。而激光雷達的核心光電部件(激光器、探測(cè)器)的車(chē)規驗證是證明質量與可靠性的重要手段。

AEC-Q102驗(yàn)證可有效解決(jué)國(guó)産(chǎn)元器件不敢用
、怎麽用的問題，幫(bāng)助其紮根車(chē)規供應鏈。

AEC-Q102中對激光雷達組件的可靠性要求主要分爲環境應力加速試驗、加速壽命模拟試驗、封裝完整性測(cè)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标準規定的全部測(cè)試項目，供應商才能聲稱該産品通過瞭(le)相應的AEC-Q認證
。

AEC-Q102流程圖(tú)（來(lái)源：AEC-Q102 Rev A标準）

4、技術難點

近年來激光雷達光電組件廠商在國内市場(chǎng)逐漸湧現，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瞭(le)新要求
。

當前對於激光雷達組件的AEC-Q102中環(huán)境應力和壽命試(shì)驗，主要存在批次或批量性驗證一緻性、施加應力過程監控、應力條件達(dá)不到标準或器件故障模型的要求、标準條款适用性解讀(dú)等問題。例如VCSEL的短脈沖(chōng)加電(diàn)試驗、APD光照下HTRB、應力試驗前後功能驗證問題。

5、廣電(diàn)計量激光雷達(dá)組件AEC-Q102驗證能力

廣電計量完成激光發(fā)射器、探測(cè)器全套AEC-Q102車(chē)規認證的第三方檢測(cè)機構，具備APD、VCSEL、PLD等批次性驗證試驗能力，能實現對(duì)APD等器件全過程雪崩電(diàn)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、專家爲核心的車(chē)規驗證團隊，具備(bèi)國内的車規标準解讀能力和試驗能力，能夠提供一站式車規認證方案。