作者：Asif Chowdhury，UTAC集團高級副總裁

諸多證據表明，ADAS（高級駕駛輔助系統）可以讓車輛更加安全，而很多消費者都表示希望看到這些系統發展實現完全的自動化。然而，無論是當今的半自動駕駛車輛還是完全自動駕駛第5級車輛，它們所采用的ADAS系統都給人一種猶抱琵琶半遮面的感覺。

本文將從支持這些系統所需的底層技術出發，闡述ADAS系統在這一演進過程中能滿足我們的哪些期待，以及半導體行業如何應對這一趨勢。

從技術角度看汽車的演變

汽車的持續電氣化意味著如今的車輛與十年前的車輛已經幾乎沒有任何相似之處。這很大程度上是因為車輛管理的幾乎方方面面都采用了電子技術。然而，ADAS系統的出現是另一個重要的促進因素，而正是對增強的連接（部分是為了支持自動駕駛）、更嚴格的安全標準以及更高的駕乘舒適度的需求不斷增加推動了該系統的出現。

事實上，據電子行業分析公司Prismark的預測，截至2022年，汽車電子市場的規模將從1990億美元增長至2890億美元，如圖1所示。有趣的是，這一數字相當于45%的增長，而同期的汽車產量增長估計只有13%。之所以這樣，原因之一是每輛汽車的電子設備價值預計將從2016年的約2000美元/輛上升到2022年的2700美元/輛，而其中表現最強勁的應用領域是電氣化(19%)和ADAS(15%)。

圖1：2016-2022年的汽車電子市場。來源：Prismark 2018年10月

目前使用的ADAS系統

目前，汽車自動駕駛被分為了0-5級，其中0級代表傳統汽車，駕駛員在所有情況下都擁有對車輛的完全控制權，而在安全氣囊和輪胎壓力測量等方面則采用標準的被動傳感器。

最近，汽車制造商推出了新的電子系統來為車輛駕駛員提供輔助，從而刺激了自動駕駛的發展。這促成了采用第1級和第2級ADAS系統的半自動駕駛車輛的出現。反過來，這又推動了對車輛內集成的傳感器模塊數量和種類的要求，例如增加了加速度計和陀螺儀、超聲波傳感器和方向盤角度傳感器。除此之外，還快速采用了視覺系統來加強導航與制導，以及圖像傳感器（后視、前視和環視攝像頭）、雷達和盲點檢測系統來提高安全性。此外，ADAS系統還被用于為自動緊急制動系統、車道保持輔助和駐車輔助等功能提供支持。

自動駕駛的明天

最近，光探測和測距(LiDAR)傳感器模塊已開始投入實際運用，以支持更高級別的自動駕駛。LiDAR系統幾乎完全供車輛自身的系統而非人類駕駛員使用，并且被集成到第一代第3級半自動駕駛車輛中。第3級車輛有望配備ADAS系統，以支持在特定情況下的自動駕駛，例如駐車和高速公路行駛。隨著汽車行業向第4級自動駕駛的發展，預計在2020-2025年期間，每年將生產多達1000萬輛第3級自動駕駛車輛。

LiDAR系統也被認為是全自動駕駛的第4級車輛必不可少的系統，預計在2025-2030年期間，每年將推出500萬輛此類汽車。事實上，許多IDM以及設計公司都在研究固態LiDAR技術，該技術需要利用先進的技術和材料來提供完全定制的封裝解決方案。

隨著行業向第3級甚至更高級別發展，預計支持ADAS系統所需的傳感器模塊數量將迎來大幅增長。如圖2所示，這在第4/5級時尤其如此，圖中顯示了每輛汽車在每個自動化級別下所需的攝像頭、RADAR和LiDAR傳感器模塊數量的預計增長情況。

圖2：每個自動化級別下一輛汽車所需的雷達、攝像頭和LIDAR模塊的數量。來源：?Infineon Technologies AG。

最終，第4/5級車輛預計將搭載ADAS系統，用以監測或控制駕駛環境的幾乎所有方面。從技術角度來看，這將包括系統聯網和傳感器融合等。與此同時，從制導和導航的角度來看，ADAS系統可能會直接影響和實現距離測量、交通標志識別、車道重建、精確定位和實時地圖功能。或許最重要的是，它還可能在涉及潛在碰撞和駕駛規則執行的關鍵仲裁中取代駕駛員的人工決策。

半導體封裝行業如何做好準備

半導體封裝技術是實現汽車市場內最新趨勢的內在因素，而OSAT（外包半導體組裝與測試）已經做好準備，以便支持向更先進的ADAS系統和更高水平的汽車自動駕駛發展。

有望成為下一階段汽車運營主要部分的一個領域是數字處理。這方面的趨勢是更多引腳數的封裝，包括BGA。更小間隙QFP的運用越來越廣泛，因為它們可提供更高的引腳密度，并且它也是一種成熟的汽車封裝解決方案。預計模擬設備仍將繼續依賴于引腳框架，因此對QFN型封裝的需求將增加。

此外，雖然傳統上使用陶瓷板，但由于電機控制應用的高功率要求，現在正轉向采用模壓封裝和金屬絕緣板安裝解決方案。雖然引腳框架仍然是功率器件的首選封裝方式，但對更高運行頻率和更低導通電阻的需求使得新封裝類型得以引入，從而盡可能地減少寄生電感和電容。銅夾互連（簡稱為Cu Clip）就是例子之一，它不僅可以降低RDSon，還能提高交換性能。

汽車向更高級別的自動駕駛和電氣化方向發展也帶來了對更大處理能力的需求。因此，汽車行業現在也在使用功能更強大的微處理器。這使得引腳數約為100個的基本8位器件開始向引腳數超過600個的32位處理器轉變。現在用于這些器件的封裝類型的例子之一是倒裝芯片球柵格陣列(FCBGA)。

汽車行業的另一個主要趨勢是對現場零故障的要求。這種“零缺陷”的呼聲對半導體封裝公司提出了更高的要求，他們需要確保自己的器件完全無故障。因此，在封裝和將封裝焊接到電路板的過程中，必須以一種能夠消除任何潛在故障的方式進行。

這主要涉及到半導體封裝在制造過程中的應用便捷程度。為了確保嚴格的質量控制和質量保證，現在的標準做法是遵循自動檢測流程，更具體地說也就是自動光學檢測(AOI)。

值得注意的是，采用側引線電鍍(SLP)的可潤濕側翼QFN封裝成為了汽車應用的標準。它形成的焊接圓角可為AOI設備提供可檢測的接頭，采用這種封裝技術大大拓寬了QFN在汽車行業的運用。

除了SLP QFN之外，汽車行業的許多半導體設備供應商還采用了Cu Clip技術，因為它可以實現比絲焊互連更高的載電流容量，同時還能降低電感和電阻。Cu Clip的高功率特性已被運用于獨立功率晶體管中，而目前的制造工藝已允許將其應用于多芯片封裝，以便在一個綜合器件中滿足功率和控制的需求。

結語

隨著汽車行業在車輛中引入更高級別的自動駕駛，半導體封裝技術在提供更加集成、可靠和高效的器件方面愈發顯得至關重要，這將使得更先進的ADAS系統得以運用。目前的半自動車輛到第4級和第5級完全自動駕駛車輛有望將以更快的速度繼續發展，而ADAS系統將成為其不可或缺的一部分，以便提供增強的導航、更高的安全性、更高的連接性，并持續提升舒適性。應對所有這些挑戰離不開高質量的創新封裝解決方案，而OSAT在汽車半導體供應鏈中處于理想位置，能夠提供相關的服務。

UTAC是汽車OSAT供應商中排名第三的OSAT。憑借其最先進的汽車組裝和測試服務，UTAC的汽車質量在業界名列前茅。UTAC在多個垂直領域的半導體組裝和測試方面擁有專業技術，特別是在支持針對汽車市場的IDM和無晶圓廠半導體公司方面具有明顯優勢。
編輯：hfy