自動駕駛MPS系統(tǒng)功能安全解決方案

2004年到2007年，美國先后舉辦了三場無人駕駛挑戰(zhàn)賽，催生了自動駕駛這一賽道。由此，自動駕駛步入了產(chǎn)業(yè)化時(shí)代，各汽車強(qiáng)國都在爭相搶占產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。在中國，伴隨著新能源汽車市場的火熱，自動駕駛也步入了發(fā)展快車道。

圖2 SAE發(fā)布的自動駕駛等級

自動駕駛市場的在世界范圍內(nèi)不同程度的增長是毋庸置疑的事實(shí)，而其中，中國市場的火熱程度可謂只增不減。中汽協(xié)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022年9月我國新能源汽車滲透率已提升至27.1%，增長持續(xù)超預(yù)期。中國已連續(xù)多年成為全球最大的新能源汽車產(chǎn)銷市場，同時(shí)也是2021年全球第一大電動汽車出口國。新能源產(chǎn)業(yè)競爭力的提升為我國汽車產(chǎn)業(yè)提供了彎道超車的機(jī)會。

智能化是新能源汽車的核心之一，也是汽車行業(yè)未來重要發(fā)展方向，而自動駕駛又是智能化最大的特征，幾乎成為目前新能源汽車的標(biāo)配功能。因此，自動駕駛將是未來多數(shù)車企選擇的主賽道，這無疑為自動駕駛技術(shù)的升級按下了加速鍵。

順應(yīng)自動駕駛的迅猛增長大勢，MPS蓄勢待發(fā)，從汽車自動駕駛系統(tǒng)的域控制器（DCU）和傳感器兩個(gè)核心模塊進(jìn)行布局，推出多款車規(guī)級芯片，為汽車生產(chǎn)商提供完整供電解決方案，助力自動駕駛汽車平穩(wěn)上路。

自動駕駛“路障”重重

隨著自動駕駛功能的不斷豐富和完善，主芯片的計(jì)算能力不斷提高，系統(tǒng)的電源需求也隨之增加，電源設(shè)計(jì)將面臨更高要求，當(dāng)前諸多困難亟待解決。

路障一設(shè)計(jì)復(fù)雜

自動駕駛級別的提升和應(yīng)用的豐富意味著對主芯片算力和信息處理能力要求的提高。外圍傳感器傳輸至汽車域控制器（DCU）處理的數(shù)據(jù)大幅度增長，作為汽車“大腦”的主芯片陷入算力焦慮，各大廠商紛紛開足馬力開發(fā)大算力芯片。預(yù)計(jì)在2025年， 1000T算力的汽車芯片將會面世。

更大的算力，更豐富的智能駕駛場景意味著更高的功耗和更復(fù)雜的系統(tǒng)方案，這對整體的電源設(shè)計(jì)提出了更高要求，不乏時(shí)序管理、功能安全監(jiān)測、多相電源等功能的集成。

路障二可靠性保證

作為汽車的核心元器件，汽車芯片的可靠性直接決定了汽車行駛時(shí)的安全性和穩(wěn)定性，直接影響到車內(nèi)人員的生命安全。近年來，與自動駕駛相關(guān)的交通事故在全世界范圍內(nèi)頻發(fā)，造成多起人員傷亡案件，一次次地敲響了安全警鐘。

因此，車規(guī)級芯片的可靠性標(biāo)準(zhǔn)必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的消費(fèi)級芯片，才能在最大程度上保障人的生命財(cái)產(chǎn)安全。

路障三體積和性價(jià)比困境

隨著自動駕駛系統(tǒng)功能的不斷完善，車載芯片方案也愈加復(fù)雜。

例如，在自動駕駛L3級別中，傳感器模塊中的攝像頭將從每車3-4個(gè)提升至最高達(dá)22個(gè)，分辨率將從1MP上升到8MP甚至是15MP，車載攝像頭市場將呈現(xiàn)幾何級增長。在此發(fā)展趨勢下，小體積、高集成度、高性價(jià)比的供電解決方案更能受到生產(chǎn)商的青睞。

MPS助力車企清除障礙

針對汽車自動駕駛設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中可能面臨的諸多問題，MPS瞄準(zhǔn)障礙，推出多款產(chǎn)品，將痛點(diǎn)逐個(gè)擊破。

助力一 完整解決方案

針對復(fù)雜的自動駕駛域控制器的產(chǎn)品，MPS可以提供一套完整的解決方案。

1、主芯片核心供電

MPQ2967+ /MPQ86960

圖4MPQ2967和MPQ86960自動駕駛SOC解決方案

MPQ2967+MPQ86960是對自動駕駛域控制器（DCU）進(jìn)行核心供電的解決方案，專為高算力，大電流主芯片進(jìn)行核心供電。

MPQ2967是用于自動駕駛應(yīng)用的雙軌數(shù)字多相控制器，最多可配置為四相兩軌。MPQ86960是一款內(nèi)置功率 MOSFET 和柵極驅(qū)動器的單片半橋，它可以在寬輸入電壓 (VIN) 范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高達(dá) 50A 的連續(xù)輸出電流 (IOUT)。

該解決方案還集成了時(shí)序管理、功能安全監(jiān)測、電流采樣、溫度采樣等功能。同時(shí)，SoC核心供電配合集成的智能半橋Intelli-PhaseTM（DrMOS），并采用COT（恒定導(dǎo)通時(shí)間）控制方式，實(shí)現(xiàn)了極簡的外部BOM，可以通過較少的輸出電容個(gè)數(shù)對負(fù)載瞬態(tài)做出快速響應(yīng)，在極大程度上簡化了設(shè)計(jì)工作，是自動駕駛電源解決方案的理想選擇。

2、系統(tǒng)功能安全解決方案

MPQ79500

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MPQ79700

一個(gè)自動駕駛系統(tǒng)龐大，除了主芯片核心供電之外，還有很多外設(shè)，I/O口等都需要供電，這些供電往往需要獨(dú)立的小電源來供電，而這些小電源的上下電時(shí)序以及功能安全設(shè)計(jì)，獨(dú)立的小電源自己無法滿足。針對這個(gè)需求，MPS推出了MPQ79500和MPQ79700兩款能夠支持汽車安全等級ASIL-D級芯片，幫助復(fù)雜系統(tǒng)輕松實(shí)現(xiàn)的功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

MPQ79500是一款專為汽車安全應(yīng)用設(shè)計(jì)的6 通道電壓監(jiān)測器，每個(gè)通道都可以配置OV/UV，集成內(nèi)置自檢 (BIST)等安全機(jī)制，診斷以及寫保護(hù)來實(shí)現(xiàn)ASILD的應(yīng)用要求。

圖5 MPQ79500

MPQ79700是一款12 通道功能安全電源定序器，提供可配置性與靈活性，能夠支持不同應(yīng)用與片上系統(tǒng) (SoC) 的跨代設(shè)計(jì)復(fù)用，集成內(nèi)置自檢 (BIST)等安全機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)高診斷覆蓋率，使系統(tǒng)達(dá)到目標(biāo) ASIL 等級。

圖6 MPQ79700

助力二 全流程把關(guān)

MPS具有豐富的車規(guī)級芯片生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，可以從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)到測試環(huán)節(jié)全流程把關(guān)，最大限度提升芯片可靠性。

從設(shè)計(jì)階段，芯片即滿足AEC-Q100車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)。量產(chǎn)階段，MPS具有完善的全溫測試技術(shù)，能夠確保汽車級芯片在全溫環(huán)境下高可靠性，MPS的目標(biāo)是向0 DPPM 目標(biāo)無限靠近，從而提高終端用戶產(chǎn)品的安全性和可靠性。

助力三小體積，大作用

針對某些應(yīng)用，對體積和效率有比較高的要求，例如車載攝像頭等部件，因?yàn)檎w的產(chǎn)品體積小，從而對方案的尺寸，效率，溫升等有較高的要求。MPS利用自身先進(jìn)半導(dǎo)體制程，豐富系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，專門開發(fā)了一款車載攝像頭的電源管理芯片，MPQ792X。

3、專為車載攝像頭設(shè)計(jì)

MPQ792X

圖7 MPQ792X Pmic for adas camera

MPQ792X是專為車載camera設(shè)計(jì)的小體積，高功率密度集成PMIC，采用節(jié)省空間的(2.5mmx3.5mm) 封裝。同時(shí)，芯片采用MPS特有的Flip chip倒裝封裝工藝，有效提高芯片散熱能力，為小體積，高功率密度的優(yōu)秀表現(xiàn)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

目前，自動駕駛?cè)栽诟咚侔l(fā)展階段，各大汽車生產(chǎn)商都在向著實(shí)現(xiàn)L5級別自動駕駛的目標(biāo)前進(jìn)，而MPS一系列專為自動駕駛研發(fā)的產(chǎn)品可以滿足日益復(fù)雜的自動駕駛系統(tǒng)，讓大家離“解放雙手”的駕駛體驗(yàn)更近一步。

編輯：黃飛