Level 3级以上自动驾驶汽车、优化汽车ADAS(高级驾驶辅助系统)功能是推动汽车激光雷达市场增长的两大因素。目前,自动驾驶的赛道已经开放,各种激光雷达技术路线都在这条赛道上竞相追逐。

从光束操纵角度来看,当前的汽车激光雷达主要分为机械式、MEMS、OPA、Flash四种方式。机械式激光雷达作为自动驾驶领域最早开始应用的传统激光雷达,经过不断迭代,技术早已趋于成熟,但也存在固有缺陷,例如装配和调制困难、扫描频率低等,使得汽车激光雷达行业从业者不断寻求其他解决方案。小型化、低成本、固态化激光雷达逐渐走进大众视野。其中,MEMS激光雷达在中远测距应用方面具有替代机械式激光雷达的巨大潜力,获得Innoviz、Innoluce、速腾聚创、禾赛科技、一径科技、法雷奥等公司的青睐。

MEMS激光雷达的核心光束操纵元件为MEMS微镜(或称为MEMS微振镜、MEMS扫描镜),具有一定的半导体集成性,极大地减少了激光雷达的体积且降低了成本,但如何确保MEMS微镜可靠性,使MEMS微镜通过车规是现在面临的一大挑战。

MEMS激光雷达可靠性问题在哪?请听专家分析MEMS微镜
一种MEMS激光雷达模组(来源:Schott)

可靠性是产品在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的能力。可靠性工作的目的不仅是了解、评价MEMS器件的可靠性水平,更重要的是要改进并提高MEMS器件的可靠性。MEMS可靠性和应用研究是目前MEMS研究应该引起高度重视的方面,例如MEMS微镜的可靠性是MEMS激光雷达最关心的问题之一。

在微尺度作用下,MEMS表现出来的尺度效应、表面效应、隧道效应都远远超出宏观和物理规律范畴,宏观下的电子机械系统MEMS的失效模式、失效机理和失效分析不能完全解释和指导MEMS的可靠性研究与失效分析。MEMS器件可靠性问题的发现处于产品开发过程中相对较迟滞的阶段,这样就会需要较昂贵的费用。随着可靠性技术的发展,可靠性将全面渗透到整个工程里,贯穿于产品全寿命设计周期中。

可靠性是一个质量指标,具有综合性、时间性和统计性。可靠性分析方法的确定需要对MEMS整个系统进行有效分析,如下图所示。由图可知,对MEMS可靠性的研究必须联系相关学科群,采用综合分析原则,对不同方向进行可靠性研究。

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MEMS可靠性问题关联示意图

MEMS技术在汽车激光雷达中的应用将产生重大影响,MEMS微镜可靠性研究也是MEMS激光雷达成功应用的重要因素之一。但是目前对MEMS微镜可靠性方面的研究较少,研究的方向也仅限于最后的产品可靠性检测,而没有将可靠性和失效分析贯穿于产品开发的整体过程中。为此,麦姆斯咨询邀请了东南大学王磊老师讲解MEMS可靠性分析内容,分析加速度计、陀螺仪、微镜等产品可靠性问题,具体课程介绍如下:

8月14日至16日,由麦姆斯咨询主办的『第24期“见微知著”培训课程:MEMS技术进阶』将在无锡开课,其中邀请了东南大学王磊老师讲解MEMS可靠性分析内容。

课程:MEMS可靠性分析
讲师:东南大学 副研究员 王磊

MEMS器件的机械结构由微米/纳米材料制备而成,其中薄膜材料的使用最为频繁。评价这些材料的力学性能对MEMS器件实用化有着显著的意义。随着技术的发展,薄膜材料在越来越多的机械结构中得到应用,其力学和机电性能对MEMS器件的工作特性都会产生显著影响。因此很有必要像测量半导体器件电学特性那样精确测量薄膜的力学性能。王磊博士在MEMS可靠性分析方面拥有多年的实战经验,将带领学员认识常见的失效模式及机理,并通过经典案例分析来讲解MEMS结构和工艺的可靠性问题。

课程大纲:
(1)MEMS可靠性导论;
(2)MEMS材料力学性能评价及评价标准;
(3)常见MEMS失效模式及失效机理;
(4)MEMS可靠性测试及分析技术;
(5)MEMS结构和工艺的可靠性问题;
(6)MEMS可靠性分析案例,如加速度计、陀螺仪、微镜。

王磊,博士,2012年获东南大学电子科学与工程学院工学博士,现任东南大学副研究员。他长期从事MEMS器件可靠性工作,承担和参与了多项国家科研项目,包括“十一五”、“十二五”、“十三五”的装发预研项目,“十二五”重大专项,国家自然科学基金项目,以及多项企业横向合作项目。主持制定了多项企业MEMS可靠性标准,并牵头协同了国内11家企事业单位共同起草了GB/T 38341-2019“微机电系统(MEMS)技术MEMS器件的可靠性综合环境试验方法”国家标准。

『第24期“见微知著”培训课程:MEMS技术进阶』报名:

麦姆斯咨询
联系人:彭琳
E-mail:PENGLin#MEMSConsulting.com(#改成@)

原文始发于:MEMS激光雷达可靠性问题在哪?请听专家分析MEMS微镜

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作者 ab