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專題：加強ADAS攝像頭系統(tǒng)的功能安全

（2025年1月15日更新）

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受訪者：羅姆半導體

1 ADAS市場動向和ROHM的方針

近年來，汽車領域ADAS（Advanced Driver-Assistance Systems，先進的駕駛輔助系統(tǒng))作為面向汽車安全的世界性措施，不斷加快世界各地的裝載和義務化進程，ADAS構成所需的車載攝像頭系統(tǒng)，Radar（雷達）、LiDAR傳感器集成了多種傳感技術Fusion系統(tǒng)開發(fā)也在加快。

其中，攝像頭系統(tǒng)廣泛應用于以往的環(huán)視系統(tǒng)中，在感知周圍環(huán)境中起著重要作用Radar并列成為每輛車數(shù)量最多的傳感系統(tǒng)。在未來市場增長前景看好的情況下，為了應對攝像頭數(shù)量增加、通信信息量增加、噪聲等外部因素的影響，確保其穩(wěn)定運行，考慮到電力有限的汽車必須降低攝像頭系統(tǒng)的功耗。同時，為了構建更安全的系統(tǒng)，還需要明確故障風險，支持功能安全

要解決這些問題，ROHM除了致力于加強低消費、低噪聲等性能外，還引入了產(chǎn)品開發(fā)的功能安全理念。具體來說，羅姆發(fā)布了符合要求的功能安全、標準化的開發(fā)過程ISO 26262 ASIL-B面向攝像頭模塊PMIC（Power Management IC，電源管理IC）BD868xxMUF-C。本產(chǎn)品具有安全通知功能PMIC，能為小型化要求強的攝像頭模塊提供更好的電源方案。

2 ROHM面向ADAS相機系統(tǒng)的解決方案總結

攝像頭系統(tǒng)是安裝在汽車各個部分的系統(tǒng)。它由攝像頭模塊和控制攝像頭模塊拍攝詳細圖像并接收圖像數(shù)據(jù)ECU（Electronic Control Unit，由電子控制單元組成。

圖2 ROHM面向ADAS相機系統(tǒng)的解決方案

①安全性

實現(xiàn)汽車安全ADAS在系統(tǒng)中，滿足其安全要求的對策不僅包括軟件和硬件的冗余設計，還包括IC還需要滿足安全要求的相應措施。

ROHM取得了汽車功能安全相關國際標準規(guī)范ISO 26262年開發(fā)流程認證，并于2021年推出了支持功能安全、為用戶和系統(tǒng)安全、保障和舒適做出貢獻的品牌ComfySIL”。上述面向攝像頭模塊的攝像頭模塊BD868xxMUF-C屬于ComfySIL功能安全類別最高FS process compliant能夠提供FMEDA、Safety Manual等ISO26262相關文件(圖3)。此外，該IC內(nèi)部有電壓監(jiān)測BIST(自我診斷)ASIL-B標準。

串行器“BU18TM41A-M配備了檢測圖像凍結的檢測圖像Frame CRC（Cyclic Redundancy Check，循環(huán)冗余檢查)功能，以提高攝像頭系統(tǒng)的安全性。CRC計算圖像的顏色數(shù)據(jù)，并將其結果作為幾個數(shù)字bit這個計算結果就像給每一幀圖像一個暗號。通過在發(fā)送側和接收側計算相同的圖像，比較結果輸出CRC值，可以確認圖像數(shù)據(jù)在發(fā)送和接收前后的匹配性。到目前為止還是一般的CRC機制。BU18TM41A-M的Frame CRC除了通常的CRC除功能外，還實現(xiàn)ADAS圖像凍結檢測的圖像凍結檢測。例如，汽車周圍攝像頭系統(tǒng)發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)應始終改變，在一定時間內(nèi)不會有相同的圖像。換句話說，檢測到相同的時間超過一定時間CRC值意味著圖像因某些問題而凍結。BU18TM41A-M圖像前后通過比較發(fā)送和接收每一幀CRC圖像凍結(圖3)的值來檢測。另外，SerDes產(chǎn)品的“BU18xMxx-M系列”是ComfySIL中搭載了ASIL所需安全機構的FS mechanism implemented”類別，與Frame CRC支持將功能安全導入攝像頭系統(tǒng)。

圖3 SerDes的Frame CRC圖像凍結檢測

②通用性

BD868xxMUF-C為用戶設計增加了各種功能。最顯著的特點是可以通過OTP（One time programmable）根據(jù)各種CMOS定制圖像傳感器所需的規(guī)格。由于不同廠家和型號要求的電壓值和各電源通道的啟停順序不同，通常是在CMOS當圖像傳感器發(fā)生變化時，電源電路的周圍部件和Tamura代理還必須改變控制程序。BD868xxMUF-C可根據(jù)產(chǎn)品出廠時的情況OTP設置變更輸出電壓值和啟動時間(圖4)。因此，即使在CMOS當圖像傳感器發(fā)生變化時，用戶也可以在不改變電路板布局的情況下對應。

另外，BD868xxMUF-C與以往產(chǎn)品相比，周邊部件通過采用小包裝和高頻開關動作小型化，在降低安裝面積25%的同時，實現(xiàn)了高效的電力轉換，從而抑制了發(fā)熱(圖5)。該產(chǎn)品還可以對應下一代攝像頭模塊，未來需求越來越小。

圖5 PMIC安裝面積和加熱

③低噪音

低噪聲對策是車載應用中的重要噪聲對策EMI（Electromagnetic Interference，電磁干擾)，BD868xxMUF-C和BU18xMxx-M該系列還添加了一些對策。兩種產(chǎn)品的共同對策是搭載SSCG（Spread Spectrum Clock Generator）功能，該SSCG功能通過使IC通信時鐘和開關電源的開關頻率故意波動（抖動），以降低特定頻譜中的噪聲強度。BU18xMxx-M該系列配備了串行器和解串器SSCG實現(xiàn)-10功能dB降低噪聲強度等。面向低EMI各種化學功能，包括BU18xMxx-M系列和BD868xMUF-C國際無線電故障專項委員會均通過（CISPR）標準中車載接收機保護干擾波的推薦限值和測量方法（CISPR25）”的class5等級。另外，BU18xMxx-M在多個通信通道的情況下，系列應用中介紹的傳輸速率可變功能可以精細(0.1%)step）改變各自的通信傳輸速率SSCG-10也可以實現(xiàn)dB的低EMI化學(圖6、圖7)。

圖6通過SerDes的SSCG降低噪聲水平

圖7 PMIC的降低EMI測試結果

④低功耗

BD868xxMUF-C實現(xiàn)了車載攝像頭模塊所需的負載范圍PMIC總功率轉換效率為82%的高效率不僅有助于降低功耗，而且可以毫無問題地處理室內(nèi)外溫度環(huán)境（圖8）。

另外，BU18xMxx-M該系列具有改變傳輸速率的功能。與普通產(chǎn)品相比，通過不同的應用優(yōu)化傳輸速率可以降低約27%的功耗，從而以必要的最低功率構建通信系統(tǒng)（圖9）。

圖8 PMIC功率轉換效率

圖9 SerDes傳輸速率可變功能

4 總結和未來發(fā)展

ROHM本次介紹將汽車領域定位為重點領域PMIC、SerDes為首，面向ADAS市場開發(fā)了許多產(chǎn)品。未來，為了面對更高層次的未來ADAS在自動駕駛領域，我們正在研究低壓輸出PMIC進一步高速化SerDes支持需要更高分辨率的圖像傳感器的開發(fā)。我們將解決問題提供各種解決方案，為汽車的安全穩(wěn)定做出貢獻。