Dalam mobilitas manusia, kita menghadapi dilema besar dalam perjalanan menuju mobilitas yang aman dan berkelanjutan. Meresapnya semikonduktor di dalam mobil meningkatkan kebutuhan nyata akan tenaga. Pada saat dunia berjuang untuk mencapai keberlanjutan energi, bagaimana kita menyamakan pertumbuhan semikonduktor otomotif dengan keberlanjutan?
Sistem mikroelektromekanis (MEMS) dan sensor memiliki peran penting dalam memastikan kegunaan dan keamanan kendaraan otonom (AV), dan perkembangan terbaru sangat penting untuk mencapai keberlanjutan.
Mengambil mobilitas "onlife"
Mari kita bicara sedikit tentang evolusi MEMS dan bagaimana tren otomotif saat ini terhubung dengan apa yang kita sebut era "onlife".
Sekitar 20 tahun yang lalu, kami memulai “era offline”. Saat itu, MEMS teknologi mampu mengubah konsep menjadi produk. Di dunia otomotif, sensor inersia MEMS memungkinkan inovasi penting seperti kantung udara, yang berdampak besar pada keselamatan penumpang saat terjadi tabrakan kendaraan.
Selama 10 tahun terakhir, kami telah beralih dari era offline—di mana perangkat MEMS hanya mengaktifkan fitur atau fungsi produk tertentu—ke era yang jauh lebih canggih: era "online". Menghubungkan sensor ke cloud telah memungkinkan peningkatan kinerja dan fusi teknologi yang merupakan kunci untuk membuat informasi mereka tersedia untuk ekosistem apa pun. Dalam contoh otomotif kami, ini telah memungkinkan transisi dari pengerahan kantung udara langsung ke juga meminta layanan darurat dan melaporkan informasi terkait tentang dampak dan posisi kendaraan untuk membantu responden.
Hal ini tentunya membawa kita ke era “onlife” saat ini. Di sini, tidak ada lagi perbedaan antara online dan offline. Sebaliknya, ada perpaduan dasar antara teknologi dan kehidupan. Kita berbicara tentang sistem yang selalu waspada dan dapat merasakan, memproses, dan mengambil tindakan.
Dalam teknologi mobilitas, kita sekarang membutuhkan era “onlife” yang berkelanjutan untuk menghadirkan dua fitur utama. Yang pertama adalah keterpusatan manusia yang meningkatkan cara kita berinteraksi dengan dunia di sekitar kita. Teknologi yang berpusat pada manusia itu aman dan non-invasif serta bertindak sebagai perpanjangan dari diri kami sekaligus memungkinkan beroperasi sebagai asisten pengemudi. Fitur kedua adalah keberlanjutan untuk membantu kita melindungi planet luar biasa yang kita tinggali ini.
Jadi bagaimana kita beralih ke era “onlife” yang berkelanjutan? Kita perlu membangun sensorisasi dunia yang berkelanjutan. Padahal di masa lalu kami hanya memiliki a Sensor (offline), kemudian terhubung Sensor (online) dan kemudian sensor yang dapat merasakan, memproses, dan bertindak (“onlife”), sekarang kami membutuhkan sensor yang dikonfigurasi sendiri untuk mengoptimalkan pemrosesan data dan sistem berdaya sangat rendah. Evolusi ini terjadi karena kita perlu menyelamatkan planet ini dengan mengurangi COXNUMX2 emisi menjadi emisi net-zero pada tahun 2050.
Mobil penumpang menyumbang sekitar 3 miliar ton COXNUMX2 emisi secara global. Elektrifikasi memiliki peran sentral dalam mengurangi emisi ini secara drastis. Pada saat yang sama, kita juga akan melihat peningkatan yang signifikan dalam adopsi kendaraan dengan tingkat otomatisasi yang semakin tinggi dan, pada akhirnya, otonomi.
Sensor inersia untuk AV: cerdas, aman, akurat
Sensor inersia pintar sangat penting untuk tingkat mengemudi otomatis yang lebih tinggi. Ini adalah Level 3, 4 dan 5, seperti yang didefinisikan oleh SAE International. Mereka juga penting untuk mematuhi standar keselamatan yang ketat untuk melindungi penumpang kendaraan, pejalan kaki, dan pengguna jalan lainnya.
Untuk memenuhi persyaratan ini, mereka harus memiliki tiga atribut utama: Mereka harus cerdas, aman, dan akurat.
Atribut pintar itu penting: AV harus mampu bereaksi terhadap setiap skenario yang mungkin terjadi. Mereka harus didorong oleh algoritme AI yang dapat meniru (atau memperbaiki) perilaku manusia dan waktu reaksi. Dengan pemrosesan terintegrasi langsung di dalam sensor, ini dapat menganalisis data sensor dan menjalankan operasi tanpa latensi dan persyaratan daya dari sejumlah besar data sensor yang dikirim ke host atau cloud untuk diproses. Ini mempercepat waktu reaksi sekaligus mengurangi daya sistem secara dramatis.
Sensor yang berisi pemrosesan on-chip dapat memakan waktu kurang dari beberapa mikroamp untuk memulai pohon keputusan dan kurang dari 10 mA untuk menganalisis pembacaan. Ini penting karena mengurangi daya yang diperlukan untuk mengoperasikan AV atau sistem besar apa pun sangat penting untuk keberlanjutan. Pertimbangkan, misalnya, aplikasi sederhana seperti pemantauan mobil. Sensor pintar dapat memantau mobil 24/7 dengan kemampuan AI yang memungkinkan mobil mendeteksi jika ditabrak, diderek, atau dirusak saat diparkir atau dapat mendeteksi dan beradaptasi dengan kondisi lingkungan atau permukaan jalan saat bergerak.
Pemrograman elemen yang tepat dalam pengontrol on-sensor dapat memastikan sensor berpusat pada manusia dan memungkinkan kendaraan untuk menawarkan solusi yang dapat dikonfigurasi sendiri dengan implementasi AI bawaan, bersama dengan anggaran daya yang dioptimalkan yang dapat berkontribusi pada tujuan keberlanjutan.
Sensor inersia pintar juga harus aman. AV harus mematuhi standar keamanan yang paling ketat. Sensor inersia pintar harus memungkinkan AV memiliki pembacaan yang akurat di sekitarnya, karena mobil harus tahu di mana tempatnya, dan ke mana tujuannya, sehubungan dengan ke mana setiap kendaraan lain sedang dan sedang menuju. Dan itu bukan hanya kendaraan lain; AV harus mengetahui di mana setiap rintangan berada, karena hal itu juga penting untuk pengoperasian yang aman.
Kendaraan saat ini sudah mengintegrasikan lebih banyak sirkuit tertanam yang menerapkan sistem keselamatan fungsional dalam perangkat keras untuk efisiensi daya. Sensor inersia memiliki banyak peran, seperti mengkompensasi gambar kamera yang dipengaruhi oleh kemiringan dan getaran yang disebabkan oleh gerakan kemudi dan kebisingan jalan. Sertifikasi untuk Integritas Keamanan Otomotif Level B (ASIL-B) umumnya diperlukan untuk jenis sistem ini. Di sisi lain, sistem mengemudi otomatis menghadapi persyaratan yang jauh lebih ketat, yang membutuhkan sertifikasi, katakanlah, ASIL-D. Sensor inersia generasi berikutnya akan dirancang dengan pemikiran ini, kemungkinan disertai dengan perpustakaan perangkat lunak yang diuji secara independen untuk memfasilitasi sertifikasi keselamatan sesuai dengan ASIL-B dan yang lebih baru.
Selain itu, sensor harus kuat, andal, dan mampu menahan kondisi lingkungan yang keras. Mereka juga harus aman untuk mencegah akses tidak sah dan pelanggaran data.
Terakhir, sensor inersia pintar harus akurat. AV membutuhkan data yang tepat dan akurat untuk beroperasi dengan aman. Kami meminta kendaraan ini untuk mengemudi selama satu jam dengan tingkat kesalahan kurang dari 0.1 dan memulai penghentian keselamatan yang akan membuat mesin berhenti dengan akurasi mutlak 20 cm. Itu luar biasa dan menuntut akurasi yang sebanding dengan yang biasanya diharapkan dari sistem panduan bulan. Namun kami sekarang perlu mencapainya dengan perangkat biasa dari portofolio penginderaan inersia standar kami.
Memastikan keakuratan data membantu meminimalkan beban kerja pemrosesan aplikasi dan karenanya konsumsi daya dengan meminimalkan kebutuhan untuk memoles data.
Perhatikan juga bahwa latensi memengaruhi akurasi: Tidak peduli seberapa tinggi sensitivitasnya, atau seberapa dalam resolusinya, konteksnya terus berubah, sehingga informasi mulai menjadi tidak akurat segera setelah dibuat. Latensi rendah adalah atribut kuat dari sensor cerdas.
Kesimpulan
Jalan menuju kendaraan yang sepenuhnya otonom bergerak maju, tetapi tujuannya belum terlihat. Tantangan utama, tetap, adalah mengemudi otonom yang berkelanjutan. Dari sudut pandang pengembangan sensor, setidaknya kita dapat mengatakan bahwa kita memiliki ide.
Dalam beberapa tahun terakhir, MEMS yang canggih telah memungkinkan aplikasi ADAS yang menuntut kemampuan penginderaan dengan akurasi tinggi, meskipun sangat sedikit hubungannya dengan pengembangan aplikasi keselamatan. Di sisi lain, dorongan di antara OEM untuk sistem keselamatan canggih telah mendorong kemajuan pesat dalam pengembangan aplikasi keselamatan dengan kebutuhan akurasi yang terbatas dalam kemampuan penginderaan.
Sekarang, jika kita benar-benar ingin mengaktifkan jalur sensorisasi untuk masa depan kendaraan yang berkelanjutan, kita perlu menjembatani dua kebutuhan: keselamatan di satu sisi dan akurasi di sisi lain. Jangan lupa bahwa semuanya harus benar-benar cerdas, dengan sensor yang dapat dikonfigurasi sendiri, dengan optimalisasi pemrosesan data dalam sistem berdaya rendah. Dan ini, pada akhirnya, akan memungkinkan pembuat mobil memberikan solusi yang dibutuhkan dunia.
Tidak ada keraguan bahwa AV berkelanjutan sedang menuju masa depan kita. Sama jelasnya bahwa sensor inersia yang cerdas, aman, dan akurat sangat penting. Seperti semua komponen otomotif, mereka harus mematuhi standar keamanan yang ketat dan tahan terhadap kondisi lingkungan yang keras dan akan membantu memastikan AV yang berkelanjutan beroperasi lebih aman daripada kendaraan yang ada dan dengan efisiensi yang jauh lebih besar. Teknologi MEMS yang berkelanjutan hadir untuk mendukung jalur ini.