인간의 이동성에서 우리는 안전하고 지속 가능한 이동성으로 가는 길에서 큰 딜레마에 직면해 있습니다. 보급 반도체 자동차에서 힘에 대한 명백한 필요성이 증가하고 있습니다. 전 세계가 에너지 지속 가능성을 달성하기 위해 노력하고 있는 이 시점에서 자동차 반도체의 성장과 지속 가능성을 어떻게 일치시킬 수 있을까요?
MEMS(Microelectromechanical Systems) 및 센서는 자율 주행 차량(AV)의 유용성과 안전성을 보장하는 데 중요한 역할을 하며 최신 개발은 지속 가능성을 달성하는 데 필수적입니다.
모빌리티 "온라이프"
MEMS의 진화와 자동차의 현재 추세가 소위 "onlife" 시대와 어떻게 연결되는지에 대해 조금 이야기해 봅시다.
약 20년 전, 우리는 '오프라인 시대'를 시작했습니다. 당시 MEMS는 technology 개념을 제품으로 바꿀 수 있습니다. 자동차 세계에서 MEMS 관성 센서는 에어백과 같은 중요한 혁신을 가능하게 했으며, 이는 차량 충돌 시 승객 안전에 엄청난 영향을 미쳤습니다.
지난 10년 동안 우리는 MEMS 장치가 단순히 특정 제품 기능을 가능하게 했던 오프라인 시대에서 훨씬 더 강력한 "온라인" 시대로 이동했습니다. 센서를 클라우드에 연결하면 모든 에코시스템에서 정보를 사용할 수 있도록 하는 핵심인 성능 향상과 기술 융합이 가능해졌습니다. 우리의 자동차 예에서 이를 통해 간단한 에어백 전개에서 응급 서비스를 요청하고 대응자를 지원하기 위해 충격 및 차량 위치에 대한 관련 정보를 보고하는 것으로 전환할 수 있었습니다.
이것은 자연스럽게 현재의 "온라이프" 시대로 우리를 인도합니다. 여기서는 더 이상 온라인과 오프라인의 차이가 없습니다. 대신 기술과 삶 사이에는 기본적인 융합이 있습니다. 우리는 끊임없이 경계하고 감지, 처리 및 조치를 취할 수 있는 시스템에 대해 이야기하고 있습니다.
모빌리티 기술에서는 이제 두 가지 주요 기능을 제공하기 위해 지속 가능한 "onlife" 시대가 필요합니다. 첫 번째는 우리가 주변 세계와 상호 작용하는 방식을 개선하는 인간 중심입니다. 인간 중심 기술은 안전하고 비침습적이며 운전자 보조로 작동하면서 우리 자신의 확장 역할을 합니다. 두 번째 기능은 우리 모두가 살고 있는 이 놀라운 지구를 보호하는 데 도움이 되는 지속 가능성입니다.
그렇다면 지속가능한 '온라이프' 시대로 어떻게 나아가야 할까요? 우리는 세계의 지속 가능한 감각화를 구축해야 합니다. 과거에 우리는 감지기 (오프라인) 그런 다음 연결된 감지기 (온라인) 그리고 감지, 처리 및 작동할 수 있는 센서("onlife"), 이제 데이터 처리 및 초저전력 시스템을 최적화하기 위해 자체 구성 센서가 필요합니다. CO를 줄임으로써 지구를 구해야 하기 때문에 이러한 진화가 오고 있습니다.2 2050년까지 탄소배출량을 제로로 만듭니다.
승용차는 약 3억 톤의 CO를 배출합니다.2 전 세계적으로 배출량. 전기화는 이러한 배출량을 크게 줄이는 데 핵심적인 역할을 합니다. 동시에 우리는 점점 더 높은 수준의 자동화와 자율성을 갖춘 차량의 채택이 크게 증가하는 것을 보게 될 것입니다.
AV용 관성 센서: 스마트하고 안전하며 정확함
스마트 관성 센서는 더 높은 수준의 자율 주행에 필수적입니다. SAE International에서 정의한 레벨 3, 4 및 5입니다. 또한 차량 승객, 보행자 및 기타 도로 사용자를 보호하기 위해 시행 중인 엄격한 안전 표준을 준수하는 데 필수적입니다.
이러한 요구 사항을 충족하려면 세 가지 핵심 속성이 있어야 합니다. 똑똑하고 안전하며 정확해야 합니다.
스마트 속성은 필수적입니다. AV는 가능한 모든 시나리오에 대응할 수 있어야 합니다. 인간의 행동과 반응 시간을 모방(또는 개선)할 수 있는 AI 알고리즘에 의해 구동되어야 합니다. 센서 내에 직접 통합된 처리 기능을 통해 처리를 위해 호스트 또는 클라우드로 이동하는 막대한 양의 센서 데이터에 대한 대기 시간 및 전력 요구 사항 없이 센서 데이터를 분석하고 작업을 실행할 수 있습니다. 이는 시스템 전력을 크게 줄이면서 반응 시간을 단축합니다.
온칩 프로세싱을 포함하는 센서는 결정 트리를 시작하는 데 몇 마이크로암페어 미만이 소요되고 판독값을 분석하는 데 10mA 미만이 소요될 수 있습니다. 이는 AV 또는 대형 시스템을 작동하는 데 필요한 전력을 줄이는 것이 지속 가능성에 중요하기 때문에 중요합니다. 예를 들어 자동차 모니터링과 같은 간단한 애플리케이션을 생각해 보십시오. 스마트 센서는 주차 시 자동차가 충돌, 견인 또는 파손을 감지하거나 이동 중 환경 조건이나 노면을 감지하고 적응할 수 있는 AI 기능으로 차량을 24시간/7일 모니터링할 수 있습니다.
그런 다음 온센서 컨트롤러의 요소를 적절하게 프로그래밍하면 센서의 인간 중심성을 보장하고 차량이 지속 가능성 목표에 기여할 수 있는 최적화된 전력 예산과 함께 하드와이어 AI 구현을 통해 자체 구성 가능한 솔루션을 제공할 수 있습니다.
스마트 관성 센서는 안전해야 합니다. AV는 가장 엄격한 안전 기준을 준수해야 합니다. 스마트 관성 센서는 AV가 주변 환경을 정확하게 읽을 수 있도록 해야 합니다. 자동차는 다른 모든 차량이 있고 향하는 방향과 관련하여 자신의 위치와 방향을 알아야 하기 때문입니다. 그리고 그것은 단지 다른 차량이 아닙니다. AV는 모든 장애물이 어디에 있는지 알아야 하며, 이는 안전한 작동에도 필수적이기 때문입니다.
오늘날의 차량은 이미 전력 효율을 위해 하드웨어에 기능 안전 시스템을 구현하는 임베디드 회로를 점점 더 많이 통합하고 있습니다. 관성 센서는 스티어링 동작과 도로 소음으로 인한 기울기와 진동에 영향을 받는 카메라 이미지를 보정하는 등 많은 역할을 합니다. 이러한 유형의 시스템에는 일반적으로 ASIL-B(Automotive Safety Integrity Level B) 인증이 필요합니다. 반면 자율주행 시스템은 ASIL-D와 같은 인증을 요구하는 훨씬 더 엄격한 요구 사항에 직면해 있습니다. 차세대 관성 센서는 이를 염두에 두고 설계될 것이며 ASIL-B 이상에 따라 안전 인증을 용이하게 하기 위해 독립적으로 테스트된 소프트웨어 라이브러리와 함께 제공될 것입니다.
또한 센서는 견고하고 신뢰할 수 있어야 하며 열악한 환경 조건을 견딜 수 있어야 합니다. 또한 무단 액세스 및 데이터 유출을 방지하기 위해 보안을 유지해야 합니다.
마지막으로 스마트 관성 센서는 정확해야 합니다. AV가 안전하게 작동하려면 정밀하고 정확한 데이터가 필요합니다. 우리는 이러한 차량에 0.1도 미만의 오류로 20시간 동안 주행하고 XNUMXcm의 절대 정확도로 기계를 정지시키는 안전 정지를 시작하도록 요청하고 있습니다. 그것은 놀랍고 일반적으로 달 안내 시스템에 대해 예상되는 것과 비슷한 정확도를 요구합니다. 그러나 이제 표준 관성 감지 포트폴리오의 일반 장치로 이를 달성해야 합니다.
데이터의 정확성을 보장하면 애플리케이션 처리 워크로드를 최소화하고 데이터를 다듬을 필요성을 최소화하여 전력 소비를 최소화하는 데 도움이 됩니다.
또한 대기 시간은 정확도에 영향을 미칩니다. 민감도나 해상도의 깊이에 상관없이 컨텍스트가 계속 변경되므로 정보가 생성되는 즉시 부정확해지기 시작합니다. 낮은 대기 시간은 지능형 센서의 강력한 속성입니다.
결론
완전자율주행차로 가는 길은 앞으로 나아가고 있지만 목적지는 아직 보이지 않습니다. 여전히 주요 과제는 지속 가능한 자율 주행입니다. 센서 개발의 관점에서는 적어도 아이디어가 있다고 말할 수 있습니다.
최근 몇 년 동안 최첨단 MEMS는 안전 애플리케이션 개발과는 거의 관련이 없지만 고정밀 감지 기능을 요구하는 ADAS 애플리케이션을 가능하게 했습니다. 한편, 첨단 안전 시스템에 대한 OEM 간의 추진은 감지 기능의 정확성에 대한 필요성이 제한된 안전 애플리케이션 개발의 급속한 발전을 자극했습니다.
이제 우리가 진정으로 지속 가능한 차량의 미래를 위한 센서화 경로를 활성화하려면 두 가지 요구 사항, 즉 한 쪽의 안전과 다른 쪽의 정확도를 연결해야 합니다. 저전력 시스템에서 데이터 처리를 최적화하고 자체 구성 가능한 센서를 사용하여 모든 것이 절대적으로 스마트해야 한다는 점을 잊지 마십시오. 그리고 이것은 궁극적으로 자동차 제조업체가 세계가 필요로 하는 솔루션을 제공할 수 있게 할 것입니다.
지속 가능한 AV가 우리의 미래로 향하는 고속도로에 있다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 똑똑하고 안전하며 정확한 관성 센서가 중요하다는 것도 마찬가지로 분명합니다. 모든 자동차 부품과 마찬가지로 엄격한 안전 표준을 준수하고 열악한 환경 조건을 견뎌야 하며 지속 가능한 AV가 기존 차량보다 더 안전하고 훨씬 더 효율적으로 작동하도록 보장할 것입니다. 지속 가능한 MEMS 기술이 이 경로를 지원하기 위해 여기에 있습니다.