Stark gestiegene Ansprüche

Was Automotive-Halbleiter zukünftig leisten müssen

29. Mai 2020, 08:00 Uhr   |  Iris Stroh

Was Automotive-Halbleiter zukünftig leisten müssen
© Renesas Electronics

Bereits heute werden in Fahrzeugen Daten aus verschiedenen Sensoren fusioniert. Denn jede Sensortechnologie – Radar, Kamera, Lidar etc. – hat ihre Schwächen, und erst die Kombination der Informationen ermöglicht einen umfassenden und detaillierten 360-Grad-Blick.

Geht es also um automatisiertes Fahren, gilt die Sensorfusion als Schlüsseltechnik.

Dementsprechend hängt die Datenmenge, die im Auto gemessen und verarbeitet werden muss, stark vom Automatisierungsgrad (L1, assistiertes Fahren, bis L5, vollautonomes Fahren) ab. Laut Thomas Böhm, Senior Director Microcontroller Chassis & ADAS in der Automotive Division bei Infineon Technologies, wird sich auch in den nächsten Jahren der bei Weitem größte Anteil der Fahrzeuge im Bereich L1 bis L2+ bewegen. Böhm: »Infineon geht davon aus, dass der Anteil dieser Fahrzeuge bis 2025 auf ca. 65 Prozent steigt.« Aber selbst dieser Automatisierungsgrad erhöht für die in Serie gehenden Fusionssteuergeräte die Anforderungen »an den Datendurchsatz, funktional sichere Rechenleistung und Security deutlich«, so Böhm weiter.

Doch nicht nur der Automatisierungsgrad erhöht die Datenmenge, auch eine komplexere Sensorik in Form von mehr Kamera- und Radarsensoren mit höheren Auflösungen sowie komplexere Algorithmen treiben laut Böhm die Datenmengen nach oben. So liegen die Rohdatendatenraten der neuesten Radargeneration laut seiner Aussage bei bis zu 400 Mbit/s pro Empfangskanal, und typischerweise kommen vier bis acht Kanäle zum Einsatz, sprich: 1,6 Gbit/s bzw. 3,2 Gbit/s für einen einzelnen Sensor. Böhm betont: »Ohne Kompression sind diese Datenraten im Auto nicht kosteneffizient übertragbar.«

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© Renesas Electronics

Eric Pinton, Renesas: »Die Herausforderung besteht hier darin, dass dann SoCs in der Lage sein müssen, ASIL D zu unterstützen.«

Keaveney, Technical Fellow in der Automotive Business Unit bei Analog Devices, weist darauf hin, dass sich bei Radarsensoren viel tut. Mit kooperativem Radar (die Fusion von Radar- und Kommunikationstechnik) wurde eine Technologie entwickelt, die echte Geschwindigkeitsvektoren mit genauen tangentialen und radialen Komponenten mit Latenzzeiten von unter 100 ms liefern kann. Keaveney: »Damit kann die Zielerfassung und -identifizierung erheblich verbessert werden.«

Wie beim Radar gehen auch bei den Kameras die Entwicklungen weiter: Hochauflösende Kameras mit 3000 Pixel und mehr und einer Frame-Rate von bis zu 60 Frames/s treiben die Datenraten ebenfalls nach oben. In Zahlen heißt das: »Die Sensoren können je nach Typ schnell Rohdaten im Bereich von 2 bis 50 Gbit/s liefern«, so Johann Stelzer, Director Automotive Products Group von Microchip.
Dass die Rohdaten von allen Sensoren an eine zentrale Recheneinheit gesendet, um dort verarbeitet zu werden, halten die Halbleiterspezialisten für unrealistisch, auch wenn die Vorverarbeitung der Daten nahe des Sensors zu Informationsverlusten führt. Böhm ist aber auch der Überzeugung, dass die Fusion von Rohdaten keinen deutlichen Qualitätsgewinn bringt, das sei bislang jedenfalls noch nicht bewiesen worden.

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1. Was Automotive-Halbleiter zukünftig leisten müssen
2. »Ein Ausfall einzelner Sensoren lässt sich besser kompensieren«

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