小米SU7激光雷達硬件架構(gòu)解析:一汽集團合作下的車規(guī)級封裝工藝
在智能電動汽車賽道上,激光雷達作為自動駕駛系統(tǒng)的"視覺中樞",其性能與可靠性直接決定了車輛的環(huán)境感知能力。小米SU7搭載的禾賽AT128激光雷達,通過與一汽集團在車規(guī)級封裝工藝上的深度合作,實現(xiàn)了從芯片級到系統(tǒng)級的多維度創(chuàng)新,構(gòu)建起覆蓋360°×200米的超視距感知網(wǎng)絡(luò)。
一、激光雷達核心參數(shù):128線架構(gòu)的毫米級精度
小米SU7采用的禾賽AT128激光雷達,其核心參數(shù)直接定義了感知系統(tǒng)的物理邊界。該雷達以128線垂直分辨率構(gòu)建點云模型,每秒可生成153萬點云數(shù)據(jù),探測距離達200米,能夠識別200米外直徑10厘米的電線等細微障礙物。這一性能指標源于其獨特的非重復(fù)式掃描技術(shù)——通過動態(tài)調(diào)整激光發(fā)射角度,在保持10Hz幀率的同時,實現(xiàn)等效于256線激光雷達的點云密度。
在硬件架構(gòu)層面,AT128采用128個獨立激光發(fā)射通道與SPAD(單光子雪崩二極管)接收陣列的1:1匹配設(shè)計,避免了傳統(tǒng)機械旋轉(zhuǎn)式雷達因通道復(fù)用導(dǎo)致的信號串擾問題。其光學(xué)系統(tǒng)采用共軸設(shè)計,將發(fā)射與接收光路集成于直徑120mm的圓柱體內(nèi),使雷達體積較前代產(chǎn)品縮小40%,更適配SU7的車頂瞭望塔式布局。
二、車規(guī)級封裝工藝:一汽集團的技術(shù)賦能
激光雷達的車規(guī)化封裝是平衡性能與可靠性的關(guān)鍵工程。小米與一汽集團的合作聚焦于三大核心工藝突破:
高密度集成封裝
針對AT128的128通道激光發(fā)射模組,一汽集團采用高介電強度陶瓷基板與金錫共晶焊接技術(shù),將發(fā)射芯片、驅(qū)動電路與熱沉集成于30mm×30mm的封裝體內(nèi)。該工藝使模組功率密度提升至15W/cm2,較傳統(tǒng)PCB封裝方案提升3倍,同時將熱阻控制在0.5℃/W以內(nèi),確保激光器在-40℃至125℃環(huán)境下穩(wěn)定工作。
抗振動結(jié)構(gòu)設(shè)計
為應(yīng)對車輛行駛中的高頻振動,一汽開發(fā)了三級減震封裝方案:
一級減震:在雷達外殼與安裝支架間嵌入硅膠減震墊,衰減10-50Hz低頻振動;
二級減震:采用金屬蜂窩結(jié)構(gòu)支撐光學(xué)模組,通過結(jié)構(gòu)形變吸收50-200Hz中頻振動;
三級減震:在SPAD接收陣列與PCB之間使用液態(tài)金屬導(dǎo)熱墊,既實現(xiàn)熱傳導(dǎo)又隔離200Hz以上高頻振動。
實測數(shù)據(jù)顯示,該封裝方案使雷達在8g振動加速度下的點云畸變率低于0.1%,滿足ISO 16750-3道路車輛電氣電子設(shè)備環(huán)境條件標準。
氣密性防護體系
針對激光雷達易受水汽侵蝕的痛點,一汽集團構(gòu)建了"三重屏障"防護:
第一重:激光發(fā)射/接收窗口采用2mm厚康寧大猩猩玻璃,表面鍍AR增透膜與AF疏水膜,使透光率達92%的同時,接觸角>110°實現(xiàn)自清潔;
第二重:外殼采用6061-T6鋁合金一體壓鑄成型,通過激光焊接工藝實現(xiàn)IP6K9K防護等級;
第三重:內(nèi)部填充氦氣作為干燥介質(zhì),配合分子篩吸附劑,使艙內(nèi)濕度長期維持在<10%RH。
該體系使雷達在85℃/85%RH高溫高濕環(huán)境下連續(xù)工作500小時后,點云數(shù)據(jù)丟失率仍<0.01%。
三、系統(tǒng)級協(xié)同:感知-決策的毫秒級閉環(huán)
小米SU7的激光雷達并非孤立運行,而是與11個攝像頭、12個超聲波雷達、3個毫米波雷達構(gòu)成多模態(tài)感知矩陣。其系統(tǒng)級創(chuàng)新體現(xiàn)在三大協(xié)同機制:
變焦BEV(鳥瞰圖)技術(shù)
根據(jù)場景動態(tài)調(diào)整感知精度:
泊車場景:以0.05m像素網(wǎng)格構(gòu)建高精度地圖,通過超分辨率算法將攝像頭圖像分辨率提升至8K,實現(xiàn)機械車位95%的泊入成功率;
城區(qū)場景:將探測范圍擴展至左右160米,結(jié)合超聲波雷達的近場補盲,在長安街等復(fù)雜路況下實現(xiàn)無保護左轉(zhuǎn);
高速場景:前向探測距離延伸至250米,通過攝像頭與激光雷達的跨模態(tài)融合,提前150米識別突發(fā)事故并觸發(fā)減速變道。
異構(gòu)計算架構(gòu)
雙英偉達Orin-X芯片(508TOPS算力)采用任務(wù)級分工:
Chip1:專職處理激光雷達點云數(shù)據(jù),運行BEV+Transformer算法實現(xiàn)實時環(huán)境建模;
Chip2:負責(zé)攝像頭圖像處理與多傳感器融合,通過占用網(wǎng)絡(luò)(Occupancy Network)生成4D空間語義地圖。
該架構(gòu)使系統(tǒng)決策延遲控制在120ms以內(nèi),較單芯片方案提升40%。
故障冗余設(shè)計
當激光雷達因強光直射或雨霧干擾出現(xiàn)點云缺失時,系統(tǒng)自動切換至"視覺主導(dǎo)模式":
前向雙目攝像頭通過視差計算獲取深度信息;
毫米波雷達提供目標運動軌跡預(yù)測;
超聲波雷達補充近場障礙物距離數(shù)據(jù)。
實測表明,在激光雷達單通道失效情況下,系統(tǒng)仍能維持L2+級輔助駕駛功能。
四、產(chǎn)業(yè)協(xié)同:從硬件堆砌到生態(tài)共建
小米SU7的激光雷達方案折射出中國智能電動汽車產(chǎn)業(yè)的深度協(xié)同:
供應(yīng)鏈垂直整合:禾賽科技負責(zé)激光雷達核心模組,一汽集團主導(dǎo)車規(guī)級封裝,小米完成系統(tǒng)集成與算法優(yōu)化,形成"芯片-模組-整車"的閉環(huán);
技術(shù)溢出效應(yīng):SU7項目帶動禾賽科技市值增長200%,其AT128雷達已應(yīng)用于路特斯、理想等品牌,推動國產(chǎn)激光雷達市占率突破60%;
標準制定參與:小米聯(lián)合一汽集團參與制定《車載激光雷達技術(shù)規(guī)范》等3項國家標準,填補了行業(yè)在振動測試、電磁兼容等領(lǐng)域的空白。
從實驗室到生產(chǎn)線,從零部件到整車系統(tǒng),小米SU7的激光雷達架構(gòu)證明:智能電動汽車的競爭已從單一硬件比拼,轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新能力的較量。當每76秒下線一臺SU7時,其背后是激光雷達每秒153萬次的光子探測,是車規(guī)級封裝工藝0.01毫米的精度控制,更是中國汽車產(chǎn)業(yè)向高端化突圍的集體智慧。