小米SU7激光雷达硬件架构解析:一汽集团合作下的车规级封装工艺
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在智能电动汽车赛道上,激光雷达作为自动驾驶系统的"视觉中枢",其性能与可靠性直接决定了车辆的环境感知能力。小米SU7搭载的禾赛AT128激光雷达,通过与一汽集团在车规级封装工艺上的深度合作,实现了从芯片级到系统级的多维度创新,构建起覆盖360°×200米的超视距感知网络。
一、激光雷达核心参数:128线架构的毫米级精度
小米SU7采用的禾赛AT128激光雷达,其核心参数直接定义了感知系统的物理边界。该雷达以128线垂直分辨率构建点云模型,每秒可生成153万点云数据,探测距离达200米,能够识别200米外直径10厘米的电线等细微障碍物。这一性能指标源于其独特的非重复式扫描技术——通过动态调整激光发射角度,在保持10Hz帧率的同时,实现等效于256线激光雷达的点云密度。
在硬件架构层面,AT128采用128个独立激光发射通道与SPAD(单光子雪崩二极管)接收阵列的1:1匹配设计,避免了传统机械旋转式雷达因通道复用导致的信号串扰问题。其光学系统采用共轴设计,将发射与接收光路集成于直径120mm的圆柱体内,使雷达体积较前代产品缩小40%,更适配SU7的车顶瞭望塔式布局。
二、车规级封装工艺:一汽集团的技术赋能
激光雷达的车规化封装是平衡性能与可靠性的关键工程。小米与一汽集团的合作聚焦于三大核心工艺突破:
高密度集成封装
针对AT128的128通道激光发射模组,一汽集团采用高介电强度陶瓷基板与金锡共晶焊接技术,将发射芯片、驱动电路与热沉集成于30mm×30mm的封装体内。该工艺使模组功率密度提升至15W/cm²,较传统PCB封装方案提升3倍,同时将热阻控制在0.5℃/W以内,确保激光器在-40℃至125℃环境下稳定工作。
抗振动结构设计
为应对车辆行驶中的高频振动,一汽开发了三级减震封装方案:
一级减震:在雷达外壳与安装支架间嵌入硅胶减震垫,衰减10-50Hz低频振动;
二级减震:采用金属蜂窝结构支撑光学模组,通过结构形变吸收50-200Hz中频振动;
三级减震:在SPAD接收阵列与PCB之间使用液态金属导热垫,既实现热传导又隔离200Hz以上高频振动。
实测数据显示,该封装方案使雷达在8g振动加速度下的点云畸变率低于0.1%,满足ISO 16750-3道路车辆电气电子设备环境条件标准。
气密性防护体系
针对激光雷达易受水汽侵蚀的痛点,一汽集团构建了"三重屏障"防护:
第一重:激光发射/接收窗口采用2mm厚康宁大猩猩玻璃,表面镀AR增透膜与AF疏水膜,使透光率达92%的同时,接触角>110°实现自清洁;
第二重:外壳采用6061-T6铝合金一体压铸成型,通过激光焊接工艺实现IP6K9K防护等级;
第三重:内部填充氦气作为干燥介质,配合分子筛吸附剂,使舱内湿度长期维持在<10%RH。
该体系使雷达在85℃/85%RH高温高湿环境下连续工作500小时后,点云数据丢失率仍<0.01%。
三、系统级协同:感知-决策的毫秒级闭环
小米SU7的激光雷达并非孤立运行,而是与11个摄像头、12个超声波雷达、3个毫米波雷达构成多模态感知矩阵。其系统级创新体现在三大协同机制:
变焦BEV(鸟瞰图)技术
根据场景动态调整感知精度:
泊车场景:以0.05m像素网格构建高精度地图,通过超分辨率算法将摄像头图像分辨率提升至8K,实现机械车位95%的泊入成功率;
城区场景:将探测范围扩展至左右160米,结合超声波雷达的近场补盲,在长安街等复杂路况下实现无保护左转;
高速场景:前向探测距离延伸至250米,通过摄像头与激光雷达的跨模态融合,提前150米识别突发事故并触发减速变道。
异构计算架构
双英伟达Orin-X芯片(508TOPS算力)采用任务级分工:
Chip1:专职处理激光雷达点云数据,运行BEV+Transformer算法实现实时环境建模;
Chip2:负责摄像头图像处理与多传感器融合,通过占用网络(Occupancy Network)生成4D空间语义地图。
该架构使系统决策延迟控制在120ms以内,较单芯片方案提升40%。
故障冗余设计
当激光雷达因强光直射或雨雾干扰出现点云缺失时,系统自动切换至"视觉主导模式":
前向双目摄像头通过视差计算获取深度信息;
毫米波雷达提供目标运动轨迹预测;
超声波雷达补充近场障碍物距离数据。
实测表明,在激光雷达单通道失效情况下,系统仍能维持L2+级辅助驾驶功能。
四、产业协同:从硬件堆砌到生态共建
小米SU7的激光雷达方案折射出中国智能电动汽车产业的深度协同:
供应链垂直整合:禾赛科技负责激光雷达核心模组,一汽集团主导车规级封装,小米完成系统集成与算法优化,形成"芯片-模组-整车"的闭环;
技术溢出效应:SU7项目带动禾赛科技市值增长200%,其AT128雷达已应用于路特斯、理想等品牌,推动国产激光雷达市占率突破60%;
标准制定参与:小米联合一汽集团参与制定《车载激光雷达技术规范》等3项国家标准,填补了行业在振动测试、电磁兼容等领域的空白。
从实验室到生产线,从零部件到整车系统,小米SU7的激光雷达架构证明:智能电动汽车的竞争已从单一硬件比拼,转向产业链协同创新能力的较量。当每76秒下线一台SU7时,其背后是激光雷达每秒153万次的光子探测,是车规级封装工艺0.01毫米的精度控制,更是中国汽车产业向高端化突围的集体智慧。