【導(dǎo)讀】新能源汽車的普及，正推動(dòng)越來越多過去屬于高端車型的配置走向標(biāo)配。陽光雨量傳感器（Rain & Light Sensor，RLS）便是其中之一，目前該傳感器在中國乘用車市場裝載率已經(jīng)超過50%，亞太地區(qū)尤其是中國、印度等市場仍將成為未來增長的主要?jiǎng)恿?。?duì)駕駛員日常行車來說，這款傳感器最直觀的功能就是控制車輛自動(dòng)雨刮與自動(dòng)大燈的啟停。
機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，全球汽車產(chǎn)量已超過9250萬輛，全球電動(dòng)汽車銷量超過1700萬輛，汽車智能化的快速普及正在持續(xù)推動(dòng)環(huán)境感知技術(shù)的應(yīng)用。2025年全球汽車雨量傳感器市場規(guī)模為55億美元，預(yù)計(jì)將從2026年的58.7億美元增長到2034年的99.3億美元，2026～2034年期間復(fù)合年增長率為6.8%?？梢哉f，市場空間很大。
不過，目前陽光雨量傳感器芯片普遍采用國際廠商方案，是國產(chǎn)一直以來需要突破的一塊領(lǐng)域。
在2026年慕尼黑上海電子展上，納芯微發(fā)布了陽光雨量傳感器解決方案NSUC183x系列，這個(gè)方案最大的特點(diǎn)在于提供了“AFE”“AFE+SBC”“AFE+SBC+MCU”三種不同集成度的產(chǎn)品形態(tài)。圍繞新產(chǎn)品的研發(fā)背景及技術(shù)考量，納芯微信號(hào)鏈技術(shù)市場經(jīng)理王良藩向EEWorld進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
當(dāng)前行業(yè)難點(diǎn)所在
汽車雨量光線傳感器是智能車身與輔助駕駛環(huán)境感知的重要組成部分，從最初實(shí)現(xiàn)自動(dòng)雨刮、自動(dòng)大燈控制，到如今兼顧環(huán)境光檢測、HUD 亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能，其應(yīng)用場景不斷擴(kuò)展，裝車率也快速提升，在提升駕駛舒適性的同時(shí)增強(qiáng)行車安全。
從原理來看，雨量、陽光、環(huán)境光和隧道監(jiān)測等功能均基于光電檢測技術(shù)，系統(tǒng)通常由近紅外LED、光電二極管、環(huán)境光傳感器和MCU組成。
從系統(tǒng)功能來看，陽光雨量傳感器需要同時(shí)完成光信號(hào)和雨量信號(hào)兩類環(huán)境信息采集。光信號(hào)涵蓋前向光、頂部光以及HUD背光等多個(gè)檢測通道，不同光路對(duì)應(yīng)擋風(fēng)玻璃不同安裝位置；雨量檢測則基于光學(xué)全反射原理實(shí)現(xiàn)，當(dāng)檢測到雨滴時(shí)可自動(dòng)啟動(dòng)雨刮，在車輛停放狀態(tài)下，還可聯(lián)動(dòng)整車ECU自動(dòng)關(guān)閉未關(guān)閉的車窗或天窗。
不過，要讓陽光雨量傳感器長期穩(wěn)定工作，在設(shè)計(jì)上存在許多難點(diǎn)：
第一，需要長期適應(yīng)復(fù)雜的道路環(huán)境，包括高溫暴曬、隧道內(nèi)外光線驟變、林蔭道路明暗交替、夜間路燈變化等場景，對(duì)光信號(hào)采集精度、動(dòng)態(tài)范圍和環(huán)境適應(yīng)能力提出較高要求；
第二，由于傳感器安裝于前擋風(fēng)玻璃中央，僅有一個(gè)接近瓶蓋大小的安裝區(qū)域，整機(jī)空間極為有限，因此外圍芯片及無源器件數(shù)量越少，越有利于實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)。
第三，傳感器通過LIN總線與整車ECU通信，隨著車載供電架構(gòu)不斷升級(jí)，對(duì)總線通信及電源防護(hù)能力提出了更高要求；
第四，整車OTA升級(jí)功能正逐步普及至陽光雨量傳感器，過去產(chǎn)品普遍不支持OTA，而新車型已基本提出在線升級(jí)需求，這也進(jìn)一步提高了芯片在信息安全、自診斷及功能安全方面的設(shè)計(jì)要求。
針對(duì)不同需求的三種產(chǎn)品形態(tài)
針對(duì)上述行業(yè)需求，納芯微推出了NSUC183x陽光雨量傳感器芯片系列，形成了純AFE、AFE+SBC二合一以及AFE+SBC+MCU三合一SoC三種產(chǎn)品形態(tài)，覆蓋從國產(chǎn)替代、平臺(tái)升級(jí)到全新車型開發(fā)的不同需求。
“納芯微認(rèn)為，陽光雨量傳感器最終的發(fā)展方向?qū)⑹侨抗δ芗捎趩晤wSoC芯片?！蓖趿挤駿EWorld強(qiáng)調(diào)道。既然單芯片SoC是行業(yè)的發(fā)展方向，為何納芯微沒有直接只推出三合一方案？
對(duì)此，王良藩表示，經(jīng)過與多家整車廠深入溝通后，納芯微發(fā)現(xiàn)，目前行業(yè)仍處于從傳統(tǒng)三芯片分立架構(gòu)向單芯片SoC過渡的階段，不同生命周期車型的需求差異明顯。當(dāng)前主流方案仍采用AFE模擬前端、集成LDO供電的SBC系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片和32位MCU三顆獨(dú)立芯片，因此產(chǎn)品布局需要兼顧存量車型和未來平臺(tái)。
首先，純AFE方案主要面向存量車型國產(chǎn)替代及VAVE降本項(xiàng)目，可實(shí)現(xiàn)引腳兼容替換，無需大幅修改原有硬件設(shè)計(jì)，幫助車企快速完成國產(chǎn)化導(dǎo)入。
其次，AFE+SBC二合一方案面向平臺(tái)升級(jí)過渡階段的項(xiàng)目，隨著OTA逐步普及，不同車型對(duì)MCU Flash容量存在不同需求，該方案可靈活搭配128KB或256KB Flash容量的外置MCU，兼顧不同配置及OTA需求，為過渡階段提供更高的設(shè)計(jì)靈活性。
最后，NSUC1830三合一SoC則定位于全新整車平臺(tái)，將AFE、SBC和MCU集成于單顆芯片，僅需搭配光電器件、少量阻容器件及兩路擴(kuò)流三極管即可完成整機(jī)設(shè)計(jì)，大幅減少外圍器件數(shù)量，實(shí)現(xiàn)更小PCB面積、更低BOM成本和更少故障點(diǎn)，同時(shí)降低硬件開發(fā)復(fù)雜度，提升產(chǎn)品集成度和整機(jī)適配能力。
新產(chǎn)品的五大亮點(diǎn)
王良藩介紹，在芯片設(shè)計(jì)方面，NSUC183x圍繞雨量檢測、光信號(hào)采集、通信、電源及功能安全進(jìn)行了全面優(yōu)化。
第一是LED驅(qū)動(dòng)。雨量檢測采用光線全反射原理，當(dāng)雨滴附著于擋風(fēng)玻璃時(shí)，會(huì)破壞全反射條件，通過檢測反射光變化即可識(shí)別雨量。芯片內(nèi)部集成兩路獨(dú)立LED驅(qū)動(dòng)，可擴(kuò)大檢測范圍、消除盲區(qū)，單路驅(qū)動(dòng)電流最高可達(dá)200mA，并提供多檔可調(diào)電流配置，以適配不同透光率、不同厚度擋風(fēng)玻璃的光學(xué)校準(zhǔn)需求。同時(shí)，芯片支持多種LED發(fā)光時(shí)序配置，可避免LED驅(qū)動(dòng)頻率落入可聞?lì)l段，防止板級(jí)電容產(chǎn)生嘯叫。
第二是通信和供電。芯片采用納芯微自主研發(fā)并已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的LIN總線IP；集成40mA輸出能力的LDO，不僅為芯片自身供電，還可支持外部擋風(fēng)玻璃溫濕度傳感器，為整車自動(dòng)空調(diào)提供玻璃溫度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的座艙溫控。
第三是功能安全。自動(dòng)大燈相關(guān)光路檢測滿足ASIL B要求，自動(dòng)雨刮雨量檢測滿足ASIL A要求，因此芯片內(nèi)部電源系統(tǒng)及模擬信號(hào)鏈均采用高標(biāo)準(zhǔn)安全設(shè)計(jì)。
第四是配置模式。芯片提供六路物理采集通道，可靈活配置為“4路光信號(hào)+2路雨量”或“5路光信號(hào)+1路雨量”兩種模式，方便客戶根據(jù)車型需求進(jìn)行資源分配。
第五是性能。NSUC183x整條信號(hào)鏈動(dòng)態(tài)范圍超過18bit，內(nèi)部集成高性能放大器及Sigma-Delta ADC，可覆蓋極弱光到強(qiáng)烈陽光等大范圍光照變化，實(shí)現(xiàn)高靈敏度檢測，同時(shí)避免強(qiáng)光環(huán)境下信號(hào)飽和。完整信號(hào)鏈包括：光電二極管采集環(huán)境光信號(hào)，經(jīng)跨阻放大器完成光電轉(zhuǎn)換，再通過可編程PGA進(jìn)行增益放大，隨后送入Sigma-Delta ADC完成數(shù)字采樣，最終由MCU完成算法處理，并通過車載總線向整車ECU發(fā)送處理結(jié)果。
軟硬結(jié)合的解決方案
“陽光雨量傳感器真正的挑戰(zhàn)來自于復(fù)雜真實(shí)道路工況。例如暴曬后的強(qiáng)光環(huán)境、地下車庫駛出時(shí)的過曝、林蔭道路光照快速變化以及隧道進(jìn)出等場景，都可能導(dǎo)致自動(dòng)雨刮誤觸發(fā)、自動(dòng)大燈頻繁切換等問題?！?/p>
王良藩表示，對(duì)此，納芯微采用軟硬件結(jié)合的解決方案。硬件層面，芯片集成環(huán)境光實(shí)時(shí)補(bǔ)償電路，在光照快速變化時(shí)自動(dòng)修正采集誤差；軟件層面，配套濾波算法，并開放給客戶，支持客戶集成到自身的算法當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的環(huán)境識(shí)別。
此外，三合一SoC集成架構(gòu)也進(jìn)一步提升了功能安全和故障診斷能力。芯片內(nèi)部的電源、AFE及MCU可完成全鏈路閉環(huán)自檢，相比傳統(tǒng)三顆獨(dú)立芯片方案，大幅降低跨芯片故障診斷和ASIL認(rèn)證難度。加之納芯微提供完整參考設(shè)計(jì)，客戶無需投入大量硬件開發(fā)資源，可將研發(fā)重點(diǎn)集中于系統(tǒng)邏輯及上層算法開發(fā)。
寫在最后
王良藩向EEWorld總結(jié)表示，NSUC183x系列的核心優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是針對(duì)行業(yè)由分立器件向高集成SoC演進(jìn)的全過程，提供覆蓋不同項(xiàng)目階段的完整產(chǎn)品組合；二是依托高性能混合信號(hào)硬件與軟件算法協(xié)同，在各種復(fù)雜行車環(huán)境下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的環(huán)境光和雨量檢測，為自動(dòng)雨刮、自動(dòng)大燈及HUD亮度調(diào)節(jié)提供精準(zhǔn)控制，避免誤觸發(fā)和漏觸發(fā)，持續(xù)提升用戶駕駛體驗(yàn)。
