奥迪 A8作为世界上第一台具备L3级自动驾驶的量产车，其开发经验在今天仍然具有现实意义，最新对Zfas的拆解揭示了从技术和经济角度来看，实现更高级别的自动驾驶比任何人最初预期的要难，当前整个汽车行业仍在面对奥迪面临的技术问题和陌生的成本结构。
从systemplus拆解和反向成本计算来看，zFAS中的半导体成本占到60%，约290美元。但是真正让人震惊，且没有汽车企业做好心理准备的是，汽车企业必须将部件利润的50%用于支付英伟达，英特尔等公司提供的旗舰芯片解决方案。在过去的18个月中，一些领先的OEM厂商开始暗示他们希望设计自己的自动驾驶汽车芯片（特斯拉）。这种方法使他们能够在硬件和软件开发方面控制自己的命运。但是，鉴于芯片设计的高昂成本，目前尚不清楚OEM产商能否更好的解决这一问题。，在奥迪 A8推出时，其车内技术被称为“自动驾驶的突破”，其特征是车内配备了一个名为Traffic Jam Pilot的系统，启动该系统后,Traffic Jam Pilot可以缓解驾驶员在拥堵路况的麻烦。但是该想法与“交接问题”(在结束拥堵自动驾驶模式后，奥迪给出了给出的交接时间是10秒钟。系统会发出视觉和声音提示，要求驾驶员接管)相冲突。交接问题一直是困扰着L3级别的车辆。如今，大街上行驶的A8没有一个激活并运行L3级的驾驶功能。但是这并不是对奥迪的打击，A8向自动驾驶表明了它面临的挑战，行业领导者必须弄清楚各种监管、技术、安全、行为、法律和业务相关的复杂性，然后才能吹捧无人驾驶的未来，这在一定程度上解释了OEM、TierOne、芯片供应商、技术服务公司制定安全标准的势头。汽车制造商所面临的挑战将不再是提供从0到100 km / h的最快速度或最佳加速，而是确保日益先进的自动驾驶和辅助系统。这是奥迪A8具有第3级自动驾驶功能的目标，这是第一个使用激光雷达技术的车辆。A8的传感器套件还包括摄像头、雷达和超声波传感器(如图1)，在拥堵路况下，奥迪 A8可以实现自动驾驶，无需驾驶员干预，奥迪规定，驾驶员可以不用将手放置在方向盘上，并且根据当地的法规，可以从事其他活动，例如在车上看电视。车辆可以执行大多数驾驶任务，但仍需要人工操作。
Fraux在奥迪A8的创新技术排行榜上写到：“奥迪是首款具有3级自主性的汽车。安装在奥迪A8上的Traffic Jam Pilot系统负责使用传感器融合技术和世界上第一台激光扫描仪，以60 km / h的速度在高速公路和高速公路上以缓慢的速度行驶。（注意：到目前为止，此3级功能尚未激活）。奥迪 A8的自动驾驶系统有有一系列传感器和一个有安波福提供的zFAS控制器组成，zFAS (如图2)一个集中式计算平台作为中央枢纽，用于处理超声波传感器(前，后和侧面)，360环视摄像头，中距雷达及远程雷达和位于车辆前部激光扫描仪。
zFAS控制器中的平台处理器是Nvidia Tegra K1(如图3)，用于交通信号识别，行人检测，碰撞警告，交通灯检测和车道识别。具有八层PCB的Tegra K1集成了192个Cuda内核，与当前市场上Nvidia集成到开普勒GPU中支持DirectX 11和OpenGL 4.4的单个SMX模块中的数量相同。
英特尔/Mobileye的EyeQ3负责图像处理。为了满足功耗和性能目标，EyeQ SoC通过使用更精细的几何体进行设计。在EyeQ3中Mobileye使用40 nm CMOS，而该公司将在第五代SoC EyeQ5中使用7nm FinFET。每个EyeQ芯片均具有异构的，完全可编程的加速器。每个加速器类型都针对其自己的算法系列进行了优化。除了NvidiaTegra K1和Mobileye的EyeQ3，zFAS还采用了Altera Cyclone用于数据预处理以及英飞凌Aurix Tricore用于监视安全操作，Altera Cyclone系列FPGA器件基于1.5V，0.13µm的全层铜SRAM工艺，密度高达20,060个逻辑元件（LE）和288kbit RAM。英飞凌Aurix架构实现了汽车行业动力总成和安全应用中的性能优化。TriCore是第一个针对实时嵌入式系统优化的统一单核32位微控制器-DSP架构。对汽车行业而言，高级驾驶辅助系统已成为所有新车获得更高欧洲NCAP评分的必要条件。在图1中，我们可以找到奥迪A8中设备的详细列表。传感器制造商正在开发效率越来越高的雷达传感器，在市场上目前Aptiv，Veoneer，ZF，Valeo，Bosch，Mando，Denso和Ainstein等公司具有雷达传感器。在奥迪A8上，我们可以看到Autoliv的第三代汽车夜视摄像头，Aptiv的车道辅助前摄像头，法雷奥Scala激光扫描仪，博世LRR4 77GHz长距离雷达传感器，Aptiv R3TR 76 GHz是中距离雷达。Autoliv夜视摄像机由摄像头和一个远程处理单元组成(如图4)，其中红外夜视摄像头是由FLIR的17um像素高清钒氧化物微测辐射仪ISC0901组成，该器件是基于复杂的光学系统和FPGA阵列和自定义算法的复杂数值处理系统。
安波福的车道辅助前置摄像头(如图5)安装在后视镜上，有效距离为80米，拍照速度36张图像/秒。该相机使用了安森美提供的1.2M像素CMOS图像传感器和8位Microchip PIC微控制器。zFAS控制单元使用Mobileye EyeQ3处理芯片来管理图像和识别软件。
LRR4是一种多模式雷达，带有六个来自博世的固定雷达天线(如图6)。四个居中排列的天线提供了环境的高速记录，可创建聚焦光束，其孔径角为±6度，并且在相邻车道中的交通干扰最小。在近场中，LRR4的两个外部天线将视场扩大到±20度，提供5米的范围，能够快速检测进入或离开车道的车辆。
安波福的短程雷达传感器由两个发射器通道和四个接收器通道组成，并在76-77 GHz频带内运行，这是汽车雷达应用的标准配置。PCB使用单片微波集成电路（MMIC）和腔波导，射频（RF）印刷电路板（PCB）基板使用玻璃增强的烃基陶瓷层压板，并且完全不含PTFE(如图7)。
奥迪A8的关键要素是激光雷达。这是汽车制造商第一次使用激光扫描仪。它是基于具有旋转镜技术和边缘发射技术中905 nm波长的机械系统的激光雷达。该设备的射程为150米，水平视场角为145°，垂直视场角为3.2°。电机控制单元由带有控制驱动器的定子和转子以及用于运动检测的MPS40S霍尔传感器组成。霍尔效应传感器响应于磁场而改变其输出电压。这是一个持久的解决方案，因为没有机械零件会随着时间的流逝而磨损。集成的软件包减少了系统的大小和实现的相对复杂性(如图8)。
激光雷达系统是通过采用测量激光的传输时间来精确测量计时时间(如图9)，最新的发展已经看到了几种多光束激光雷达系统，它们可以生成车辆周围环境的精确三维图像。
边缘发射激光器是半导体激光器的原始且仍被广泛使用的形式。它们的谐振长度可以实现高增益。在该结构内，激光束在典型的双异质结构波导结构中导向。根据波导的物理特性，有可能获得高光束质量但输出功率有限，或高输出功率但光束质量低(如图10)。
激光雷达解决方案中使用的激光器具有3引脚TO型封装，管芯面积为0.27 mm 2 ，如图所示。激光器的功率为75 W，直径为5.6 mm。可能是Sheaumann为100 mm晶圆上的激光组件制造的。调节单元使用雪崩光电二极管（APD）在穿过两个透镜（一个发射和一个接收）之后获取激光束。APD可能由First Sensor在具有8引脚FR4 LLC封装且管芯面积为5.2 mm 2的 150 mm晶圆上制成（如图11）。APD是一种高速光电二极管，它使用光子倍增来获得低噪声信号。APD比PIN光电二极管具有更高的信噪比，可用于各种应用，例如高精度测距仪和低照度检测。从电子角度来看，APD需要更高的反向电压，并且需要更详细地考虑其与温度有关的增益特性。
除了用于激光和运动控制的两个单元之外，控制硬件还包括主板，该主板包括Xilinx XA7Z010 SoC双核ARM Cortex-A9、32位STMicroelectronics SPC56EL60L3微控制器以及电源管理系统，其中ADI公司的同步降压稳压器，英飞凌公司的双通道智能高端电源开关，ADI公司的带LDO的三路单片式降压IC和Allegro公司的三相无传感器风扇驱动器IC。FlexRay协议支持数据通信。FlexRay系统由几个电子控制单元组成，每个电子控制单元都带有一个控制器，用于管理对一个或两个通信通道的访问。
估计这种激光雷达技术如果量为10万个，成本可能达到150美元，其中很大一部分与主机板和激光器有关(如图12)。
在激光雷达项目中，跨阻放大器是电子布局中最关键的部分。低噪声，高增益和快速恢复特性使这些新器件成为汽车应用的理想选择。为了获得最佳性能，设计人员必须特别注意接口和集成电路，波长和光机械对准的问题。这些集成电路符合AEC-Q100认证，可满足汽车行业最严格的安全要求。
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