毫米波雷达由于具备全天候全天时的探测能力

热点 2020-11-08 21:43:33

相较于激光雷达、摄像头等传感器,毫米波雷达由于具备全天候全天时的探测能力,即使在雨雪、尘雾等恶劣环境条件下依旧可以正常工作,再加上通过直接测量距离和速度,更容易实现对目标运动状态的检测,正逐渐在越来越多的新车上搭载。

以77 GHz毫米波雷达为例,据高工智能汽车研究院统计数据显示,今年上半年国内新车累计搭载前向77GHz毫米波雷达201.65万颗,相较于2019年同期增长29.36%。下半年随着搭载ADAS功能的新车陆续上市,预计今年全年前向77GHz毫米波雷达搭载量同比增速将维持30-40%。

尽管如此,相较于整个汽车市场来说,毫米波雷达的装配率仍然处于低位,如何进一步推动这项技术在汽车领域的普及是亟待解决的问题。对此,盖世汽车于日前采访了加特兰微电子CEO陈嘉澍博士。加特兰微电子于2017年率先推出了全球首颗77GHz CMOS工艺毫米波雷达芯片并实现量产,带动了产业链的重大变革。陈嘉澍指出,要想让毫米波雷达成为各级别车型都用得上的技术,还需要在性能、成本等多方面进一步突破,这里面毫米波雷达芯片将起到十分关键的作用。特别是基于CMOS工艺的毫米波雷达芯片,由于可以帮助毫米波雷达同时实现高性能、易开发、小型化、经济性等多重优势,正逐渐成为越来越多整车厂和零部件供应商的选择。

毫米波雷达在汽车领域的应用早已有之。不过早期毫米波雷达里的核心芯片所采用的工艺主要是GaAs、SiGe等化合物半导体,其中基于GaAs工艺的毫米波雷达芯片前端大都是分立式的,即发射器、接收器和处理组件均为独立单元,这使得雷达的设计过程十分复杂,产品体积也往往较大。

不仅如此,因上述原材料价格昂贵,导致毫米波雷达整体价格也相对较高,特别是77GHz毫米波雷达。所以在过去相当长的一段时间里,毫米波雷达主要是欧美高端车型的专属。

凭借多年研发毫米波集成电路的经验,陈嘉澍认为毫米波雷达在汽车领域的应用前景绝不止于此,特别是在未来的辅助驾驶上将大有可为——只要这个传感器足够小,足够经济。彼时是2014年,用他自己的话形容,就是“那个时候自动和辅助驾驶也并没有现在这么火,无论是整车厂还是一级供应商,在这些方面没有特别明显的战略方向” 。但他还是决定一试,以推动传感器真正普及。

陈嘉澍的想法是,采用完全不同的CMOS工艺取代价格相对较昂贵的化合物半导体工艺,从而降低毫米波雷达的价格。“CMOS工艺在消费电子产品领域已经有了很成熟的应用,例如手机里的WiFi、蓝牙以及电脑中的处理器,都是用CMOS工艺实现的。相较于化合物半导体,这项技术具备更大体量的经济规模,如果毫米波雷达芯片也能够享受这种CMOS工艺所能带来的规模化效益,价格是可以大幅下降的。”陈嘉澍表示。

为此,加特兰特别推出了AiP(封装集成片上天线),通过在芯片封装内部集成天线阵列,减少客户天线设计和高频板材投入,并大幅缩短模块研发和生产周期,加速毫米波雷达在汽车和行业市场的普及。

“客户拿到这款产品之后,连天线都不用设计了。因为雷达里面除了电子部分,设计难度和成本比较高、良率控制比较复杂的就数天线了,我们推出了这款产品相当于大大降低了客户的开发难度。” 陈嘉澍表示。“且由于将天线集成在芯片封装上,在易用性和降低雷达模块的体积方面,又有了进一步的提升。”

虽然相较于传统的化合物半导体,CMOS工艺无论是在经济性还是集成度、可扩展性等方面都具有明显的优势,但是要基于这项技术研发真正符合车规级需求的毫米波雷达产品,并不容易。

陈嘉澍指出“汽车领域的企业来做,最大的挑战在于怎么用CMOS工艺实现77GHz这样高频的电路,并且保证噪声在可控范围内。”此前就是因为未能实现技术上的突破,所以在77GHz毫米波雷达的普及方面,行业迟迟未有大的进展。

“尤其是要符合汽车开发的要求,比如芯片的工作温度范围要能够覆盖-40℃~125℃,而且要保证在汽车的整个生命周期内,芯片都能够在这么宽的温度范围内正常工作,整体的可靠性要求是非常高的。”另外,功能安全也是很重要的一方面。功能安全最重要的作用是确保任一随机故障、系统故障或共因失效,都不会导致安全系统的故障,避免造成人员的伤害或死亡、环境的破坏、设备财产损失等。

为更好地满足车企的高安全需求,加特兰一直将产品功能安全管理及认证工作放在首位,以确保产品的可靠性和安全性。今年3月,加特兰已经顺利通过了德国莱茵TÜV的ISO 26262功能安全流程管理认证,可支持到ASIL D等级芯片开发。据悉,加特兰是目前国内半导体行业唯二获得该认证证书的芯片设计公司。陈嘉澍表示后续加特兰将继续加大投入,强化产品的功能安全。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时候联系我们修改或删除,多谢

最新文章