毫米波雷達(dá)作為一個傳統(tǒng)的感知傳感器,在汽車智能駕駛中扮演者越來越多的重要角色。據(jù)GGAI研究院預(yù)計,到2020年,全球量產(chǎn)新車將會至少有超過20%安裝毫米波雷達(dá),服務(wù)于汽車安全輔助駕駛的相關(guān)功能。
傳統(tǒng)的汽車毫米波雷達(dá)配置為1+4,1為高頻的76-81Ghz的毫米波雷達(dá),用于中遠(yuǎn)距離的ADAS功能,而4通常為24GHz的毫米波雷達(dá),用于近距離場景。
不同車型,也會因為高中低配置在傳感器數(shù)量上進(jìn)行增減(比如未來79GHz替代目前的24GHz,增加后向中短距毫米波雷達(dá)配置等),從而體現(xiàn)出差異化的功能。單個毫米波雷達(dá)的價格,從數(shù)百元到上千元不等,其中由于24GHz技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟,因此在價格上遠(yuǎn)低于77GHz。
雷達(dá)的價格乘以數(shù)量,市場想象空間很大。面對巨大的市場,不僅國外的傳統(tǒng)巨頭虎視眈眈,國內(nèi)新興的雷達(dá)供應(yīng)商也摩拳擦掌,希望能在其中分一杯羹。而國產(chǎn)雷達(dá)供應(yīng)商,想要在雷達(dá)的產(chǎn)品線上突破,不得不跨國一個坎兒——芯片。
作為毫米波雷達(dá)的核心器件——芯片,一般主要分為射頻的發(fā)射、接收芯片和基帶處理芯片。它們在雷達(dá)中屬于上游技術(shù),多年來一直被國外封鎖,近期傳言對國內(nèi)開始放開。
雷達(dá)芯片在整個產(chǎn)品中不僅成本占比大,同時由于目前幾乎絕大部分芯片供應(yīng)商都來自國外,在供貨數(shù)量、周期以及價格方面,國內(nèi)廠商相對處于劣勢。
那么目前市場上能夠提供77GHz雷達(dá)芯片的廠商有哪些?是否有一些國產(chǎn)力量在其中?
由于工藝的限制,目前大部分77GHz毫米波雷達(dá)廠商,使用的都是鍺硅(SiGe) 技術(shù),而由于CMOS在近年來的快速發(fā)展,部分廠商已經(jīng)開始使用CMOS的工藝。
CMOS技術(shù)的傳統(tǒng)優(yōu)勢還包括更高的晶體管密度和更低功率。CMOS內(nèi)的數(shù)字縮放降低了功率,縮小了尺寸,并且提高了每個節(jié)點的性能。
主流供應(yīng)商
英飛凌的77GHz芯片被用于基于雷達(dá)的駕駛員輔助系統(tǒng),例如自適應(yīng)巡航控制和碰撞警告 ,可識別距離最遠(yuǎn)250米的物體。
2015年,英飛凌高頻雷達(dá)芯片累計出貨量達(dá)到1000萬片,到目前為止,已經(jīng)有1500萬片芯片的出貨。這些產(chǎn)品大都裝在高端車上,未來有向中低端車型擴(kuò)展的趨勢。
英飛凌的77GHz芯片產(chǎn)品包括RTN7735PL發(fā)射器和RRN7745PL / 46PL接收器,eWLB中的RPN7720PL功率放大器,以及TQFP-48 PGN中的RCC1010雷達(dá)伴隨芯片。
RTN7735PL(三通道發(fā)射器)和RRN7745PL / 46PL(四通道接收器)以eWLB封裝提供77 GHz解決方案。它們構(gòu)成了一個可擴(kuò)展的平臺,通過使用多個接收器組件和可選的功率放大器來構(gòu)建中長距離系統(tǒng)。
NXP的TEF810X是一款完全集成的RFCMOS 77GHz汽車?yán)走_(dá)收發(fā)器。該設(shè)備可實現(xiàn)重要的安全應(yīng)用,包括緊急制動,自適應(yīng)巡航控制,盲點監(jiān)控,交叉路口警報和自動停車。
完全集成的76-81 GHz RFCMOS雷達(dá)收發(fā)器,3個發(fā)射通道和4個接收通道,支持2 GHz帶寬,以及支持4個TEF810X設(shè)備的級聯(lián),符合車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)。
MRD2001是飛思卡爾(后被NXP收購)推出的一款 77 GHz高性能雷達(dá)收發(fā)器芯片組,它是面向汽車的雷達(dá)模塊,可擴(kuò)展為多通道運行,使單個雷達(dá)平臺具有電子波束操控功能和更寬的探測區(qū)域,支持多個并行通道的快速調(diào)制,在較寬的探測區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)空間分辨率和檢測精度。
芯片組由一個VCO、一個2通道發(fā)射器和3通道接收器組成,芯片組可擴(kuò)展至4TX通道和12RX通道,使單一雷達(dá)能夠在寬視域內(nèi)控制電子束。
該芯片組具有低功耗的特性,完整功能的收發(fā)器典型功耗為2.5 W。可實現(xiàn)汽車安全系統(tǒng)、通信基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)控制系統(tǒng)的長距離、中距離和短距離雷達(dá)應(yīng)用。
MR3003是一款高性能、符合汽車要求的單芯片76-81 GHz雷達(dá)應(yīng)用收發(fā)器。MR3003收發(fā)器包括3個發(fā)送通道和4個接收通道。
MR3003具有一流的性能,例如:借助TX相位旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)高角度分辨率,借助低相位噪聲和低線性度實現(xiàn)物體間的最佳分離,以及借助高輸出功率和低噪聲系數(shù)實現(xiàn)長檢測范圍。符合ISO26262: ASIL B級,尺寸7.7 x 9.2 mm。
2016年,意法半導(dǎo)體也開始向主要汽車廠商客戶提供其最新的遠(yuǎn)距離(77GHz)雷達(dá)探測芯片。
STRADA770是一款適用于汽車?yán)走_(dá)的單芯片收發(fā)器,能夠覆蓋76 GHz至81 GHz的頻帶,可通過SPI接口設(shè)置為窄帶(76GHz-77GHz)或?qū)拵В?6GHz-81GHz)應(yīng)用程序進(jìn)行獨立設(shè)置,以符合所有雷達(dá)應(yīng)用的要求。
單芯片上集成三個77GHz發(fā)射器、四個單端 RF 適配器,發(fā)射機為天線提供13 dBm的典型輸出功率。具有更高的集成度,可讓客戶開發(fā)出尺寸更精巧、成本更低、更簡單的雷達(dá)系統(tǒng),其多通道架構(gòu)可提高目標(biāo)識別率和分辨率,實現(xiàn)最好的駕駛性能和可靠性。
STRADA770符合ISO-26262道路車輛功能安全標(biāo)準(zhǔn)。
2017年,TI(德州儀器)正式推出了針對汽車領(lǐng)域的77GHz毫米波雷達(dá)芯片系列——AWR1243、AWR1443、AWR1642。
AWR1243毫米波雷達(dá)是一款具有3個發(fā)射器和4個接收器天線的雷達(dá)前端傳感器。這款器件針對的是諸如ACC和自動緊急剎車(AEB)等長距離和中等距離雷達(dá)應(yīng)用。
AWR1443器件包括針對3個發(fā)射和4個接收天線的完整毫米波射頻部分以及模擬信號鏈,主要針對停車輔助、乘坐人員探測、車門/后備箱開啟裝置以及簡單手勢運動等接近度感測應(yīng)用等超短距離應(yīng)用。
AWR1642系列是一款高端單芯片毫米波傳感器,具有2個發(fā)射和4個接收天線,針對短距離和超短距離應(yīng)用,比如盲點探測、變道輔助、十字路口交通警示和車輛啟停控制等。
TI的全新毫米波單芯片 CMOS產(chǎn)品組合比目前市場上毫米波解決方案高3倍的感測精度。全新毫米波76-81GHz傳感器產(chǎn)品可探測精度低至小于50微米,范圍達(dá)到300米。同時,功耗是當(dāng)前解決方案的25%。
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國產(chǎn)力量
2017年10月,中國企業(yè)加特蘭微電子發(fā)布的77GHz CMOS雷達(dá)芯片成為全亞太區(qū)第一顆適用于車載雷達(dá)的77GHz收發(fā)芯片,也是全球首家采用CMOS工藝并實現(xiàn)量產(chǎn)的77GHz雷達(dá)收發(fā)芯片。
Yosemite系列 77GHz 雷達(dá)收發(fā)機芯片包含了2T4R和4T8R兩款芯片,采用了先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制程以及低損耗的晶圓級封裝技術(shù)(FO-WLCSP)。
該芯片實現(xiàn)了全球最小的封裝體積(6.65x6.65mm)和最低的功耗(650mW),并且符合汽車級工作溫度范圍: -40-125攝氏度。
相關(guān)人士告訴《高工智能汽車》,加特蘭的芯片同樣具有級聯(lián)的能力,可將多塊芯片集成使用。基于其芯片的毫米波雷達(dá),都是國內(nèi)的廠商,目前已有部分產(chǎn)品進(jìn)入了前裝量產(chǎn)階段。
目前國內(nèi)77G毫米波雷達(dá)廠商并不多,大部分都是一些初創(chuàng)公司,而毫米波雷達(dá)芯片的中國力量,更少之又少。
業(yè)內(nèi)人士透露,隨著毫米波雷達(dá)市場的興起,相信會有更多的海歸人才跑步進(jìn)入戰(zhàn)場,但由于芯片領(lǐng)域本身是一個高科技領(lǐng)域,需要克服的技術(shù)難題較多,尤其是汽車市場。
通常一款芯片的研發(fā),至少需要4年的時間,要經(jīng)過大量的論證、測試,踩過無數(shù)的坑。沒有任何一個公司,能夠幸免。
因此,中國力量會在未來幾年成為不可忽視的角色,但無論是市場還是玩家,都需要足夠的耐心。畢竟核心芯片領(lǐng)域,不是一個掙快錢的地方~
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原文標(biāo)題:2020年超2000萬新車配備毫米波雷達(dá),“催生”下一個芯片戰(zhàn)場 | GGAI視角
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