激光雷達降本量產(chǎn)下,毫米波雷達還能保持優(yōu)勢嗎?
在自動駕駛和輔助駕駛場景中,僅用攝像頭的純視覺方案似乎又被帶火了,像特斯拉這樣的廠商已經(jīng)打算剔除毫米波雷達,依靠攝像頭、芯片和算法來實現(xiàn)L2以上的自動駕駛。反觀車規(guī)激光雷達,不少廠商廠商紛紛在今明兩年開始了自己的量產(chǎn)之旅,甚至用于IoT的激光雷達也開始了加速降低成本的進程。
被夾在中間的毫米波雷達似乎處在了一個比較尷尬的位置,原來毫米波雷達低成本可量產(chǎn)的優(yōu)勢似乎正在慢慢縮小,甚至攝像頭和激光雷達也開始改善環(huán)境帶來的影響。那么現(xiàn)在仍在做毫米波雷達的廠商打算用什么來打破僵局呢?我們可以從毫米波雷達傳感器芯片中一窺端倪。
高集成度成為趨勢
博世第五代毫米波雷達 / Bosch
上圖是博世的第五代毫米波雷達,該產(chǎn)品選用了76-77GHz的頻率,最大距離可以做到210米的同時,還能實現(xiàn)0.1米的精度和0.2米的分辨率。視場角上,該毫米波雷達可以做到3°x 6°的范圍,橫向與縱向的分辨率分別為0.1°和0.2°,功耗不到4W。根據(jù)博世給出的數(shù)據(jù),該激光雷達比上一代輕了60%,這其中的一個原因就是用到了更高集成化的毫米波雷達芯片。
在博世看來,毫米波雷達的下一步就是將傳感器做的更小,現(xiàn)代化的CMOS技術使得SoC這樣的高密度設計變得可行,下一代的SoC毫米波雷達勢必將加入更多的算法加速器。比如博世就已經(jīng)和GlobalFoundries達成合作,利用其22nm FDX制程工藝生產(chǎn)毫米波雷達芯片。所以從到高性能前端,轉(zhuǎn)換為集成射頻芯片和數(shù)字芯片的單個SoC,已經(jīng)成了毫米波雷達的一個方向。
德州儀器
以德州儀器的毫米波雷達芯片為例,從AWR1243到AWR1843,已經(jīng)從過去的單個射頻前端轉(zhuǎn)變?yōu)榧闪?a href="http://www.ttokpm.com/tongxin/rf/" target="_blank">RF、MCU、HWA和DSP的毫米波雷達SoC,也有封裝天線的版本,比如采用了45nm RFCMOS制程工藝的AWR1843AOP。
集成了AWR1843AOP的毫米波雷達模組 / TI
AWR1843AOP是一個覆蓋76-81GHz的毫米波雷達傳感器,集成了4個接收器、3個發(fā)射器和片內(nèi)天線,芯片大小為15mm x 15mm。芯片中還集成了Arm Cortex-R4F的MCU、用于FMCW信號處理的TI C674x DSP,和實現(xiàn)更高級算法的硬件加速單元HWA。
加特蘭
加特蘭微電子也在近日發(fā)布了其毫米波雷達芯片的Mini版新品Alps-Mini和Rhine-Mini,分別支持59-64GHz與76-81GHz頻段。輸出功率為12dBm,ADC采樣率可達25Msps。兩款全新的毫米波雷達芯片從Alps和Rhine的4發(fā)射4接收配置,改成了2發(fā)射2接收配置,卻也做到比上一代小上40%的封裝大小,標準封裝的尺寸從9.12mm x 9.12mm減小為7mm x 7mm,封裝天線的AIP產(chǎn)品則從12.2mm x 12.2mm減小為9.2mm x 8.6mm。
Alps-Mini / 加特蘭
芯片小了,但性能并沒有縮水,Alps-Mini和Rhine-Mini集成了上一代的前端和硬件加速單元,將處理器由單核升級至雙核ARC EM22FS,提供更強的計算性能和靈活性。帶來更高性能的同時,芯片的典型系統(tǒng)功耗也低至0.8W,造就了一個小尺寸、高性能、低能耗的毫米波雷達芯片。
岸達科技
岸達科技作為一家專注于77GHz CMOS毫米波雷達芯片的公司,自19年發(fā)布了首款基于相控陣架構的芯片產(chǎn)品后,又在去年發(fā)布了集成度更高的SoC芯片ADT3101。該芯片包含兩個發(fā)射通道和兩個接收通道,集成了4路采樣率達到20Msps的ADC、基于Arm M3的MCU、DPU。
ADT3101 / 岸達科技
該芯片采用的是55nm的CMOS工藝,為了滿足電池供電和Always On的需求,岸達設計了超低功耗的工作模式和信號處理算法,待機狀態(tài)下的功耗僅有20uA,雷達開啟探測時功耗僅有50mW。
小結
由以上產(chǎn)品我們可以看出,集成化成了毫米波雷達芯片的趨勢,更高的芯片集成度不僅不會對性能造成影響,更是降低了毫米波雷達的尺寸、功耗和成本。這種趨勢不僅是毫米波雷達更進一步的關鍵,激光雷達也在追求這一點,像Draper和英特爾都在研發(fā)SoC級別的激光雷達。其次,因為率先量產(chǎn)和低成本的起步優(yōu)勢,毫米波雷達已經(jīng)在新的應用領域探索更大的機會,比如機器人和消費產(chǎn)品等。
因此從應用廣度、市場化程度以及綜合表現(xiàn)上來看,毫米波雷達其實并沒有被淘汰的憂慮,即便激光雷達興起,兩者在自動駕駛領域依然會處于互補的狀態(tài)。而22nm及以下更高的CMOS工藝,很可能成為毫米波雷達芯片廠商突破的方向。
在自動駕駛和輔助駕駛場景中,僅用攝像頭的純視覺方案似乎又被帶火了,像特斯拉這樣的廠商已經(jīng)打算剔除毫米波雷達,依靠攝像頭、芯片和算法來實現(xiàn)L2以上的自動駕駛。反觀車規(guī)激光雷達,不少廠商廠商紛紛在今明兩年開始了自己的量產(chǎn)之旅,甚至用于IoT的激光雷達也開始了加速降低成本的進程。
被夾在中間的毫米波雷達似乎處在了一個比較尷尬的位置,原來毫米波雷達低成本可量產(chǎn)的優(yōu)勢似乎正在慢慢縮小,甚至攝像頭和激光雷達也開始改善環(huán)境帶來的影響。那么現(xiàn)在仍在做毫米波雷達的廠商打算用什么來打破僵局呢?我們可以從毫米波雷達傳感器芯片中一窺端倪。
高集成度成為趨勢
博世第五代毫米波雷達 / Bosch
上圖是博世的第五代毫米波雷達,該產(chǎn)品選用了76-77GHz的頻率,最大距離可以做到210米的同時,還能實現(xiàn)0.1米的精度和0.2米的分辨率。視場角上,該毫米波雷達可以做到3°x 6°的范圍,橫向與縱向的分辨率分別為0.1°和0.2°,功耗不到4W。根據(jù)博世給出的數(shù)據(jù),該激光雷達比上一代輕了60%,這其中的一個原因就是用到了更高集成化的毫米波雷達芯片。
在博世看來,毫米波雷達的下一步就是將傳感器做的更小,現(xiàn)代化的CMOS技術使得SoC這樣的高密度設計變得可行,下一代的SoC毫米波雷達勢必將加入更多的算法加速器。比如博世就已經(jīng)和GlobalFoundries達成合作,利用其22nm FDX制程工藝生產(chǎn)毫米波雷達芯片。所以從到高性能前端,轉(zhuǎn)換為集成射頻芯片和數(shù)字芯片的單個SoC,已經(jīng)成了毫米波雷達的一個方向。
德州儀器
以德州儀器的毫米波雷達芯片為例,從AWR1243到AWR1843,已經(jīng)從過去的單個射頻前端轉(zhuǎn)變?yōu)榧闪?a href="http://www.ttokpm.com/tongxin/rf/" target="_blank">RF、MCU、HWA和DSP的毫米波雷達SoC,也有封裝天線的版本,比如采用了45nm RFCMOS制程工藝的AWR1843AOP。
集成了AWR1843AOP的毫米波雷達模組 / TI
AWR1843AOP是一個覆蓋76-81GHz的毫米波雷達傳感器,集成了4個接收器、3個發(fā)射器和片內(nèi)天線,芯片大小為15mm x 15mm。芯片中還集成了Arm Cortex-R4F的MCU、用于FMCW信號處理的TI C674x DSP,和實現(xiàn)更高級算法的硬件加速單元HWA。
加特蘭
加特蘭微電子也在近日發(fā)布了其毫米波雷達芯片的Mini版新品Alps-Mini和Rhine-Mini,分別支持59-64GHz與76-81GHz頻段。輸出功率為12dBm,ADC采樣率可達25Msps。兩款全新的毫米波雷達芯片從Alps和Rhine的4發(fā)射4接收配置,改成了2發(fā)射2接收配置,卻也做到比上一代小上40%的封裝大小,標準封裝的尺寸從9.12mm x 9.12mm減小為7mm x 7mm,封裝天線的AIP產(chǎn)品則從12.2mm x 12.2mm減小為9.2mm x 8.6mm。
Alps-Mini / 加特蘭
芯片小了,但性能并沒有縮水,Alps-Mini和Rhine-Mini集成了上一代的前端和硬件加速單元,將處理器由單核升級至雙核ARC EM22FS,提供更強的計算性能和靈活性。帶來更高性能的同時,芯片的典型系統(tǒng)功耗也低至0.8W,造就了一個小尺寸、高性能、低能耗的毫米波雷達芯片。
岸達科技
岸達科技作為一家專注于77GHz CMOS毫米波雷達芯片的公司,自19年發(fā)布了首款基于相控陣架構的芯片產(chǎn)品后,又在去年發(fā)布了集成度更高的SoC芯片ADT3101。該芯片包含兩個發(fā)射通道和兩個接收通道,集成了4路采樣率達到20Msps的ADC、基于Arm M3的MCU、DPU。
ADT3101 / 岸達科技
該芯片采用的是55nm的CMOS工藝,為了滿足電池供電和Always On的需求,岸達設計了超低功耗的工作模式和信號處理算法,待機狀態(tài)下的功耗僅有20uA,雷達開啟探測時功耗僅有50mW。
小結
由以上產(chǎn)品我們可以看出,集成化成了毫米波雷達芯片的趨勢,更高的芯片集成度不僅不會對性能造成影響,更是降低了毫米波雷達的尺寸、功耗和成本。這種趨勢不僅是毫米波雷達更進一步的關鍵,激光雷達也在追求這一點,像Draper和英特爾都在研發(fā)SoC級別的激光雷達。其次,因為率先量產(chǎn)和低成本的起步優(yōu)勢,毫米波雷達已經(jīng)在新的應用領域探索更大的機會,比如機器人和消費產(chǎn)品等。
因此從應用廣度、市場化程度以及綜合表現(xiàn)上來看,毫米波雷達其實并沒有被淘汰的憂慮,即便激光雷達興起,兩者在自動駕駛領域依然會處于互補的狀態(tài)。而22nm及以下更高的CMOS工藝,很可能成為毫米波雷達芯片廠商突破的方向。
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