激光雷達(dá)降本量產(chǎn)下，高集成度成為新趨

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）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(dá)，依靠攝像頭、芯片和算法來實(shí)現(xiàn)L2以上的自動駕駛。反觀車規(guī)激光雷達(dá)，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(dá)也開始了加速降低成本的進(jìn)程。

被夾在中間的毫米波雷達(dá)似乎處在了一個(gè)比較尷尬的位置，原來毫米波雷達(dá)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(dá)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(dá)的廠商打算用什么來打破僵局呢？我們可以從毫米波雷達(dá)傳感器芯片中一窺端倪。

高集成度成為趨勢

上圖是博世的第五代毫米波雷達(dá)，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(shí)，還能實(shí)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(dá)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(dá)比上一代輕了60%，這其中的一個(gè)原因就是用到了更高集成化的毫米波雷達(dá)芯片。

在博世看來，毫米波雷達(dá)的下一步就是將傳感器做的更小，現(xiàn)代化的CMOS技術(shù)使得SoC這樣的高密度設(shè)計(jì)變得可行，下一代的SoC毫米波雷達(dá)勢必將加入更多的算法加速器。比如博世就已經(jīng)和GlobalFoundries達(dá)成合作，利用其22nm FDX制程工藝生產(chǎn)毫米波雷達(dá)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(gè)SoC，已經(jīng)成了毫米波雷達(dá)的一個(gè)方向。

德州儀器

以德州儀器的毫米波雷達(dá)芯片為例，從AWR1243到AWR1843，已經(jīng)從過去的單個(gè)射頻前端轉(zhuǎn)變?yōu)榧闪?a href="http://ttokpm.com/tongxin/rf/" target="_blank">RF、MCU、HWA和DSP的毫米波雷達(dá)SoC，也有封裝天線的版本，比如采用了45nm RFCMOS制程工藝的AWR1843AOP。

AWR1843AOP是一個(gè)覆蓋76-81GHz的毫米波雷達(dá)傳感器，集成了4個(gè)接收器、3個(gè)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(shí)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(dá)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(dá)25Msps。兩款全新的毫米波雷達(dá)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(biāo)準(zhǔn)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。

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(qiáng)的計(jì)算性能和靈活性。帶來更高性能的同時(shí)，芯片的典型系統(tǒng)功耗也低至0.8W，造就了一個(gè)小尺寸、高性能、低能耗的毫米波雷達(dá)芯片。

岸達(dá)科技

岸達(dá)科技作為一家專注于77GHz CMOS毫米波雷達(dá)芯片的公司，自19年發(fā)布了首款基于相控陣架構(gòu)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(gè)發(fā)射通道和兩個(gè)接收通道，集成了4路采樣率達(dá)到20Msps的ADC、基于Arm M3的MCU、DPU。

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(dá)設(shè)計(jì)了超低功耗的工作模式和信號處理算法，待機(jī)狀態(tài)下的功耗僅有20uA，雷達(dá)開啟探測時(shí)功耗僅有50mW。

小結(jié)

由以上產(chǎn)品我們可以看出，集成化成了毫米波雷達(dá)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(dá)的尺寸、功耗和成本。這種趨勢不僅是毫米波雷達(dá)更進(jìn)一步的關(guān)鍵，激光雷達(dá)也在追求這一點(diǎn)，像Draper和英特爾都在研發(fā)SoC級別的激光雷達(dá)。其次，因?yàn)槁氏攘慨a(chǎn)和低成本的起步優(yōu)勢，毫米波雷達(dá)已經(jīng)在新的應(yīng)用領(lǐng)域探索更大的機(jī)會，比如機(jī)器人和消費(fèi)產(chǎn)品等。

因此從應(yīng)用廣度、市場化程度以及綜合表現(xiàn)上來看，毫米波雷達(dá)其實(shí)并沒有被淘汰的憂慮，即便激光雷達(dá)興起，兩者在自動駕駛領(lǐng)域依然會處于互補(bǔ)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(dá)芯片廠商突破的方向。

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編輯：jq