77GHz毫米波雷達(dá)市場爆發(fā)在即，NXP憑借哪些實(shí)力搶占先機(jī)？

本站原創(chuàng)，作者：章鷹，電子發(fā)燒友執(zhí)行副主編。

“77GHz毫米波雷達(dá)市場正處于一個(gè)高速增長期，需求來自三個(gè)方面：第一、隨著國內(nèi)汽車主動安全相關(guān)政策的逐步實(shí)施，特別是C-NCAP的五星評定，需要有毫米波雷達(dá)的支持來實(shí)現(xiàn)AEB功能；另外，交通部對營運(yùn)客車和貨車加裝FCW,AEB,LDW系統(tǒng)的要求，這些也是對毫米波雷達(dá)的硬性需求。第二，對各種雷達(dá)功能的需求在不斷提升，比如FCTA,RCTA,LCA,BSD等，使得每輛車的雷達(dá)傳感器會越來越多。第三、隨著自動駕駛等級的不斷提高，在L3,L4級別對高分辨率雷達(dá)，即成像雷達(dá)的需求。這就需要用多顆雷達(dá)射頻收發(fā)器進(jìn)行級聯(lián)，并且需要后端的信號處理芯片有足夠的能力去處理前端級聯(lián)的多路雷達(dá)信號。” NXP大中華區(qū)汽車電子首席系統(tǒng)架構(gòu)師(ADAS & Connectivity) 黃明達(dá)博士對<電子發(fā)燒友>記者表示。

圖：NXP大中華區(qū)汽車電子首席系統(tǒng)架構(gòu)師 黃明達(dá)

NXP在汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域深耕多年，NXP荷蘭董事總經(jīng)理Maurice Geraets此前曾向媒體表示，從L1到L5級別，半導(dǎo)體的價(jià)值不斷提升。在L1、L2的時(shí)候是100~150美金，到L3就達(dá)到600美金，L4到L5級別半導(dǎo)體元器件價(jià)值達(dá)到900-1200美金，因?yàn)槔走_(dá)、攝像頭和光學(xué)雷達(dá)等產(chǎn)品的級別越來越高，價(jià)值也越來越高。在高端汽車中，L3到L5級的自動駕駛市場都有新的增長點(diǎn)，每車搭載的半導(dǎo)體元器件價(jià)值增幅高達(dá)300都美金。這個(gè)市場正是未來的增長點(diǎn)。

NXP的芯片工藝，建立其在毫米波雷達(dá)市場的優(yōu)勢地位

黃明達(dá)認(rèn)為，自動駕駛汽車技術(shù)5個(gè)階段演進(jìn)中，汽車需要傳感器的數(shù)量非常驚人。ADAS硬件的核心是傳感器（攝像頭、雷達(dá)）和處理器，而軟件核心是算法。毫米波雷達(dá)的全天候性使得它成為自動駕駛傳感器必不可少的一部分。。

77GHz毫米波雷達(dá)以往因?yàn)閮r(jià)格高昂，推廣進(jìn)度不太理想。為此，NXP在芯片工藝上進(jìn)行大膽技術(shù)革新，領(lǐng)導(dǎo)了毫米波雷達(dá)芯片高度集成化以及從SiGe工藝到RFCMOS工藝的重大行業(yè)轉(zhuǎn)變。

黃明達(dá)分析說：“以前的SiGe工藝的毫米波雷達(dá)都是套片，包括單獨(dú)的發(fā)射、接收，以及VCO等，成本居高不下。NXP率先采用了RFCMOS工藝，集成了發(fā)射、接收、鎖相環(huán)，波形發(fā)生器、ADC等IP于單個(gè)芯片，一方面保證芯片良好的性能，一方面極大地降低了芯片成本?！?/p>

先進(jìn)的芯片工藝導(dǎo)致了77GHz毫米波雷達(dá)的價(jià)格大幅度下降，也令更多的汽車可以應(yīng)用到先進(jìn)的雷達(dá)技術(shù)。據(jù)筆者統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在國內(nèi)的新車型中，就前向和后向雷達(dá)的安裝上來看，合資車企更加倚重前向剎車的安全功能，相對來說，美系和日系新車走的比較靠前。其中奔馳、沃爾沃等品牌已經(jīng)全系標(biāo)配毫米波雷達(dá)?？上驳氖?，對毫米波雷達(dá)的配置已經(jīng)下探到了B級車的中配凱美瑞。

NXP在市場推廣方面已經(jīng)取得了巨大的成功，2019年將是77GHz RFCMOS毫米波雷達(dá)大量投產(chǎn)的元年，從今年開始，市場上可以看到越來越的車會裝配基于NXP芯片的77GHz毫米波雷達(dá)。

自動駕駛對毫米波雷達(dá)性能提出兩大技術(shù)挑戰(zhàn)

以2018款奧迪A8（L3自動駕駛）為例，這款車身有28個(gè)傳感器，2個(gè)前置攝像頭，2個(gè)側(cè)邊360度攝像頭，1個(gè)前置激光雷達(dá)，1個(gè)雷達(dá)（1個(gè)長距離，4個(gè)中距離），12個(gè)超聲波傳感器，該車采用的處理器是NVDIA Drive PX2[MH2]。

目前，L2級別的智能駕駛系統(tǒng)只需要1個(gè)長距雷達(dá)和2個(gè)中短距雷達(dá)，未來L3級別的智能駕駛系統(tǒng)需要4-5顆中短距雷達(dá)和1顆長距雷達(dá)。未來，L3以上的智能駕駛系統(tǒng)，整車可能需要10顆雷達(dá)，這對毫米波雷達(dá)的性能和價(jià)格提出更新的需求。

“每輛車對雷達(dá)的個(gè)數(shù)，隨著自動駕駛級別提高，數(shù)量都在上升。同時(shí)，單顆雷達(dá)的芯片個(gè)數(shù)也在提高，使得雷達(dá)的角分辨率得到提高，達(dá)到成像雷達(dá)的效果，向激光雷達(dá)效果靠齊，成本令大型車廠接受。”黃明達(dá)認(rèn)為這些趨勢推動了毫米波雷達(dá)的市場應(yīng)用。

由于可以比24GHz雷達(dá)方案做得更小，77GHz毫米波雷達(dá)方案已經(jīng)成為汽車前向探測雷達(dá)的主流選擇，并逐漸向工業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用市場滲透。而L4自動駕駛中，77GHz毫米波雷達(dá)更是標(biāo)配。廣汽集團(tuán)無人駕駛總監(jiān)郭繼舜表示：“L4自動駕駛需要在車身安裝很多的傳感器，如特斯拉需要12顆毫米波雷達(dá)和8顆攝像頭，實(shí)現(xiàn)完全自主的L4還需要更多的工作要進(jìn)行?！?/p>

郭繼舜指出，在自動駕駛領(lǐng)域，毫米波雷達(dá)作為汽車的整個(gè)感知系統(tǒng)中樞中重要一環(huán)，必須考慮整體的設(shè)計(jì)需求。黃明達(dá)也持相同的觀點(diǎn)，他表示，激光雷達(dá)有成本和車規(guī)兩大問題?！暗搅薒4級別以上的自動駕駛，我相信毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)和攝像頭互相作為冗余，都是必不可缺的前提條件?！?/p>

黃明達(dá)認(rèn)為，毫米波成像雷達(dá)在L3以上級別的自動駕駛領(lǐng)域的大規(guī)模使用，面對兩大技術(shù)挑戰(zhàn)：L3以上級別的自動駕駛對雷達(dá)的角分辨率要求有很大的提升，特別是前向雷達(dá), 需要具備成像雷達(dá)的功能。首先，這就要求多顆雷達(dá)收發(fā)器能夠進(jìn)行級聯(lián)，“NXP是3發(fā)4收通道，通過級聯(lián)4顆實(shí)現(xiàn)12發(fā)16收，加上先進(jìn)的MIMO技術(shù)，可以達(dá)到192路虛擬陣列的效果，極大提升角分辨率。其次，信號處理芯片需要有足夠的能力來實(shí)時(shí)處理級聯(lián)的收發(fā)器輸出的雷達(dá)信號。” 黃明達(dá)說。

NXP第四代芯片解決市場痛點(diǎn)

作為毫米波雷達(dá)芯片技術(shù)和市場領(lǐng)導(dǎo)者之一，NXP在2018年發(fā)布了新一代雷達(dá)解決方案，采用TEF810x RFCMOS收發(fā)器、S32R27/37處理器、FS84/85系列電源管理IC，并搭配NXP 的CAN和以太網(wǎng)物理層IC，旨在提供簡化雷達(dá)實(shí)施的硬件、軟件和工具，降低雷達(dá)應(yīng)用開發(fā)的門檻，從而幫助客戶加快雷達(dá)應(yīng)用上市。

圖：NXP新一代毫米波雷達(dá)詳細(xì)圖解

黃明達(dá)介紹說，NXP領(lǐng)導(dǎo)了毫米波雷達(dá)芯片從SiGe工藝到RFCMOS工藝的重大行業(yè)轉(zhuǎn)變。

這種制造工藝的轉(zhuǎn)變，降低了芯片的功耗，提高了集成度，減小了尺寸，同時(shí)也降低了成本。此外，不光芯片成本，外圍電路，還有雷達(dá)模組的制造都會變得更加容易。這為大規(guī)模部署77GHz毫米波雷達(dá)，特別是在中低端車型上部署創(chuàng)造了條件。

NXP的77GHz毫米波雷達(dá)芯片在性能、功能安全、質(zhì)量安全、以及平臺化的系統(tǒng)解決方案上有突出的表現(xiàn)。

首先，NXP毫米波雷達(dá)芯片射頻性能優(yōu)秀，功耗低，芯片尺寸小，溫度范圍非常寬（結(jié)溫從-45度到135度）。同時(shí)，雷達(dá)信號處理芯片有專門的加速器，性能強(qiáng)大，集成了高效的雷達(dá)信號處理加速內(nèi)核SPT2.0，可針對快速數(shù)據(jù)壓縮、求模、峰值檢測等最消耗資源的計(jì)算進(jìn)行硬件加速，與傳統(tǒng)DSP相比，性能/功耗比提高了10倍。這些都可以滿足車載模塊所需要的高性能。

其次，在功能安全上，NXP的毫米波雷達(dá)芯片可以使雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最高等級的功能安全（ASIL-D）。

第三、NXP毫米波雷達(dá)芯片可靠性高。NXP是以零缺陷的方法論來要求汽車級的芯片產(chǎn)品，同時(shí)NXP在77GHz毫米波雷達(dá)市場已經(jīng)有十幾年的經(jīng)驗(yàn)積累，它的設(shè)計(jì)理念、流程管理和質(zhì)量安全都經(jīng)過了時(shí)間和產(chǎn)品多次迭代的證明。

第四, NXP能夠提供完整的一站式的雷達(dá)芯片解決方案，而且解決方案是平臺化的，可擴(kuò)展的，可以覆蓋毫米波雷達(dá)的所有應(yīng)用，包括超短距超小型雷達(dá)(AIP)，短距雷達(dá)，中距雷達(dá)，長距雷達(dá)，以及高分辨率成象雷達(dá)等，能夠?qū)崿F(xiàn)對車輛周圍環(huán)境的360度覆蓋。其中TEF810x 射頻收發(fā)器提供了幾種不同的版本，來滿足客戶對上面提到的各種雷達(dá)應(yīng)用的需求；另外，在雷達(dá)信號處理芯片方面，他們也為客戶提供了高性能與低成本兩套解決方案：針對中長距雷達(dá)應(yīng)用的S32R27，和針對短距雷達(dá)應(yīng)用的S32R37。

在毫米波雷達(dá)芯片市場，既有英飛凌、TI這些國際廠商的競爭，也有中國新興創(chuàng)業(yè)公司提供的新品，黃明達(dá)認(rèn)為，與這些競品相比，NXP毫米波雷達(dá)產(chǎn)品性能優(yōu)異，在汽車大廠最為看重的質(zhì)量安全和功能安全上，占據(jù)先機(jī)。此外，NXP芯片有大規(guī)模量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，毫米波雷達(dá)芯片總計(jì)已經(jīng)發(fā)貨超過幾千萬片，在保證產(chǎn)能和可靠性上占據(jù)領(lǐng)先地位。

“NXP與全球OEM和Tier1一直都有良好的合作，這一代RFCOMS雷達(dá)芯片解決方案在全球前10的OEM里，已經(jīng)在7家以上贏下了大單。” 黃明達(dá)說，“未來只要抓住市場的爆發(fā)點(diǎn)，在產(chǎn)品定位和客戶充分溝通后，在合適的時(shí)間推出符合主流需求的產(chǎn)品，就能把握77GHz毫米波雷達(dá)市場中爆發(fā)的商機(jī)。”

他表示，未來，NXP會利用快速升級的制造工藝，優(yōu)化的技術(shù)節(jié)點(diǎn)、系統(tǒng)架構(gòu)、IP設(shè)計(jì)、以及流程和質(zhì)量管理來不斷保持和擴(kuò)大市場的領(lǐng)先優(yōu)勢。