英飛凌與IMEC合作研發(fā)的下一代雷達(dá)系統(tǒng)，長(zhǎng)什么樣？

雷達(dá)傳感器對(duì)自動(dòng)駕駛汽車而言，其重要性不言而喻。因此，針對(duì)該領(lǐng)域推出的產(chǎn)品技術(shù)夠不夠前沿，是一家公司能否躋身汽車行業(yè)供應(yīng)商前列的關(guān)鍵。近日，芯片制造商英飛凌宣布同比利時(shí)微電子研究中心IMEC達(dá)成合作協(xié)議，共同開(kāi)發(fā)下一代雷達(dá)系統(tǒng)。如果你對(duì)IMEC的行業(yè)地位有了解的話，就能明白英飛凌此次強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手的野心了。

IMEC是射頻技術(shù)、IC雷達(dá)應(yīng)用及天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域的佼佼者。此次英飛凌牽手IMEC，將主要進(jìn)行車用79GHz 全CMOS雷達(dá)芯片的產(chǎn)品研發(fā)。到目前為止，合作雙方已經(jīng)基于28nm CMOS技術(shù)開(kāi)發(fā)了一款用于演示的集成電路，并計(jì)劃在2016年第三季度展示芯片樣品。此外，按照雙方的規(guī)劃，2017年初，將推出以該樣品芯片為技術(shù)核心的雷達(dá)產(chǎn)品。

*IMEC成立于1984年，總部設(shè)在比利時(shí)魯汶，目前是歐洲領(lǐng)先的獨(dú)立研究中心。其研究方向主要集中在微電子，納米技術(shù)，輔助設(shè)計(jì)方法，以及信息通訊系統(tǒng)技術(shù)（ICT），平均年收入超過(guò)一億兩千萬(wàn)歐元，均來(lái)自于其他合作者的授權(quán)協(xié)議及合約。IMEC的客戶包括英特爾、ARM等世界各地的半導(dǎo)體和系統(tǒng)廠商，以及歐共體，歐洲航天局等國(guó)家政府單位。

值得一提的是，2015年6月23日，中芯國(guó)際與華為、比利時(shí)微電子研究中心(IMEC)以及高通附屬公司Qualcomm Global Trading Pte. Ltd.簽訂合作協(xié)議，四家公司將共同投資成立中芯國(guó)際集成電路新技術(shù)研發(fā)(上海)有限公司，新公司將致力于開(kāi)發(fā)下一代CMOS工藝。

IMEC提供的79GHz雷達(dá)芯片解決方案

如今，具備駕駛輔助功能的車輛一般會(huì)裝配多達(dá)三套雷達(dá)系統(tǒng)。將來(lái)，全自動(dòng)駕駛汽車可能會(huì)裝配十套雷達(dá)系統(tǒng)和十多套攝像頭或激光雷達(dá)系統(tǒng)。這也是為什么mobileye計(jì)劃推出的EyeQ5芯片在傳感器融合功能方面，支持多達(dá)20個(gè)傳感器接入的原因。

英飛凌傳感&控制事業(yè)部副總裁兼總經(jīng)理Ralf Bornefeld指出，這些由雷達(dá)、攝像頭或激光雷達(dá)組成了一套360°全景傳感器成像系統(tǒng)，類似一種包裹汽車的“安全屏障”。他還透露稱，英飛凌還計(jì)劃開(kāi)發(fā)一款單芯片CMOS雷達(dá)傳感器，將其應(yīng)用于對(duì)近距離傳感有較高要求的自動(dòng)泊車系統(tǒng)。不過(guò)Bornefeld同時(shí)也指出，“基于全CMOS技術(shù)打造的雷達(dá)并非能夠取代其他雷達(dá)產(chǎn)品的萬(wàn)金油”。

• 首先是成本問(wèn)題。除非市場(chǎng)需求量很高，否則相比主流的傳統(tǒng)SiGe雙極型晶體管制造工藝，全CMOS雷達(dá)芯片的生產(chǎn)成本還是很高；

• 其次，高度集成化的CMOS雷達(dá)芯片適用于對(duì)應(yīng)用靈活性要求不高的產(chǎn)品。換句話說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)化的程度越高，全CMOS雷達(dá)才會(huì)比基于SiGe技術(shù)打造的產(chǎn)品有優(yōu)勢(shì)；

• 最后，28nm 全CMOS雷達(dá)芯片無(wú)法滿足長(zhǎng)距離（300m）車用雷達(dá)的使用需求。因此，如果需要雷達(dá)產(chǎn)品應(yīng)用的靈活度較高，那么至少未來(lái)10年的中短期內(nèi)，基于SiGe打造的雷達(dá)芯片可能依然是市場(chǎng)主流技術(shù)。

因此，Bornefeld也表示，“英飛凌并不打算將賭注全部押在CMOS技術(shù)上。未來(lái)，基于SiGe和CMOS技術(shù)打造的雷達(dá)芯片產(chǎn)品會(huì)并存于市場(chǎng)”。

相比目前較成熟的24GHz雷達(dá)芯片技術(shù)，頻率為79GHz的雷達(dá)在探測(cè)角度及頻率分辨率上表現(xiàn)更出色。而更高的頻率分辨率則能夠利用多普勒效應(yīng)獲得更為精確的車速數(shù)據(jù)。據(jù)IMEC視覺(jué)系統(tǒng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Wim Van Thillo介紹，未來(lái)計(jì)劃推出的基于這款雷達(dá)芯片打造的傳感器樣品將集成MIMO天線，以實(shí)現(xiàn)對(duì)大尺寸物體、行人和自行車的識(shí)別。換句話說(shuō)，IMEC已經(jīng)在開(kāi)發(fā)具備機(jī)器學(xué)習(xí)能力的雷達(dá)傳感器。

據(jù)IMEC感知系統(tǒng)研發(fā)負(fù)責(zé)人Wim Van Thillo透露，除了聯(lián)合英飛凌開(kāi)發(fā)28nm 79GHz的全CMOS雷達(dá)芯片，IMEC同時(shí)還在進(jìn)行140GHz高頻雷達(dá)芯片的研究工作。在該頻率下，雷達(dá)向外發(fā)射的無(wú)線電波波長(zhǎng)為2.2mm。高距離分辨率是衡量雷達(dá)成像質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一，而要實(shí)現(xiàn)高距離分辨，雷達(dá)的瞬時(shí)信號(hào)帶寬必須很大，因而如何讓一枚面積只有1平方毫米的雷達(dá)芯片的信號(hào)帶寬超4GHz，這是IMEC目前正在努力研究的問(wèn)題。

未來(lái)，一方面通過(guò)信號(hào)處理得到車速的準(zhǔn)確信息，同時(shí)在雷達(dá)芯片上集成能夠進(jìn)行模式識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)的算法，意味著雷達(dá)同樣能夠通過(guò)微多普勒特征識(shí)別并辨別出行人、自行車和其他機(jī)動(dòng)車輛。如果將這些具備機(jī)器學(xué)習(xí)能力的雷達(dá)和其他攝像頭、激光雷達(dá)等傳感器進(jìn)行融合，相當(dāng)于為自動(dòng)駕駛汽車增加了另一層安全保障。

車云小結(jié)

照目前的發(fā)展趨勢(shì)而言，雷達(dá)傳感器的市場(chǎng)正呈現(xiàn)逐步增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。眾所周知，目前在美國(guó)已經(jīng)有20家主機(jī)廠承諾從2022年開(kāi)始將在市場(chǎng)出售的車型中增加類似自動(dòng)緊急剎車的功能，而雷達(dá)傳感器因?yàn)槌杀镜土脑颍ū然跀z像頭的視覺(jué)識(shí)別傳感器便宜），正受到車企和供應(yīng)商的追捧。談到這里，又想到了Mobileye計(jì)劃推出的EyeQ5芯片，自動(dòng)駕駛市場(chǎng)技術(shù)格局的悄然變化恐怕也是Mobileye從視覺(jué)識(shí)別走向傳感器融合的內(nèi)在動(dòng)因吧。