普及一下什么是毫米波雷達?
毫米波是指波長介于1-10mm的電磁波,波長短,、頻段寬,比較容易實現(xiàn)窄波束,,雷達分辨率高,不易受干擾。毫米波雷達是測量被測物體相對距離、相對速度,、方位的高精度傳感器,,早期被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,,隨著雷達技術(shù)的發(fā)展與進步,毫米波雷達傳感器開始應(yīng)用于汽車電子領(lǐng)域,。由于各國汽車安全標準的不斷提高,,導(dǎo)致主動安全技術(shù)高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)近年來呈快速發(fā)展趨勢。汽車毫米波雷達因為能夠全天候工作,,已成為汽車電子廠商公認的主流選擇,,擁有巨大的市場需求。
一家名為加特蘭微電子公司正在對毫米雷達技術(shù)努力進行鉆研,,該公司的陳嘉澍博士在此次2018青城山中國IC高峰論壇上對毫米波雷達的發(fā)展趨勢以及他們的研究成果做出了一次深度報告,。
現(xiàn)在的無人駕駛系統(tǒng)是通過裝載在車身一系列傳感器來提供車輛信息。一輛車裝載的傳感器越多,,信息的可靠性越高,,在智能駕駛還是在未來無人駕駛中毫米波都是必不可少的傳感器,它的發(fā)展是和半導(dǎo)體工藝的演進密不可分。據(jù)陳嘉澍介紹,,早在15到20年間我們采用的是以砷化鎵為材料的工藝技術(shù),,它是非常小眾的工藝,由于造價昂貴,、功能集成度低和工藝復(fù)雜性導(dǎo)致真正購買毫米波雷達的終端消費者非常少,,直到2007年開始整個毫米波雷達開始進行到一個新時代,被造價更低的鍺硅工藝所取代,,它是基于硅工藝而制成且集成度得到大幅度提升,,基于此工藝的提升,毫米波雷達的市場滲透率開始有了質(zhì)的飛躍,。
他認為無論是L4還是智能駕駛,,如果想滿足各方面需求,在半導(dǎo)體工藝上估計只有CMOS工藝才能實現(xiàn)了,。原因有二,,其一是它的成本優(yōu)勢,鍺硅(合金)SiGe的使用將逐漸代替昂貴的砷化鎵,;其二,,集成度的提升,同樣的工藝節(jié)點用砷化鎵是非常容易實現(xiàn)高頻率,,雖然用鍺硅制作非常困難,,但它的更新?lián)Q代非常迅速。如今最先進的CMOS工藝已經(jīng)超過了40mn的工藝,。
CMOS市場潛力不可估量
如今的半導(dǎo)體應(yīng)用市場,,CMOS工藝被大量應(yīng)用在消費、通信以及個人運算領(lǐng)域,,每年的出貨量都在億級以上,,毫米波雷達就是非常典型的運用。在IC領(lǐng)域,,由于CMOS特定的優(yōu)勢,,所有基于Si的工藝和鍺硅能實現(xiàn)的產(chǎn)品都會被大量實現(xiàn)并得到普及,這種現(xiàn)象在毫米波雷達上也將逐漸顯現(xiàn),。
核心技術(shù)
最后,,陳嘉澍介紹了他們?nèi)ツ炅慨a(chǎn)的全球第一顆77GHz高集成收發(fā)芯片。他說道:“這顆芯片除了高集成度以外,,各項指標均達到或者超越了原來的砷化鎵工藝指標,。而且它還集成了眾多支撐和自檢功能模塊,滿足包括溫度計,、鎖定探測器,、發(fā)射機輸出功率探測等一系列自檢功能需求,。”此外,,這顆高集成收發(fā)芯片將調(diào)頻連續(xù)功能發(fā)射器集中于內(nèi)部,,可以用簡單的數(shù)字邏輯設(shè)計你想要的波形,同時它可以適應(yīng)現(xiàn)在主流的任何一個頻段,。工程師們還將芯片的整體功耗降到650毫瓦,,這與砷化鎵工藝達到的功耗相比無疑是重大的突破。目前,,陳嘉澍和他的工程師們正在想方設(shè)法將芯片體積達到最小化,。
除了在芯片上有所造詣,加特蘭微電子公司還將芯片應(yīng)用在了一整套完整的雷達系統(tǒng)中,,它的作用在于:進入到雷達視野范圍內(nèi)的所有車輛都能被準確無誤的探測出來,,每個目標的輸出距離速度、方位角以及車輛大小的預(yù)估信息都會測算出來,,這套系統(tǒng)正在硅谷進行測試,,希望不久的將來真的會見識到它的威力。