英飛凌與IMEC合作研發(fā)的下一代雷達系統(tǒng)，長什么樣？

雷達傳感器對自動駕駛汽車而言，其重要性不言而喻。因此，針對該領(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微電子研究中心IMEC達成合作協(xié)議，共同開發(fā)下一代雷達系統(tǒng)。如果你對IMEC的行業(yè)地位有了解的話，就能明白英飛凌此次強強聯(lián)手的野心了。

IMEC是射頻技術(shù)、IC雷達應(yīng)用及天線設(shè)計領(lǐng)域的佼佼者。此次英飛凌牽手IMEC，將主要進行車用79GHz 全CMOS雷達芯片的產(chǎn)品研發(fā)。到目前為止，合作雙方已經(jīng)基于28nm CMOS技術(shù)開發(fā)了一款用于演示的集成電路，并計劃在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)核心的雷達產(chǎn)品。

*IMEC成立于1984年，總部設(shè)在比利時魯汶，目前是歐洲領(lǐng)先的獨立研究中心。其研究方向主要集中在微電子，納米技術(shù)，輔助設(shè)計方法，以及信息通訊系統(tǒng)技術(shù)（ICT），平均年收入超過一億兩千萬歐元，均來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，歐洲航天局等國家政府單位。

值得一提的是，2015年6月23日，中芯國際與華為、比利時微電子研究中心(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，新公司將致力于開發(fā)下一代CMOS工藝。

IMEC提供的79GHz雷達芯片解決方案

如今，具備駕駛輔助功能的車輛一般會裝配多達三套雷達系統(tǒng)。將來，全自動駕駛汽車可能會裝配十套雷達系統(tǒng)和十多套攝像頭或激光雷達系統(tǒng)。這也是為什么mobileye計劃推出的EyeQ5芯片在傳感器融合功能方面，支持多達20個傳感器接入的原因。

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、攝像頭或激光雷達組成了一套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，英飛凌還計劃開發(fā)一款單芯片CMOS雷達傳感器，將其應(yīng)用于對近距離傳感有較高要求的自動泊車系統(tǒng)。不過Bornefeld同時也指出，“基于全CMOS技術(shù)打造的雷達并非能夠取代其他雷達產(chǎn)品的萬金油”。

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

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

• 最后，28nm 全CMOS雷達芯片無法滿足長距離（300m）車用雷達的使用需求。因此，如果需要雷達產(chǎn)品應(yīng)用的靈活度較高，那么至少未來10年的中短期內(nèi)，基于SiGe打造的雷達芯片可能依然是市場主流技術(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，基于SiGe和CMOS技術(shù)打造的雷達芯片產(chǎn)品會并存于市場”。

相比目前較成熟的24GHz雷達芯片技術(shù)，頻率為79GHz的雷達在探測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視覺系統(tǒng)項目負責(zé)人Wim Van Thillo介紹，未來計劃推出的基于這款雷達芯片打造的傳感器樣品將集成MIMO天線，以實現(xiàn)對大尺寸物體、行人和自行車的識別。換句話說，IMEC已經(jīng)在開發(fā)具備機器學(xué)習(xí)能力的雷達傳感器。

據(jù)IMEC感知系統(tǒng)研發(fā)負責(zé)人Wim Van Thillo透露，除了聯(lián)合英飛凌開發(fā)28nm 79GHz的全CMOS雷達芯片，IMEC同時還在進行140GHz高頻雷達芯片的研究工作。在該頻率下，雷達向外發(fā)射的無線電波波長為2.2mm。高距離分辨率是衡量雷達成像質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一，而要實現(xiàn)高距離分辨，雷達的瞬時信號帶寬必須很大，因而如何讓一枚面積只有1平方毫米的雷達芯片的信號帶寬超4GHz，這是IMEC目前正在努力研究的問題。

未來，一方面通過信號處理得到車速的準(zhǔn)確信息，同時在雷達芯片上集成能夠進行模式識別和機器學(xué)習(xí)的算法，意味著雷達同樣能夠通過微多普勒特征識別并辨別出行人、自行車和其他機動車輛。如果將這些具備機器學(xué)習(xí)能力的雷達和其他攝像頭、激光雷達等傳感器進行融合，相當(dāng)于為自動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)展趨勢而言，雷達傳感器的市場正呈現(xiàn)逐步增長的態(tài)勢。眾所周知，目前在美國已經(jīng)有20家主機廠承諾從2022年開始將在市場出售的車型中增加類似自動緊急剎車的功能，而雷達傳感器因為成本低廉的原因（比基于攝像頭的視覺識別傳感器便宜），正受到車企和供應(yīng)商的追捧。談到這里，又想到了Mobileye計劃推出的EyeQ5芯片，自動駕駛市場技術(shù)格局的悄然變化恐怕也是Mobileye從視覺識別走向傳感器融合的內(nèi)在動因吧。