普及一下什么是毫米波雷達(dá)？
毫米波是指波長(zhǎng)介于1-10mm的電磁波，波長(zhǎng)短、頻段寬，比較容易實(shí)現(xiàn)窄波束，雷達(dá)分辨率高，不易受干擾。毫米波雷達(dá)是測(cè)量被測(cè)物體相對(duì)距離、相對(duì)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(dá)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，毫米波雷達(dá)傳感器開(kāi)始應(yīng)用于汽車(chē)電子領(lǐng)域。由于各國(guó)汽車(chē)安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，導(dǎo)致主動(dòng)安全技術(shù)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）近年來(lái)呈快速發(fā)展趨勢(shì)。汽車(chē)毫米波雷達(dá)因?yàn)槟軌蛉旌蚬ぷ?，已成為汽?chē)電子廠商公認(rèn)的主流選擇，擁有巨大的市場(chǎng)需求。
一家名為加特蘭微電子公司正在對(duì)毫米雷達(dá)技術(shù)努力進(jìn)行鉆研，該公司的陳嘉澍博士在此次2018青城山中國(guó)IC高峰論壇上對(duì)毫米波雷達(dá)的發(fā)展趨勢(shì)以及他們的研究成果做出了一次深度報(bào)告。
現(xiàn)在的無(wú)人駕駛系統(tǒng)是通過(guò)裝載在車(chē)身一系列傳感器來(lái)提供車(chē)輛信息。一輛車(chē)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(lái)無(wú)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(jìn)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(jià)昂貴、功能集成度低和工藝復(fù)雜性導(dǎo)致真正購(gòu)買(mǎi)毫米波雷達(dá)的終端消費(fèi)者非常少，直到2007年開(kāi)始整個(gè)毫米波雷達(dá)開(kāi)始進(jìn)行到一個(gè)新時(shí)代，被造價(jià)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(dá)的市場(chǎng)滲透率開(kāi)始有了質(zhì)的飛躍。
他認(rèn)為無(wú)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(jì)只有CMOS工藝才能實(shí)現(xiàn)了。原因有二，其一是它的成本優(yōu)勢(shì)，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(diǎn)用砷化鎵是非常容易實(shí)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(jìn)的CMOS工藝已經(jīng)超過(guò)了40mn的工藝。
CMOS市場(chǎng)潛力不可估量
如今的半導(dǎo)體應(yīng)用市場(chǎng)，CMOS工藝被大量應(yīng)用在消費(fèi)、通信以及個(gè)人運(yùn)算領(lǐng)域，每年的出貨量都在億級(jí)以上，毫米波雷達(dá)就是非常典型的運(yùn)用。在IC領(lǐng)域，由于CMOS特定的優(yōu)勢(shì)，所有基于Si的工藝和鍺硅能實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品都會(huì)被大量實(shí)現(xiàn)并得到普及，這種現(xiàn)象在毫米波雷達(dá)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(shuō)道：“這顆芯片除了高集成度以外，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或者超越了原來(lái)的砷化鎵工藝指標(biāo)。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(jì)、鎖定探測(cè)器、發(fā)射機(jī)輸出功率探測(cè)等一系列自檢功能需求?！贝送猓@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(jiǎn)單的數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)你想要的波形，同時(shí)它可以適應(yīng)現(xiàn)在主流的任何一個(gè)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(dá)到的功耗相比無(wú)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(dá)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(dá)系統(tǒng)中，它的作用在于：進(jìn)入到雷達(dá)視野范圍內(nèi)的所有車(chē)輛都能被準(zhǔn)確無(wú)誤的探測(cè)出來(lái)，每個(gè)目標(biāo)的輸出距離速度、方位角以及車(chē)輛大小的預(yù)估信息都會(huì)測(cè)算出來(lái)，這套系統(tǒng)正在硅谷進(jìn)行測(cè)試，希望不久的將來(lái)真的會(huì)見(jiàn)識(shí)到它的威力。