德州儀器RF CMOS雷達(dá)技術(shù)助推ADAS 應(yīng)用前景廣闊

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，汽車?yán)走_(dá)已經(jīng)成為ADAS（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）的主流傳感器之一。為了在最佳的傳感器性能、成本和尺寸之間取得平衡，該領(lǐng)域的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。在Yole最新的報(bào)告《汽車?yán)走_(dá)技術(shù)-2018版》中，深入介紹了目前市場(chǎng)上主流的半導(dǎo)體雷達(dá)技術(shù)，包括有一定歷史的GaAs（砷化鎵）技術(shù)，主流的SiGe（鍺硅）Bi-CMOS技術(shù)，以及新興的RF（射頻）CMOS技術(shù)等。

RF CMOS對(duì)于信號(hào)處理并不是一項(xiàng)全新的技術(shù)，但是針對(duì)mmWave（毫米波）雷達(dá)等極高頻應(yīng)用，如何使其更高效的運(yùn)行則需要深厚的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)專家。這正是Texas Instruments （TI，德州儀器）等大型廠商的優(yōu)勢(shì)所在。Yole認(rèn)為RF CMOS技術(shù)雷達(dá)的出貨量將從2020年開始走高，增長(zhǎng)勢(shì)頭將超越SiGe Bi-CMOS技術(shù)雷達(dá)。

2016~2022年按技術(shù)類型細(xì)分的雷達(dá)芯片市場(chǎng)預(yù)測(cè)

圖片源自：《汽車?yán)走_(dá)技術(shù)-2018版》

Yole射頻技術(shù)專家Claire Troadec 和Cedric Malaquin有幸采訪了TI汽車事業(yè)部經(jīng)理Sneha Narnakaje先生，與其探討了汽車毫米波雷達(dá)RF CMOS技術(shù)現(xiàn)狀，以下為訪談詳細(xì)內(nèi)容。

Claire Troadec（以下簡(jiǎn)稱CT）：請(qǐng)您介紹一下TI高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）相關(guān)的雷達(dá)、成像和超聲波產(chǎn)品。

Sneha Narnakaje（以下簡(jiǎn)稱SN）：TI能夠幫助汽車開發(fā)商更快、更方便地設(shè)計(jì)ADAS，帶來更智能、更安全的駕駛體驗(yàn)。TI在模擬和嵌入式處理方面的專業(yè)技術(shù)，結(jié)合在汽車系統(tǒng)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，為汽車開發(fā)商提供了最可靠、最優(yōu)化的ADAS解決方案，包括ADAS系統(tǒng)級(jí)芯片、處理器、毫米波雷達(dá)、攝像頭和超聲波傳感器等，結(jié)合這些解決方案可以大幅加速ADAS系統(tǒng)設(shè)計(jì)。除了提供單獨(dú)的半導(dǎo)體組件，TI還提供創(chuàng)新的參考設(shè)計(jì)，幫助汽車開發(fā)商打造覆蓋多個(gè)汽車平臺(tái)的ADAS解決方案，滿足各種系統(tǒng)的多樣化需求。

TI的ADAS解決方案提供不同的性能等級(jí)以滿足不同的系統(tǒng)要求，從簡(jiǎn)單的超聲波泊車輔助系統(tǒng)，到功能復(fù)雜的傳感器融合和自動(dòng)駕駛等。TI以產(chǎn)品、解決方案和參考資料支持功能安全開發(fā)商已有超過30年的歷史，為他們帶來更簡(jiǎn)便的汽車設(shè)計(jì)，以滿足法規(guī)和功能安全要求。作為汽車市場(chǎng)的先驅(qū)者之一，TI還是防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）和安全氣囊IC等被動(dòng)安全應(yīng)用的早期領(lǐng)導(dǎo)者。TI現(xiàn)在推出的SafeTI？組件產(chǎn)品，能夠幫助客戶更快地完成汽車安全性驗(yàn)證。TI基于系統(tǒng)的方案和可擴(kuò)展的應(yīng)用處理器可幫助開發(fā)商應(yīng)對(duì)ADAS板級(jí)和系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，以更快的設(shè)計(jì)周期提供更高效的解決方案。

Cédric Malaquin（以下簡(jiǎn)稱CM）：請(qǐng)您介紹一下TI雷達(dá)產(chǎn)品的最新現(xiàn)狀。

SN：我們?cè)?017年5月發(fā)布了毫米波傳感技術(shù)系列產(chǎn)品，并在那時(shí)開始提供量產(chǎn)前的樣品。

CT：TI認(rèn)為雷達(dá)在ADAS系統(tǒng)中的普及率將會(huì)如何發(fā)展？

SN：目前部署的汽車?yán)走_(dá)傳感器能夠滿足基礎(chǔ)的ADAS功能。不過，雷達(dá)作為滿足歐洲NCAP（新車安全評(píng)價(jià)）5星安全標(biāo)準(zhǔn)要求的基本傳感技術(shù)之一，正逐漸成為主流。此外，汽車制造商正在為3級(jí)自動(dòng)駕駛（需要駕駛員，但可以將部分安全功能交給自動(dòng)駕駛系統(tǒng)）及以上自動(dòng)駕駛做準(zhǔn)備，每輛車搭載的雷達(dá)傳感器數(shù)量即將增長(zhǎng)至8~10顆。

YD：您認(rèn)為雷達(dá)傳感器還有其它哪些市場(chǎng)機(jī)遇？

SN：ADAS市場(chǎng)的雷達(dá)傳感器用戶案例很好理解。基礎(chǔ)的ADAS功能，例如盲點(diǎn)探測(cè)和自適應(yīng)巡航控制已經(jīng)通過24GHz側(cè)方雷達(dá)和77GHz前部雷達(dá)傳感器解決，但是，目前的解決方案尺寸還不夠小，還需要更低的成本以拓展其它更廣泛的應(yīng)用。不過，除了ADAS，我們還在車身、底盤以及車廂內(nèi)看到了很多潛在的應(yīng)用機(jī)遇。雷達(dá)傳感器可以安裝在車身周邊、車底和車內(nèi)，用于開門障礙物提醒、車內(nèi)人員探測(cè)以及駕駛員生命體征監(jiān)測(cè)等。后兩個(gè)應(yīng)用已經(jīng)包括在了2025年NCAP計(jì)劃中，預(yù)計(jì)這兩種應(yīng)用將成為未來汽車的主流配置。這意味著毫米波雷達(dá)不僅可以探測(cè)遺留在車內(nèi)的兒童和寵物，還能警示駕駛員并發(fā)出緊急呼救。對(duì)于駕駛員生命體征監(jiān)測(cè)，車內(nèi)的雷達(dá)傳感器可以跟車外的雷達(dá)傳感器協(xié)同工作，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛員的狀態(tài)（包括簡(jiǎn)單的疲勞探測(cè)和心臟病等危急健康狀況），并在駕駛員無法控制車輛時(shí)，自動(dòng)駛離道路。

除了汽車，我們還發(fā)現(xiàn)了很多其它應(yīng)用，如智能運(yùn)輸系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)探測(cè)、人數(shù)統(tǒng)計(jì)和工業(yè)車輛等。

設(shè)想一下，如果能夠根據(jù)車輛排隊(duì)情況來動(dòng)態(tài)控制交通燈，那交通狀況和效率應(yīng)該會(huì)有大幅改善。通過利用毫米波雷達(dá)，可以替代傳統(tǒng)的導(dǎo)電傳感線圈以及鋪設(shè)所帶來的高昂的道路修復(fù)成本，還能消除雨、雪、霧等影響視覺的天氣狀況和光照所帶來的光學(xué)問題。利用雷達(dá)傳感器的人數(shù)統(tǒng)計(jì)和運(yùn)動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)，可以提供和LiDAR（激光雷達(dá)）相同的安全性，且沒有光學(xué)解決方案所伴隨的侵犯隱私風(fēng)險(xiǎn)。例如，裝在盥洗室內(nèi)的雷達(dá)傳感器，可以在建筑關(guān)閉前，探測(cè)是否還有人員逗留，且不會(huì)有隱私問題。它們還可以安裝在辦公室內(nèi)，根據(jù)室內(nèi)的人員數(shù)量更精準(zhǔn)地控制照明和空調(diào)，如果你加班晚了，無需對(duì)著運(yùn)動(dòng)探測(cè)器揮手以顯示你的存在。

所有技術(shù)的演變，關(guān)鍵都在于成本。毫米波雷達(dá)傳感器可以在其它解決方案無法勝任的大量場(chǎng)合，更方便更具成本效益地安裝雷達(dá)解決方案。

CM：請(qǐng)您解釋一下為什么TI很早就在其發(fā)展規(guī)劃中為毫米波雷達(dá)產(chǎn)品選擇RF CMOS技術(shù)？

SN：TI在CMOS技術(shù)領(lǐng)域歷史悠久。就RF CMOS毫米波技術(shù)，TI經(jīng)過大量創(chuàng)新開發(fā)出了質(zhì)量和可靠性滿足高標(biāo)準(zhǔn)的獨(dú)特技術(shù)和產(chǎn)品組合。借助混合信號(hào)技術(shù)，在我們開發(fā)一款真正能夠量產(chǎn)的器件過程中，恰當(dāng)?shù)厝诤蟁F性能、功率、尺寸、封裝、可靠性和成本非常重要，選擇經(jīng)過驗(yàn)證的RF CMOS技術(shù)幫助我們加速了這一過程。

CT：相比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，你們的RF CMOS技術(shù)優(yōu)勢(shì)有哪些？是否有短板？

SN：我們提供的解決方案能夠幫助客戶在器件級(jí)降低系統(tǒng)尺寸和功耗。CMOS技術(shù)在這方面具有優(yōu)勢(shì)，首先，它功耗較低，這對(duì)于汽車應(yīng)用非常重要；其次，它能在一個(gè)芯片上整合模擬和數(shù)字處理能力，降低整體解決方案的尺寸。這相應(yīng)也提高了傳感器安裝類型的靈活性。

CM：從系統(tǒng)角度轉(zhuǎn)換到RF CMOS技術(shù)有哪些影響？

SN：就車輛架構(gòu)而言，客戶常常談到智能傳感器，需要在最前端的傳感器中加入智能處理能力。由于在我們的CMOS器件中整合了RF、模擬和數(shù)字信號(hào)處理能力，客戶得以開發(fā)并提供成本最優(yōu)化的系統(tǒng)架構(gòu)。

CT：請(qǐng)您介紹一下77GHz和79GHz的雷達(dá)產(chǎn)品性能。

SN：77GHz產(chǎn)品用于中遠(yuǎn)距離應(yīng)用，79GHz產(chǎn)品用于超短到短距離應(yīng)用。77GHz產(chǎn)品距離最遠(yuǎn)可達(dá)250m以上。79GHz解決方案則具有低至5cm的極高分辨率，在超短距和短距離應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)近距離物體的識(shí)別，例如行人和很近的其它車輛，清晰地區(qū)分這些物體。

CM：該技術(shù)能用于L4級(jí)、L5級(jí)以及全自動(dòng)駕駛汽車嗎？該解決方案是否適用于機(jī)器人車輛？

SN：在組件層面，雷達(dá)傳感是L3級(jí)及以上自動(dòng)駕駛的必要條件，自動(dòng)駕駛需要更遠(yuǎn)的探測(cè)距離、更高的精度和更高的分辨率。我們的產(chǎn)品組合在距離、精度和分辨率方面可提供可擴(kuò)展的性能，以滿足L3級(jí)及以上自動(dòng)駕駛需求。

CT：Tier 1制造商和OEM廠商對(duì)該技術(shù)的反饋如何？

SN：關(guān)于客戶的細(xì)節(jié)我無法透露，但是關(guān)于這項(xiàng)技術(shù)我們獲得了很多行業(yè)獎(jiǎng)項(xiàng)，包括EE Times ACE獎(jiǎng)，三項(xiàng)CES創(chuàng)新獎(jiǎng)，Design News Golden Mousetrap獎(jiǎng)以及年度電子產(chǎn)品獎(jiǎng)。

CM：關(guān)于高分辨率成像雷達(dá)，你們的下一步開發(fā)計(jì)劃是什么？

SN：我們產(chǎn)品組合中的AWR1243高性能前端，具有內(nèi)建電路和級(jí)聯(lián)多個(gè)器件的能力，可以為高分辨率成像雷達(dá)在方位和垂直方向上提供更高的分辨率。我們已經(jīng)在今年的CES上展示了這款概念產(chǎn)品。

CT：您認(rèn)為高分辨率雷達(dá)未來能夠達(dá)到LiDAR傳感器的性能嗎？如果能，會(huì)在什么時(shí)候？

SN：我們?cè)贑ES上展示了這一概念，利用4個(gè)AWR1243雷達(dá)前端級(jí)聯(lián)設(shè)備獲得了小于1度的角度分辨率，已經(jīng)達(dá)到了類似LiDAR級(jí)別的性能，并且成本更有優(yōu)勢(shì)。

CM：我們知道TI擁有基于攝像頭技術(shù)的視覺處理解決方案。你們有沒有設(shè)想如何將雷達(dá)整合進(jìn)入視覺解決方案？它需要融合處理嗎？你們是否會(huì)和其它公司合作？

SN：L3級(jí)及以上自動(dòng)駕駛需要傳感器融合，需要雷達(dá)數(shù)據(jù)和視覺數(shù)據(jù)的融合。我們正在和第三方生態(tài)系統(tǒng)合作，利用這類融合解決方案幫助我們的客戶更快地啟動(dòng)開發(fā)。

CT：這款終端解決方案的目標(biāo)售價(jià)區(qū)間？

SN：根據(jù)不同毫米波雷達(dá)器件的選擇，1000件的售價(jià)范圍為19.99~98.60美元。