雷達芯片
關注創建者：匿名 創建時間：2022-02-11
雷達芯片的實例教程
車載雷達是高級輔助駕駛(ADAS), 無人駕駛核心傳感器之一，而車載雷達芯片是車載雷達的核心，如今高度集成（MMIC + DSP/MCU)的車規級芯片為雷達小型化，高可靠性與穩定性，低成本提供關鍵途徑，其重要性不言而喻。
近期，TI公司正式上線下一代車規級高性能車載雷達芯片，
AWR2944
，同時發布與之配套的SDK，mmwave_mcuplus_sdk_04_02_00_01，參考設計工具箱toolbox, mmwave_automotive_toolbox_3_5_0，以及demo參考板 AWR2944 EVM，那么這次發布帶來哪些調整與升級，代表TI公司哪些雷達芯片產品設計思路，可能會對車載雷達行業產生哪些影響，我們來個deep dive。
AWR2944 TI定義為第二代車規級高性能車載雷達芯片，目前處于Preview階段。也就是可以提供芯片樣品或者可供評估的demo板，未正式規模量產。
▲ AWR2944
先來個關鍵點Device Overview
AWR2944依舊是祖傳45nm RFCMOS工藝，支持76-81GHz頻段，最高5GHz帶寬。
展開 來源 | Astroys
目前雷達芯片中GaAs（砷化鎵）技術已經被淘汰，SiGe（硅鍺）主要用于LRR芯片組。從SiGe到CMOS的過渡始于NXP在2015年推出的用于后向雷達的Dolphin芯片組。CMOS技術將雷達功能進一步整合到單個芯片上，實現了大規模量產并降低了成本。
向CMOS技術的轉變使得混合信號和射頻功能被整合到單個AFE（模擬前端）芯片上，并將功率放大器功能進一步整合到MMIC（單片微波集成電路）上。
更先進的節點
雷達芯片組的下一個趨勢是向更小的工藝節點發展，以提高集成度，從而降低尺寸和功耗。
Infineon的MMIC發展到了28nm CMOS。Bosch正在利用Global Foundries的22FDX工藝技術，采用22nm FD-SOI（Fully-Depleted Silicon-on-Insulator）。NXP的雷達芯片組平臺正在轉向16nm TSMC FinFET，以支持其成像雷達產品，并制定了向更小節點發展的路線圖。
芯片平臺策略
另一個趨勢是，汽車半導體供應商正在開發一個芯片組平臺，可以覆蓋所有類型的汽車雷達，從角雷達SRR到4D成像雷達LRR，通過“級聯”幾個芯片來提供成像雷達所需的高性能，同時利用規模效益來降低單位成本。
展開 毫米波雷達走向77GHz頻段也給芯片設計帶來了挑戰，隨著工作頻率的升高，發射功率、接收機噪聲、鎖相環噪聲等指標都變得更難滿足，同時在芯片封裝中的寄生參數也更加敏感，因此對于芯片設計團隊的技術水準提出了更高的要求。
第二個毫米波雷達芯片的重要趨勢是CMOS工藝成為主流。毫米波電路傳統的實現工藝是GaAs等III-V族工藝，但是III-V族工藝的成本過高，同時集成度低無法在芯片上集成數字模塊，因此SiGe這樣的工藝得到了不少應用。而隨著CMOS工藝的特征尺寸不斷縮小，在28nm節點之后CMOS工藝已經能基本勝任毫米波雷達的波段，因此毫米波雷達也就自然而然轉向CMOS工藝。CMOS工藝除了成本低之外，另一個重要特性是能夠集成數字電路，因此TI，NXP等在數字和模擬領域都有深厚積累的公司也就在他們的CMOS 77GHz雷達芯片中集成了MCU等額外數字模塊，從而讓雷達芯片的控制甚至數字信號處理能夠在本地完成而無需再配備專用的處理器，這樣就降低了系統復雜度和成本。
TI AWR1642 77GHz雷達芯片的架構圖，其中除了雷達之外還包含了MCU以及DSP
第三個重要方向是毫米波雷達也在走向高分辨率。這里的分辨率不僅僅是目標測距的分辨率，更是指毫米波雷達的空間分辨率。盲點監測等傳統汽車毫米波雷達應用只需要雷達監測在視野的一定距離中是否有物體即可，至于該物體是位于視野中的哪一個位置則并不關心。
在自動駕駛中則希望毫米波雷達能夠得到視野中目標的具體空間位置，形成類似LiDAR這樣的點云去做環境建模，甚至通過機器學習方法直接分析出雷達點云中每個點對應的具體物體（是車輛還是行人），因此需要高分辨率毫米波雷達。為了實現高分辨率，毫米波雷達系統因此往往需要使用波束成形或MIMO等技術。
展開 新加坡南洋理工大學（Nanyang Technological University，NTU）在激光雷達研究領域取得了技術突破，或將該款自動駕駛核心部件的成本降至1/200。此外，該技術產品的尺寸只有指尖大小。
由于激光雷達的機械運動部件（mechanical moving parts），導致激光雷達比輪胎更易受損。
如今，NTU的研發人員發現，可利用硅基激光器芯片發光，替代二極管。他們還采用了鍺的延展性，該類金屬通常被用作為三極管，這是科研人員首次發現與硅兼容的可發光材料。
價格便宜、性能更高
目前，即使是最便宜的常規激光雷達傳感器，其售價也高達10000新加坡元（約合7345.9美元），而固態激光雷達芯片的成本卻只有50新加坡元（約合36.7美元）（實現商用的情況下）。
當研究人員利用新技術實現該款激光雷達芯片的量產后，其市場售價或為50新加坡元，這將為許多計劃從事自動駕駛技術研發的小公司提供新的商機。
截止至目前，即使是常規的激光雷達，其售價也太過高昂，許多公司在選擇設備時被迫跳過該設備。
該款激光雷達硅基芯片的另一項好處在于，其圖像品質極佳，可提供較高的分辨率，這主要得益于該芯片的激光密度，其圖像的響應速度也較快。
該項技術突破或拉低其他技術的成本、縮短其研發周期、提升其可靠性。例如，該款激光雷達硅基芯片可安裝在無人機上，或許未來還能被用作手機芯片。
展開 據中國臺灣媒體報道，據廈門意行半導體科技有限公司（IMsemi Technology）首席執行官兼首席技術官楊守軍表示，其公司產品已經廣泛被車載雷達、無人機、智能交通雷達和安保雷達等領域的知名公司所采用。意行半導體于2010年成立，是中國第一家致力于研發民用毫米波雷達MMIC（單片微波集成電路）的高科技公司。
楊守軍表示，意行半導體已經發布了一個24 GHz毫米波雷達單芯片SG24TR14 MMIC，可以同時發送一個信號和接收四個信號。而且該公司已經量產SG24T1/SG24R1套片，以及可向中國相關領域客戶同時發送一個信號和接收四個信號的SG24TR12單芯片。
楊守軍表示，毫米波雷達技術有望越來越多地應用于很多國家迅速發展的智能汽車中，但是，該技術仍需要3至5年，才能看到其在自動駕駛領域的需求出現爆炸性增長。此外，毫米波雷達技術在物聯網（IoT）、智能城市、智能家居和其他消費電子領域的垂直應用領域也有很大潛力，將為中國的毫米波雷達解決方案供應商提供新的商機。
意行半導體在廈門政府提供資助的IC（集成電路）設計公共服務平臺上，打造了一個致力于測試和研發毫米波雷達芯片和系統的平臺。2017年，該公司在A輪融資中，獲得中國寶安集團（China Baoan Group）和北汽產投（BAIC Capital）等公司的大量資金支持，使得該公司能夠迅速研發大量毫米波雷達芯片解決方案和雷達系統。
來源：蓋世汽車網
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如Vcsel激光雷達芯片的過程膠帶、SiC外延片的研磨保護膜、MiniLED刺晶的巨量轉移膠一代和刺晶UV藍膜二代等。這種定制化的合作有助于積極參與客戶的創新研發，滿足不同客戶需求?！?在新產品與新技術的布局方面，賽伍技術圍繞傳統封裝用膠帶進口替代，先進封裝制程與客戶共同開發材料的方向進行規劃。
1. 激光雷達概覽
（1）發展歷程激光雷達LiDAR（Light Detection And Ranging）是激光探測及測距系統的簡稱，主要構成要素包括發射系統、接收系統和信號處理系統。激光雷達系統的核心組件主要有激光發射器、掃描器及光學組件、光電探測器及接收IC，以及位置和導航器件等，可提供高分辨率的幾何圖像、距離圖像、速度圖像。
激光雷達測量周圍環境生成點云
（2）工作原理
倒車雷達是汽車泊車安全輔助裝置，在倒車時，自動啟動倒車雷達，不用回頭看就可以知道車后有沒有障礙物，是以聲音或者更直觀的顯示監測告訴賀駛員車輛周圍的障礙物，可以彌補駕駛員視野看不到的死角和視線模糊的地方，使停車和倒車更容易、更安全。
雷達的工作原理是：雷達設備發射電磁波信號后，如果有目標物體碰到雷達信號就會反射回波，雷達接收器就會接收到回波信號，回波信號包含了目標的距離、方向和速度信息
大力推動智能網聯（自動駕駛）汽車產業涉及的激光雷達、毫米波雷達、人工智能芯片、高清攝像頭、高精地圖等核心關鍵零部件布局。
智能網聯汽車大力開展智能汽車新型集中式電子電汽架構、復雜環境感知、信息融合、智能控制、人機交互及人機共駕、大數據應用、信息安全等基礎技術研究，重點突破高精度視覺傳感器、毫米波雷達、激光雷達、線控底盤、智能駕駛艙等核心零部件瓶頸，構建核心零部件技術供給體系。
激光雷達、國產芯片、車載基礎計算平臺實現裝車應用，量產三元電池單體能量密度達到全球最高的300瓦時/公斤。與此同時，上半年新增建設充換電設施130萬臺，同比增長3.8倍。全國已經累計建成了1萬多個動力電池回收服務點，配套體系加快完善。
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毫米波雷達方面，華為的4D成像雷達采用多芯片級聯的方案，其垂直角度分辨率可以達到2°，水平角度分辨率可以達到1°。
4 總結
簡單總結一下，自動駕駛的環境感知可以分為硬件和軟件兩部分。硬件主要就是各種傳感器以及計算設備，軟件主要就是基于不同傳感器的感知和融合算法。
特別是單片化毫米波雷達模組的出現，使得毫米波雷達芯片半導體企業在推動全產業鏈的推進。
想必也看到了，這期是單芯片雷達，主要是3TX4RX，主要針對的也是傳統的4D雷達（注意，不是4D成像雷達），4D成像雷達的布局將更加復雜，但萬變不離其宗，始終還是圍繞那3條原則來的，我幾乎可以肯定你們在期待4D成像雷達的布局分析，隨機留到下次吧。
以小鵬汽車為例，因雷達芯片缺貨、電池供應緊張、工廠升級改造等因素，其旗下P5車型交付嚴重滯后，直到今年2月份仍有部分去年10月的訂單未交付。
“汽車廠家推遲交車時間，權益受到損害的卻是消費者?！庇袑＜冶硎?，消費者在購車時與商家簽訂合約，應明確約定延遲交付車輛時車企應承擔的違約責任。
這個芯片是將雷達的電磁波收發組件集成起來的一個微型電路，不但負責電磁波的輸出，同時也負責接收。這個芯片就是在整個半導體晶元上蝕刻出電路來的，因此，這個半導體晶圓的晶體生長是整個AESA雷達最關鍵的技術部分。
比如美國F-35的諾斯羅普.格魯曼公司的APG81雷達的MMIC芯片，其中APG81雷達就是由數千個一模一樣的這樣的MMIC芯片組成。
