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CMOS工藝爆發(fā)期已到yuresmc
作為第一家推出汽車CMOS-77GHz毫米波雷達收發(fā)芯片公司的首席執(zhí)行官，加特蘭微電子CEO陳嘉澍對《國際電子商情》說，近幾年國內做毫米波雷達方案的公司很多，但絕大多數都是以模塊形式呈現，國內真正能夠做CMOS量產型芯片并上前裝車的公司，只有加特蘭一家。yuresmc
他提到的這款上市車型，來自國內一家OEM的SUV車型，支持BSD后方盲點車輛識別警示系統和FCW前車雷達監(jiān)測防碰撞系統。這意味著，自2018年11月起，12萬價位車型首次安裝了77GHz CMOS毫米波雷達。yuresmc
低成本、高集成度是CMOS制程工藝的優(yōu)勢所在，但很長時間內它卻并沒有被用來制造77GHz毫米波雷達。原因就在于CMOS工藝中的晶體管速度始終無法達到雷達工作頻率，只有當CMOS工藝在2010年邁入40納米時才具備了實現的可能性。yuresmc
1990-2007年間，毫米波雷達主要采用砷化鎵(GaAs)工藝，費用昂貴，多用于高頻高功率應用，且由于金屬層少，芯片集成度低，需要大量芯片搭建毫米波射頻前端(7-8顆MMIC/3-4顆BBIC)，導致雷達模塊體積和價格不具備吸引力；2007-2017年，鍺硅(SiGe)工藝逐漸開始成熟，系統所需射頻芯片數量大幅下降(2-5顆MMIC/1-2顆BBIC)，雷達體積也逐漸縮小，推動了毫米波雷達在汽車ADAS系統上的應用。但價格仍然較貴(上百美金)，除了高端車系，SiGe工藝的77GHz產品還是難以滿足大批量應用；而從2017年至今，低造價、高集成的CMOS工藝已經使雷達射頻芯片數量減少到1顆MMIC/1顆BBIC。yuresmc
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汽車毫米波雷達CMOS工藝爆發(fā)期已到yuresmc
“雖然有很多國外半導體巨頭在致力于研發(fā)毫米波雷達芯片，但坦率地講，在先進CMOS毫米波雷達芯片方面他們并不占據優(yōu)勢。”陳嘉澍表示，毫米波雷達是一個新興領域，沒有哪一家公司是擁有深厚的經驗積累而難以逾越的。加特蘭雖然成立于2014年，但其核心研發(fā)團隊在毫米波領域的技術和產業(yè)化經驗積累已經超過10年，公司目前在全球已與90多家客戶展開合作，在汽車、交通、安防、安檢成像等領域取得多項突破，實力不輸給任何一家國際公司。yuresmc
繼2017年發(fā)布第一代77GHz CMOS毫米波雷達射頻單芯片Yosemite后，經過兩年多的悉心打磨，加特蘭微電子日前再度推出具備更高集成度的ALPS系列毫米波雷達系統單芯片。新產品集成了高速ADC、完整的雷達信號處理基帶與高性能CPU內核，將于今年第2季度推出工程樣品，并于2019年內實現規(guī)模量產。yuresmc
盡管陳嘉澍認為兩年研發(fā)周期在業(yè)界已經算相當之快，但他還是希望公司研發(fā)團隊未來能將新品面市時間壓縮到一年半甚至更短。因為出于安全性的考慮，OEM廠商最后的路測、驗證時間很難壓縮，能夠縮短的只有研發(fā)周期，當用戶在使用ALPS系列之后，就不需要在算法和底層開發(fā)方面花費更多精力，可以將時間更多投入到應用開發(fā)、與車廠對接等方面，從而減少設計周期。yuresmc
揭秘阿爾卑斯
射頻與數字處理性能的大幅提升，是此番新產品的兩大看點。射頻部分，ALPS芯片集成了4個或者2個發(fā)射通道、4個接收通道、高度可配置波形發(fā)生器、高達50Msps采樣率的模數轉換器、以及信號處理系統等數字電路。具備功能安全的ARC EM6 CPU核可為用戶提供300MHz主頻的數據處理能力以實現跟蹤算法、上層應用算法和控制軟件等程序。yuresmc
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第二代ALPS SoC芯片-標準版yuresmc
Alps采用“V”形開發(fā)流程，在設計方案中加入了190多個功能安全監(jiān)控模塊，涉及過億晶體管的檢測，并進行了多達1000多項失效模式的分析，并集成了檢測失效模塊的失效再檢測，最終將會達到ASIL-B的功能安全等級。yuresmc
除了標準品外，同步推出的還包括將天線單元集成到芯片封裝層的Alps AiP(antenna in package)、更具性價比的Alps 2T4R以及60GHz SoC產品，從而能夠以家族平臺的面貌為用戶提供從長距、中距到短距、超短距的全方位完整解決方案，極大降低了雷達開發(fā)的難度和成本。yuresmc
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第二代ALPS SoC芯片-AiP版yuresmc
為了配合Alps系列產品的推廣及用戶開發(fā)，加特蘭微電子還同步推出了RDP雷達開發(fā)平臺及GUI用戶界面等工具，并且兼容完整的軟件集合開發(fā)環(huán)境與工具鏈。這一系列工具將使得雷達芯片更易使用，極大縮短用戶的上市時間。yuresmc
此外，為了適用新環(huán)境下對傳統半導體營銷模式的挑戰(zhàn)，加特蘭微電子不但更新了官方網站、微信公眾號平臺等官方渠道，還同時推出淘寶官方店鋪實現用戶小批量購買的流程簡化。yuresmc
加特蘭微電子商務運營副總裁呂昱昭對此解釋說，淘寶店不會進行大批量供貨，只是因為客戶希望更快地得到產品，而傳統對接方式對于小批量訂單而言過于復雜，所以希望發(fā)揮淘寶店的便利性特點。當然，互聯網營銷本身就具備一定的傳播性，這對公司而言也是件好事。未來，線上論壇和服務平臺都會陸續(xù)升級，以便能給用戶提供更好的支持與服務。yuresmc
設計挑戰(zhàn)何其多
陳嘉澍說，77GHz毫米波雷達芯片的設計難點，一是來自技術本身，例如如何在標準的數字CMOS工藝上實現一個包括鎖相環(huán)、發(fā)射機、接收機、混頻器在內的毫米波頻段完整電路系統，然后還要讓系統能穩(wěn)定工作在-40到120溫度范圍內，難度極大。yuresmc
眾所周知，雖然CMOS工藝是被最大量使用的半導體工藝，但它本身并不是為了實現高頻電路和應用而設計的，它最大的優(yōu)勢在于能夠實現數字集成。因此，研發(fā)人員既需要充分了解CMOS工藝的半導體特性，還需要會用大量的數字電路去保護或增強模擬電路的某些短板與缺陷，讓整套系統的性能更優(yōu)。yuresmc
其次，新推出的ALPS系列不僅有射頻前端，還有雷達信號處理引擎，怎樣實現一個高性能、低功耗的雷達處理基帶是另一大挑戰(zhàn)。加特蘭設計人員之所以不選用標準DSP器件，原因就在于他們發(fā)現采用硬件加速ASIC的方式既可以實現更高的性能，又能得到更低的功耗，但這會涉及大量的算法開發(fā)工作。此外，汽車的雷達使用場景和傳統的軍用空中雷達很不一樣，如何把整個雷達信號處理引擎集成到單芯片上，并且和射頻前端實現無縫銜接，同步工作，也是一大難題。yuresmc
陳嘉澍認為目前毫米波雷達的能力遠遠沒有被發(fā)揮出來，增加探測目標的數量、提供更高的角度分辨率、更加小型化，進一步開發(fā)雷達算法和射頻芯片架構，既是未來毫米波雷達芯片的發(fā)展趨勢，也是公司的努力方向。但汽車產品的迭代速度遠不及消費類產品，所以會在傾聽市場和客戶的需求之后，再定型下一代產品的具體規(guī)格。yuresmc
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毫米波雷達可實現全球主流ADAS系統的全部功能yuresmc
沒有“萬能的傳感器”
由于毫米波雷達具備測速、測距、測角、全天后工作的能力，所以業(yè)界對此類傳感器的需求量極大，也是當前L2到L3級別智能駕駛的主力傳感器。目前，L2級別車型基本使用3顆(1個長距+2個短距)，到2022年左右，L3階段車型將增加到8顆(2個長距+6個短距)，到2040年左右，L5級的車型也將采用同樣的配置。yuresmc
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從ADAS到自動駕駛，毫米波雷達需求數量將成倍增加yuresmc
盡管雷達越多，探測的目標數量、精度和范圍都會相應提升，但成本、體積和功耗是否能被整車廠接受將是一大挑戰(zhàn)。對IC廠商來說，其目標是要能夠將毫米波雷達系統的成本降到一輛車可以裝載10顆以上雷達的水平。yuresmc
與毫米波雷達共同出現在自動駕駛領域的，還有激光雷達(Lidar)。但在陳嘉澍看來，激光雷達的最大瓶頸還是在于成本太高，接近于一輛整車的成本只能使其更多的被應用在無人駕駛測試車上，5年甚至更長一段時間內都比較難于在乘用車上實現裝配。這無形中給了毫米波雷達芯片廠商機會，如何通過提供高集成度、低成本、易使用的CMOS芯片，讓更多的Tier1和OEM廠商盡快導入毫米波雷達傳感器，實現對高中低端車型的全覆蓋，是以加特蘭為代表的廠商們需要思考的問題。yuresmc
“從長遠來看，視覺、毫米波雷達、激光雷達這些傳感器都會共存，發(fā)揮自己的特長，彌補對方的短板，因為車輛也是需要有冗余設計的。”陳嘉澍說，視覺傳感器的優(yōu)點在于信息量豐富，可以識別車道線、路牌、標識，但沒辦法做到精確的測量距離，而且受光線、天氣影響比較大；基于電磁波原理的毫米波雷達可以全天后工作，不受外界條件影響，而且可以精確測量。但在AEB、ACC系統中通常就需要兩種傳感器進行融合，即便其中一顆有足夠強的性能，也需要另外一顆提供數據的相互檢查。yuresmc
