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德州儀器攜CMOS工藝77Ghz毫米波雷達重磅來襲

作者： 2018年02月02日 來源：全球化工設(shè)備網(wǎng) 瀏覽量：
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在上游半導(dǎo)體廠商和終端主機廠的推動下，自動駕駛汽車成為現(xiàn)在市場的絕對熱點，這個以ADAS為代表的產(chǎn)品形態(tài)勢必會給有先天優(yōu)勢的毫米波雷達的龐大市場需求。　　　　作為一個波長介于厘米
在上游半導(dǎo)體廠商和終端主機廠的推動下，自動駕駛汽車成為現(xiàn)在市場的絕對熱點，這個以ADAS為代表的產(chǎn)品形態(tài)勢必會給有先天優(yōu)勢的毫米波雷達的龐大市場需求。
　　
　　作為一個波長介于厘米波和光波之間的波段，毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點，且其引導(dǎo)頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點。加上極強的穿透霧、煙、灰塵的能力和探測性能穩(wěn)定、探測距離長的優(yōu)點，毫米波雷達成為了ADAS和更高級別自動駕駛汽車的首選，相關(guān)市場也逐漸升溫。
　　
　　根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2014年全球汽車毫米波雷達市場出貨量在1900萬個。而據(jù)市場研究機構(gòu)Plunkeet Research預(yù)測，預(yù)計到2020年全球汽車毫米波雷達將近7000萬個，我國車載毫米波雷達的市場規(guī)模有望達到400億元左右，2015-2020年的年均復(fù)合增速約為24%。面對這個巨大的“金庫”，眾多汽車電子廠商先后涌入這個市場，德州儀器就是其中的一個代表。
　　
　　德州儀器攜CMOS工藝毫米波雷達入局
　　
　　在汽車電子半導(dǎo)體供應(yīng)商領(lǐng)域，德州儀器毫無疑問是名列前茅的，但在過往，他們一直沒相關(guān)的毫米波雷達產(chǎn)品。今年五月在北京發(fā)布了毫米波產(chǎn)品補全后，德州儀器就可以給客戶提供集成度更高的解決方案，簡化他們的設(shè)計流程。
　　

德州儀器中國區(qū)嵌入式產(chǎn)品系統(tǒng)與應(yīng)用總監(jiān)蔣宏
　　
　　“雖然德州儀器今年在推出毫米波雷達，但其實從2010年開始，我們就開始投入到毫米波雷達的研發(fā)?！?德州儀器中國區(qū)嵌入式產(chǎn)品系統(tǒng)與應(yīng)用總監(jiān)蔣宏告訴半導(dǎo)體行業(yè)觀察的記者。
　　
　　德州儀器毫米波雷達發(fā)展歷程
　　
　　“德州儀器的毫米波雷達產(chǎn)品分成兩個系列，一個是面向汽車的AWR系列，另一個是面向工業(yè)的IWR系列，不同于其他大部分競爭對手使用硅鍺工藝，我們的雷達采用的是先進的CMOS工藝，產(chǎn)品尺寸甚至做到了指甲蓋大小”，蔣宏強調(diào)。
　　
　　從公開的資料得知，目前大多數(shù)商用雷達系統(tǒng)，特別是高級駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 中的雷達系統(tǒng)，均基于鍺硅(SiGe) 技術(shù)。而一些高端車輛都有一個多芯片SiGe雷達系統(tǒng)。雖然基于SiGe技術(shù)的77GHz汽車?yán)走_系統(tǒng)能夠滿足自適應(yīng)巡航控制時的高速度要求，但由于它們體積過大、過于笨重，占用了大量電路板空間。
　　
　　而隨著自動駕駛層級的不斷推進，車輛中雷達傳感器數(shù)量的不斷攀升，目前車輛中至少有10個雷達傳感器（前置、后置和車角），空間上的限制就要求每個傳感器必須體積更小、功耗更低，并且性價比更高。某些正處于開發(fā)階段的現(xiàn)有雷達系統(tǒng)將促使發(fā)射器、接收器、時鐘和基帶功能集成在一個單芯片內(nèi)，這就需要CMOS技術(shù)的支持。
　　
　　通過充分利用互補金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS) 技術(shù)，并將嵌入式微控制器 (MCU) 和數(shù)字信號處理 (DSP) 以及智能雷達前端集成在內(nèi)，德州儀器已經(jīng)將集成度提升至新高度。前端具有處理功能將盡可能降低雷達系統(tǒng)尺寸、功率、外形尺寸和成本，從而進一步實現(xiàn)車輛內(nèi)多個雷達系統(tǒng)的安裝。
　　
　　德州儀器方面表示，CMOS技術(shù)的傳統(tǒng)優(yōu)勢還包括更高的晶體管密度和更低功率。CMOS內(nèi)的數(shù)字縮放降低了功率，縮小了尺寸，并且提高了每個節(jié)點的性能。在數(shù)字晶體管改進的推動下，CMOS的速度不斷提高，滿足了79GHz ADAS應(yīng)用的需要了。
　　
　　而未來的雷達系統(tǒng)還將需要對短距離的支持，將更佳的角分辨率轉(zhuǎn)化為雷達系統(tǒng)內(nèi)的更多天線。采用CMOS技術(shù)的TI傳感器能夠支持此項擴展能力，實現(xiàn)高容量的大批量生產(chǎn)。CMOS技術(shù)進一步提高了TI在模擬組件中嵌入數(shù)字功能的能力，從而實現(xiàn)了在雷達系統(tǒng)部署方面的全新系統(tǒng)配置和拓?fù)洹?
　　
　　“最重要的是，我們這個CMOS產(chǎn)品具有非常好的成本優(yōu)勢”，蔣宏強調(diào)。
　　
　　下一步是征服汽車和工業(yè)市場
　　
　　在極具優(yōu)勢技術(shù)的加持下，德州儀器為汽車和工業(yè)市場分別推出了第一代的AWR1243、AWR1443、AWR1642和IWR1443、IWR1642系列產(chǎn)品。
　　
　　首先在汽車領(lǐng)域，蔣宏告訴記者，德州儀器汽車毫米波雷達產(chǎn)品線工作在76 - 81GHz波段內(nèi)，采用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)（FMCW），并具有鎖相環(huán)（PLL）可實現(xiàn)線性和高精度調(diào)頻，有助于提高范圍精度；能夠覆蓋整個4GHz調(diào)頻帶寬，從而能夠探測5cm范圍以內(nèi)的物體；一個復(fù)雜的接收器架構(gòu)能夠在稠密的傳感器環(huán)境中實現(xiàn)人為干擾或非人為干擾的探測；可以在整個電壓和溫度范圍內(nèi)進行自校準(zhǔn)的智能化自監(jiān)控系統(tǒng)等特性。
　　
　　“面對汽車領(lǐng)域的不同應(yīng)用方向，我們推薦用不同的產(chǎn)品”，蔣宏強調(diào)。
　　
　　他建議將AWR12xx應(yīng)用在像180米，200米這樣的中遠距離，或者更遠目標(biāo)的探測。同時這個產(chǎn)品有可能跟攝像頭或跟其他的傳感器做融合，可以幫助辨認(rèn)出物體。比如大貓、小貓、大人和小孩都能辨認(rèn)出來。這勢必會帶來更多的數(shù)據(jù)處理。但蔣宏表示，這正是AWR12xx優(yōu)勢所在。
　　
　　AWR1243毫米波雷達是一款具有3個發(fā)射器和4個接收器天線的雷達前端傳感器。這款器件針對的是諸如ACC和自動緊急剎車（AEB）等長距離和中等距離雷達應(yīng)用，以實現(xiàn)自動駕駛。與它一同提供的還有CSI-2/信號 LVDS、I2C和SPI。
　　
　　該單芯片毫米波集成電路（MMIC）還具有一個內(nèi)置的校準(zhǔn)和監(jiān)控引擎，并且可以與諸如TI TDA3處理器等外部處理器耦合。將多個AWR1243傳感器級聯(lián)在一起可以在自動高速公路駕駛的成像雷達等應(yīng)用中輕松實現(xiàn)更遠的距離和更佳的角分辨率。
　　
　　AWR1243 毫米波收發(fā)器、視野范圍和視域能力
　　
　　在短距離應(yīng)用，蔣宏先生則難以使用AWR1642系列。根據(jù)他的介紹，這是一款高端單芯片毫米波傳感器，具有2個發(fā)射和4個接收天線，針對短距離和超短距離應(yīng)用，比如盲點探測、變道輔助、十字路口交通警示和車輛啟?？刂频?。它具有CAN、CAN FD和SPI接口，以及1.5MB的片上內(nèi)存，一個ARM Cortex-R4F和TI C674x DSP負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理。
　　
　　AWR1642單芯片傳感器、視野范圍和視域能力
　　
　　正是在這些技術(shù)之前下，產(chǎn)品具有外形尺寸縮小33%、功耗減少50%、范圍精度提高10倍以上、整體方案成本更低的優(yōu)點。
　　
　　在面向停車輔助、乘坐人員探測、車門/后備箱開啟裝置以及簡單手勢運動等接近度感測應(yīng)用等超短距離應(yīng)用，蔣宏先生表示這是AWR1443所擅長的。AWR1443器件包括針對3個發(fā)射和4個接收天線的完整毫米波射頻部分以及模擬信號鏈，并包含具有0.5MB片上存儲器的用戶可編程ARM Cortex R4F，以實現(xiàn)前端的自主運行。
　　
　　AWR1443單芯片傳感器
　　
　　毫米波傳感器技術(shù)在汽車領(lǐng)域非常成功，不過設(shè)計人員目前正在解決這項技術(shù)擴展至其它市場時所面臨的挑戰(zhàn)，比如說樓宇和工廠自動化應(yīng)用領(lǐng)域。所遇到的問題是，此前的雷達系統(tǒng)都是分立式設(shè)計，導(dǎo)致了復(fù)雜的硬件設(shè)計和軟件開發(fā)，提高了準(zhǔn)入門檻。
　　
　　德州儀器的IWR1x 毫米波傳感器將單芯片毫米波感測所必需的全部組件集成在一起，以簡化硬件和軟件設(shè)計。
　　
　　德州儀器的單芯片IWR1x 毫米波傳感器產(chǎn)品組合將毫米波雷達射頻技術(shù)與強大的ARM MCU和TI數(shù)字信號處理 (DSP) 集成在一起，實現(xiàn)了簡單的單芯片解決方案，降低了毫米波感測的準(zhǔn)入門檻。借助TI的單芯片10mmx10mm IWR1x傳感器，你不用再去處理分立式前端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和處理器件之間的復(fù)雜高速數(shù)據(jù)和通信走線，也不用處理額外尺寸、功率和支持它們的相關(guān)物料清單成本。這個集成度還簡化了軟件設(shè)計過程，從而極大簡化了器件配置、監(jiān)控和校準(zhǔn)。
　　
　　德州儀器能將其應(yīng)用到液位監(jiān)測、交通監(jiān)控基礎(chǔ)設(shè)施和無人機等領(lǐng)域，德州儀器甚至還將其應(yīng)用到了心率和心跳呼吸的非接觸測量中。
　　
　　先進的產(chǎn)品加上德州儀器打造的一款由驅(qū)動程序、操作系統(tǒng)（OS）抽象層、參考算法庫、固件、API、實用工具和演示實例組成的軟件開發(fā)套件，還有第三方合作伙伴的支持，德州儀器毫米波雷達已經(jīng)蓄勢待發(fā)。
　　
　　編輯點評
　　
　　毫米波雷達，是工作在毫米波波段探測的雷達。通常毫米波是指30～300GHz頻域(波長為1～10mm)的。毫米波的波長介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點。德州儀器此次攜CMOS工藝77Ghz毫米波雷達重磅來襲，想必會為傳感器市場帶來不錯的反響。
　　
　?。ㄔ瓨?biāo)題：德州儀器攜CMOS工藝77Ghz毫米波雷達來襲）
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