毫米波雷達(dá)之戰(zhàn)

近日，有消息稱，特斯拉公司自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（FSD）新方案曝光，新一代硬件傳感器方案涉及兩方面變化：攝像頭減少，由原先前置3個(gè)變成2個(gè)，但提高分辨率；同時(shí)重新啟用之前放棄的毫米波雷達(dá)。而這一變化為日益火熱的毫米波雷達(dá)行業(yè)增添了新的“爆點(diǎn)”。毫米波雷達(dá)廠商間的競爭也將進(jìn)一步升級。

“戰(zhàn)火”向產(chǎn)業(yè)鏈上游蔓延

隨著智能駕駛時(shí)代的到來，作為車用傳感主要器件之一的毫米波雷達(dá)也進(jìn)入高速發(fā)展期。據(jù)中金研究測算，2025年中國車載毫米波雷達(dá)市場規(guī)模將達(dá)到114億元，2020-2025年復(fù)合增長率為19%。

2021年特斯拉一度宣布取消Model 3和Model Y的毫米波雷達(dá)，不過隨著新方案曝出，預(yù)計(jì)特斯拉將把毫米波雷達(dá)重新納米視野。這更加增添了毫米波雷達(dá)的熱度。根據(jù)曝光文件信息，特斯拉計(jì)劃重新采用的是一種非脈沖式毫米波雷達(dá)，工作頻率76-77GHz，最大掃頻帶寬700MHz，最小210MHz，幀周期約為67ms。整體設(shè)備結(jié)構(gòu)相對簡單、尺寸小、重量輕、成本低，可以用于道路車輛監(jiān)測記錄、汽車防撞、車流量檢測、自動(dòng)駕駛等。

實(shí)際上，除特斯拉以外，奔馳、奧迪、上汽、比亞迪、吉利、紅旗、長安。蔚來、理想等汽車品牌都在智能駕駛車型中采用了毫米波雷達(dá)。如奔馳的新一代S級轎車中搭載5顆毫米波雷達(dá)（1個(gè)前向長距離雷達(dá)+4個(gè)角雷達(dá)）；蔚來ET7搭載5顆毫米波雷達(dá)；小鵬G3采用3顆毫米波雷達(dá)。

與此同時(shí)，毫米波雷達(dá)領(lǐng)域的“戰(zhàn)火”，也快速向產(chǎn)業(yè)上游蔓延。去年，瑞薩電子宣布正式進(jìn)軍車用毫米波雷達(dá)市場，首發(fā)推出4發(fā)4收、76-81GHz的單片微波集成電路(MMIC)。產(chǎn)品基于新收購的Steradian Semiconductors設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)2023年送樣，2024年量產(chǎn)。MMIC適用于成像雷達(dá)、遠(yuǎn)程前向雷達(dá)，也可用于角雷達(dá)等。

另一家車用芯片大廠英飛凌也在2022年發(fā)布了基于28納米CMOS技術(shù)的76-81GHz雷達(dá)MMIC系列，產(chǎn)品進(jìn)一步提高了系統(tǒng)級性能與集成度。而在Mobileye公司的計(jì)劃中，到2025年將推出基于毫米波雷達(dá)/激光雷達(dá)的消費(fèi)級自動(dòng)駕駛車輛方案，屆時(shí)車輛僅需安裝一個(gè)前向激光雷達(dá)，同時(shí)外加360°全包覆車身的毫米波雷達(dá)，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛?cè)蝿?wù)。

值得注意的是，英飛凌、意法半導(dǎo)體等廠商還在推動(dòng)車廂內(nèi)監(jiān)測雷達(dá)的應(yīng)用，如中控大屏/連屏、駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)(DMS)、乘客識(shí)別等。工信部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心總工程師郭源生也看好毫米波雷達(dá)等傳感器件在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用?！翱梢园哑嚠?dāng)做是一個(gè)安裝傳感器的平臺(tái)，各種物理量、化學(xué)量、生物量的傳感器隨著汽車智能化的發(fā)展將會(huì)越來越多地應(yīng)用于汽車當(dāng)中。汽車智能化的程度將會(huì)成為決定汽車性能和功能的關(guān)鍵因素。智能化的基礎(chǔ)之一就是感知技術(shù)?！惫瓷赋觥?/span>

朝高集成、高分辨發(fā)展

為應(yīng)對毫米波雷達(dá)的加速上車趨勢，各家芯片廠商不斷迭代升級技術(shù)，如2022年德州儀器推出新一代毫米波雷達(dá)單芯片SoC方案AWR2944，相比第一代方案集成度更高。這將進(jìn)一步提升產(chǎn)品的尺寸、分辨率和RF器件的綜合性能。在德州儀器看來，高集成帶來的直接優(yōu)勢就是高性價(jià)比，因?yàn)榭梢杂脝蜸oC方案解決以前用三個(gè)子系統(tǒng)組成的毫米波雷達(dá)傳感器。

2022年恩智浦也推出業(yè)界首款采用16nm工藝生產(chǎn)的專用毫米波雷達(dá)處理器S32R45。車載毫米波雷達(dá)的核心器件主要包括單片微波集成電路和雷達(dá)數(shù)字信號處理器等，其中雷達(dá)數(shù)字信號處理器主要用于對毫米波雷達(dá)的中頻信號進(jìn)行數(shù)字處理?！坝羞@些處理器使我們能夠支持很多毫米波雷達(dá)的用例，比如近距離的環(huán)境測繪，同時(shí)也可以進(jìn)一步來支持中距離環(huán)境感知，以及300米以外的遠(yuǎn)距離感知。有了這三合一的用例，相信我們能夠在未來幾年推動(dòng)L2+以上乘用車大規(guī)模采用毫米波雷達(dá)技術(shù)。”恩智浦全球副總裁，ADAS產(chǎn)品線總經(jīng)理Steffen Spannagel表示。

更高的分辨率也是毫米波雷達(dá)重要發(fā)展方向之一。2022年意法半導(dǎo)體消費(fèi)和工業(yè)用全局快門圖像傳感器已推出VD55G0 40萬像素和VD56G3 150萬像素兩款產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在940nm處具有最高的量子效率，拍攝性能穩(wěn)健；正方形傳感器的分辨率與鏡頭最佳匹配，適合旋轉(zhuǎn)拍攝使用場景；拍攝時(shí)間很短，降低系統(tǒng)功耗，能夠在確保準(zhǔn)確成像的同時(shí)降低系統(tǒng)功耗。

“智能駕駛需要有更好的毫米波雷達(dá)?！毙幸椎繡EO兼CTO趙捷如在此前演講時(shí)指出。過去，毫米波雷達(dá)被認(rèn)為是輔助型的傳感器，其產(chǎn)品定位和主要功能是實(shí)現(xiàn)碰撞預(yù)警，而今，隨著自動(dòng)駕駛向更高級別演進(jìn)，毫米波雷達(dá)的性能在提升，例如高程分辨能力和高分辨力、更遠(yuǎn)的作用距離、易于和視覺融合、能夠用雷達(dá)數(shù)據(jù)集訓(xùn)練AI等。毫米波雷達(dá)在車輛駕駛中將發(fā)揮更加重要的作用。

能否取代激光雷達(dá)？

4D成像是毫米波雷達(dá)發(fā)展的主要方向。根據(jù)為升科科技股份有限公司CTO蔡青翰介紹，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)僅可探測物體的二維水平坐標(biāo)信息（距離、方位角）及相對速度，不具備測“高度”的能力，這使其很難判斷前方靜止物體是在地面還是在空中，在遇到井蓋、減速帶、立交橋、交通標(biāo)識(shí)牌等地面、空中物體時(shí)，無法準(zhǔn)確測得物體的高度數(shù)據(jù)。4D雷達(dá)增加了縱向天線及處理器，可實(shí)現(xiàn)對物體高度的探測，提供更高密度、高分辨率的點(diǎn)云信息。而且4D雷達(dá)探測范圍超過300米，可有效過濾虛假警報(bào)，是目前唯一能在各種天氣下實(shí)現(xiàn)1度角分辨率的傳感器。

那么，隨著4D毫米波雷達(dá)的發(fā)展，其性能方面逐漸可以媲美低線束的激光雷達(dá)，是否有可能取代車載傳感領(lǐng)域另一重要產(chǎn)品激光雷達(dá)呢？Steffen Spannagel認(rèn)為：“自動(dòng)駕駛技術(shù)無法依靠單一的傳感器件一統(tǒng)天下。根據(jù)我們對市場的理解，沒有一刀切的傳感器，因?yàn)槭袌鲇泻芏嗉?xì)分，而且自動(dòng)駕駛級別也不同，我們認(rèn)為攝像頭和雷達(dá)會(huì)共存，因?yàn)樗鼈兊膬?yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)性非常強(qiáng)。比較特殊的是激光雷達(dá)。我們認(rèn)為有很大的可能性，4D毫米波雷達(dá)的解決方案可以降低或取代激光雷達(dá)的使用的。4D毫米波雷達(dá)現(xiàn)在還位于發(fā)展的早期，但我們相信未來它的性能可以大大提升，并在理想情況下最終能夠取代激光雷達(dá)?！?/span>