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智能汽車(chē)和自動(dòng)駕駛技術(shù)的快速發(fā)展，毫米波雷達(dá)變得不起眼，毫米波雷達(dá)的廣泛應(yīng)用推動(dòng)了射頻前端芯片（MMIC）的技術(shù)演進(jìn)。
從早期昂貴的砷化鎵（GaAs）工藝到如今主流的CMOS與SiGe工藝，再到未來(lái)潛力無(wú)限的FD-SOI工藝，技術(shù)路徑的不斷升級(jí)有效降低了毫米波雷達(dá)的成本并提升了其性能。
我們分析車(chē)載毫米波雷達(dá)的核心需求，詳細(xì)介紹不同芯片解決方案，并展望其未來(lái)在技術(shù)與市場(chǎng)中的發(fā)展方向。
Part 1汽車(chē)領(lǐng)域?qū)撩撞ɡ走_(dá)的核心需求
隨著L2及更高級(jí)別自動(dòng)駕駛技術(shù)的普及，車(chē)輛需要更精準(zhǔn)的環(huán)境感知能力。毫米波雷達(dá)以其全天候工作能力和高分辨率特點(diǎn)，已成為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵傳感器之一。
全球多個(gè)地區(qū)的政府推動(dòng)ADAS（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）強(qiáng)制安裝規(guī)定，進(jìn)一步刺激毫米波雷達(dá)的市場(chǎng)需求。例如，歐盟已將自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB）列為新車(chē)強(qiáng)制性功能。
毫米波雷達(dá)主要用于距離測(cè)量、速度感知和目標(biāo)識(shí)別，其功能需求涵蓋以下幾點(diǎn)：
●高分辨率和廣視場(chǎng)角：提升檢測(cè)精度以支持更復(fù)雜的駕駛場(chǎng)景，如城市環(huán)境中的行人避讓。
●高探測(cè)距離：長(zhǎng)距能力可滿(mǎn)足高速公路駕駛需求，例如目標(biāo)車(chē)道的提前規(guī)劃。
●實(shí)時(shí)響應(yīng)與抗干擾：確保在多傳感器環(huán)境中快速、可靠地處理數(shù)據(jù)。
◎在L0-L2的經(jīng)濟(jì)型駕駛場(chǎng)景中，低成本成為毫米波雷達(dá)的重要考量，這需要芯片高度集成化以降低生產(chǎn)成本。
◎在L3-L4高階自動(dòng)駕駛中，4D成像雷達(dá)需要支持?jǐn)?shù)千虛擬通道，實(shí)現(xiàn)超高分辨率點(diǎn)云，這對(duì)芯片的計(jì)算能力提出了更高要求。
毫米波雷達(dá)芯片的高集成度和多通道設(shè)計(jì)使得熱管理變得復(fù)雜，特別是在高溫環(huán)境下使用時(shí)需保持穩(wěn)定性能。
Part 2毫米波雷達(dá)芯片的技術(shù)路徑與解決方案
傳統(tǒng)汽車(chē)?yán)走_(dá)芯片方案主要采用低分辨率的雷達(dá)技術(shù)，能夠提供基本的距離和速度測(cè)量功能。
●射頻前端芯片：傳統(tǒng)雷達(dá)芯片的射頻前端通常采用砷化鎵（GaAs）或硅鍺（SiGe）等材料，具有較高的電子遷移率和射頻性能，能夠?qū)崿F(xiàn)較高頻率的信號(hào)發(fā)射和接收，雷達(dá)芯片的射頻前端工作在 77GHz 頻段，可提供一定的距離分辨率。
●信號(hào)處理芯片：信號(hào)處理芯片主要負(fù)責(zé)對(duì)射頻前端接收到的回波信號(hào)進(jìn)行處理，包括濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）和數(shù)字信號(hào)處理（DSP）等功能。
在傳統(tǒng)雷達(dá)芯片中，信號(hào)處理芯片的計(jì)算能力相對(duì)有限，主要采用微控制器單元（MCU）或數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的信號(hào)處理算法，如快速傅里葉變換（FFT）用于頻譜分析，從而獲取目標(biāo)的距離和速度信息。
然而，由于其計(jì)算能力的限制，傳統(tǒng)雷達(dá)芯片在處理復(fù)雜環(huán)境下的多目標(biāo)檢測(cè)和識(shí)別時(shí)可能存在一定困難，且分辨率相對(duì)較低，難以滿(mǎn)足高級(jí)自動(dòng)駕駛對(duì)環(huán)境感知的高精度要求。
毫米波雷達(dá)的技術(shù)演進(jìn)經(jīng)歷了三個(gè)主要階段：
●GaAs工藝時(shí)代（1990-2007年）
以高功率輸出和高頻工作能力為優(yōu)勢(shì)，但集成度低、成本高，僅限少數(shù)高端車(chē)型采用，第一代奔馳ARS100雷達(dá)采用GaAs工藝，為豪華車(chē)市場(chǎng)服務(wù)。
●SiGe工藝時(shí)代（2007-2017年）
兼具硅材料的低成本優(yōu)勢(shì)和GaAs的高性能特點(diǎn)，集成度大幅提升，雷達(dá)系統(tǒng)價(jià)格下降50%以上。大陸ARS4系列雷達(dá)，采用2片MR2001Tx和4片MR2001Rx芯片，實(shí)現(xiàn)了L2級(jí)別自動(dòng)駕駛的基本功能。
●CMOS工藝與未來(lái)FD-SOI工藝（2017年至今）
◎CMOS工藝：進(jìn)一步降低雷達(dá)系統(tǒng)成本，支持單片MMIC實(shí)現(xiàn)全部雷達(dá)功能。
◎FD-SOI工藝：通過(guò)降低功耗與提高可靠性，適用于未來(lái)高端4D成像雷達(dá)應(yīng)用。
英飛凌最新CTR8191收發(fā)器采用28nm CMOS工藝，支持4T4R配置并實(shí)現(xiàn)高信噪比與低功耗性能。
●成本驅(qū)動(dòng)型：面向L0-L2市場(chǎng)，注重性?xún)r(jià)比，MMIC高度集成，通常采用2-4發(fā)射通道與4接收通道配置。
◎TI AWR2944：支持MMIC與SoC的單片集成，應(yīng)用于短距場(chǎng)景如門(mén)雷達(dá)和艙內(nèi)活體檢測(cè)。
◎加特蘭Alps系列：基于SiGe工藝，支持3D雷達(dá)與4D雷達(dá)功能，廣泛應(yīng)用于中低端ADAS市場(chǎng)。
●性能驅(qū)動(dòng)型：面向L3-L4市場(chǎng)，支持多通道4D成像雷達(dá)，強(qiáng)調(diào)高分辨率、高探測(cè)距離及點(diǎn)云密度。
◎Arbe Phoenix方案：采用48T48R虛擬通道架構(gòu)，支持高達(dá)350米的目標(biāo)檢測(cè)和超精細(xì)的點(diǎn)云密度。
◎Uhnder S80：全球首款車(chē)規(guī)級(jí)數(shù)字成像雷達(dá)芯片，支持4片級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)3072個(gè)虛擬通道，抗干擾能力出色。
●創(chuàng)新技術(shù)：封裝上裝載與中央計(jì)算架構(gòu)，提升信號(hào)傳輸效率、降低功耗，并通過(guò)減少PCB層數(shù)進(jìn)一步降低成本。
◎NXP SAF85xx采用LoP技術(shù)，支持高效熱管理并降低電磁干擾（EMI），通過(guò)域控實(shí)現(xiàn)集中處理，雷達(dá)頭僅保留射頻前端，簡(jiǎn)化硬件并降低成本，
◎NXP SAF86xx專(zhuān)為中央計(jì)算雷達(dá)設(shè)計(jì)，優(yōu)化原始數(shù)據(jù)傳輸性能，適用于未來(lái)自動(dòng)駕駛感知架構(gòu)。
NXP、英飛凌、TI、ST 等國(guó)際企業(yè)憑借多年的技術(shù)積累和市場(chǎng)布局，占據(jù)了車(chē)載毫米波雷達(dá)的主要市場(chǎng)份額。這些公司以高性能和廣泛的產(chǎn)品組合為特點(diǎn)，如 NXP 的 SAF85xx 和英飛凌的 RXS816x 系列，均支持多通道高集成，滿(mǎn)足 L2+ 至 L4 自動(dòng)駕駛需求。
此外，TI 在中央計(jì)算架構(gòu)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，其 AWR2544 等產(chǎn)品進(jìn)一步推動(dòng)了毫米波雷達(dá)向高性能發(fā)展。
加特蘭微電子、矽杰微、毫感科技等國(guó)內(nèi)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展迅速，已進(jìn)入全球毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈。
◎加特蘭的 Andes 系列產(chǎn)品瞄準(zhǔn)高端 4D 成像雷達(dá)市場(chǎng)，以22nm 工藝實(shí)現(xiàn)低成本和高性能結(jié)合；
◎矽杰微和牧野微則專(zhuān)注于 SOC 和高集成方案，助力中低端市場(chǎng)擴(kuò)展。
部分整車(chē)廠加速布局毫米波雷達(dá)供應(yīng)鏈，推進(jìn)垂直整合戰(zhàn)略。例如特斯拉通過(guò)自研感知組件增強(qiáng)系統(tǒng)優(yōu)化能力，而比亞迪通過(guò)與本土芯片企業(yè)合作，加速自主研發(fā)進(jìn)程。
毫米波雷達(dá)芯片的快速發(fā)展，推動(dòng)了智能駕駛從基礎(chǔ)ADAS到L4高級(jí)自動(dòng)駕駛的技術(shù)跨越。
●未來(lái)發(fā)展方向包括：
◎CMOS和FD-SOI工藝將進(jìn)一步推動(dòng)單片MMIC的高集成化發(fā)展，持續(xù)降低毫米波雷達(dá)系統(tǒng)成本。
◎高通道數(shù)4D成像雷達(dá)將成為主流，推動(dòng)毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)、攝像頭等傳感器的深度融合，提升整體環(huán)境感知能力。
◎在國(guó)內(nèi)智能駕駛市場(chǎng)爆發(fā)式增長(zhǎng)的推動(dòng)下，本土芯片廠商如加特蘭、矽杰微等將迎來(lái)快速崛起的機(jī)遇。
小結(jié)
毫米波雷達(dá)正處于成本優(yōu)化與技術(shù)提升的雙重加速階段。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新與市場(chǎng)推廣，毫米波雷達(dá)有望成為自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的核心傳感器。
