德州仪器RF CMOS雷达技术助推ADAS

据麦姆斯咨询报道，汽车雷达已经成为ADAS（高级驾驶辅助系统）的主流传感器之一。为了在最佳的传感器性能、成本和尺寸之间取得平衡，该领域的技术竞争非常激烈。在Yole最新的报告《汽车雷达技术-2018版》中，深入介绍了目前市场上主流的半导体雷达技术，包括有一定历史的GaAs（砷化镓）技术，主流的SiGe（锗硅）Bi-CMOS技术，以及新兴的RF（射频）CMOS技术等。
RF CMOS对于信号处理并不是一项全新的技术，但是针对mmWave（毫米波）雷达等极高频应用，如何使其更高效的运行则需要深厚的设计经验和技术专家。这正是Texas Instruments （TI，德州仪器）等大型厂商的优势所在。Yole认为RF CMOS技术雷达的出货量将从2020年开始走高，增长势头将超越SiGe Bi-CMOS技术雷达。

2016~2022年按技术类型细分的雷达芯片市场预测图片源自：《汽车雷达技术-2018版》Yole射频技术专家Claire Troadec 和Cedric Malaquin有幸采访了TI汽车事业部经理Sneha Narnakaje先生，与其探讨了汽车毫米波雷达RF CMOS技术现状，以下为访谈详细内容。
Claire Troadec（以下简称CT）：请您介绍一下TI高级驾驶辅助系统（ADAS）相关的雷达、成像和超声波产品。Sneha Narnakaje（以下简称SN）：TI能够帮助汽车开发商更快、更方便地设计ADAS，带来更智能、更安全的驾驶体验。TI在模拟和嵌入式处理方面的专业技术，结合在汽车系统领域的经验，为汽车开发商提供了最可靠、最优化的ADAS解决方案，包括ADAS系统级芯片、处理器、毫米波雷达、摄像头和超声波传感器等，结合这些解决方案可以大幅加速ADAS系统设计。除了提供单独的半导体组件，TI还提供创新的参考设计，帮助汽车开发商打造覆盖多个汽车平台的ADAS解决方案，满足各种系统的多样化需求。TI的ADAS解决方案提供不同的性能等级以满足不同的系统要求，从简单的超声波泊车辅助系统，到功能复杂的传感器融合和自动驾驶等。TI以产品、解决方案和参考资料支持功能安全开发商已有超过30年的历史，为他们带来更简便的汽车设计，以满足法规和功能安全要求。作为汽车市场的先驱者之一，TI还是防抱死制动系统（ABS）和安全气囊IC等被动安全应用的早期领导者。TI现在推出的SafeTI™组件产品，能够帮助客户更快地完成汽车安全性验证。TI基于系统的方案和可扩展的应用处理器可帮助开发商应对ADAS板级和系统级设计挑战，以更快的设计周期提供更高效的解决方案。

Cédric Malaquin（以下简称CM）：请您介绍一下TI雷达产品的最新现状。
SN：我们在2017年5月发布了毫米波传感技术系列产品，并在那时开始提供量产前的样品。
CT：TI认为雷达在ADAS系统中的普及率将会如何发展？

SN：目前部署的汽车雷达传感器能够满足基础的ADAS功能。不过，雷达作为满足欧洲NCAP（新车安全评价）5星安全标准要求的基本传感技术之一，正逐渐成为主流。此外，汽车制造商正在为3级自动驾驶（需要驾驶员，但可以将部分安全功能交给自动驾驶系统）及以上自动驾驶做准备，每辆车搭载的雷达传感器数量即将增长至8~10颗。
YD：您认为雷达传感器还有其它哪些市场机遇？

SN：ADAS市场的雷达传感器用户案例很好理解。基础的ADAS功能，例如盲点探测和自适应巡航控制已经通过24GHz侧方雷达和77GHz前部雷达传感器解决，但是，目前的解决方案尺寸还不够小，还需要更低的成本以拓展其它更广泛的应用。不过，除了ADAS，我们还在车身、底盘以及车厢内看到了很多潜在的应用机遇。雷达传感器可以安装在车身周边、车底和车内，用于开门障碍物提醒、车内人员探测以及驾驶员生命体征监测等。后两个应用已经包括在了2025年NCAP计划中，预计这两种应用将成为未来汽车的主流配置。这意味着毫米波雷达不仅可以探测遗留在车内的儿童和宠物，还能警示驾驶员并发出紧急呼救。对于驾驶员生命体征监测，车内的雷达传感器可以跟车外的雷达传感器协同工作，实时监测驾驶员的状态（包括简单的疲劳探测和心脏病等危急健康状况），并在驾驶员无法控制车辆时，自动驶离道路。

除了汽车，我们还发现了很多其它应用，如智能运输系统、运动探测、人数统计和工业车辆等。设想一下，如果能够根据车辆排队情况来动态控制交通灯，那交通状况和效率应该会有大幅改善。通过利用毫米波雷达，可以替代传统的导电传感线圈以及铺设所带来的高昂的道路修复成本，还能消除雨、雪、雾等影响视觉的天气状况和光照所带来的光学问题。利用雷达传感器的人数统计和运动探测系统，可以提供和LiDAR（激光雷达）相同的安全性，且没有光学解决方案所伴随的侵犯隐私风险。例如，装在盥洗室内的雷达传感器，可以在建筑关闭前，探测是否还有人员逗留，且不会有隐私问题。它们还可以安装在办公室内，根据室内的人员数量更精准地控制照明和空调，如果你加班晚了，无需对着运动探测器挥手以显示你的存在。所有技术的演变，关键都在于成本。毫米波雷达传感器可以在其它解决方案无法胜任的大量场合，更方便更具成本效益地安装雷达解决方案。

CM：请您解释一下为什么TI很早就在其发展规划中为毫米波雷达产品选择RF CMOS技术？
SN：TI在CMOS技术领域历史悠久。就RF CMOS毫米波技术，TI经过大量创新开发出了质量和可靠性满足高标准的独特技术和产品组合。借助混合信号技术，在我们开发一款真正能够量产的器件过程中，恰当地融合RF性能、功率、尺寸、封装、可靠性和成本非常重要，选择经过验证的RF CMOS技术帮助我们加速了这一过程。

CT：相比竞争对手，你们的RF CMOS技术优势有哪些？是否有短板？
SN：我们提供的解决方案能够帮助客户在器件级降低系统尺寸和功耗。CMOS技术在这方面具有优势，首先，它功耗较低，这对于汽车应用非常重要；其次，它能在一个芯片上整合模拟和数字处理能力，降低整体解决方案的尺寸。这相应也提高了传感器安装类型的灵活性。

CM：从系统角度转换到RF CMOS技术有哪些影响？
SN：就车辆架构而言，客户常常谈到智能传感器，需要在最前端的传感器中加入智能处理能力。由于在我们的CMOS器件中整合了RF、模拟和数字信号处理能力，客户得以开发并提供成本最优化的系统架构。

CT：请您介绍一下77GHz和79GHz的雷达产品性能。
SN：77GHz产品用于中远距离应用，79GHz产品用于超短到短距离应用。77GHz产品距离最远可达250m以上。79GHz解决方案则具有低至5cm的极高分辨率，在超短距和短距离应用中，能够实现近距离物体的识别，例如行人和很近的其它车辆，清晰地区分这些物体。

CM：该技术能用于L4级、L5级以及全自动驾驶汽车吗？该解决方案是否适用于机器人车辆？
SN：在组件层面，雷达传感是L3级及以上自动驾驶的必要条件，自动驾驶需要更远的探测距离、更高的精度和更高的分辨率。我们的产品组合在距离、精度和分辨率方面可提供可扩展的性能，以满足L3级及以上自动驾驶需求。

CT：Tier 1制造商和OEM厂商对该技术的反馈如何？
SN：关于客户的细节我无法透露，但是关于这项技术我们获得了很多行业奖项，包括EE Times ACE奖，三项CES创新奖，Design News Golden Mousetrap奖以及年度电子产品奖。

CM：关于高分辨率成像雷达，你们的下一步开发计划是什么？
SN：我们产品组合中的AWR1243高性能前端，具有内建电路和级联多个器件的能力，可以为高分辨率成像雷达在方位和垂直方向上提供更高的分辨率。我们已经在今年的CES上展示了这款概念产品。

CT：您认为高分辨率雷达未来能够达到LiDAR传感器的性能吗？如果能，会在什么时候？
SN：我们在CES上展示了这一概念，利用4个AWR1243雷达前端级联设备获得了小于1度的角度分辨率，已经达到了类似LiDAR级别的性能，并且成本更有优势。

CM：我们知道TI拥有基于摄像头技术的视觉处理解决方案。你们有没有设想如何将雷达整合进入视觉解决方案？它需要融合处理吗？你们是否会和其它公司合作？
SN：L3级及以上自动驾驶需要传感器融合，需要雷达数据和视觉数据的融合。我们正在和第三方生态系统合作，利用这类融合解决方案帮助我们的客户更快地启动开发。

CT：这款终端解决方案的目标售价区间？
SN：根据不同毫米波雷达器件的选择，1000件的售价范围为19.99~98.60美元。