恩智浦:借势明道 单芯片4D毫米波雷达加速“上车”

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(文/李映)实现更高阶自动驾驶既是行业不可阻挡的趋势,亦是行业的变革原力所系。在这一演进过程中,包含毫米波雷达、图像传感器和激光雷达在内的多传感器融合方案已成为业界共识的主流方案。

恩智浦半导体执行副总裁兼射频处理业务部总经理Torsten Lehmann提及,随着自动驾驶级别的提升,其感知的能力要求越来越高,促发了传感器数量的攀升和性能的进阶。多种类别传感技术通过组合互擅所长,确保汽车在任何天气、光线、环境中均可安全驾驶。

对于毫米波雷达的“潜能”,Torsten Lehmann乐观认为,凭借出色的探测范围和感知性能,毫米波雷达在自动驾驶升级过程中将持续扮演至关重要的角色。

4D毫米波雷达强势走高

经过产业链的合力助推,目前市场大多数汽车已进阶到L1、L2级别,预计到2030年全球43%的汽车将具备L2+到L3级的自动驾驶能力。

在这一“升级”趋势的指引下,汽车毫米波雷达也迎来了新的拐点。Torsten Lehmann分析说,毫米波雷达将迎来三重加速增长,不仅带动了数量和渗透率的提升,也在推动向更高性能的4D毫米波雷达演进。

首先, Torsten Lehmann认为,随着新的舒适性功能和更严格的新车碰撞测试NCAP 2025标准推动,越来越多的汽车将安装毫米波雷达,雷达的渗透率进一步提高。

市场调研机构Yole给出了强有力的数据:汽车雷达市场呈现出强劲的增势,2022年汽车毫米波雷达市场规模为18亿美元,预计到2025年超过30亿美元,年复合增长达到18%到20%。对此Torsten Lehmann还指出,尽管现有市场中24GHz雷达有一定的使用量,但正在快速被77GHz雷达所取代,未来市场以77GHz雷达为主

其次,每辆汽车将有更多的雷达节点,不仅包括长距离的前向雷达提供自动紧急制动和自适应巡航功能,还会在车身四周布置四个短距离的角雷达实现360度的全面感知,以及成像雷达进行精确的环境映射和定位。Torsten Lehmann乐观说,2020年平均每辆汽车的毫米波雷达节点为一个,2024年或达至两个,未来会攀升到约有五个雷达节点。

最后,更高性能的4D成像雷达也将代替传统雷达占据主流。

据记者了解,L2级辅助驾驶的渗透率已超过预期,对于L2级辅助驾驶传统毫米波雷达作为标配不可或缺。但面向更高级别自动驾驶,传统毫米波雷达的短板逐渐显现,包括缺乏测高能力、角度分辨率低、点云稀疏且忽略静态物体等,不足以支撑L2+以上功能的开发。

而4D毫米波雷达在2D传感器测量速度和距离的基础上,扩展到包括检测方向、到达角和水平高度,性能得以大幅“加成”。

Torsten Lehmann分析道:“随着4D毫米波雷达的发展,不仅可实现高达300到350米探测距离,且可非常精准地4D映射环境,达到接近于激光雷达的分辨率,同时对周边环境也可形成清晰的点云阵图,提供全面的清晰感知。

单芯片方案成争夺热点

4D毫米波雷达的“引爆”,也让其迅速走到了聚光灯下。值得关注的是,在多方因子的交织作用下,4D毫米波雷达方案的比拼也迎来了单芯片时代。

Torsten Lehmann认为,之前毫米波雷达在汽车中应用处于早期阶段,市场需求一直处于变化之中,涉及探测距离、发射器数量、噪声、功耗等考量,因而明智的选择是将毫米波雷达最核心的两大元器件MMIC芯片和雷达专用处理器分立的方案。

但随着4D毫米波雷达市场需求增势“显性化”,加之半导体技术的进阶以及成本的优化,单芯片方案将成为竞争新焦点。

显然,77GHz毫米波雷达的单芯片集成极具挑战。因要实现高分辨率、高灵敏度和高性能,将MMIC芯片、雷达专用处理器、天线等集成为单芯片涉及数模混合、干扰控制、天线设计、算法融合等等,需要进行全方位的考量,解决多层面的挑战,这一方面考验毫米波雷达厂商的综合技术能力,另一方面选择合适的节点至关重要。Torsten Lehmann提到,从当下来看,28nm节点在性能、工艺和集成度方面能达到一个优化的平衡

在成本方面,曾有业内人士认为4D毫米波雷达还没有大规模量产成本是一大限制因素。对此Torsten Lehmann则认为,成本和性能之间取舍需要平衡,不同的细分市场有差异化的关注点,低端的市场可能是成本驱动的,但对高端市场来说则是性能驱动。

4D毫米波雷达的单芯片集成,无疑为其规模化应用也打开了“方便之门”。Torsten Lehmann强调,通过设计和封装技术的创新,实现单芯片方案不仅在性能上得到了增强,还可实现更小体积、更低功耗、更低成本,也将反过来促进其进一步的落地。

Torsten Lehmann进一步判断,随着雷达数量和节点走高,2025年之后单芯片雷达将走向主流。

构筑全扩展性雷达“护城河”

着眼于4D毫米波雷达的单芯片趋势,恩智浦凭借多年累积的优势全面出新,在去年首款专用16nm成像雷达处理器S32R45投入量产之后,又在今年推出了首款28nm单芯片高性能成像雷达方案。

这一单芯片性能优异,可实现小于1度的角分辨率、0.5度的俯仰分辨率、300米的距离20FPS接近于激光雷达的性能数据。”Torsten Lehmann介绍说,“而且算力提升了2-4倍,尺寸缩小了30%,能效节约高达50%。

尽管目前4D毫米波雷达芯片赛道颇为拥挤,但从竞争格局来看,恩智浦仍占据“C位”。这一是因为恩智浦完整且拓展性的雷达产品线,包括长距离雷达、角雷达和成像雷达,为客户提供全面软硬件一体化方案;二是恩智浦在中国拥有强大的本土支持团队和第三方合作伙伴为客户提供全面的雷达设计支持。

深入来看,恩智浦的雷达产品线不仅覆盖低端到高端,而且所有产品均可提供无缝的性能可扩展性以及跨雷达平台的软件和硬件设计复用,最近恩智浦还新推出了先进雷达处理算法Premium Radar SDK进一步增强了软件开发的便利性,全面助力客户高性能雷达方案的协同和加速开发

一项有力的佐证是最近蔚来宣布采用恩智浦的汽车雷达技术,包括其突破性的4D毫米波成像雷达解决方案。据介绍,恩智浦最新的4D毫米波雷达解决方案可帮助车辆显著提高前置雷达性能,使其能在高速公路、复杂的城市场景、以及远达300米的距离内识别和分类其他车辆、弱势道路使用者或物体,为汽车客户带来更高的道路安全性和舒适性。

凭借多年深厚的积淀以及稳扎稳打的战略部署,恩智浦在4D毫米波雷达市场现在和将来都将迎来新的“馈赠”,但恩智浦依然汲汲于未来步步为营。伴随着4D毫米波雷达将向更强的处理能力、更高的MMIC工艺、更多的收发通道等方向演进,恩智浦也将借势明道,持续精进。

责编: 张轶群
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