近日,有消息称,特斯拉公司自动驾驶系统(FSD)新方案曝光,新一代硬件传感器方案涉及两方面变化:摄像头减少,由原先前置3个变成2个,但提高分辨率;同时重新启用之前放弃的毫米波雷达。而这一变化为日益火热的毫米波雷达行业增添了新的“爆点”。毫米波雷达厂商间的竞争也将进一步升级。

“战火”向产业链上游蔓延

随着智能驾驶时代的到来,作为车用传感主要器件之一的毫米波雷达也进入高速发展期。据中金研究测算,2025年中国车载毫米波雷达市场规模将达到114亿元,2020-2025年复合增长率为19%。

2021年特斯拉一度宣布取消Model 3和Model Y的毫米波雷达,不过随着新方案曝出,预计特斯拉将把毫米波雷达重新纳米视野。这更加增添了毫米波雷达的热度。根据曝光文件信息,特斯拉计划重新采用的是一种非脉冲式毫米波雷达,工作频率76-77GHz,最大扫频带宽700MHz,最小210MHz,帧周期约为67ms。整体设备结构相对简单、尺寸小、重量轻、成本低,可以用于道路车辆监测记录、汽车防撞、车流量检测、自动驾驶等。

实际上,除特斯拉以外,奔驰、奥迪、上汽、比亚迪、吉利、红旗、长安。蔚来、理想等汽车品牌都在智能驾驶车型中采用了毫米波雷达。如奔驰的新一代S级轿车中搭载5颗毫米波雷达(1个前向长距离雷达+4个角雷达);蔚来ET7搭载5颗毫米波雷达;小鹏G3采用3颗毫米波雷达。

与此同时,毫米波雷达领域的“战火”,也快速向产业上游蔓延。去年,瑞萨电子宣布正式进军车用毫米波雷达市场,首发推出4发4收、76-81GHz的单片微波集成电路(MMIC)。产品基于新收购的Steradian Semiconductors设计,预计2023年送样,2024年量产。MMIC适用于成像雷达、远程前向雷达,也可用于角雷达等。

另一家车用芯片大厂英飞凌也在2022年发布了基于28纳米CMOS技术的76-81GHz雷达MMIC系列,产品进一步提高了系统级性能与集成度。而在Mobileye公司的计划中,到2025年将推出基于毫米波雷达/激光雷达的消费级自动驾驶车辆方案,届时车辆仅需安装一个前向激光雷达,同时外加360°全包覆车身的毫米波雷达,即可实现自动驾驶任务。

值得注意的是,英飞凌、意法半导体等厂商还在推动车厢内监测雷达的应用,如中控大屏/连屏、驾驶员监控系统(DMS)、乘客识别等。工信部电子元器件行业发展研究中心总工程师郭源生也看好毫米波雷达等传感器件在汽车领域的应用。“可以把汽车当做是一个安装传感器的平台,各种物理量、化学量、生物量的传感器随着汽车智能化的发展将会越来越多地应用于汽车当中。汽车智能化的程度将会成为决定汽车性能和功能的关键因素。智能化的基础之一就是感知技术。”郭源生指出。

朝高集成、高分辨发展

为应对毫米波雷达的加速上车趋势,各家芯片厂商不断迭代升级技术,如2022年德州仪器推出新一代毫米波雷达单芯片SoC方案AWR2944,相比第一代方案集成度更高。这将进一步提升产品的尺寸、分辨率和RF器件的综合性能。在德州仪器看来,高集成带来的直接优势就是高性价比,因为可以用单SoC方案解决以前用三个子系统组成的毫米波雷达传感器。

2022年恩智浦也推出业界首款采用16nm工艺生产的专用毫米波雷达处理器S32R45。车载毫米波雷达的核心器件主要包括单片微波集成电路和雷达数字信号处理器等,其中雷达数字信号处理器主要用于对毫米波雷达的中频信号进行数字处理。“有这些处理器使我们能够支持很多毫米波雷达的用例,比如近距离的环境测绘,同时也可以进一步来支持中距离环境感知,以及300米以外的远距离感知。有了这三合一的用例,相信我们能够在未来几年推动L2+以上乘用车大规模采用毫米波雷达技术。”恩智浦全球副总裁,ADAS产品线总经理Steffen Spannagel表示。

更高的分辨率也是毫米波雷达重要发展方向之一。2022年意法半导体消费和工业用全局快门图像传感器已推出VD55G0 40万像素和VD56G3 150万像素两款产品。这些产品在940nm处具有最高的量子效率,拍摄性能稳健;正方形传感器的分辨率与镜头最佳匹配,适合旋转拍摄使用场景;拍摄时间很短,降低系统功耗,能够在确保准确成像的同时降低系统功耗。

“智能驾驶需要有更好的毫米波雷达。”行易道CEO兼CTO赵捷如在此前演讲时指出。过去,毫米波雷达被认为是辅助型的传感器,其产品定位和主要功能是实现碰撞预警,而今,随着自动驾驶向更高级别演进,毫米波雷达的性能在提升,例如高程分辨能力和高分辨力、更远的作用距离、易于和视觉融合、能够用雷达数据集训练AI等。毫米波雷达在车辆驾驶中将发挥更加重要的作用。

能否取代激光雷达?

4D成像是毫米波雷达发展的主要方向。根据为升科科技股份有限公司CTO蔡青翰介绍,传统毫米波雷达仅可探测物体的二维水平坐标信息(距离、方位角)及相对速度,不具备测“高度”的能力,这使其很难判断前方静止物体是在地面还是在空中,在遇到井盖、减速带、立交桥、交通标识牌等地面、空中物体时,无法准确测得物体的高度数据。4D雷达增加了纵向天线及处理器,可实现对物体高度的探测,提供更高密度、高分辨率的点云信息。而且4D雷达探测范围超过300米,可有效过滤虚假警报,是目前唯一能在各种天气下实现1度角分辨率的传感器。

那么,随着4D毫米波雷达的发展,其性能方面逐渐可以媲美低线束的激光雷达,是否有可能取代车载传感领域另一重要产品激光雷达呢? Steffen Spannagel认为:“自动驾驶技术无法依靠单一的传感器件一统天下。根据我们对市场的理解,没有一刀切的传感器,因为市场有很多细分,而且自动驾驶级别也不同,我们认为摄像头和雷达会共存,因为它们的优缺点互补性非常强。比较特殊的是激光雷达。我们认为有很大的可能性,4D毫米波雷达的解决方案可以降低或取代激光雷达的使用的。4D毫米波雷达现在还位于发展的早期,但我们相信未来它的性能可以大大提升,并在理想情况下最终能够取代激光雷达。”

编辑:卜叶
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