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自动驾驶导航技术兴起,国产毫米波雷达前景如何?

2019-08-12
关键词: 毫米波雷达

  毫米波(Millimeter Wave)指的是工作频率在30~100GHz,波长在1~10mm之间的电磁波。因为毫米波的波长介于微波和厘米波之间,所以毫米波雷达兼具微波雷达和光电雷达的部分优点。当前,在车载ADAS系统中的毫米波雷达主要为24GHz和77GHz两类。近期,国际电子商情针对24GHz和77GHz的性能,并梳理了国产毫米波雷达的产业链。

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  24GHz和77GHz毫米波雷达性能对比

  车用毫米波雷达工作频段为21.65-26.65GHz和76~81GHz,主流车的工作频率是在24GHz、77GH、79GHz三个频率段附近。频率越高,其波长越短,天线尺寸和体积也就越小。因此,高频段的毫米波雷达具备更高的性能,更宽的带宽,更好的分辨率优势。因此,业界认为,在毫米波雷达领域,77GHz的产品将会取代24GHz的产品。

  目前,国内外毫米波雷达以24GHz(MRR 短中距离雷达)和77GHz(LRR 长距离雷达)为主,79GHz及以上的产品目前尚在实验室阶段。24GHz和77GHz之间的具体参数究竟存在哪些差距?详见表1:

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  表1 24GHz毫米波雷达与77GHz毫米波雷达的对比

  在各类车载传感器中,毫米波雷达具有优势

  在汽车防撞传感器当中,根据工作原理和工作过程不同,分为超声波雷达、红外雷达、激光雷达以及毫米波雷达。其中前三种雷达,都是通过对回波的检测,与发射信号相比较,得到脉冲或相位的差值,从而计算出发射与接收信号的时间差。

  与其他各类车载传感器产品相比,毫米波雷达的探测性能稳定,不易受探测对象表面形状、颜色以及大气流的影响,具有环境适应性强的特点,在雨、雪、雾等环境下也能较好运行。不过,它的成本与摄像头、超声波雷达比起来相对较高,同时行人的反射波较弱,难以探测。

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  表2毫米波雷达与其他车载传感技术对比

  实际上,不难看出,在汽车领域毫米波雷达具有一定的优势,虽然在测距精度高方面,它比不上激光雷达,但是成本和性能兼具的优势使得其成为当前最主流的视觉传感方案。

  两大核心部件

  据了解,毫米波雷达硬件核心包括MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit,单片微波集成电路)芯片和天线PCB板,以FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave,调频连续波)车载雷达系统为例,其主要由天线、收发模块、信号处理模块组成。

  (一)MMIC芯片产业链尚未形成规模

  目前,在全球毫米波雷达市场上,占主导地位的是德国、美国、日本等国家。由于毫米波雷达技术涉及到敏感领域,为防止该技术被中国复制,技术领先的国家对中国采取了技术封锁的手段。直至今日,60GHz以上的毫米波雷达产品都被禁止运输到中国。

  关键的毫米波核心芯片几乎被TI、英飞凌、NXP、ADI、ST、富士通、安森美、瑞萨等国际半导体公司所垄断。而国内毫米波雷达芯片公司因为起步晚,芯片核心技术积累少,目前尚未形成规模。基于此,突破高频率毫米波雷达的技术瓶颈,对我国毫米波雷达产业而言具有极为重要的意义。

  ·国产毫米波雷达芯片厂商盘点

  1.加特兰微电子科技(上海)有限公司

  加特兰微电子致力于应用在汽车辅助及自动驾驶、安检成像、智能家居等领域的77GHz CMOS工艺毫米波雷达芯片的研发。2017年,该公司发布了第一代77GHz毫米波雷达射频单芯片。2019年3月,发布第二代CMOS毫米波雷达芯片SoC-ALPS系列。Alps系列芯片集成了高速ADC、完整的雷达信号处理baseband以及高性能的CPU核。目前,加特兰微电子在全球已与90多家客户展开合作。

  2.杭州岸达科技有限公司

  杭州岸达科技成立于2016年7月,从事77GHz CMOS毫米波雷达单芯片IC设计、研发及销售,为无人机、汽车、工业控制等行业提供毫米波雷达全面的射频前端解决方案和雷达模组开发及销售。2019年2月,岸达科技发布了77GHz CMOS毫米波雷达芯片ADT2001,是全球首款基于CMOS工艺,采用相控阵系统架构,单颗芯片集成16通道的车载77GHz CMOS毫米波雷达芯片。

  3.厦门意行半导体科技有限公司

  厦门意行半导体成立于2010年,是国内最早从事民用毫米波雷达射频前端集成电路产品开发及提供雷达解决方案的企业。2018年11月意行半导体正式发布了一颗24GHz、一发四收、收发一体的毫米波雷达单芯片SG24TR14 MMIC。目前,该公司已经量产SG24T1/SG24R1套片和SG24TR12一发两收集成单芯片,产品在车载产业、无人机、智能交通、安防以及消费电子等多个产业有较好的应用。

  4.清能华波(北京)科技有限公司

  清能华波成立于2010年,专注车载与工业毫米波雷达技术研究与应用。目前,该公司已经完成了毫米波雷达全集成核心芯片的研发,并逐步进入产业化进程,其毫米波雷达核心芯片将会在未来3-5年之内逐步实现部分自主可控。

  5.北京微度芯创科技有限责任公司

  北京微度芯创科技成立于2017年,专注研发具有高集成度的毫米波雷达传感器芯片以及相关应用场景的解决方案,其产品的应用范围包含汽车电子、智能交通、安检以及工业控制领域。目前,该公司已经获得天使轮融资,融资金额未公开。

  6.上海矽杰微电子有限公司

  矽杰微电子的前身是上海微技术工业研究院的RFIC部门,2016年开始独立运营。目前,该公司已经开发了具有自主知识产权的高度集成24GHz雷达SoC SRK1202A,该芯片集成了小数分频锁相环和收发机。26位小数分频可实现赫兹级分频精度,支持FSK、FMCW、LMFSK等多种调制模式,同时具有优异的射频性能。

  7.北京晟德微集成电路科技有限公司

  晟德微集成电路成立于2018年9月,是一家汽车芯片研发商,主要为汽车提供77GHz以上的毫米波雷达接收机芯片。目前,该公司自研的FMCW雷达TRX已经完成了第一版芯片流片,可覆盖76—81GHz波段。

  8.问智微电子有限公司

  问智微电子2014年在南京成立,主要从事微波毫米波系统级芯片(SoC)的研制和开发,应用领域包括雷达和无线通讯等行业。其芯片研发方向主要包括:毫米波雷达、通讯、成像等SoC芯片,微波/毫米波相控多功能SoC芯片,超宽带芯片。

  9.江苏微远芯微系统技术有限公司

  江苏微远芯微系统2015年12月成立,主要从事毫米波雷达的芯片及微系统产品研发、生产、销售和服务,具备全部的毫米波单芯片设计能力,具备芯片设计及相关信号处理的足够的技术积累和相关IP。该公司与华天科技(昆山)电子合作开发的毫米波雷达芯片硅基扇出型封装获得成功,其产品封装良率大于98%,已进入小批量生产阶段。

  10.东南大学毫米波国家重点实验室

  东南大学毫米波国家重点实验室,致力于毫米波频谱资源的开发利用研究。该实验室拥有先进完善的微波毫米波测试设备,其实验仪器设备固定资产超过4000万元,拥有从L波段到W波段完整的信号参数、网络参数、天线及电磁散射特性的测试设备。在国际权威刊物上发表了一系列论文,并提交了40多项发明专利申请。

  (二)毫米波雷达天线PCB板尚未国产

  目前,雷达天线高频PCB板由沪电股份、Rogers、Isola、Schweizer等少数公司掌握。国内高频PCB板厂商暂无技术储备,仍需国外进口。目前,国内PCB板材企业沪电股份先后收购了Schweizer 19.74%的股权,展开了深度合作,相信未来将能填补国产毫米波雷达天线PCB板的空白。

  国产毫米波雷达成品供应商现状

  美国、欧洲和日本在车载雷达技术和研究方面处于领先地位。从竞争格局来看,全球毫米波雷达设备市场主要被博世(Bosch)、大陆集团(Continental)、天合汽车集团(TRW)、法雷奥(Valeo)、海拉(Hella)、德尔福(Delphi)、电装(Denso)、奥托立夫(Autoliv)、富士通(Fujitsu)等厂商占领,77GHz毫米波雷达,只有博世、大陆、德尔福、电装、TRW、富士通天、Hitachi等公司掌握。

  目前,国外的77GHz毫米波雷达产品不单独向中国销售,只为提供全套系统,价格相当昂贵。而且,整套系统中也不会配备最新一代的77GHz产品。就连进口汽车上采用的77GHz毫米波雷达,也是国外早前几代的产品。

  而在2017年3 月,我国交通部就已经规定,9米以上营运客车必须安装LEW(车道偏离预警系统)和AEB(自动制动系统),该规定的过渡期为13个月。此外,未来将推广到货运车领域。客车和货车上对雷达的探测距离要求≥200米,这为77GHz毫米波雷达这类的远距离探测雷达的发展创造了条件。

  为此,国内也有一些公司在积极推出毫米波雷达产品。

  ·国内主要毫米波雷达供应商盘点

  1.北京行易道科技有限公司

  行易道科技成立于2014年,是智能驾驶核心传感器系统的高科技创新企业,主营产品是车载毫米波雷达系统和车载SAR成像(合成孔径)雷达系统。该公司在汽车毫米波雷达系统设计、SAR成像技术、相控阵技术、雷达信号处理、车载雷达测试与验证、车载雷达工艺与质量体系等领域拥有多年大型工程项目经验,其77GHz汽车雷达产线是国内第一家自主知识产权的77GHz汽车雷达总装线。目前,行易道科技的产品有77GHz中近程雷达、77GHz远程雷达及ADAS相关系统方案。

  2.杭州智波科技有限公司

  智波科技成立于2015年,该公司专注研发ADAS及无人驾驶系统中的毫米波雷达,致力的产品有77GHz防撞雷达、79GHz高分辨率雷达、车载24GHz盲点雷达、无人机测高雷达和避障雷达等。目前,该公司已经推出应用在无人机和无人车上的24GHz民用雷达。

  3.芜湖森思泰克智能科技有限公司

  森思泰克成立于2015年,是一家毫米波雷达公司,产品涵盖安防、交通、无人机以及汽车。在车载雷达领域,目前该公司已经成功研制了毫米波防撞预防系统、盲点侦测系统,有24GHz、77GHz、79GHz三个频段的多个产品。其中24Ghz的侧后向雷达已经拿到长丰猎豹的前装订单,77Ghz雷达也在2018年9月份拿到订单。

  4.深圳卓泰达电子科技有限公司

  卓泰达成立于2012年,致力汽车大数据,车载智能设备的开发和应用,是一家专注于OBD车联网、汽车防撞预警及汽车周边电子产品研发、生产、销售、服务为一体的高科技公司。2016年1月,卓泰达的RCC毫米波雷达上市。

  5.深圳承泰科技有限公司

  深圳承泰科技成立于2016年,其前身是沈阳承泰科技有限公司。目前,该公司共推出了三款主打雷达产品:77G中长距雷达、77G中距雷达、79G角雷达,在汽车乘用车、商用车和特种车辆前装市场得到广泛应用。今年年初,深圳承泰科技宣布完成数千万元的A轮融资。本轮融资由蓝焱资本领投,其他数家机构与企业跟投。

  6.南京隼眼电子科技有限公司

  隼眼科技始创于2015年4月,初始注册资本3000万人民币。该公司专注于76~81GHz车载毫米波雷达技术研究与应用,对于汽车主动安全驾驶信息系统、汽车辅助自动驾驶系统进行开发。据了解,其在毫米波单片集成电路方面,已完成8mm波段VCO、混频器、倍频器、开关、放大器等单功能芯片的研制。目前,隼眼科技与恩智浦正在进行合作,未来隼眼将致力于为Tier 1提供毫米波雷达系统级解决方案和技术支持。”