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随着汽车智能化,什么是毫米波雷达,附股

日期:2020-02-26 14:36:36 来源:互联网 编辑:小狐 阅读人数:954

去年,谈及5G未来的应用场景时表示,未来5G应用场景的80%会在工业互联网,尤其是值得期待的是车联网和远程医疗。此前工信部与交通运输部在无锡召开车联网论坛,探讨了车联网的应用、尤其是车路之间协同只能用5G网络,低时延、大带宽等优势突出,这也是我们国家特有的优势。

有人觉得车联网、无人驾驶还早的很,但是这次疫情之后这个方向的投资会加速,因为:

1、如果有了无人驾驶,疫情期间各类货物车辆,都是在高速上无人驾驶,高效率的物资运输,各个地区之间的物资进出问题就会很好解决。

2、后疫情时代,需要拉动gdp,车联网是很好的方向。因为要进行重点投资的方向,必须有万亿级别的规模,车联网无人驾驶就是,个人觉得无人驾驶高速公路的建设会提前,比如浙江就计划建设一条无人驾驶高速公路。

沿着这个思路,来说说车联网的一个必备东西,就是 毫米波雷达。

1、什么是毫米波雷达

随着汽车智能化、电子化的推进,无人驾驶已经是未来汽车发展的必然趋势,智能汽车(ADAS)和车联网(V2X)分别是实现无人驾驶的内部和外部要求。ADAS的各项功能需要多种传感器才能实现。ADAS的传感器主要有摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达四种。摄像头国产化难度大、超声波雷达门槛低、激光雷达尚未商业化,而随着自动驾驶等级提升,毫米波雷达需求最大。同时与红外、激光、等光学导引头相比,毫米波穿透雾、烟、灰尘的能力强,具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。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。

所谓的毫米波雷达,就是指工作频段在毫米波频段的雷达,测距原理跟一般雷达一样,也就是把无线电波(雷达波)发出去,接收回波,根据收发之间的时间差测得目标的位置数据。

2、哪种毫米波最好

汽车雷达可分为三个子类别:短程(SRR)中程(MRR)和远程(LRR)每种都有不同的应用,远程(超过100米)通常用于前向碰撞避免,而短程和中程(100米以内)用于盲点检测、停车辅助、预碰撞警报、车道偏离警告或停停走走应急。

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。

举个例子:

24GHz,目前大量应用于汽车的盲点监测、变道辅助。雷达安装在车辆的后保险杠内,用于监测车辆后方两侧的车道是否有车、可否进行变道。这个频段也有其缺点,首先是频率比较低,另外就是带宽(Bandwidth)比较窄,只有250MHz。

77GHz,这个频段的频率比较高,国际上允许的带宽高达800MHz。据介绍,这个频段的雷达性能要好于24GHz的雷达,所以主要用来装配在车辆的前保险杠上,探测与前车的距离以及前车的速度,实现紧急制动、自动跟车等主动安全领域的功能。

目前,在汽车ADAS中除了摄像头,还主要应用了76-77GHz前向雷达与24GHz后、侧向雷达。根据Euro NCAP规范,1个前向雷达与2个后向雷达是当前的主流方案;不过,到2022年汽车自动驾驶还需增加2个角雷达,且总计5个毫米波测距雷达将全部升级为77GHz,如此才能符合Euro NCAP的五星安全标准!

77GHz的产品将会取代24GHz的产品将成为趋势。

77GHz雷达频段已经在全球大多数地区获得许可。77GHz雷达出货量在2019年已经超过24GHz雷达,可谓大势所趋、市场前景广阔。

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。

3、77GHz

1990 年初,当时采用的还是砷化镓(GaAs)的工艺,一颗砷化镓的毫米波雷达中,需要配备 7-8 颗以上的前端射频芯片,再配上 3-4 颗基带(Baseband)芯片,这使得其成本非常昂贵。

到了 2000 年初,随着锗硅(SiGe)工艺的大力发展,大大降低了毫米波雷达芯片的成本,同时集成度也整体得到提高,一颗典型的锗硅毫米波雷达中所需要的前端射频芯片是 3-4 颗,再配上 1-2 颗基带芯片,就可以满足其基本的性能需求。这也是现在大量用在比较高端的车型中已经实现量产的 77GHz 毫米波雷达产品所采用的方案。

目前车载雷达的频率主要分为24GHZ频段和77GHZ频段。与24GHz毫米波雷达相比,77GHz的距离分辨率更高,体积更是小了三分之一。2018年,中国新车评价规程(C-NCAP)将自动紧急制动(AEBS)纳入评分体系,从而将带动77GHz毫米波雷达在未来的市场需求。而从长远来看,77GHz毫米波雷达的体积更小、探距更长,使得其较24GHz毫米波雷达将具备更大的市场空间。

4、产业链

2018年全球毫米波雷达市场前五大供应商分别为博世、大陆、海拉、富士通天、电装(Denso)合计占有了68%的市场份额。

汽车毫米波雷达本质上是一套毫米波收发,硬件结构拆开来看,主要包括毫米波射频收发芯片、高频PCB、毫米波天线阵列、MCU等核心部件。

基于成熟的130nmSiGe平台的汽车77GHz雷达芯片,恩智浦和英飞凌是全球最大的供应商。由于德州仪器公司(TI)在过去十年中了RFCMOS技术,该平台正在迅速成为现实,德州仪器和ADI也在基于先进CMOS平台(低至28nm)的芯片产品。

产业链相关公司主要包括有机会参与毫米波芯片代工制造的三安光电,毫米波雷达产品供应商德赛西威,具备高频PCB加工制造能力的深南电路、景旺电子、沪电股份。

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。

国产毫米波雷达芯片公司

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,为无人机、汽车、工业控制等行业毫米波雷达全面的射频前端解决方案和雷达模组及。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(中国宝安为大股东)

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及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。

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。目前,该公司已经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级芯片(SoC)的研制和,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.江苏微远芯微技术有限公司

江苏微远芯微2015年12月成立,主要从事毫米波雷达的芯片及微产品研发、生产、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利用研究。该实验室拥有先进完善的微波毫米波设备,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。

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。

本文相关词条概念解析:

雷达

雷达,是英文Radar的音译,源于radiodetectionandranging的缩写,原意为"无线电探测和测距",即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置,因此,雷达也被称为“无线电定位”。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波,由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。各种雷达的具体用途和结构不尽相同,但基本形式是一致的,包括:发射机、发射天线、接收机、接收天线,处理部分以及显示器,还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。

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