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[导读]77GHz CMOS毫米波雷达芯片拥有更高的集成度,更低的成本,更低的功耗。

从进口到国产,从60GHz到77GHz,从研发到量产,全球首颗77GHz CMOS毫米波雷达芯片的问世意味着行业产生了新的突破。

“我们公司成立于2014年2月,但每一位奋斗在研发一线的专家有着长达10年以上的CMOS毫米波技术经验,也是CMOS毫米波技术的开拓者。”加特兰微电子科技(上海)有限公司(下文简称“加特兰”)ASIC副总裁周文婷和运营商务副总裁吕昱昭在“汽车技术日”宣讲会后接受21ic中国电子网专访时如是说。

2019年3月19日既是一年一度的 “汽车技术日”的一天,也为群英荟萃的“慕尼黑上海电子生产设备展”拉开帷幕。如今,无人驾驶技术已成为万众瞩目的焦点,而雷达则当之无愧称之为自动驾驶汽车的“眼”。这一天,加特兰ASIC副总裁周文婷携着满腔的“技术干货”宣讲了题为《77GHz CMOS毫米波雷达芯片从研发到量产》的议题。

诞生在半导体工艺之后:CMOS毫米波应运而生

毫米波的概念并非一个新兴概念,距今已有30年历史。无线电波中30~300GHz频域(波长为1~10mm)的电磁波称作毫米波,目前车载雷达的频率主要分为24GHz频段和77GHz频率。严格来说77GHz的雷达才属于毫米波雷达,但是实际上24GHz的雷达也被称为毫米波雷达。

值得一提的是,77GHz毫米波雷达能够在全天候场景下快速感知0-300米范围内周边环境物体距离、速度、方位角等信息。

在发展过程中,低成本、小型化、高集成度已成为毫米波雷达的重要指标,而毫米波技术也与半导体工业发展息息相关。 “早期CMOS工艺并不能实现超高频率,近些年才能实现超高频率”

从1990年GaAs再到2007年的SiGe,MMIC数量从7-8个减少到2-5个,如今工艺的进步让CMOS技术应用至77GHz毫米波芯片成为现实。

“CMOS让一颗单芯片就可支撑起整个雷达的任务成为了可能。除此之外,CMOS还让开发时间更短、成本更低、体积更小、散热性更好。”据了解,应用CMOS的毫米波芯片平均可让整体造价降低40%。

“2015年相当于是CMOS的元年,不光是我们公司,全球的半导体公司都在投资这个方向。这五年来我们花了很多时间去做两件事:一是设计芯片,二是量产化,这两件事在研发上都是比较长的,因为半导体所有的工艺,包括制程并没那么简单,另外产品还需要市场的验证。所以,我们也非常不容易。”

得益于CMOS工艺的发展,77GHz已成为发展趋势,所以一时间涌入了大量厂商围绕该技术进行研究。

 “伙伴的加入,才能让车载雷达这项技术不断进步,另外,也充分说明了这个方向的确具有独特的优势。”谈及此处,周文婷对此发表了自己的看法。

作为行业的开拓者,加特兰这款首创的CMOS 77GHz毫米波雷达芯片在功耗和集成度上都有着重大突破。那么又如何证明加特兰这款芯片的质量?

周文婷表示,目前客户反馈相较此前的锗硅与砷化镓工艺有更好的用户体验。“我们已进入到前装市场,前装市场需经过很长时间的开发,路测和验证等等纷繁复杂的工作,另外,还需车辆生产厂商的配合。这些年越来越多的国际知名半导体公司在投资这个方向,这足以证明这项技术已经变得非常成熟。”

经得起考验:严苛的可靠性认证

“量产芯片出厂后,小小的CMOS芯片需要通过AEC-Q100所有要求的严苛的可靠性测试。诸如,在高温下长期运行预估产品寿命的测试;在高温,高湿,高大气压,高电压的情况下确定芯片通过相应的电化学要求的测试;大电流,高电压冲击芯片的测试等。通过了以上测试,我们才可以从理论上保证芯片在汽车上长期,可靠,稳定的工作。”周文婷说。

AEC-Q100可靠性测试不仅包含保证芯片长期可靠稳定的工作的实验测试要求,还包括电路层面的要求,FAB制造的要求,封装相关的要求,测试相关的要求等。通过对于芯片的全周期的严苛的实验验证和管理要求,使得按照AEC-Q100的要求设计制造的芯片能够在汽车所面对的严酷的室外自然环境中长期、可靠、稳定的工作。即使经历刮风、下雨、下雪、低温、高温等一些恶劣环境变化,芯片的性能依旧能够保持预期的性能。

周文婷说,“做这一切实验的目的,其实都是为了保证芯片的可靠性,让我们的系统在任何时候,任何地点,都是一个值得信赖的,安全的系统。”

更安全更智能:ALPS让人期待

据吕昱昭介绍,目前加特兰的77GHz毫米波雷达芯片已经成功应用于前装车辆中。

 “我们现在进展非常不错,如今,全球已拥有90多家客户,在国内车厂的前装车上也已经实现量产。除了车载77GHz这个领域之外,还有一个60GHz的芯片,这块芯片更多用在工业市场,这也是让我们的客户群和市场前景变得更大的一个很重要的因素。未来将会有越来越多搭载我们芯片的车型,工业应用也会很多,也会更快,从2019年开始会进入快速增长的阶段。”

据悉,第二代77GHz毫米波雷达芯片ALPS系列将以“更安全、更智能”的宗旨映入我们的眼帘。

在结束采访之际,周文婷和吕昱昭表示,“作为一家高科技公司,市场的不断发展和技术的演进让我们对任何细节都有了更高的要求。未来产品将更安全,更智能!相信未来市场欣欣向荣之际,也将是继续贯彻匠心之时。”

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