汽車4D毫米波成像雷達(dá)正在高歌猛進(jìn)。據(jù)高工智能汽車研究院報(bào)告，國內(nèi)市場(chǎng)L2+及以上新車毫米波雷達(dá)搭載率有望在2025年突破50%。同時(shí)，2023年中國乘用車市場(chǎng)前裝4D毫米波成像雷達(dá)突破百萬顆，到2025年4D毫米波成像雷達(dá)占全部前向毫米波雷達(dá)的比重有望超過40%。國信證券也預(yù)計(jì)，到2025年全球毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到384億元，復(fù)合增長率為25.5%。
看上去4D毫米波成像雷達(dá)熱度在不斷升溫，但隨著軟件定義汽車SDV推動(dòng)汽車ADAS域控制器架構(gòu)演進(jìn)，新的挑戰(zhàn)也隨之而來。恩智浦大中華區(qū)汽車電子事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)翟驍曙提到，傳統(tǒng)上的雷達(dá)各自為戰(zhàn)，難以與新型電子電氣架構(gòu)緊密結(jié)合，為將雷達(dá)傳感器能夠更好地嵌入到其中，使得整個(gè)電子電氣架構(gòu)的設(shè)計(jì)更加趨于合理，包括算力分配、軟件升級(jí)等，傳統(tǒng)邊緣計(jì)算式雷達(dá)模塊需向分布式串流雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。
在此領(lǐng)域深耕多年的恩智浦也應(yīng)時(shí)而動(dòng)，前不久舉辦的CES上通過全新的28nm SAF86xx系列配合S32R MPU，全面展示了分布式串流雷達(dá)傳感器網(wǎng)絡(luò)方案的優(yōu)勢(shì)和OTA升級(jí)潛力。
分布式串流雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)方案適應(yīng)OTA需求
恩智浦分布式串流雷達(dá)傳感器網(wǎng)絡(luò)方案的兩大“擔(dān)當(dāng)”是全新的28nm 4D毫米波雷達(dá)單芯片SAF86xx系列和S32R系列MPU。
據(jù)介紹，SAF86xx系列有4根發(fā)射鏈路和4根接收鏈路，集成的MCU對(duì)信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單的FFT處理，并將FFT的數(shù)據(jù)通過千兆以太網(wǎng)接口傳輸至ADAS域控制器S32R進(jìn)行后續(xù)處理。而分布式孔徑雷達(dá)是在分布式基礎(chǔ)上構(gòu)建了兩個(gè)前雷達(dá)的虛擬高分辨?zhèn)鞲屑夹g(shù)，通過物理位置以及后端算法形成虛擬的孔徑，實(shí)現(xiàn)小于0.5度的精細(xì)的角度分辨率，從而提高空間感知能力，與激光雷達(dá)類似。
在分布式串流傳感器架構(gòu)當(dāng)中，雷達(dá)的前端感知跟后端處理可進(jìn)行物理上的解構(gòu)，前端的雷達(dá)傳感器會(huì)更加簡(jiǎn)化，射頻性能進(jìn)一步提升，但后端數(shù)據(jù)則趨向于ADAS域控制器或獨(dú)立的雷達(dá)域控制器處理。
“一方面從整車電子電氣架構(gòu)的角度來說，算力分布會(huì)更加地合理，同時(shí)也提供了更高的靈活性，可隨著新雷達(dá)技術(shù)的迭代，在進(jìn)行OTA時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的算力分配調(diào)整，擴(kuò)充硬件平臺(tái)的壽命；另一方面，更多的底層雷達(dá)傳感數(shù)據(jù)被統(tǒng)一集中到中央的雷達(dá)域控制器或ADAS域控制器進(jìn)行統(tǒng)一的融合處理，功能將更加強(qiáng)大。”翟驍曙進(jìn)一步解讀說。
從雷達(dá)數(shù)量來看，一輛汽車可能需要兩顆長距雷達(dá)和四顆角雷達(dá)，NXP通過6根千兆以太網(wǎng)線連接到S32R MPU進(jìn)行集中式處理。目前恩智浦可擴(kuò)展的毫米波雷達(dá)平臺(tái)矩陣也形成了三大主力：4D成像毫米波雷達(dá)解決方案、77GHz長距離和角雷達(dá)解決方案，后面兩者均是單芯片方案。
“這一方案可實(shí)現(xiàn)整車360度的全方位感知。目前已與國內(nèi)主流的主機(jī)廠和零部件廠配合，預(yù)計(jì)在未來的12個(gè)月陸續(xù)在車廠交付，未來的兩到三年內(nèi)大規(guī)模量產(chǎn)。”翟驍曙強(qiáng)調(diào)。
SAF86系列雷達(dá)單芯片成強(qiáng)大推手
在適應(yīng)軟件定義汽車的大趨勢(shì)之下，恩智浦的分布式串流雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)成為指引行業(yè)前行的新方向，而全新第三代雷達(dá)單芯片SAF86xx無疑是強(qiáng)大的“推手”。
無論是從工藝、封裝、天線以及安全層面，SAF86xx系列都實(shí)現(xiàn)了新的“進(jìn)化”。
恩智浦大中華區(qū)汽車電子事業(yè)部ADAS產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理?xiàng)畈榻B，構(gòu)建于前一代RFCMOS雷達(dá)平臺(tái)基礎(chǔ)上，第三代RFCMOS單芯片雷達(dá)SAF86xx系列由4顆收發(fā)芯片+S32R MCU組成，工藝升級(jí)到28nm，這十分不易，尤其是在高頻RF鏈路中實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制程要克服數(shù)字和模擬信號(hào)隔離等眾多技術(shù)難點(diǎn)。且發(fā)射天線和接收天線各有4路，可實(shí)現(xiàn)等價(jià)于4×4最高達(dá)16的虛擬鏈路，相較于前一代有兩倍的射頻鏈路性能提升，兼具高性能和低功耗。通過LiP封裝支持3D天線設(shè)計(jì)，功率輸出最大可達(dá)到15dBm，大大擴(kuò)展了探測(cè)距離，可輕松實(shí)現(xiàn)300米及以上的探測(cè)距離以及更好地區(qū)分物體。同時(shí)，還集成了7比特的移相器，配合RF的發(fā)射鏈路可實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜MIMO的波形設(shè)計(jì)，兼顧遠(yuǎn)距離和高分辨率。
在雷達(dá)算法方面，通過內(nèi)置高性能的Arm核，支持高分辨率的超聲算法以及復(fù)雜MIMO波形的算法，從而實(shí)現(xiàn)高密度點(diǎn)云和物體分類效果。
而且，此單芯片預(yù)計(jì)能以最高1Gbit/s的速度串流傳輸大量低層級(jí)雷達(dá)傳感器數(shù)據(jù)，有助于汽車廠商優(yōu)化軟件定義汽車的下一代ADAS分區(qū)，同時(shí)支持向新架構(gòu)的平穩(wěn)過渡。楊昌指出，盡管這一網(wǎng)絡(luò)對(duì)后端算力有更高的要求，但恩智浦優(yōu)勢(shì)在于將雷達(dá)IP集成，數(shù)字處理單元可以適用于毫米波的FFT、VMT、峰值檢測(cè)等運(yùn)算，全面實(shí)現(xiàn)了硬件的加速。
圍繞安全，新一代雷達(dá)單芯片SAF86xx系列針對(duì)分布式串流傳感器進(jìn)行了優(yōu)化，具有千兆級(jí)以太網(wǎng)接口，并集成了MACsec安全引擎。同時(shí)根據(jù)ISO 26262單獨(dú)使用的安全元件（SEooC）方法開發(fā)，符合ASIL B級(jí)和ISO/SAE 21434標(biāo)準(zhǔn)。而且，還支持NCAP安全功能，包括緊急制動(dòng)和盲點(diǎn)檢測(cè)，從而可進(jìn)一步支持先進(jìn)的ADAS和自動(dòng)駕駛應(yīng)用，包括SAE 2+和3級(jí)。
毫無疑問，新一代28NM雷達(dá)SoC SAF86系列與S32R MPU“雙劍合璧”，搭建了強(qiáng)大的雷達(dá)傳感器網(wǎng)絡(luò)，為實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的軟件定義鋪平了道路。
正如恩智浦半導(dǎo)體資深副總裁兼ADAS總經(jīng)理Steffen Spannagel所言，借助恩智浦全新SAF86xx系列雷達(dá)單芯片系列，OEM可快速地將其當(dāng)前的雷達(dá)平臺(tái)遷移到新的軟件定義汽車架構(gòu)。通過在分布式架構(gòu)中使用專用的S32R雷達(dá)處理器，可增強(qiáng)基于雷達(dá)的感知能力，為智能駕駛技術(shù)提供支持，包括360度傳感、更強(qiáng)大的人工智能算法和安全的OTA軟件更新。
部分取代激光雷達(dá) 未來持續(xù)打磨
憑借雷達(dá)單芯片的進(jìn)階和MPU的雙向加持，恩智浦的這一方案可全面滿足智能駕駛的感知訴求。
楊昌提及，針對(duì)L2 ADAS的方案，恩智浦提供單芯片SAF85xx系列，覆蓋4D雷達(dá)、長距雷達(dá)和角雷達(dá)的應(yīng)用場(chǎng)景；面向L3，則有分布式雷達(dá)的芯片組網(wǎng)絡(luò)以及4D雙級(jí)聯(lián)和四級(jí)聯(lián)解決方案滿足。
“上述方案均接近激光雷達(dá)的處理能力，但成本只是激光雷達(dá)的一部分，目前在主機(jī)廠和零部件廠的評(píng)估下，四級(jí)聯(lián)和雙級(jí)聯(lián)的4D成像可以在許多情況下取代激光雷達(dá)。”楊昌表示。
此外，恩智浦將毫米波雷達(dá)市場(chǎng)提升一個(gè)“段位”，基于對(duì)產(chǎn)業(yè)的深刻洞察和前瞻，恩智浦也在著力進(jìn)行更多的解鎖和升級(jí)。
翟驍曙認(rèn)為，未來汽車電子電氣架構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)表明，為實(shí)現(xiàn)整車的功能協(xié)調(diào)以及最大程度利用現(xiàn)有硬件資源，一個(gè)可行的技術(shù)趨勢(shì)是前端的感知或者I/O與后端的處理做一定程度的解耦，從而提供重組的靈活性，毫米波雷達(dá)成為一大實(shí)例。
瞄準(zhǔn)未來的汽車?yán)走_(dá)傳感器架構(gòu)尤其是在分布式雷達(dá)架構(gòu)，楊昌分析這呈現(xiàn)三大趨勢(shì)：一是傳感器端需要更先進(jìn)的制程去實(shí)現(xiàn)高性能低功耗的感知，同時(shí)還要集成大帶寬的千兆以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸；二是在AI處理方面，MPU需要提升AI能力，以提升雷達(dá)的采樣率和收發(fā)通道數(shù)量；三是需要引入一些AI的模型和算力去處理后續(xù)的空間感知計(jì)算。
此外，隨著城市NOA/高速NOA正進(jìn)入快速推進(jìn)階段，對(duì)毫米波雷達(dá)也提出了新的需求和挑戰(zhàn)。楊昌分析，新需求體現(xiàn)在一是高密度高質(zhì)量的點(diǎn)云需求，二是車企希望更多的介入雷達(dá)后處理甚至是軟件開發(fā)層面，恩智浦推出分布式串流傳感器將更多的軟件集中在中央的MPU，以方便后續(xù)的算法和軟件升級(jí)，甚至為軟件定義汽車實(shí)現(xiàn)雷達(dá)前端和后端算力的解耦，為實(shí)現(xiàn)算力共享提供了新的可能。
