77，79GHz汽车雷达公司综合调查——雷达系统和芯片

引言：

近期，国际著名微波杂志《Microwave Journal》发布了全新的车载雷达市场报告，对车载雷达的政策法规、24GHz和77G车载雷达的未来发展趋势、以及全球车载雷达市场的主要供应商进行了调研和分析。报告大致情况如下：（小编自译）

汽车雷达可以确定物体的速度，从而预测它们是否会与车辆相撞。然而，目前的雷达缺乏光学传感器提供的三维视觉和细节映射，但随着雷达模块的分辨率和处理能力的迅速提高，这种情况正在发生变化。

根据欧洲电信标准协会（ETSI）和联邦通信委员会（FCC）制定的频谱法规和标准，预计到2022年初，24 GHz车载雷达将逐渐退出美国和欧洲市场，被77 GHz车载雷达取代。

77-81 GHz是较新被批准的毫米波雷达频段，从行业法规和行业采用率方面都获得了广泛的关注。下一代雷达将利用79GHz频段的大可用带宽提高分辨率，加上人工智能和其他先进的数据处理技术，使其能够进行全三维成像。

据半导体行业著名产业研究机构Yole Développement预测，全球车载雷达市场到2025年将达到86亿美元，年复合年增长率达15.6％。全球车载雷达市场到2025年将达到86亿美元，年复合年增长率达15.6％。

在这次调查中，微波杂志只包括77和79GHz雷达传感器和芯片，因为24GHz传感器将在2022年落幕。因此，像ADI、Valeo、Hella、UMS等公司目前主要只涉及24GHz的解决方案，这些公司不包括在内，但预计它们中的许多公司很快会进入更高频率的解决方案。

2.各国初创公司

图：Ainstein汽车77GHz中远程雷达K-77

1）Ainstein

成立于2015年，是木牛科技的美国公司，主要生产针对无人机和汽车应用的雷达传感器。Ainstein汽车雷达Kanza-77结合了中距离和远程覆盖的广阔视野，在一个单一的包内提供两种测量模式。

它采用射频CMOS技术、强大的计算平台和先进的信号处理算法，最大带宽为2GHz，范围超过180米，最小距离分辨率为15cm，可探测并跟踪车辆行驶路径上多达64个静态及动态目标，并实现3D高清晰度的目标分离。Kanza-77可以根据客户需求实现高度定制化。

宽视角、中距离覆盖范围不仅可以检测到从相邻车道切入的车辆，还可以识别装备车辆宽度范围内的车辆和行人。远距离覆盖可提供精确的客体辨别、范围和速度数据，以及100米以外车辆的角度。

他们的T-79产品是新一代短程、宽带、高分辨率汽车雷达传感器。它是建立在射频CMOS集成电路技术允许超低功耗和低单位成本。高度集成的硬件设计与Ainstein专有的先进雷达信号处理算法相结合，使其能够在车辆上配置多个单元时进行高分辨率360°检测。这允许半自动或完全自动驾驶。

2）Metawave

2017年8月，施乐公司（PARC）剥离了Metawave公司，后者建立了基于工程超材料和人工智能（AI）的技术解决方案。Metawave正在为自主车辆和5G市场的智能波束控制天线系统进行商业化。利用机器学习和人工智能，Metawave正在建造第一个模拟波束导向雷达系统，能够区分接近的物体，在困难的驾驶场景和全天候条件下，使汽车更加安全和智能。

它的产品SPEKTRA利用模拟波束形成和波束转向技术以及先进的数字信号处理技术，提供低成本的解决方案，推动高度自动化驾驶的发展，并部署先进的自动安全功能，如左转辅助、盲点监控、自动紧急制动，自适应巡航控制、堵车驾驶员、高速公路驾驶员等。该产品通过分析交通模式实现三维成像、目标识别和分类、非视线目标检测和事故预测，在全天候条件下具有智能功能。汽车雷达的未来需要这些能力，这将使自动驾驶汽车成为现实。中波扬声器 可对350米以上车辆和200米以上行人进行检测和分类，比现有产品更远。

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3）Uhnder

Uhnder，是一家总部位于德克萨斯州奥斯汀的半导体初创公司，刚刚从隐形模式中走出来。据公司介绍，他们正在供应第一批全数字汽车雷达芯片。Uhnder采用先进的CMOS和数字编码调制（DCM）技术相结合的方式，提供性能更高、体积更小、功耗和成本更低的雷达。他们的雷达传感器可以在300米的范围内对环境进行三维成像。

芯片上雷达（radar-on-chip，RoC）具有12个发射天线和16个接收天线，利用77/79ghz频段形成192个虚拟单元。他们在ISSC2019上提出了一种原型，使用由外部PLL产生的15.2至16.2GHz LO：通过使用多相滤波器将差分LO输入转换为正交。滤波器输出通过差分100欧姆端接传输线缓冲并分配到所有TX/RX信道。

所有通道使用限幅放大器和次谐波正交注入锁定振荡器，以5×注入低频产生毫米波载波。数字信号处理和其他雷达信号计算能力由两个带浮点支持的CPU和两个DSP在同一芯片上支持。整个软件定义的硬件管道能够进行高达20tera的Ops基带处理。这是相当多的模拟和数字内容打包到一个芯片上。

天线单元为波导耦合，采用衬底集成波导与芯片低损耗耦合。用外部锁相环对雷达进行了测试，在1MHz偏置下，77.5ghztx相位噪声为-110dBc/Hz。在本文中，8个tx同时在MIMO模式下工作。作者报道了超过30db的抵消，与存在自干扰时相比，它允许同时降低相关噪声地板约20db。

该传感器可以使用MIMO或波束形成/波束控制模式在3D中实现更大的距离和感知。Uhnder采用CMOS和从蜂窝通信中借鉴的先进数字处理技术相结合的方法，使其比现有雷达传感器具有竞争优势，甚至可以应用于5G毫米波通信，机器人和监视应用。

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3. 车载雷达芯片企业

1）Vayyar

Vayyar的传感器由一个集成的、高性能的带大内存的数字信号处理器（DSP）增强，无需外部CPU就能执行复杂的成像算法。Vayyar技术利用MIMO技术生成高分辨率4D图像。由于有大量的收发器和先进的数字信号处理器，它们能够产生高精度的高分辨率轮廓。Vayyar芯片上的射频传感器有48个60 GHz和79 GHz宽带的收发器，允许超过数千个虚拟通道。

该芯片还包括一个用于实时信号处理的内部DSP，省去了对外部ECU的需求。这种双频段解决方案很容易集成到现有的汽车框架中，并提供多功能功能，以降低车辆所需的总体成本和传感器数量。

今年1月，他们的60GHz汽车级多输入多输出（MIMO）雷达芯片被添加到79GHz芯片上，60GHz解决方案提供了Vayyar 79GHz参考设计的完整功能，使汽车行业能够满足全球欧盟NCAP和美国热车需求。Vayyar的解决方案利用专有的4D点云体素成像，显示人的尺寸、位置、呼吸模式和运动。

60GHz解决方案为制造商和一级供应商提供与79GHz解决方案相同的ROC功能，从而提供了充分的灵活性，可以在不受监管限制的情况下开始全球大规模生产准备工作。

2）德州仪器

德州仪器的AWR1642设备是一个集成的单片FMCW雷达传感器，能够在76GHz至81GHz频段工作。

该器件采用TI公司的低功耗45纳米RFCMOS工艺制造，在极小的外形尺寸下实现了前所未有的集成度。AWR1642是一个理想的解决方案，低功耗，自我监测，超精密雷达系统在汽车领域。

该设备是一个独立的FMCW雷达传感器单片机解决方案，简化了76-81ghz频段汽车雷达传感器的实现。它是建立在钛的低功耗45纳米RFCMOS工艺，这使得一个2TX，4RX系统的内置PLL和A2D转换器的单片实现。它集成了TI公司的高性能C674x DSP作为雷达信号处理芯片的DSP子系统。

该设备包括一个基于ARM R4F的处理器子系统，负责无线电配置、控制和校准。简单的编程模型更改可以实现多种传感器实现（短、中、长），并且可以动态重新配置以实现多模传感器。此外，该设备作为一个完整的平台解决方案提供，包括参考硬件设计、软件驱动程序、示例配置、API指南和用户文档。

3）英飞凌

英飞凌已交付汽车77GHz雷达产品超过10年，出货量超过1亿。拥有全面的XENSIV 传感器系列，提供一系列RASIC 77-79GHz前端集成电路，专门用于基于雷达的驾驶员辅助系统，如自适应巡航控制和碰撞警告。能够探测和识别250米范围内的物体 解决方案使驾驶员辅助能力需要从欧洲NCAP（欧洲新车评估计划）获得五星级评级。

英飞凌系列雷达收发芯片（RASIC) 满足从自动紧急制动（AEB）到自动驾驶中的高分辨率雷达的所有安全关键应用对77-79GHz雷达的需求。它支持高达2GHz的调制带宽，使用快速斜坡进行精确的距离测量和MIMO的同时发射操作。

RXS816xPL是一个高度集成的设备，在一个设备中执行雷达前端的所有功能-从FMCW信号调节到数字接收数据输出的生成。用于温度、输出功率和多个监视器/监控电路的片上传感器允许校准和监控。编程和状态通过SPI进行通信。

4）恩智浦

NXP的TEF810X是完全集成的单片rfcmos77GHz汽车FMCW雷达收发机，该设备适用于76-81ghz全自动雷达频段的短、中、远程雷达应用。TEF810X雷达收发机是一种集3台发射机、4台接收机、模数转换器和低相位噪声压控振荡器（VCO）于一体的低功耗雷达收发机。

它支持2GHz赫带宽和4GHz拼接。该汽车雷达装置能够实现几个关键的驾驶员辅助和安全应用，如自动紧急制动（AEB）、自适应巡航控制（ACC）、盲点检测/监控（BSD/BSM）、后交叉交通警报（RCTA）、前交叉、交通警报（FCTA）、后防撞（RCA）、泊车辅助（PA），后部乘员检测/警报（ROD/ROA）、茧状雷达和成像雷达。

他们还提供MR3003，一个高性能，汽车合格的单芯片76-81GHz赫雷达应用收发机。MR3003收发器包括3个发射和4个接收通道。MR3003具有同类产品中最好的性能，例如具有TX相位旋转的高角度分辨率、由于低相位噪声和线性而实现的最佳对象类内分离，以及由于高输出功率和低噪声系数而实现的长检测范围。这是一个具有4GHz的BiCMOS雷达收发机，具有最高的目标分辨率，并且具有单独的LO-in和LO-out，用于主/从设置中的级联。

5）意法半导体

意法半导体为STRADA770M提供了一种带集成FMCW啁啾调制器和基于剖面的序列器的双频77ghz雷达收发机，目标是在76-77ghz和77-81ghz调节频带内应用于汽车雷达。

它被设计成与一个控制器/处理器集成在一个完整的雷达传感器中，该控制器/处理器负责：通过从接口对其进行配置；接收/处理通过主接口产生的原始雷达数据（如果来自每个接收通道，则对其进行采样）。

该器件可以合成出最佳性能所需的低相位噪声时钟，借助于外部40或50兆赫晶体，但也支持外部振荡器。可在单个电源电压（3.3 V）或两个不同的电源电压（3.3和2.6 V）下为设备供电；在这两种情况下，依靠多达6个外部无源稳定网络的集成LDO在内部产生附加电压（1.2 V和2.6 V）。为了实现内部调制器的环路滤波器，还需要一个外部无源网络。

4. 老牌企业，行业“守卫者”

1）Aptiv

2017年，德尔福汽车拆分公司，创建了Aptiv，专注于与自动驾驶汽车相关的技术，德尔福技术专注于动力总成开发。根据Systems Plus Consulting在2018年的报告，Aptiv的SRR3设备是2015年通过认证的侧面和背面雷达传感器。

它设计用于各种ADAS应用，如盲点、车道变换辅助和交叉交通警告。它有三种不同的PCB基板，其中两种专用于射频信号处理和传输。该器件工作在76-77GHz频段，包含40个由腔波导馈电的H极平面天线。由于其体积小，它可以与标准的双板雷达模块竞争。他们还在这个模块中使用分立器件，而许多其他公司已经转向MMIC方法。

2）Veoneer

2018年6月，奥托立夫将其安全系统产品剥离为Veoneer。他们已经交付了超过3800万个雷达传感器（他们的雷达传感器产品线最初是与MACOM合作的，在分拆前卖给了Autoliv）。Veoneer的高分辨率雷达允许增加检测点，从而提高了解自由空间的能力，在多目标环境中更好地分离目标，并在盲点警告和后交叉交通警告中更精确地检测。

Veoneer的77GHz雷达系统可以看到迎面而来的车辆，并在高速公路行驶期间自动管理车道变化。Veoner提供77GHz高分辨率雷达和77GHz多模雷达。它们的特点是：主动盲点、后交叉口交通警报、自适应巡航控制、变道辅助、安全门打开、前/后碰撞警报、自由空间检测和自动紧急制动。

3）BOSCH

博世正在生产第四代远程雷达传感器（LRR4），该传感器建立在前三代雷达开发和制造过程中积累的经验基础上。LRR4是一种单基地多模雷达，有六个固定天线。中央四个天线具有最佳性能，可在更高速度下记录车辆周围环境。

它们以±6度的开度形成聚焦光束模式，在相邻车道交通干扰最小的情况下提供出色的远程检测。在近距离范围内，LRR4的外部两个天线可将视野扩大至5米处的±20度，从而能够快速检测进入或离开车道的车辆。

4）Continental AG

大陆的ARS540是一款高性能远程雷达传感器，能够与其他技术相结合实现高度自动化驾驶。它以最先进的传感器尺寸提供最佳的雷达性能。ARS540的优点之一在于它的紧凑性和灵活的使用，使得它更容易在整个车辆平台上使用。

由于更高的分辨率和更精确的检测，提高了性能。新一代雷达的一个特点是与前几代雷达相比具有更高的分辨率，因此可以提供更好的交通状况图片。此外，由于传感器的高程测量精度，可以检测到路缘石等道路限制，以及桥下交通堵塞的尾部等物体的高度。

ARS540也基于可扩展的模块化原则，其功能范围分级，灵活支持车辆制造商的不同要求和电子电气（E/E）架构。由于使用77千兆赫技术的全球趋势，传感器的分辨率越来越高，有助于更准确地检测更小的物体，例如丢失的备胎或脱落的排气管。它的范围高达300米，扫描角度为±60°是可能的，这使得在第一步实现高级驾驶员辅助功能和在未来的自动驾驶。

5）Denso

电装生产了一种毫米波雷达传感器，用于测量前方车辆和其他物体的相对速度和距离。根据此传感器的测量结果，碰撞前安全系统会通知驾驶员可能发生碰撞，收紧安全带以保护乘客，对制动器施加额外压力，并激活其他驾驶辅助系统以在发生碰撞时将损坏降至最低。

5）ZF Friedrichshafen AG

德国汽车供应商采埃孚ZF Friedrichshafen AG于2015年收购了TRW Automotive Holdings。ZF汽车公司生产的AC1000T是一个77GHz的中程雷达系统。它提高了速度分辨率，范围高达200米（它在一个地方说，但产品网页180米）。它具有高达70度的水平扫描角度（产品页面上为60度），适用于自适应巡航控制、预期碰撞警告和自动紧急制动等应用。

6）Nidec Elesys

日本电产艾莱希斯公司生产一款76GHz雷达传感器，用于确定其他物体的距离和相对速度，以用于ACC和其他安全应用。它的工作范围为150米，只有16度的水平视角，因此与竞争对手相比显得非常有限。

7）Smartmicro

德国Smartmicro与奥迪合作发明了车道变更辅助（LCA）雷达，并于2006年与一个生产合作伙伴开始生产。该专利技术后来通过引入盲点检测（BSD）、后交叉交通辅助（RCTA）和后碰撞警告（RCW）等附加功能得到了增强，远程前方碰撞警告（FCW）传感器于2008年投入生产。

如今，76-81GHz的传感器已经被开发出来并批量生产，用于所有类型的角雷达应用，带宽高达4GHz，射程120米，以及第四代自适应巡航控制（ACC）、自动紧急制动（AEB）和其他功能。奥迪、大众、宝马、马自达、保时捷、PSA和现代/起亚等客户使用smartmicro技术。他们提供由smartmicro制造的高性能汽车级产品。

它们具有自动车辆集成的特殊功能，代表了第四代汽车雷达传感器，引入了4D/UHD技术。功能包括4D/UHD分辨率，角分辨率和仰角测量，高达4GHz带宽，可切换的多模（短/中/长）单周期延迟，多波段，具有高达四个中心频率，无干扰操作，自适应天线：宽/窄或直/斜视软件可选