ADAS无人驾驶的兴起,催生了传感器的需求。有研究机构预测,到2022年,全球车用毫米波雷达市场规模总计约160亿美元,而在这个160亿的市场中,芯片约达80亿美元。同时,随着工厂自动化、城市和家庭智能化的发展,毫米波雷达在工业、安防等领域也正在迎来自己的春天,增量市场正在呈现多元化的态势。

作为CMOS毫米波领域的开拓者,加特兰微电子一直专注于研发具有高集成度的毫米波雷达传感器芯片,致力于毫米波雷达在汽车、工业等关键应用领域的真正普及。近日,加特兰在媒体日上就着重介绍了在今年实现量产的AiP(Antenna-in-Package,意为封装里的天线)产品。

据介绍,加特兰AiP包含有多个收发通道并且支持MIMO技术,系统性能更为强大。与此同时在开发阶段,客户不需要投入人力和时间进行天线设计和测试,大大缩短整个产品的研发周期,从而缩短产品上市的时间。

AiP和加特兰的渊源要追溯到三年前。2017年第一代产品研发出来之后加特兰就开始了AiP相关的研发。在2018年的时候加特兰第一代AiP产品与Alps SoC样片同时问世,实现了毫米波雷达业界通道数量最多的AiP的设计。经历了四代的迭代和优化,AiP正式进入量产。

加特兰AiP芯片在设计和开发过程中遇到了诸多挑战——物理设计。12mm*12mm的芯片里面一共放了5240个过孔,161条信号线,12个天线单元;

需要考虑如何避免天线性能受影响。加特兰通过对构架和形态不断迭代,最终挑选出芯片和模组协同设计最优方案;

在封装方面需要考虑工艺和材料,还有散热的问题;最困难的一点就是电连接,多种不同的设计且同时要考虑信号的匹配、损耗等指标。

同时,作为一款汽车级芯片,需要满足芯片的高可靠性要求。加特兰AiP为满足车规级AEC-Q100,在可靠性方面做了11项、超过6000小时的可靠性实验。

加特兰AiP具备非常高的设计冗余度。我们都知道普通频段是76到81GHz,整个使用带宽只有5 GHz。加特兰的设计保证了带宽16GHz,相当于翻了3倍的能力。天线增益方面,它的使用带宽是5GHz,但是整个增益的需求满足的带宽其实是11 GHz,那也是说有200%的冗余。

对于应用在汽车ADAS系统或者无人驾驶技术,毫米波雷达是很重要的传感器。加特兰的AiP产品同时又扩展了毫米波雷达在舱内应用的可能性。在汽车舱内,毫米波传感器可以实现手势识别控制,检测驾驶员的生命体征,比如心跳呼吸等,以及检测舱内是否有物体存在。目前很多车厂对传感器提出了以上的功能需求,以防止儿童或者宠物被遗忘在舱内。使用加特兰AiP技术,只需要一个很小的传感器装在车顶灯位置或者后视镜位置就可以完成对车舱内生命体征的探测。

据介绍,毫米波雷达在市场上的应用场景还有很多,比如智能空调、监控领域等等。本质上来说,它是一个传感器,而通过AiP技术,客户可以快速地将其应用于各种行业的方方面面。加特兰预测,随着AiP技术的普及,到2024年全球毫米波雷达的容量将增长到4亿颗,AiP将给市场带来40%的增长。