在“2019年慕尼黑上海电子展”期间，加特兰微电子科技（上海）有限公司发布了第二代CMOS毫米波雷达体系单芯片，首要面向轿车、工业和消费范畴。为此，《电子产品世界》等媒体访问了加特兰微电子CEO（首席执行官）陈嘉澍先生（左）和运营商务副总裁吕昱昭先生。
1 毫米波雷达商场
据加特兰供给的材料显现，雷达商场添加敏捷（如图1），其间轿车运用最大，工业和消费电子现在商场较小，但添加潜力可观。
车用毫米波雷达数量之所以添加很快，因为从轿车ADAS（高档驾驭员辅佐体系）到主动驾驭的演进进程中，对毫米波雷达的需求量添加（如图2）。详细地，全球量产车是每年1亿辆，一辆L3以上的车需求至少5颗以上的毫米波雷达，由此能够算出轿车的需求量是很可观的。假如再算一下潜在的超短距/超声波的代替，那就再添加1倍的商场。
此外，跟着毫米波雷达的体积减小、本钱下降，在工业和消费类电子中也有巨大潜力。
2 CMOS工艺的优势
现在，77GHz轿车毫米波雷达的CMOS工艺迸发期已到。此前，毫米波雷达阅历了砷化镓工艺、SiGe工艺（如图3），从2017年开端盛行CMOS工艺。CMOS工艺已被成功地许多运用在手机通讯中，比如Wi-Fi、蓝牙、GPS等，每个细分范畴出货量都超越10亿个。
CMOS的特点是低造价、集成度高。为此，加特兰也环绕CMOS工艺，2017年发布了榜首代77 GHz毫米波雷达射频前端芯片——Yosemite系列，以及用于工业和消费电子的60 GHz毫米波雷达射频前端芯片——系列，涵盖了从短距、中距到长距的一体化解决计划。2019年3月，加特兰又发布了第二代产品——Alps系列。
那么，CMOS为何比传统的Bi-CMOS工艺有优势？
首要，Bi-CMOS便是SiGe工艺，2007年开端就能够做了。Bi-CMOS工艺因为加入了锗类元素，使晶体管愈加活泼，所以它的作业频率能够更高。可是，Bi-CMOS工艺是难以做到大规划集成的，因而无法集成许多的数字处理才能。
第二，Bi-CMOS绝大多数的晶圆是8英寸的，而CMOS许多是规范的12英寸晶圆，所以本钱上面CMOS更有优势。
第三，CMOS工艺已被许多运用在各种范畴，比如个人核算、通讯等，这些细分范畴的年出货量在几十亿个。而Bi-CMOS工艺的运用限制在一些高频范畴，比如光通讯或一些基站的高速回传，那些运用范畴的年出货量只要千万级。所以CMOS工艺的经济规划带来的本钱效应是远远超越其他半导体工艺的，这也是为什么加特兰想要去用CMOS工艺完成任何看起来不太或许完成的这些运用。加特兰公司CEO陈嘉澍先生指出：“半导体职业有一个规则，任何能用CMOS工艺完成的产品，终究都会用CMOS工艺去完成，并完成许多遍及。”
3 加特兰的CMOS芯片的规划难点
已然CMOS有许多明显的优势，例如低本钱、高集成度，可是为什么很长时刻内并没有用来做77 GHz毫米波雷达？
因为在很长一段时刻里，因为CMOS的制程所限，使晶体管的速度达不到满意高的作业频率。大约从2010年开端，CMOS进入40 nm之后才具有这种或许性。加特兰也是在具有了这种或许性之后的榜首批发掘其潜力的公司。
加特兰在毫米波集成电路的规划方面的堆集是十分深沉的，从2004、2005年就开端研讨怎样用规范的低本钱CMOS工艺去完成高频的集成电路，以及模块和体系层面。可见，尽管加特兰成立于2014年，可是中心团队此前的经历堆集已超越10年。
那么，加特兰在研制进程中遇到了哪些技能应战？
首要是怎样在规范的数字CMOS工艺上完成毫米波频段的电路，而且是一个完好的体系，包含锁相环、发射机、接收机、混频器等，而且让这些体系能够作业在轿车所要求的温度规模：-40℃到120℃。CMOS工艺是被许多运用的半导体工艺，可是它本身不是为高频电路、高频运用规划的，它的最大才能仍是在于数字的集成。因而，需求充沛了解CMOS工艺的半导体特性，能够把潜在的作业在高频的特性才能发挥出来，而且做到契合轿车所要的温度规模，一起会用许多的数字电路去维护或去增进模仿电路的一些短板和缺陷，让整套体系作业得比用一个简略的工艺要更好。
第二点在于第二代Alps不只有射频前端，还有整个雷达信号处理引擎，因而怎样完成一个高功能、低功耗的雷达处理基带是一大应战。加特兰之所以不必规范DSP的原因也是在于选用硬件加速ASIC的方法能够完成更高的功能、更低的功耗。当然这要求规划者对毫米波雷达信号处理有充沛的认知，这会触及许多算法开发的作业，尤其是针对轿车场景的算法。轿车的雷达场景和传统军用的空中雷达仍是很不相同的。所以，这部分其实也是一大规划难题，整个业界也是处于前期开发的阶段。所以，加特兰投入了许多的精力——怎么样把整个雷达信号处理引擎集成到单芯片上，而且和射频前端无缝联接、同步合作作业。
4 与激光雷达、摄像头的联系
现在智能驾驭中心的两个传感器是视觉和毫米波雷达，现已被必定程度上运用在乘用车上面了，也将是未来L2到L3等级智能驾驭的主力传感器。
激光雷达现在更多的是运用在无人驾驭测验车上面，其最大瓶颈仍是在于本钱十分高，一颗激光雷达的本钱或许接近于一辆整车的本钱，在短期内是比较难完成在乘用车上安装的。所以假如看近5年乃至更长一段时刻内智能驾驭的遍及，最首要是视觉和毫米波雷达这两种传感器的遍及。
加特兰聚集在毫米波雷达这部分，期望经过供给高集成度、低造价和易运用的CMOS芯片，能够让更多的（轿车一级供货商）和更多的OEM（整车厂）赶快导入毫米波雷达传感器，让它们不只仅用于高端车， 乃至中端车、低端车都能用。
那么，毫米波雷达与摄像头的联系是怎么的？实际上，各种传感器未来是共存的。每种传感器有它的长处，也有缺陷。视觉的长处在于信息量大，能够辨认车道线、路牌、标识等。可是就像人眼相同，视觉无法做到精确地丈量间隔，而且受光线、气候影响都比较大。毫米波雷达是根据电磁波的，所以能够是全天候作业的，不受气候和光线的影响。而且毫米波雷达能够精确地丈量间隔，例如100米开外到底是100米仍是101 米。
因而，从长远来看，这些传感器会共存，彼此发挥自己的专长，补偿对方的短板，因为车也是需求冗余的。例如车的AEB（主动紧急制动）和ACC（自适应巡航）体系一般依靠两种传感器交融，未来即使一种传感器有满意的才能，也需求别的一种传感器去供给数据的相互查看，供给满意的冗余性。
5 与超声波、视觉的联系
超声波传感器的确现已被许多地运用了，可是短板也是很明显的。榜首，其丈量间隔十分有限，或许只掩盖3到5米。在较长间隔，例如监控车流，需求勘探几十米；勘探液面高度，也许是几十米的高度，这方面超声波是无法满意的。
关于手势辨认，其实超声波、视觉和雷达都能做手势辨认，各自有各自的长处和短板。视觉的短板在于其实许多手势辨认是消费电子产品，或许有一些隐私的问题，用户不太期望整个东西暴露在监控之下。超声波能够做近间隔的勘探，可是超声波的短板在于探头有必要是显露的，这必定程度上会影响产品的外观规划，用户会看到两个探头在外边，例如倒车雷达，你能够看到车上有许多当地打了孔，因为探头有必要曝露在外面。
而电磁波的优点在于能够隐藏在规划里边，不损坏整个外观。假如未来替代超声波倒车，车上底子不必打洞，它能够放在保险杠的后边。而放置超声波雷达，需求每辆车的色彩都适配一种。
手势辨认也是相同的，假如是手表或手机，用户不期望看到超声波的探头，而毫米波雷达能够隐藏在屏幕或者是外观的后边。
还有一点，超声波是不能勘探方向的，只能知道这个东西离你多远，需求多个超声波传感器协同丈量，因而全体计划的复杂度和体积会添加。
那么，毫米波的功耗怎么？
比较视觉和超声波，毫米波雷达是能够做到功耗最低的。因为超声波要输出声波，勘探几米的话需求十分高的电压，所以功耗并不低。
因为雷达传感器的运用场景不同，取决了它里边的算法完成和射频的装备不太相同。现在加特兰做的合适车载的Alps芯片是77 GHz的，能勘探一二百米的间隔，可一起勘探上百个方针。在消费电子手势辨认的运用里，因为没有这么远的间隔勘探需求，也不需求勘探许多方针，必定程度上是能够简化的，因而功耗不会和轿车雷达是同一个量级。
6 未来方向
加特兰首要仍是聚集在毫米波雷达传感器芯片的研制上，接下来会进一步进步勘探的功能，包含进一步针对一些运用进行小型化开发，高功能方面还包含方针数量的增多。再有，会研制新的射频芯片部分的架构和模块，还会进一步开发雷达的算法。
7 加特兰及第二代芯片的布景介绍
加特兰微电子2014年景立于上海，开创团队来自硅谷海归。公司具有毫米波雷达规划自主知识产权和经过验证的完好车规级芯片开发流程，是全球榜首家量产CMOS毫米波雷达收发单芯片的公司，也是亚洲榜首家经过车规认证的77 GHz毫米波雷达芯片公司，全球榜首家成功导入前装车辆并量产的CMOS- 77 GHz毫米波雷达芯片公司。
此次加特兰发布了第二代产品——77 GHz的Alps SoC。这一代与之前的产品有很大的进步和改变。最重要的是除了射频部分的功能进步之外，很大一部分是在数字部分，里边包含了雷达的处理引擎，即有CPU，这样把数字部分做得愈加完善了，优势是能够 缩短客户的开发时刻，简化开发进程；再有，跟着集成度的进步，也会让整个芯片包含体系的本钱再次下降。
别的， 还有根据77 GHz Alps SoC 的Alps AiP(Antenna in Package)产品，其最大特点是把天线/高频最难做的部分集成到封装里了，这样尺度会变得更小；别的不需求再做天线的规划，免去了后续的开发和高频的板材；再有是本钱会进一步下降。
第三，加特兰还推出一款产品是60 GHz的AlpsSoC，面向工业与消费类电子，是与加特兰77 GHz的Alps SoC芯片兼容规划的。
加特兰一切系列的产品都会在2019 年二季度开端供样，四季度正式量产。
（注：本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第4期第26页，欢迎您写论文时引证，并注明出处）
