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汽车摄像头线路板之迎接自动驾驶商业化，高精度成像也是刚需

文章来源：盖世汽车资讯作者：悄悄查看手机网址

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人气：3720发布日期：2020-09-25 09:21【大中小】

相较于激光雷达、摄像头等传感器，毫米波雷达由于具备全天候全天时的探测能力，即使在雨雪、尘雾等恶劣环境条件下依旧可以正常工作，再加上通过直接测量距离和速度，更容易实现对目标运动状态的检测，正逐渐在越来越多的新车上搭载。

以77 GHz毫米波雷达为例，有研究院统计数据显示，今年上半年国内新车累计搭载前向77GHz毫米波雷达201.65万颗，相较于2019年同期增长29.36%。下半年随着搭载ADAS功能的新车陆续上市，预计今年全年前向77GHz毫米波雷达搭载量同比增速将维持30-40%。

尽管如此，相较于整个汽车市场来说，毫米波雷达的装配率仍然处于低位，如何进一步推动这项技术在汽车领域的普及是亟待解决的问题。要想让毫米波雷达成为各级别车型都用得上的技术，还需要在性能、成本等多方面进一步突破，这里面毫米波雷达芯片将起到十分关键的作用。特别是基于CMOS工艺的毫米波雷达芯片，由于可以帮助毫米波雷达同时实现高性能、易开发、小型化、经济性等多重优势，正逐渐成为越来越多整车厂和零部件供应商的选择。

让毫米波雷达真正普及，小型化和经济性是关键

毫米波雷达在汽车领域的应用早已有之。不过早期毫米波雷达里的核心芯片所采用的工艺主要是GaAs、SiGe等化合物半导体，其中基于GaAs工艺的毫米波雷达芯片前端大都是分立式的，即发射器、接收器和处理组件均为独立单元，这使得雷达的设计过程十分复杂，产品体积也往往较大。

不仅如此，因上述原材料价格昂贵，导致毫米波雷达整体价格也相对较高，特别是77GHz毫米波雷达。所以在过去相当长的一段时间里，毫米波雷达主要是欧美高端车型的专属。

迎接自动驾驶商业化，高精度成像也是刚需

电路板小编认为毫米波雷达在汽车领域的应用前景绝不止于此，特别是在未来的辅助驾驶上将大有可为——只要这个传感器足够小，足够经济。彼时是2014年，用一句话形容，就是“那个时候自动和辅助驾驶也并没有现在这么火，无论是整车厂还是一级供应商，在这些方面没有特别明显的战略方向” 。但还是决定一试，以推动传感器真正普及。

采用完全不同的CMOS工艺取代价格相对较昂贵的化合物半导体工艺，从而降低毫米波雷达的价格。CMOS工艺在消费电子产品领域已经有了很成熟的应用，例如手机里的WiFi、蓝牙以及电脑中的处理器，都是用CMOS工艺实现的。相较于化合物半导体，这项技术具备更大体量的经济规模，如果毫米波雷达芯片也能够享受这种CMOS工艺所能带来的规模化效益，价格是可以大幅下降的。

为此，推出了AiP（封装集成片上天线），通过在芯片封装内部集成天线阵列，减少客户天线设计和高频板材投入，并大幅缩短模块研发和生产周期，加速毫米波雷达在汽车和行业市场的普及。汽车摄像头线路板小编了解到，客户拿到这款产品之后，连天线都不用设计了。因为雷达里面除了电子部分，设计难度和成本比较高、良率控制比较复杂的就数天线了，这款产品相当于大大降低了客户的开发难度。且由于将天线集成在芯片封装上，在易用性和降低雷达模块的体积方面，又有了进一步的提升。

虽然相较于传统的化合物半导体，CMOS工艺无论是在经济性还是集成度、可扩展性等方面都具有明显的优势，但是要基于这项技术研发真正符合车规级需求的毫米波雷达产品，并不容易。

汽车领域的企业来做，最大的挑战在于怎么用CMOS工艺实现77GHz这样高频的电路，并且保证噪声在可控范围内。此前就是因为未能实现技术上的突破，所以在77GHz毫米波雷达的普及方面，行业迟迟未有大的进展。尤其是要符合汽车开发的要求，比如芯片的工作温度范围要能够覆盖-40℃~125℃，而且要保证在汽车的整个生命周期内，芯片都能够在这么宽的温度范围内正常工作，整体的可靠性要求是非常高的。另外，功能安全也是很重要的一方面。功能安全最重要的作用是确保任一随机故障、系统故障或共因失效，都不会导致安全系统的故障，避免造成人员的伤害或死亡、环境的破坏、设备财产损失等。

除了传统的汽车雷达应用，毫米波雷达也将更多的被应用在“车外场景”，比如通过Alps AiP实现辅助泊车，环车的超短距探测，其中后者在拥堵等复杂的交通场景中尤为适用，可极大地弥补现有中长距传感器在近距离感知方面的不足，代替超声波传感器等实现相关的驾驶辅助功能。

还有车内生命体征探测，因为毫米波雷达可以用来监测呼吸心跳，现实生活中常有车主将儿童较长时间‘遗忘’在座舱内，在夏天这是非常危险的，借助毫米波雷达传感器可以很好地避免此类事故的发生。并且因为有了AiP技术，毫米波雷达可以做得特别小，在车内安装也十分方便，还不会涉及任何隐私问题。由此甚至可以拓展另一项技术——DMS的功能，通过将毫米波雷达与摄像头结合，对驾驶员的呼吸心跳等体征信息进行监测，以对潜在危险状态及时预警。

迎接自动驾驶商业化，高精度成像也是刚需

毋庸置疑，凭借CMOS工艺不仅极大地降低了毫米波雷达的开发门槛，真正成为了大多数品牌车型都用得起的一项技术，也推动了CMOS工艺在毫米波雷达芯片领域的“走热”，让这项技术逐渐成为行业主流。那么在已有产品相继市场化之后，更长远的未来毫米波雷达还将呈现怎样的发展趋势呢？PCB厂认为，主要有两个方向：第一、高精度成像；第二、依旧是小型化和经济性。

其中在高精度成像方面，传统的毫米波雷达虽然可以准确探测目标与雷达之间的距离、方位、速度等信息，但由于无法探测高度信息，所以无法成像，不能准确识别目标的形态，这也是毫米波雷达相较于摄像头和激光雷达的短板所在。但对于L3及以上级别的自动驾驶汽车来说，这类高精度探测需求又十分迫切，如果毫米波雷达也可以实现高精度成像，不仅可以与其他传感器进行互补，甚至能在一定程度上取代昂贵的激光雷达。

至于经济性和小型化方面，虽然现在毫米波雷达已经逐渐在新车上搭载，但整体的渗透率其实还很低，特别是二十万以下的车，至少还有一半没有搭载，而未来5~10年考虑到ADAS在汽车领域仍将是主流，如何进一步提升毫米波雷达的普及率？成本一定是关键因素。小型化带来的好处则是安装方便，并且可以同时在车上安装多个毫米波雷达。

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