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公司博客

Arbe Robotics在高清汽车成像雷达中采用22FDX技术

借助高清成像雷达,汽车在各种天气和照明条件下,无论距离长短,在任何方位、任何高度以及任何多普勒效应下,都能感应周围的环境状况。与当今市面上的传感器相比,它能够更好地跟踪速度和检测距离。

美国近期发生的两起与自动驾驶汽车有关的事故显示,当前迫切需要改进传感器和ADAS(先进的驾驶辅助系统)相关技术。Arbe Robotics是一家以色列军事雷达技术开发创业公司,它针对这一需求推出了基于格芯22FDX®技术的高清汽车成像雷达芯片组。

Arbe Robotics的成像雷达提供1°方位角、1.25°仰角、超过300米探测距离和100°宽视角的高分辨率性能。该公司表示,其先进技术能够探测到小型目标(例如人或自行车),即使被大型物体(例如卡车)遮住也能探测出来。这种成像雷达能够确定对象是否在移动,以及朝哪个方向移动,并实时提醒汽车存在风险。

其他汽车传感器可能因为下雨,因为起雾,或者因为闪烁的灯光(例如突然出现反射光)而失灵。Arbe的雷达完全不会受到这些因素影响。定制雷达处理器能够实时创建全方位的4D环境图像,并根据其雷达特征对目标进行分类。

“我们的雷达所展现的性能要远优于现有的雷达”,(2015年创立于以色列特拉维夫)公司研发部门副总裁Avi Bauer表示。担任之前的职位时,他曾对从锗硅(SiGe)到CMOS体硅等多种可用工艺技术进行基准检测,发现这些技术均存在不足。22FDX全耗尽SOI技术能够满足雷达前端设备和处理器的需求。两种芯片均基于22FDX构建,因而更易同时集成于单芯片解决方案中,造就了该公司的新一代产品。

Bauer表示,在他之前的工作中:“因为CMOS体硅技术的限制,我们在提升效率方面陷入困境”,其中包括功率处理。Bauer表示,依据28nm设计规则,CMOS在集成度和长距离雷达功率方面都存在不足。如今用于长距离雷达的硅锗工艺虽然还不错,但其耗电量高,且密度低。如果采用16nm FinFET工艺进行大型数字RF设计,成本太高,风险太大。

“采用SOI技术之后,设计更加简单,且偏压还可实现标准CMOS中无法实现的目标”,Bauer表示。对于传输和接收模块,SOI的高电阻率衬底对无源组件(电感器和电容器)相当有利,并能提供出色的绝缘性能。“高品质的无源器件非常重要。进行22nm设计时,SOI工艺技术可以提供更出色的整体性能。”

Bauer表示,22FDX工艺无需采用基于FinFET的设计所需的高掩膜数量和昂贵的设计工具,因此能够满足公司的功率、性能和密度目标,同时仍然保持在摩尔定律的每功能单位成本曲线范围内。速度和晶体管密度非常重要:高清成像雷达会生成大量数据,这些数据需要以极低的延迟,在检测位置附近及时处理。Bauer表示,Arbe开发了一款定制处理器用于雷达数据分析,并使用一个现成的处理器来管理存储器和其他控制功能。

采用或不采用LiDAR

格芯的高级总监Bert Fransis表示,通过采用在任何天气条件下能够“视物”的高清成像雷达系统,ADAS汽车“就拥有了战胜LiDAR的条件。”Fransis表示,他相信高清成像雷达最终会大范围部署取代LiDAR(激光探测与测量),后者基于激光传感器,常见于如今的ADAS试验车车顶。ADAS公司可以将CMOS成像摄像头和高清成像雷达相结合,从而“大幅降低汽车的可视系统所需的成本。”安装在试验车车顶、可以旋转的LiDAR模块耗费$10,000或更多的资金,只能在晴天使用,且提供的帧速率只有20 Hz。

目前的LiDAR模块“不能”在雾天、雪天使用。只能在严格的限制条件下,才能提供高分辨率”,Fransis表示。

IHS Markit的汽车电子和半导体高级分析员Phil Amsrud表示,从基于MEMS的LiDAR到全固态LiDAR,LiDAR领域在持续创新,因此很多汽车公司很可能将LiDAR保留在“传感器融合”封装中。“从我们如今掌握的数据来看,LiDAR不止是针对试验车进行科学试验,它的使用寿命应该会更长。现在,大家对于活动部件数量更少的新技术的研究投入了更多精力,进而不断展开诸多合作,所以我们认为,LiDAR将会应用于生产车辆中。它仍然在传感器融合考量的范围之内,我认为这些技术将并行运行。”

3D+速度=4D

即使Arbe Robotics和其他公司将雷达的有效测量范围扩展到300米以上,并能实现更高清的成像,但许多汽车公司仍会继续部署LiDAR。它宣称自己是首家提供高清4D图像(3D+速度),可在宽动态范围内实施监测障碍物的雷达公司。

Arbe Robotics的市场营销副总裁Shlomit Hacohen表示,公司目前可为客户提供原型,预计将于明年初批量上市。“我们的成像雷达能够真正提升道路安全性,因为它可以在所有天气和照明条件下使用。与当今市面上的其他传感器相比,它能够更好地跟踪速度和检测距离。”她表示。

如今的雷达支持安全系统,包括自适应巡航控制、盲点侦测和自动紧急制动。“但是,如果使用目前市面上的雷达,您就需要牺牲一些分辨率和视场”,Hacohen说道。

Arbe Robotics系统可配置用于后视、侧视或前视检测。该公司称,它可以达到1°方位角、1.25°仰角和0.1 m/s的多普勒高清分辨率。它支持100°方位角的宽视场、30°仰角以及40 FPS(帧/秒)的实时刷新率。

该公司的后处理技术已获得专利,该技术通过将摄像头和LiDAR仅指向目标区域来降低功耗。

考虑采用MRAM技术

我询问Bauer,Arbe Robotics是否计划采用格芯开发的eMRAM(嵌入式磁性RAM)技术,他表示Arbe Robotics考虑在下一代单芯片设计中采用该技术。“作为单个设备中的独立系统,我们可能需要了解一下eMRAM技术。如今,我们已经处于关键阶段,再添加一项功能(例如eMRAM)都可能增加风险。但是,我们正慎重考虑将其用在下一代设计中。”

About Author

Dave Lammers

Dave Lammers是固态技术特约撰稿人,也是格芯的Foundry Files的特约博客作者。他于20世界80年代早期在美联社东京分社工作期间开始撰写关于半导体行业的文章,彼时该行业正经历快速发展。他于1985年加入E.E.Times,定居东京,在之后的14年内,足迹遍及日本、韩国和台湾。1998年,Dave与他的妻子Mieko以及4个孩子移居奥斯丁,为E.ETimes开设德克萨斯办事处。Dave毕业于美国圣母大学,获得密苏里大学新闻学院新闻学硕士学位。

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