2018年4月26日作者：Dave Lammers戴夫-拉默斯 高分辨率成像雷达使汽车能够在所有天气和照明条件下，在长、中、短距离以及任何方位角、仰角和多普勒范围内感知环境。它跟踪速度，并比现在市场上的传感器更好地探测距离。 最近在美国发生的两起与自动驾驶汽车有关的事件表明，迫切需要改进传感器和相关的ADAS（高级驾驶辅助系统）技术。Arbe Robotics是一家扎根于以色列军事雷达技术开发的初创公司，它开始推出基于GLOBALFOUNDRIES公司22FDX®技术的高分辨率汽车成像雷达芯片组，是响应这一需求的公司之一。 Arbe Robotics公司的成像雷达提供1°方位角和1.25°仰角的高分辨率，距离超过300米，视场宽达100°。 该公司表示，其先进的技术允许探测小目标，如人或自行车，即使它们在某种程度上被卡车等大型物体所掩盖。成像雷达可以确定物体是否在移动，以及在什么方向，并实时提醒汽车注意风险。 而其他汽车传感器在下雨时，如果有雾，以及由于刺眼的灯光，如突然的反射，就会失效。Arbe的雷达完全无视所有这些因素。定制设计的雷达处理器创建了一个完全实时的4D环境图像，并利用其雷达特征对目标进行分类。 这家成立于2015年、位于特拉维夫的公司的研发副总裁阿维-鲍尔说："我们能够展示的性能已经超越了现有的雷达"。在之前的工作中，他对现有的工艺技术--从硅锗（SiGe）到块状CMOS--进行了基准测试，发现它们都有所欠缺。22FDX的全耗尽SOI技术同时满足了雷达前端设备和处理器的需求。在22FDX上制造这两种芯片将使它们更容易结合成一个单芯片解决方案，作为该公司的下一代产品。 鲍尔说，在他以前的工作中，"由于散装CMOS的限制，我们在效率方面遇到了玻璃天花板，"包括功率处理。鲍尔说，在28纳米的设计规则下，CMOS在集成度和远程雷达功率方面都有缺陷。硅锗--今天用于远程雷达--性能良好，但功耗大，密度低。在16纳米FinFET工艺上转向主要是数字的射频设计将是太昂贵和有风险的。 "鲍尔说："有了SOI，设计就更简单了，（电压）偏置允许你做一些在标准CMOS中无法做到的事情。对于发射和接收模块，SOI的高电阻率基底有利于无源元件--电感器和电容器--并允许良好的隔离。"高Q值的无源器件很重要。在22纳米，SOI允许更好的整体性能。" 鲍尔说，通过避免基于FinFET的设计所需的高掩模数和昂贵的设计工具，22FDX工艺满足了该公司的功率、性能和密度目标，同时保持在摩尔定律的每功能成本曲线上。速度和晶体管密度非常重要：高分辨率成像雷达产生了大量的数据，这些数据必须在靠近传感地点以极低的延迟进行处理。鲍尔说，阿尔贝为雷达数据分析开发了一个定制的处理器，并使用一个现成的处理器进行存储和其他控制功能。 是否使用LiDAR GF公司的高级主管Bert Fransis说，有了高分辨率成像雷达系统，它可以在所有天气条件下 "看到"，ADAS车辆 "与LiDAR相比，会有一些赢家。"Fransis说，他相信高分辨率成像雷达最终将在很大程度上取代LiDAR（Light Detection And Ranging）的部署，LiDAR是当今ADAS测试车顶部经常见到的基于激光的传感器。ADAS公司可以将CMOS图像相机和高分辨率成像雷达结合起来，"大大降低汽车视觉系统的成本"。安装在测试车顶上的旋转激光雷达模块的成本为1万美元或更多，而且只有在晴朗的日子里才能很好地工作，即使如此，也只有相对微薄的20赫兹帧率。 今天的LiDAR模块 "在有雾、有雪的天气里不能工作。他们只在严重的限制条件下提供高分辨率，"Fransis说。 IHS Markit的汽车电子和半导体高级分析师Phil Amsrud说，LiDAR领域正在进行创新，包括基于MEMS的LiDAR和全固态LiDAR，这些创新可能会使LiDAR留在许多汽车公司的 "传感器融合 "包中。"看看我们现在拥有的数据，LiDAR将拥有更长的生命，而不仅仅是作为测试车辆的科学实验。有这么多的努力在新技术上，有这么多的移动部件，有这么多的合作正在进行，我们相信LiDAR将被用于生产意图的车辆。它仍然适合于传感器融合的思维方式，我看到所有这些技术都在平行运行。" 3D加速度等于4D LiDAR很可能继续由某些汽车公司部署，即使Arbe Robotics和其他公司将雷达的有效距离推到300多米的范围，并推到更高的分辨率成像。它声称自己是第一家提供高分辨率4D图片（3D+速度）的雷达公司，在宽动态范围内进行实时障碍物探测。 Arbe Robotics公司的营销副总裁Shlomit Hacohen说，该公司现在正在向客户提供原型，并将在明年初转为普遍供应。"我们的成像雷达是道路安全的真正推动者，因为它可以在所有天气和照明条件下工作。她说："它跟踪速度，检测距离，比市场上任何其他传感器都好。 今天的雷达支持安全系统，包括自适应巡航控制、盲点检测和自动紧急制动。"然而，对于目前市场上的雷达，你需要在分辨率和视场之间进行权衡，"Hacohen说。 Arbe Robotics系统可被配置为后视、侧视或前视探测。该公司宣称其超高的分辨率为1°方位角、1.25°仰角，多普勒分辨率为0.1米/秒。它支持100°方位角、30°仰角的宽视场，实时刷新率为40 FPS（每秒帧数）。 该公司已为其后处理技术申请了专利，该技术通过仅将相机和LiDAR指向感兴趣的区域来降低功耗。 正在考虑的MRAM 我问Bauer，Arbe Robotics公司是否计划使用GF公司开发的eMRAM（嵌入式磁性RAM）技术，他说Arbe Robotics公司的下一代单芯片设计正在考虑使用该技术。"作为单一设备中的独立系统，我们可能需要看一下eMRAM。今天，我们已经处于边缘状态，再增加一个像eMRAM这样的功能会增加风险。但我们正在为下一代认真研究它。" 关于作者 Dave Lammers Dave Lammers是《Solid State Technology》的特约撰稿人，也是GF的Foundry Files的特约博主。Dave在20世纪80年代初在美联社东京分社工作时开始撰写关于半导体行业的文章，当时正值该行业的快速发展期。他于1985年加入E.E.Times，在接下来的14年中，他一直在东京报道日本、韩国和台湾。1998年，戴夫和他的妻子Mieko以及他们的四个孩子搬到了奥斯汀，为E.E.Times建立了一个德州分社。作为圣母大学的毕业生，戴夫在密苏里大学新闻学院获得了新闻学硕士学位。
