2021年4月2日学术研究人员利用GlobalFoundries的技术来提高汽车雷达系统的射程、分辨率和可视范围，这是行业的一个关键需求。 作者：Gary Dagastine 自1999年以来，汽车雷达已经取得了长足的进步，当时梅赛德斯-奔驰公司称其为"教会了汽车去看"。那时，梅赛德斯推出了第一个商业化部署的基于雷达的自适应巡航控制（ACC）系统，即DISTRONIC系统，该系统最初作为特定车型的选项。 今天，当然，ACC是许多新车的标准配置，但它远不是唯一的汽车雷达应用，更多的汽车雷达正在路上。现代汽车可能有几个不同的雷达用于自动紧急制动、盲点监测、变道辅助和其他高级驾驶辅助系统（ADAS）功能。在不远的将来，增强的雷达能力将使更复杂的安全系统和更多的自主车辆成为可能。 作为世界领先的半导体制造商之一，GlobalFoundries（GF）提供了功能丰富的解决方案，使其客户能够为包括汽车雷达在内的高增长细分市场开发普适性芯片。GF为这一应用提供的一系列平台--22FDX™、RF CMOS和SiGe BiCMOS--具有无可比拟的RF/mmWave性能、出色的数字处理/集成能力和超低功率运行。它们得到了全面的端到端服务的支持，满足了汽车行业对性能、可靠性、质量、封装和测试的苛刻要求。 GF的汽车、工业和多市场（AIM）业务部门是其汽车雷达解决方案的所在地，也是物联网和工业雷达应用的所在地，如交通监控和工厂自动化。(用于手机的运动感应雷达是GF的移动和无线基础设施业务部门的重点）。 鉴于汽车雷达的增长和重要性，Foundry Files采访了GF的AIM首席技术官Pirooz Parvarandeh和他的同事Farzad Inanlou，即AIM内部负责雷达和毫米波系统的首席技术官，以讨论这一领域的未来技术要求。 GF满足这些要求的策略包括通过GF的大学合作计划与关键的学术研究人员进行合作。我们最近讲述了这一计划是如何推动6G无线通信技术的发展。现在，为了了解GF的解决方案如何推动汽车雷达的进步，我们还采访了GF的学术伙伴Sorin Voinigescu，他是多伦多大学的教授，也是世界上领先的高频电子专家之一。 范围、分辨率和视场是关键 GF的Inanlou说，范围、分辨率和视场是对汽车雷达系统的主要要求，必须在所有这些方面作出重大改进，以达到行业的目标。"他说："范围，或者说雷达在汽车前方能看到多远，是汽车速度的一个函数，到十年末，我们将需要有范围为300米的系统，而不是现在的大约150米，以满足拟议的ADAS系统的需求。 "同时，我们还需要更高的分辨率来更好地区分物体，就像激光雷达一样。激光雷达是一种基于光的补充系统，现在它可以比雷达更真实地识别物体，但它在视觉环境退化的情况下，如大雨或大雾的情况下，效果并不好。他说："用雷达取代激光雷达是可取的，因为激光雷达技术往往更笨重、更省电、更昂贵。 "最后，为了在汽车周围建立一个完整的保护区，我们将需要有更大的视野，或者说能够从各个方向观察汽车周围。这将需要也许多达10个不同的雷达分布在整个车辆上。 需要的。更高层次的整合 还需要与CMOS器件进行更多的整合，以创建提供更多功能以及极其可靠、高功率效率和物理尺寸的汽车雷达。 Parvarandeh说，更大的整合将带来全新的能力，并将为汽车制造商带来新的机会。"假设你前面的车突然停下来。他说："除了自动紧急制动之外，下一个技术里程碑是能够环顾四周，计算你的汽车是否能够绕过它，考虑到可用的时间加上你的汽车附近的任何交通或其他障碍物。"这不仅对安全很重要，而且还因为它将给汽车制造商提供一个他们可以用来吸引客户的新功能。" 事实上，最近宣布的GF与一级汽车供应商博世之间的协议说明了高度集成的汽车雷达系统的重要性，博世选择GF作为其开发下一代毫米波（mmWave）汽车雷达系统芯片（SoC）的合作伙伴，部分原因是GF的22FDX射频平台的广泛功能集成能力。 "Parvarandeh说："现在，汽车雷达的工作频率为80GHz，高于手机频率，你想把这些毫米波频率放在具有高性能数字CMOS能力的同一芯片上，所以22FDX平台就发挥作用了。 "他说："低功耗运行也很关键，不仅因为能源效率是可取的，而且因为高功率设备会变热，而这些设备在车辆中的位置对是否能有效散热起着重要作用。"热量会影响到可靠性，未来我们预计在车门和其他位置会有更多的电子器件，在那里很难摆脱热量，所以像22FDX这样的高功率解决方案是必须的。" Inanlou说，GF的22FDX解决方案系列已经在低功耗的情况下提供了高性能，但GF已经制定了技术路线图，以实现更高的性能、工作频率和集成度，以及SiGe技术中尽可能高的Ft和Fmax性能。 这就是与Voinigescu教授和其他人建立伙伴关系的原因所在。"Inanlou说："现在我们正在与全球八位教授合作，他们正在进行下一代雷达的重要研究。"这些合作很重要，因为它们为我们的技术带来了整体的参考设计和证明点，补充了我们自己的内部团队正在进行的工作，他们的毫米波参考设计工作往往是根据行业需求和规范定制的。" 世界高频电子专家 Voinigescu教授从20世纪80年代初就开始接触高频电子技术，当时作为罗马尼亚理工学院的一名本科生，他协助他的教授开展了一个开发10GHz无线电以远距离连接计算机的项目。"那时我们使用的是微波波导和分立二极管，而不是集成电路电子。我们把这些巨大的三米宽的天线放在建筑物的顶部来发射和接收信号，而我似乎总是在上面试图对准它们。" 他继续说："我一直对无线和光纤技术感兴趣，因为我认为它们对我们的生活方式已经并将变得更加必要。事实上，我的看法是，继续在这些领域取得进展类似于遵循摩尔定律，只是与摩尔定律不同的是，持续进步的技术和经济效益不会结束。" Voinigescu在多伦多大学获得博士学位，并在北电网络工作，在那里他带头为使用SiGe等新兴半导体技术建造的无线和宽带光纤收发器提供最先进的建模方法。离开北电后，他与人合作创办了Quake技术公司，该公司在2001年成为世界上第一家将10-Gb以太网收发器商业化的公司。 作为IEEE会员，他获得了许多行业和加拿大的奖项，他在多伦多担任教授近20年，主要研究毫米波和100+Gb/s集成电路，原子级半导体技术，最近还研究了量子计算，他利用22FDX技术在高达200GHz的频率下操纵量子比特。 他有大约十几个博士生，他们自己的工作赢得了无数赞誉，还有一个学术界设备最齐全的实验室，用于测试和鉴定频率高达750GHz的设备和电路。 "没有硅，我们就无法做任何事情" 多年来，Voinigescu与IBM在SiGe技术方面进行了合作，当GF几年前吸收了IBM的半导体部门时，这种关系不仅继续存在，而且得到了扩展。 对GF来说，一个值得注意的好处是，Voinigescu与GF的22FDX平台合作伙伴博世也有长期合作关系。"我的团队与博世的研究小组长期合作，研究用于80-240GHz收发器的SiGe BiCMOS器件，这种合作一直持续到今天，除此之外，"他说。 Voinigescu说，他接手的大多数传感器项目，如汽车雷达应用，都在60-160 GHz的频率范围内，他现在几乎只在22FDX技术中工作。"FDX有一个独特的功能，可以让我们做一些否则会非常困难或消耗太多能量的事情，"他说。"事实上，它有一个后门，让你可以在不增加功率负担的情况下集成新的功能或提高电路的速度，这延长了器件的寿命，因为热问题较少。" "随着事情变得更加数字化，大量的信号处理必须在一个芯片上完成，所以如果你采用像22FDX这样的CMOS解决方案，而不是使用砷化镓、铟普或其他技术，你将享受到更多的数字功能和控制、功率优势以及在向更高频率发展的同时保留这些优势的机会。" 作为一个例子，他指出了他正在使用22FDX平台开发的一个汽车雷达系统。这是一个80/160GHz的双极化收发器，与竞争对手的设计相比，表现出更好的性能，相位噪声高出6-10dB。 "他说："没有硅，我们就无法做任何事情。 卓有成效的伙伴关系 Voinigescu说，他很感谢与GF在22FDX平台上的合作。GF为他提供了获得22FDX技术的机会以及必要的支持和指导。他和他的学生针对大于100GHz的不同应用对该技术进行表征，并与GF分享结果。 "做这项工作并不容易，但我们已经在100GHz以上的频率验证了我们的模型，"他说。"当人们看到我们的工作时，他们发现22FDX平台是一项有吸引力的技术。这对我的研究团队、GlobalFoundries、他们的客户以及整个行业来说都是胜利。"
