基于CMOS工艺的毫米波雷达对行业的影响增大.doc

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1、基于CMOS工艺的毫米波雷达对行业的影响增大　　　　在目前三类主要的自动驾驶传感器中，毫米波雷达被视为性价比最高，有极强的穿透率，能够穿过光照、降雨、扬尘、下雾或霜冻来准确探测物体，可以在全黑的环境工作，可全天候工作。　　车载毫米波雷达的性能指标，通常有探测距离、分辨率等，而决定这些指标优劣的，是毫米波雷达内部的天线、射频、基带以及控制处理部分。当中射频的技术难度较高，主要负责微波信号的发射与接收。　　雷达要实现相应的功能，需要通过各个处理模块配合完成，而由于汽车的使用环境，对尺寸以及稳定性的要求较高

2、，这些特性回溯到源头，就取决于以上不同模块的集成。　　传统的做法是在雷达内集成各个不同模块，以SiGe工艺为主，技术成熟，但集成度较低，新兴的CMOS工艺可将不同模块集成到单芯片上，集成度较高，但还处在早期。　　传统的SiGe工艺　　半导体材料可以分为元素半导体和化合物半导体两大类，元素半导体指硅、锗单一元素形成的半导体，化合物指砷化镓、磷化铟等化合物形成的半导体。　　毫米波雷达芯片的工艺，主要分为锗硅(SiGe)和CMOS两种，SiGe工艺最早是由IBM于1998年推出量产方案，之后便广泛用于无线通

3、信IC制程技术之一。SiGe高频特性良好，材料安全性佳，导热性好，而且制程成熟、整合度高，具成本较低之优势。　　SiGe既拥有硅工艺的集成度、良率和成本优势，又具备第3到第5类半导体（如砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP））在速度方面的优点。　　毫米波雷达射频前端MMIC芯片、主处理器是毫米波雷达的硬件核心，前端主要包括收发模块、功放和处理模块。　　目前大多数毫米波雷达前端基于锗硅(SiGe)技术，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，这使得其设计过程十分复杂，并且整体方案体积庞大。

4、　　而在汽车应用中，一般会配备多个雷达传感器，如果采用锗硅(SiGe)传感器，空间上的限制使得其“难堪重任”。　　英飞凌的前端芯片采用转换频率为200GHz的硅锗（SiGe）制造工艺。该工艺作为KOKON项目的一部分，由德国联邦教育与研究部（BMBF）协助开发，专门设计用于汽车行业，并通过了相关认证。　　与目前使用的砷化镓（GaAs）组件不同，SiGe工艺可制造出更加小巧且经济实惠的雷达传感器。此外，英飞凌还推出了全新的集成测试方法，确保雷达传感器满足汽车行业苛刻的质量要求。　　CMOS工艺　　CMO

5、S与传统SiGe双极型晶体管相比,由于在低电压条件下也可运行，因此可降低耗电量。虽然CMOS存在低频区噪声偏大的问题，但两者在毫米波区域(76-81GHz)具有大致同等的性能，对于77-79GHz车载毫米波雷达应用,，CMOS低频区噪声大的问题并不太突出。　　同时，全球CMOS产业链已十分成熟，可大批量生产，基于CMOS技术实现毫米波雷达关键器件，可使整个雷达系统的成本显著下降。　　CMOS工艺一般分为RFCMOS、UltraCMOS、SiBiCMOS。RFCMOS工艺可分为两大类：体硅工艺和SOI（

6、绝缘体上硅）工艺。　　采用RFCMOS制程最大的好处，当然是可以将射频、基频与存储器等组件合而为一的高整合度，减小系统的尺寸、降低功耗、成本。　　在工艺技术改进的推动下，CMOS的速度可不断提高，79GHz波段可提供4GHz带宽，能够探测5cm范围以内的物体，提升了探测精度，实现更高范围的分辨率。　　NXP推出了高集成的雷达收发器技术（RFCMOS或BiCMOS）提供可扩展的系统解决方案，可解决超短距离，短距离，中距离和远距离雷达。TEF810X是一款完全集成的RFCMOS77GHz汽车雷达收发器。　

7、　MR3003是一款完全集成的BiCMOS雷达收发器，符合汽车要求的76-81GHz单芯片。MR3003具有同类最佳性能，例如具有TX相位旋转的高角度分辨率，由于低相位噪声和线性造成的最佳物体分离效果，以及由于高输出功率和低噪声系数导致的长检测范围。　　TI最新推出的毫米波雷达芯片AWR1642，采用德州仪器低功耗45纳米RFCMOS工艺制造，它是一款高端单芯片方案，实现了RF+MCU+DSP全集成，MCU可运行汽车开放式系统架构、集群和跟踪算法，DSP则可执行定点和浮点运算以提升处理效率。　　相比于

8、传统的24GHz方案，其外形尺寸缩小33%、功耗减少50%、范围精度提高10倍以上、整体方案成本更低。　　集成度更高是大势所趋　　博世中距雷达MRR工作在76-77GHz频段，三发四收，工作张角（apertureangle）可达±45度，能探测远达160米的物体。　　MRR采用了英飞凌77GHz的SiGe单片微波集成电路（MMIC）用作高频发射器和接收器，使用混合PTFE/FR4基板制作非对称结构，并配有平面天线。这两个RF裸片采用由英飞凌研发的嵌入式晶