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Arbe Robotics在高清汽車成像雷達中採用22FDX技術

關鍵詞:

22FDX

汽車高清成像雷達

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藉助高清成像雷達,汽車在各種天氣和照明條件下,無論距離長短,在任何方位、任何高度以及任何多普勒效應下,都能感應周圍的環境狀況。與當今市面上的感測器相比,它能夠更好地跟蹤速度和檢測距離。

美國近期發生的兩起與自動駕駛汽車有關的事故顯示,當前迫切需要改進感測器和ADAS(先進的駕駛輔助系統)相關技術。Arbe Robotics是一家以色列軍事雷達技術開發創業公司,它針對這一需求推出了基於格芯22FDX?技術高清汽車成像雷達晶元組

Arbe Robotics的成像雷達提供1°方位角、1.25°仰角、超過300米探測距離和100°寬視角的高解析度性能。該公司表示,其先進技術能夠探測到小型目標(例如人或自行車),即使被大型物體(例如卡車)遮住也能探測出來。這種成像雷達能夠確定對象是否在移動,以及朝哪個方向移動,並實時提醒汽車存在風險。

其他汽車感測器可能因為下雨,因為起霧,或者因為閃爍的燈光(例如突然出現反射光)而失靈。Arbe的雷達完全不會受到這些因素影響。定製雷達處理器能夠實時創建全方位的4D環境圖像,並根據其雷達特徵對目標進行分類

「我們的雷達所展現的性能要遠優於現有的雷達」,Arbe Robotics公司研發部門副總裁Avi Bauer表示,該公司在2015年創立於以色列特拉維夫。擔任之前的職位時,他曾對從鍺硅(SiGe)到CMOS體硅等多種可用工藝技術進行基準檢測,發現這些技術均存在不足。22FDX的全耗盡SOI技術能夠滿足雷達前端設備和處理器的需求。兩種晶元均基於22FDX構建,因而更易同時集成於單晶元解決方案中,這造就了該公司的新一代產品。

Bauer在他之前的工作中表示:「因為CMOS體硅技術的限制,我們在提升效率方面陷入困境」,其中包括功率處理。Bauer表示,依據28nm設計規則,CMOS在集成度和長距離雷達功率方面都存在不足。如今用於長距離雷達的硅鍺工藝雖然還不錯,但其耗電量高,且密度低。如果採用16nm FinFET工藝進行大型數字RF設計,成本太高,風險太大。

「採用SOI技術之後,設計更加簡單,且偏壓還可實現標準CMOS中無法實現的目標」,Bauer表示。對於傳輸和接收模塊,SOI的高電阻率襯底對無源組件(電感器和電容器)相當有利,並能提供出色的絕緣性能。「高品質的無源器件非常重要。進行22nm設計時,SOI工藝技術可以提供更出色的整體性能。」

Bauer表示,22FDX工藝無需採用基於FinFET的設計所需的高掩膜數量和昂貴的設計工具,因此能夠滿足公司的功率、性能和密度目標,同時仍然保持在摩爾定律的每功能單位成本曲線範圍內。速度和晶體管密度非常重要:高清成像雷達會生成大量數據,這些數據需要以極低的延遲,在檢測位置附近及時處理。Bauer表示,Arbe開發了一款定製處理器用於雷達數據分析,並使用現成的處理器管理存儲器和其他控制功能。

採用或不採用LiDAR

格芯高級總監Bert Fransis表示,通過採用在任何天氣條件下都能夠「視物」的高清成像雷達系統,ADAS汽車「擁有了戰勝LiDAR的條件。」Fransis表示,他相信高清成像雷達最終會大範圍部署取代LiDAR(激光探測與測量),後者基於激光感測器,常見於如今的ADAS試驗車車頂。ADAS公司可以將CMOS成像攝像頭和高清成像雷達相結合,從而「大幅降低汽車的可視系統所需的成本」。安裝在試驗車車頂、可以旋轉的LiDAR模塊耗費$10,000或更多的資金,只能在晴天使用,且提供的幀速率只有20 Hz。

目前的LiDAR模塊「不能在霧天、雪天使用。只能在嚴格的限制條件下,才能提供高解析度」,Fransis表示。

IHS Markit的汽車電子和半導體高級分析員Phil Amsrud表示,從基於MEMS的LiDAR到全固態LiDAR,LiDAR領域在持續創新,因此很多汽車公司很可能將LiDAR保留在「感測器融合」封裝中。「從我們如今掌握的數據來看,LiDAR不止是針對試驗車進行科學試驗,它的使用壽命應該會更長。現在,大家對於活動部件數量更少的新技術的研究投入了更多精力,不斷展開諸多合作。我們有理由認為,LiDAR將會應用於生產車輛中。它仍然在感測器融合考量的範圍之內,我認為這些技術將並行運行。」

3D+速度=4D

即使Arbe Robotics和其他公司將雷達的有效測量範圍擴展到300米以上,並能實現更高清的成像,但許多汽車公司仍會繼續部署LiDAR。Arbe Robotics聲明自己是首家提供高清4D圖像(3D+速度),可在寬動態範圍內實施監測障礙物的雷達公司。

Arbe Robotics市場營銷副總裁Shlomit Hacohen表示,公司目前可為客戶提供原型,預計將於明年初批量上市。「我們的成像雷達能夠真正提升道路安全性,因為它可以在所有天氣和照明條件下使用。與當今市面上的其他感測器相比,它能夠更好地跟蹤速度和檢測距離。」她表示。

如今的雷達支持安全系統,包括自適應巡航控制、盲點偵測和自動緊急制動。「但是,如果使用目前市面上的雷達,您就需要犧牲一些解析度和視場。」Hacohen說道。

Arbe Robotics系統可配置用於後視、側視或前視檢測。該公司稱,它可以達到1°方位角、1.25°仰角和0.1 m/s的多普勒高清解析度。它支持100°方位角的寬視場、30°仰角以及40 FPS(幀/秒)的實時刷新率。

Arbe Robotics的後處理技術已獲得專利,該技術通過將攝像頭和LiDAR僅指向目標區域以降低功耗。

考慮採用MRAM技術

我詢問Bauer,Arbe Robotics是否計劃採用格芯開發的eMRAM(嵌入式磁性RAM)技術,他表示Arbe Robotics考慮在下一代單晶元設計中採用該技術。「作為單個設備中的獨立系統,我們可能需要了解一下eMRAM技術。如今,我們已經處於關鍵階段,再添加一項功能(例如eMRAM)都可能增加風險。但是,我們正慎重考慮將其用在下一代設計中。」


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