Arbe Robotics在高清汽車成像雷達中採用22FDX技術
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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?技術的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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