TI的毫米波雷达玩儿法 可能友商们都要“自闭”了

来源:华强电子网 作者:Andy 时间:2019-05-14 11:57

TI 毫米波雷达 友商

  传感器芯片行业向来都是巨头争食的市场,无论新兴团队如何以技术创新和本土化等优势来标榜自己,在面对像TI、英飞凌、恩智浦以及ST这类头部玩家时,也难免都会望而却步。毕竟是倚靠着博世、大陆、海拉以及电装、德尔福这类全球顶级Tier 1的庞大设备出货量,TI、NXP等芯片大厂借助这种优势,如今已牢牢把控住了整个车载传感器芯片行业的渠道和市场。就拿当下很火的毫米波雷达芯片来说,目前仅博世、大陆、海拉、富士通天、电装、采埃孚天合、德尔福、奥托立夫、法雷奥这9家供应商,就占据了全球88%的毫米波雷达市场份额,而整个雷达产品当中,芯片的成本占比很大(大概占到毫米波雷达总成本的70%),这也就使得这些毫米波芯片主流供应商能够在这个细分的行业不断的挖出高价值的金矿。

  不过,科技市场的行情向来都是变幻莫测、波诡云谲。当今任何一家公司,要想在半导体芯片市场获得长久的成功,必然不能把鸡蛋放在同一个篮子里。就连过去多年在汽车市场斩获颇丰的半导体芯片巨头TI,如今也正加速从汽车向智能楼宇、机器人以及工业自动化等新兴应用场景转型,以最快的速度抢占着有限的市场“金池”。

    “智能感知+边缘计算”的重要性

  端侧应用智能正愈演愈烈,如今越来越多的应用场景都需要毫米波传感器不仅具备能够感知环境的能力,还要在本地侧作出实时的决策和判断,同时避免被干扰,这在当今毫米波雷达应用最广泛的汽车场景抑或是工业类场景已经成为普遍的需求。比如针对很多自动化工厂内的工业机器人,客户都希望毫米波雷达设备能够越来越智能,即在准确感知环境的基础上,对数据做智能化和边缘侧的决策与处理。

  4月25日,TI在深圳举办了“2019 TI毫米波技术巡演”,华强电子网作为少数受邀媒体参加了本次活动。针对TI在毫米波雷达芯片上有何技术创新,德州仪器 (TI)工业雷达产品营销总监Robert Ferguson对华强电子网记者表示:“TI的毫米波是一个智能化的设备,它现在不仅仅是做一些环境的感知,这里面也有线上的处理能力。比如说,有DSP,在本地云、管、端,有云计算或边缘计算这样的能力包含在内,这是TI毫米波雷达芯片非常大的特点。第二,在感知层面上,也有着4G的带宽,这样能够使得很多细节和感知精度能达到非常高的水平,同样的器件,TI的毫米波雷达既可以用在汽车上,也能够在大街上、马路上或者是智能家居以及工业这些领域发挥价值。”

  Robert Ferguson,德州仪器 (TI)工业雷达产品营销总监

  至于如何实现“智能感知+边缘计算”的能力,Robert Ferguson进一步解释,因为TI有内嵌的处理器,所以芯片会实时的在边缘将数据处理掉,不需要把数据传到云端,然后再传回来,就能实时地处理掉这些信息。这些进程都是自动化的,其中用到了一些智能算法,比如可以将物体分离,分离成人抑或是其他的物体。而且,传感器基本上可以用在任何领域,不像有一些摄像头,大家会比较担心其侵犯隐私,TI的毫米波传感器不会存在这些问题。

  Robert Ferguson也多次强调了毫米波雷达芯片在感知层面上配备了4G的带宽,这究竟能带来哪些优势?Robert Ferguson表示:“4G带宽能够让毫米波雷达对整个环境的感知非常精确,TI把它量化之后,24GHz的雷达解析度提高了20倍,其中都是非常精细的一些动作。比如,一个人坐在凳子上,TI毫米波可以感知到手指打字的动作,甚至可以探测到呼吸心跳非常细的动作。借助4G带宽实现的这种优势,TI可以更容易的把这些技术应用到工业以及智能家居等各种领域。”

     AoP:天线封装的“一大步”

  虽然现在使用毫米波雷达芯片来做方案的企业有很多,但一般情况下,射频设计大都不是他们的专长。毕竟,作为目前芯片设计领域的一种“黑色艺术”,射频的设计通常对微波以下频段的电路(包括低频和低频数字电路),需要在全面掌握各类设计原则前提下进行仔细规划,才能保证一次性成功设计;对于微波以上频段和高频的PC类数字电路,则需要2-3个版本的PCB方能保证电路品质;而像微波以上频段的RF电路,则往往需要更多版本的PCB设计并不断完善,而且是在具备相当经验的前提下,考量颇多。

  TI的AoP技术

  因此,很多情况下由厂商主导设计出来的方案,往往需要占用更大的板材面积,且如果走线不当,也将对整体方案的完整性和系统性能造成较大的影响,性价比也自然会大打折扣。

  蒋宏,德州仪器(TI)中国区嵌入式产品系统与应用总监

  但本次巡演中,TI带来的AoP正好切中了这一行业痛点,AoP(Antenna-on-Package)技术究竟能为方案开发商创造哪些价值?德州仪器(TI)中国区嵌入式产品系统与应用总监蒋宏非常兴奋的告诉记者:“AoP其实就是把天线做在芯片的封装上的设计,这样可以把整个芯片做的非常小,这都是行业里面一些非常领先的技术。这种设计中,典型的天线,TI已经做得很小了,这中间是10×10主芯片,周边的是上面部分的天线。整块的面积是55x55。TI用了这种新的AoP技术,就能把天线部分移到芯片背面,整个系统仅为15mmx15mm尺寸,极大地节省了系统空间和成本,面积相比24GHz产品节省75%,相比未采用AoP的60GHz毫米波雷达芯片,面积节省了40%。”这种封装的一体化小型化,在成本上给出了相当大的提升空间。

     TI的毫米波“武器库”

  验证一款芯片的最好方式,不是浮于表面分析其采用的先进技术,而是沉入市场看其真正能够创造多少价值。这次的巡演,TI现场也展示了基于其毫米波雷达技术各色各样的应用方案,如车载端摄像头与毫米波雷达的融合、户外50M范围人员检测、基于AWR1843的ROS系统演示、级联成像雷达、基于IWR1642的机械臂应用、体征探测等等。

  基于集成天线在封装上的TI毫米波传感器芯片

  事实上,传感器领域能够用来做人体检测的方案可不止于摄像头一种,如果毫米波雷达能够玩得转,人体检测也自然不在话下。其中,TI的DSP能够保证芯片全速运转的情况下功耗极小,蒋宏举例到,“TI毫米波做人体检测的时候,我们演示软件缺省设置是20Hz,也就是一秒钟检测20次;在很多场合为了节省功耗,我们可以把检测频率降下来,降低到一秒钟检测一次两次,比如说门禁系统,一秒钟两次就可以,这样可以把系统功耗降下来很多,这个是可以软件配置的。其实用TI的芯片让它全速运转,功耗典型的最高也才3W不到,可以说是很低的功耗,因为芯片里面有TI的DSP技术来做算法处理,可以支持低功耗运行。”

  体征探测方案

  甚至针对医疗领域,毫米波技术只要足够强大,也能够满足医疗行业的高精密监测需求。在这方面,TI重点强调了精度,蒋宏进一步表示,“TI的毫米波雷达可以做到医疗级的精度,因为有很多的医疗设备比如监护仪,病人烧伤或重度烧伤的病人就得要用这样的设备,去监测呼吸、心跳这些体征,这非常重要,它需要24小时实时看你的体征。常规的做法,TI毫米波雷达的精度可能可以做到厘米级,但如果还要特别精确的话,TI还能够做到体征、呼吸、心跳级别的精度,能感受到心跳带来的波动,精度能达到0.02毫米级别。”

  这也为毫米波雷达在医疗领域的应用打开了一扇新的窗户,据记者观察,TI可能是目前极少数能够将毫米波雷达芯片的精度做到医疗级的识别精度的厂商。如若TI能够将毫米波雷达技术导入这个体量庞大的市场,可想而知在医疗器械这一暴利行业的带动下,未来必将为TI毫米波创造出巨大的市场价值。

      小结

  相比同为毫米波雷达芯片一线的竞争对手,可以说,TI在毫米波技术上如今已达到了一个相当高的境界。这种精细达0.02毫米的感知精度,也为TI深入扩展毫米波雷达的应用场景开辟了更多新的机会。

  显然,作为毫米波雷达芯片的顶级供应商,TI如今并没有满足于在汽车领域获得的成功。通过继续深挖毫米波雷达技术的价值,TI的市场战略是继续推动该技术向工业以及智能楼宇等更多应用场景不断延伸,借助“智能感知+边缘计算”以及创新型的AoP封装技术,TI的毫米波技术或将很大程度上推动毫米波雷达市场迎来新的剧变。(责编:June)



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