毫米波雷达因其高性价比、强穿透力、无需光照等优势,无论是前向雷达还是角雷达,都在自动驾驶/辅助驾驶领域发挥着重要作用。随着如今NOA(Navigate on Autopilot 自动辅助驾驶导航)的兴起,毫米波雷达更是声名赫赫。
“加特兰在智驾行业中已经较为知名了,但是在座舱应用中的知名度还不够广泛。”加特兰微电子产品市场经理吴亨迪谦虚地表示。实际上不止加特兰,在智能座舱领域,毫米波雷达的渗透率都不是很高。
加特兰创立于2014年,是毫米波雷达芯片开发与设计的领导者。加特兰拥有目前业界最全面的毫米波雷达芯片产品组合,产品包括77/79 GHz和60 GHz的射频前端芯片、SoC和SoC AiP芯片等,应用于包括角雷达、前雷达、成像雷达、舱内雷达、门雷达等汽车辅助驾驶及自动驾驶领域,以及智能家居、养老监护、安防监控、智慧交通、安检成像等工业消费领域。
从CPD说起
根据Yole Développement 2020年的一份数据显示,OMS(乘客检测系统)的市场规模将从2020年的30万台增长至2025年的1800万台。
为什么市场会如此迅猛增长?其中重要原因是因为CPD。
CPD全称为Child Presence Detection儿童遗忘检测系统,是一种旨在避免幼儿被困在车辆中导致热中暑死亡的车辆安全技术。据统计,每年美国约有 50 名婴儿因被留在车内而死亡。 为了避免此类悲剧发生,各国政府都在推行安全规范,强制该功能成为新车的标配。
比如欧盟已经将CPD技术列为“E-NCAP 2025”的标准配置之一,要求所有新车辆必须配备CPD技术以获得最高安全评分,美国的Hot Cars Act也有望于2025年通过,中国也在2024 CNCAP上设立了专门的CPD章节。
CPD检测的方法
一般而言,CPD的实现方式分为直接识别和间接识别两大类别。
直接方式指通过尝试检测心跳、呼吸、运动、或其它生命指征来判定车内否存在活体生物。间接方式指通过车门打开、压力感应、电容感应等一些逻辑信息来推断车内人员存在的可能性。例如,压力感应通过检测座椅上的压力变化来判断是否有儿童遗留在车内。间接方式的优点是准确性高,容易安装;缺点是对放置的物体会有误报,而且对于不在座位上的活体无法有效检测。
从2025年开始,只有采用直接传感技术的CPD解决方案才能获得E-NCAP评分,所以直接识别方式无疑是未来市场的重点。吴亨迪还特别强调,E-NCAP还提高了检测覆盖要求,例如脚垫上,后备厢等都需要检测到。
目前直接检测方式主要包括了摄像头、UWB以及毫米波雷达三大主流技术。其中摄像头由于隐私和光线遮挡等问题,并不适合最新的CPD要求。UWB同样是因为频率较低,精准度比60GHz的毫米波差。
吴亨迪表示,毫米波的优势是其他技术没有办法替代的,也正因此主流OEM都选择了毫米波雷达作为CPD的传感器。
毫米波雷达CPD的需求有哪些
总的来说,检测范围更广、覆盖更全、更精准可靠,是毫米波用于CPD的优势,同时也是其技术和产品不断迭代的主要方向。
吴亨迪举例道,CPD就和安全气囊一样,99%以上的时间都不运行,因此误报率一定要足够低,才能带来更好的用户体验。
另外,成本也是一个重要考量,如何能够通过一个雷达就覆盖全车,覆盖两排甚至三排座椅。
第三,则是不止输出报警信息,随着智能座舱概念的普及,客户需要更多的原始数据做多传感器信息的融合,因此需要更多的高速接口。
第四,随着车厂新车型推出速度加快,客户希望获得更快速的支持以及更完整的方案,从而简化开发流程。
这几点,也给毫米波雷达芯片供应商提出了挑战。在不久前举办的加特兰日上,公司发布了最新一代60 GHz Lancang-USRR毫米波雷达传感器,关于产品的具体新闻请参考:加特兰发布通用型短距离雷达新品昆仑和澜沧,堪称毫米波雷达“六边形战士”(https://www.eeworld.com.cn/qcdz/eic670207.html)
除了CPD,毫米波雷达在舱内还能做什么?
作为传感器,毫米波雷达在驾驶舱中,还可以有更多的玩法,吴亨迪列出了以下几种产品功能。
利用毫米波雷达的人员检测功能,还可以实现安全带提醒功能。相对于传统铺设于座椅下面的压力传感器,雷达探测可以节省额外的成本。
另外,毫米波雷达可以分辨出大人和小孩或者无人状态,因此可以针对乘客进行安全气囊分类部署。
第三,则是哨兵模式检测,可以监控车舱内部是否会非法入侵。
其次,是与DMS(驾驶员检测系统)进行融合,提供冗余和生命体征检测,诸如呼吸、脉搏等等。
另外,包括手势识别等更多创新的交互应用,都可以利用毫米波技术实现。
加特兰的四大核心竞争力
如今,加特兰以20%左右的市占率,800万片出货量,成为本土毋庸置疑的毫米波雷达领域头号玩家,这实属不易。要知道在毫米波雷达领域,玩家通常是英飞凌、恩智浦、TI等汽车芯片巨头们。
吴亨迪总结了加特兰成功四点原因,分别是CMOS毫米波技术,AiP技术,高集成SoC芯片以及缩短产品上市周期。
CMOS毫米波技术是近年来雷达行业的风向标,由于采用了标准工艺,因此比传统化合物半导体的性价比更高。2013年底,加特兰创始人兼CEO陈嘉澍从加州大学伯克利分校毕业,伯克利是全球首篇CMOS毫米波雷达论文的发源地,陈嘉澍也是在CMOS毫米波实验室完成的学业。带着对CMOS毫米波雷达未来的憧憬与肯定,陈嘉澍创办了加特兰。当初,除了加特兰之外,国际巨头们也刚开始进入这一市场。这种同步创新,也为加特兰的成功奠定了基础。
吴亨迪表示,CMOS毫米波技术最大的难点之一就是射频工艺,晶圆代工厂的PDK大多都是标准库,很少有超高频的积累。为此,加特兰和代工厂在摸索中合作,不断拓展射频性能边界,同时优化良率,实现了独一无二的积累。
有了射频工艺之后,加特兰又开始进一步集成,利用标准CMOS工艺开发毫米波SoC芯片,为雷达前端添加更多的数字处理功能,在提高集成度的同时大大降低了成本。
值得一提的是,相比其他厂商或多或少采用DSP进行雷达算法信号处理不同,加特兰则提供了雷达信号处理硬件全流程加速器,实现更快的处理速度以及更低的功耗。而这种创新,也使得加特兰与国际厂商实现了产品的差异化,并不是单纯做me too的国产替代。
第三个特色是AiP(Antenna-in-Package,封装中天线),通过把天线集成至封装上,从而降低了PCB面积,简化了天线及PCB布板设计。
第四则是做立足本地化的供应商。吴亨迪强调,服务和响应速度是加特兰的核心竞争力。“我们主要的竞争对手是国际主流大厂,在产品性能接近的情况下,我们的优势是离客户更近。”吴亨迪说道。
从产品定义,到售前支持再到FAE现场解决问题,国内公司之间的交流相比起国际公司要顺畅得多。吴亨迪特别强调和OEM及Tier1的良好关系,对于加特兰定义未来产品非常有益。尤其是对于CPD等新兴应用,不应闭门造车,而是要充分了解市场的痛点,才能开发出最符合客户需求的芯片。“其他厂商并没有专门的舱内雷达产品甚至门雷达产品,而是用角雷达或ADAS来做,这并不能满足客户的全部要求。”吴亨迪说道。
由于雷达的应用五花八门,服务的厂商也有几百家,加特兰不可能面面俱到。但是,通过其提供的各种算法、评估板、SDK、参考方案等等,依然大幅降低了客户开发门槛和周期。
除了立足中国之外,加特兰还在德国开设了办事处,“我们希望靠产品的影响力走向国际,我们也正在和更多的国际Tier1和OEM合作,把加特兰的平台布局到全球,而不只是国内本土化的平替方案。”吴亨迪说道。
写在最后
随着CPD相关法规的落地,舱内雷达不止要在高端车上布局,也要在平民经济型轿车上落地,随着国内车企的出海步伐加速,该功能越来越应该得到市场的重视。
吴亨迪也强调,虽然在法规推动下,舱内毫米波雷达的市场前景一片光明,但距离极致化的用户体验,还有很多路要走。
“加特兰的使命就是把毫米波技术广泛传播到人们的日常生活当中,为此我们要不断创新,推出更高性能、更易使用和更低能耗的产品。”吴亨迪表示,“智驾行业如此,舱内检测也是如此,都是为了守护驾驶员和乘客的安全,提升用户体验。”