对比ZF和特斯拉的4D毫米波雷达设计,国产4D毫米波雷达迅速崛起

发布时间:2023-07-07  

博世和大陆汽车在3D毫米波雷达时代垄断了中国前向毫米波雷达市场,但在4D时代风光不在,国产品牌强势崛起,其中最强的莫过于芜湖森思泰克。


2023年2月8日,森思泰克2片级联4D成像雷达STA77-6全球首发量产车型——理想L7正式发布上市。这成为国产4D成像雷达产品在乘用车前装市场的重要里程碑事件,森思泰克也成为国内先发落地两片级联4D成像雷达量产上市的企业。此前,森思泰克4片级联4D成像雷达STA77-8已搭载长安深蓝SL03车型量产上市。不仅是森思泰克,华域汽车、吉利系的福瑞泰克、比亚迪的弗迪科技、经纬恒润、纳瓦电子、德赛西威都在开发4D毫米波雷达,并且很快就会进入量产阶段。


森思泰克STA77-8的设计与ZF的4D毫米波雷达近似,但目前还未拿到STA77-8的拆解,因此拿ZF 4D毫米波雷达与特斯拉做拆解对比。


4D毫米波雷达背后的主要推手是德州仪器(TI),TI的毫米波雷达芯片AWR2243性价比极高,绝大多数4D毫米波雷达都采用AWR2243,其采用161脚FC-BGA封装,方便硬件设计以及可以使用稍微廉价的PCB,内置自标定和自检。同时,德州仪器提供完整的解决方案,让4D毫米波雷达门槛大幅度降低,不少整车厂都有能力自己开发4D毫米波雷达,特斯拉最为典型。特斯拉也是使用的AWR2243,与国内厂家并无差别。


TI AWR2243简介

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AWR2243最高支持到140度,这是德州仪器强大之处,一般支持到105度就已经算合格,125度就算非常优秀了。


NXP 4D毫米波雷达收发器TEF82XX参数

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性能而言,NXP毕竟是老牌射频大厂,性能略好一点,但德州仪器也有一些强的地方比如最高带宽是5GHz。此外,NXP的封装是比较少见的eWLB封装,性能较好,但价格不低。AWR2243的价格在18-20美元之间,量大可以再低一点。


TI AWR2243内部框架图

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图片来源:德州仪器


NXP 4D毫米波雷达框架图

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图片来源:恩智浦


ZF 4D毫米波雷达射频PCB板

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图片来源:浙商证券


ZF 4D射频板

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图片来源:浙商证券


ZF用了4片AWR2243级联,上下为接收天线,共16个,左右和中间是发射天线,共12个。

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特斯拉4D毫米波雷达射频板,仅用两片AWR2243,仅有48虚拟通道,性能只有ZF的1/4。8个发射通道中,2和3通道天线间距明显小于其他通道,间距小波束宽增益低角度分辨率低,适合近距离扫描,可用于解角度模糊。4到8通道均匀稀疏,加上1通道,间距大波束窄增益高角度分辨率高,适合远距离扫描,但存在角度模糊。ZF的发射和接收天线都比特斯拉多,无需这种选择性设计,无论远近性能都比较好。


ZF数字处理板

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图片来源:浙商证券


特斯拉的数字信号处理板


特斯拉和ZF都是用AMD(Xilinx)的芯片做信号处理,特斯拉是XA7Z020-CLG400ABX2209,ZF是XAZU3EG。


ZF XAZU3EG参数

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XAZU3EG包含4核心A53,双核心R5,还有一个简单的NEON单精度浮点运算器,一个MALI-400的GPU,154350个逻辑单元,360片DSP。至少可以达到ASIL-B级。


特斯拉用的XA7Z020参数

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特斯拉用的XA7Z020参数,跟ZF的XAZU3EG相比差距巨大。XA7Z020仅有两个A9核心,没有实时系统的R核心,估计连ASIL-A级都无法做到。仅有85K逻辑单元,没有GPU,DSP只有220。XA7Z020于2014年推出,在当时算比较先进的。


存储方面,ZF使用了两片美光的MT53E128M32D2DS-053 AUT:A。

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这是车规级的LPDDR4,单片容量4Gb。


特斯拉使用一片RAM存储,型号为MT41K64M16TW-107 AUT:J,代号D9TCG。

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这是一片古老的DDR3,因为XA7Z020也很古老,连LPDDR4都不支持,只能用DDR3,容量也很小,只有1Gb,单论存储ZF是特斯拉的8倍,这也反证了,特斯拉的数据量远低于ZF。有一点特斯拉倒是挺先进的,特斯拉使用了Marvell的88Q1010以太网物理层芯片,而ZF则是CAN-FD和以太网双接口,CAN-FD最高传输速率5Mbps,而88Q1010则是100Mbps,可能是因为特斯拉运算方面都是以太网接口,实际特斯拉用CAN-FD足够。


如此对比,对特斯拉似乎不公平。ZF性能优秀,但成本远高于特斯拉,特斯拉更在意的是成本而非性能。不过,特斯拉一方面用了最先进的车载以太网,一方面用了2014年的芯片和极为少见的落后的DDR3,这就让人无法理解了。


无论是智能座舱还是智能驾驶,中国企业都站在最前沿,特别是智能座舱,中国企业显然是领军人物,大可不必妄自菲薄,中国的汽车技术特别是汽车电子已经是引领全球潮流的领军者。


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