GF驱动下一代汽车雷达的发展

学术研究人员使用GlobalFoundries的技术来提高射程, 汽车雷达系统的分辨率和视野, 这是该行业的迫切需求.

由加里Dagastine

自1999年梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz)“教会汽车看东西”以来,汽车雷达已经取得了长足的进步。 正如该公司所说. 当时,梅赛德斯推出了首个基于雷达的自适应巡航控制(ACC)系统,并投入商用, 其DISTRONIC系统, 最初作为选择模型的一个选项.

今天, 当然, ACC是许多新车的标准配置, 但这远远不是汽车雷达的唯一应用,更多的应用还在发展中. 现代车辆可能有几种不同的雷达用于自动紧急制动, “盲点监控, 换道辅助和其他高级驾驶员辅助系统(ADAS)功能. 在不远的将来, 增强的雷达能力将使更复杂的安全系统和更多的自动驾驶汽车成为可能.

 

城市交通,从上面看

 

世界领先的半导体制造商之一, GlobalFoundries (GF)提供功能丰富的解决方案,使其客户能够为高增长的细分市场开发普及性芯片, 包括汽车雷达. GF这个应用程序的平台范围- 22FDX™, RF CMOS和SiGe BiCMOS -提供无与伦比的射频/毫米波性能, 卓越的数字处理/集成能力, 超低功耗运行. 它们由全面的端到端服务支持,满足汽车行业对性能的苛刻要求, 可靠性, 质量, 包装和测试.

女朋友的汽车, 工业和多市场(AIM)事业部是其汽车雷达解决方案的总部, 以及物联网和工业雷达应用,如交通监控和工厂自动化. (用于手机的动作感应雷达是GF移动和无线基础设施业务部门的一个重点.)

鉴于汽车雷达的发展和重要性, Foundry Files采访了GF的Pirooz Parvarandeh, AIM首席技术官, 以及他的同事法扎德·伊南卢, AIM雷达和毫米波系统首席技术官, 讨论这一领域未来的技术要求.

GF满足这些要求的策略包括通过GF的大学合作计划与关键的学术研究人员合作. We 最近 介绍了这个项目是如何推进6G无线通信技术的. 现在, 了解GF解决方案如何推动汽车雷达的发展, 十大老品牌网赌大全还采访了GF的学术合作伙伴早 Voinigescu, 他是多伦多大学的教授,也是世界上最优秀的教授之一 权威专家 在高频电子产品.

 

高速公路上装有雷达的汽车

 

距离、分辨率和视场是关键

GF的Inanlou说范围, 分辨率和视场是汽车雷达系统的主要要求, 为了达到行业的目标,所有这些方面都必须进行重大的改进. “范围, 或者雷达能看到汽车前方多远, 是汽车速度的函数吗, 到这个十年末,十大老品牌网赌大全将需要有300米射程的系统, 从今天的150米上升, ,以配合拟议自动辅助系统的需要,”他说.

法扎德 “同时, 十大老品牌网赌大全还需要更高的分辨率来更好地区分物体, 就像激光雷达一样. 激光雷达是一种互补的基于光的系统,目前可以比雷达更真实地识别物体, 但在大雨或大雾等视觉环境退化的情况下,它就不能很好地工作. 用雷达代替激光雷达是可取的,因为激光雷达技术往往体积更大, 更低的能源效率和更昂贵,”他说.

“终于, 为了在车周围形成一个完整的保护区域, 十大老品牌网赌大全需要一个大得多的视野, 或者可以从车的各个方向看. 这可能需要多达10个不同的雷达安装在车辆上.”

需要:更高层次的集成

还需要与CMOS器件进行更多的集成, 创造出具有更多功能和非常可靠的汽车雷达, 高功率效率, 和身体上的小.

PiroozParvarandeh表示,更大程度的整合将带来全新的能力,并为汽车制造商带来新的机遇. “假设你前面的车突然停下来. 除了自动紧急制动之外,下一个技术里程碑是能够环顾四周并计算你的汽车是否能转弯, 考虑到可用的时间加上任何交通或你的车附近的其他障碍,”他说. “这不仅对安全很重要, 但也因为它将给汽车制造商一个新的功能,他们可以用来吸引客户.”

事实上,高度集成的汽车雷达系统的重要性是由以下几点来说明的 最近宣布的协议 GF与一级汽车供应商博世之间的合作, 在开发下一代毫米波(mmWave)汽车雷达片上系统(SoC)时,选择GF作为合作伙伴,部分原因是由于GF的22FDX射频平台具有广泛的功能集成能力.

“目前汽车雷达的工作频率为80 GHz, 高于蜂窝频率, 你想把这些毫米波频率放在具有高性能数字CMOS功能的同一芯片上, 所以22FDX平台开始发挥作用,”Parvarandeh说.

“低功耗运行也很关键, 这不仅是因为人们希望提高能源效率,还因为功率更高的设备会变得更热, 这些装置在车内的位置对散热是否有效起着至关重要的作用,”他说. “热影响可靠性, 在未来,十大老品牌网赌大全预计将会有更多的电子设备安装在车门和其他很难散热的地方, 所以像22FDX这样高效节能的解决方案是必须的.”

而GF的22FDX系列解决方案已经在低功耗下提供了高性能, Inanlou表示,GF已经制定了技术路线图,以实现更高的性能, 操作频率, 以及整合的程度, 以及SiGe技术中可能的最高Ft和Fmax性能.

在这一点上,十大老品牌网赌大全与贝莱德教授建立了合作关系. Voinigescu和其他人进来了. “目前,十大老品牌网赌大全正在与全球8位教授合作,他们正在进行下一代雷达的重要研究,”Inanlou说. “这些合作非常重要,因为它们为十大老品牌网赌大全的技术带来了整体的参考设计和证明点,补充了十大老品牌网赌大全内部团队所做的工作, 谁的毫米波参考设计工作倾向于为行业需求和规格定制.”

汽车雷达

 

世界高频电子专家

Voinigescu教授从20世纪80年代初就开始研究高频电子器件, 作为罗马尼亚理工学院的一名本科生, 他协助他的教授开发了一个10千兆赫的无线电,以连接远程计算机. “当时十大老品牌网赌大全使用的是微波波导和分立二极管,而不是集成电路电子器件. 十大老品牌网赌大全把这些巨大的三米宽的天线放在建筑物的顶部来发射和接收信号, 似乎我总是在上面试图让它们对齐.”

早他继续说, “我一直对无线和光纤技术感兴趣,因为我认为它们对十大老品牌网赌大全的生活方式已经并且将变得更加必要. 事实上, 我的看法是,在这些领域继续取得进步就像遵循摩尔定律, 但与摩尔定律不同的是,不断进步带来的技术和经济利益不会消失.”

Voinigescu获得了博士学位.D. 从多伦多大学毕业后,他在北电网络公司工作, 在那里,他率先采用最先进的建模方法,使用新兴半导体技术(如SiGe. 离开北电后,他与人共同创立了Quake Technologies Inc ..该公司于2001年成为世界上第一家将10gb以太网收发器商业化的公司.

IEEE Fellow,并获得了众多行业和加拿大奖项, 他在多伦多做了将近20年的教授, 专注于毫米波和100+Gb/s集成电路, 原子尺度的“半导体技术, 最近 量子计算在那里,他使用22FDX技术来操纵高达200ghz的量子位.

他有十几个博士学位.D. 学生们因自己的工作获得了无数的荣誉, 也是学术界设备最齐全的实验室之一,用于测试和表征频率高达750 GHz的设备和电路.

晶片

“没有硅,十大老品牌网赌大全什么都做不了”

Voinigescu在SiGe技术上与IBM合作多年, 当GF在几年前收购IBM的半导体部门时,这种关系不仅持续了下去,而且还扩大了.

对于GF来说,一个值得注意的好处是,Voinigescu还与GF的22FDX平台合作伙伴Bosch保持着长期的合作关系. “我的团队长期以来一直与Bosch的研究小组合作,研究用于80-240 GHz收发器的SiGe BiCMOS器件, 这种合作一直延续到今天, 等,”他说.

Voinigescu说他接手的大部分传感器项目, 如汽车雷达应用, 频率范围在60- 160ghz, 现在他几乎完全专注于22FDX技术. “FDX有一个独特的功能,它可以让十大老品牌网赌大全做一些在其他情况下非常困难或消耗太多能量的事情,”他说. “事实上,它有一个后门,让你既可以集成新功能,也可以在不增加功率负担的情况下提高电路速度, 因为热问题较少,所以延长了设备的寿命.”

“随着事情变得越来越数字化, 大量的信号处理将不得不在一个芯片上完成,所以如果你使用CMOS解决方案,比如22FDX,而不是使用GaAs, InP或其他技术, 你将享受更多的数字功能和控制, 功率优势和保留这些优势的机会,同时移动到更高的频率.”

他举了一个使用22FDX平台的汽车雷达系统为例. 这是一个80/160 GHz双极化收发器,表现出更好的性能, 到调高6-10分贝的相位噪声, 比竞争对手的设计.

“没有硅,十大老品牌网赌大全什么都做不了,”他说.

一个富有成效的伙伴关系

Voinigescu表示,他非常感谢与GF在22FDX平台上的合作. GF为他提供22FDX技术和必要的支持和指导. 他和他的学生描述了该技术在大于100 GHz的不同应用中的特点, 并与GF分享结果.

“做这项工作并不容易,但十大老品牌网赌大全已经在100 GHz以上的频率下验证了十大老品牌网赌大全的模型,”他说. “当人们看到十大老品牌网赌大全的工作时,他们认为22FDX平台是一项有吸引力的技术. 这是我的研究团队的全面胜利, GlobalFoundries, 他们的客户, 以及整个行业.”

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