從進(jìn)口到國(guó)產(chǎn)，從60GHz到77GHz，從研發(fā)到量產(chǎn)，全球首顆77GHz CMOS毫米波雷達(dá)芯片的問(wèn)世意味著行業(yè)產(chǎn)生了新的突破。

“我們公司成立于2014年2月，但每一位奮斗在研發(fā)一線的專(zhuān)家有著長(zhǎng)達(dá)10年以上的CMOS毫米波技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，也是CMOS毫米波技術(shù)的開(kāi)拓者。”加特蘭微電子科技有限公司（下文簡(jiǎn)稱(chēng)“加特蘭”）ASIC副總裁周文婷和運(yùn)營(yíng)商務(wù)副總裁呂昱昭在“汽車(chē)技術(shù)日”宣講會(huì)后接受21ic中國(guó)電子網(wǎng)專(zhuān)訪時(shí)如是說(shuō)。

2019年3月19日既是一年一度的 “汽車(chē)技術(shù)日”的一天，也為群英薈萃的“慕尼黑上海電子生產(chǎn)設(shè)備展”拉開(kāi)帷幕。如今，無(wú)人駕駛技術(shù)已成為萬(wàn)眾矚目的焦點(diǎn)，而雷達(dá)則當(dāng)之無(wú)愧稱(chēng)之為自動(dòng)駕駛汽車(chē)的“眼”。這一天，加特蘭ASIC副總裁周文婷攜著滿腔的“技術(shù)干貨”宣講了題為《77GHz CMOS毫米波雷達(dá)芯片從研發(fā)到量產(chǎn)》的議題。

誕生在半導(dǎo)體工藝之后：CMOS毫米波應(yīng)運(yùn)而生

毫米波的概念并非一個(gè)新興概念，距今已有30年歷史。無(wú)線電波中30～300GHz頻域(波長(zhǎng)為1～10mm)的電磁波稱(chēng)作毫米波，目前車(chē)載雷達(dá)的頻率主要分為24GHz頻段和77GHz頻率。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)77GHz的雷達(dá)才屬于毫米波雷達(dá)，但是實(shí)際上24GHz的雷達(dá)也被稱(chēng)為毫米波雷達(dá)。

值得一提的是，77GHz毫米波雷達(dá)能夠在全天候場(chǎng)景下快速感知0-300米范圍內(nèi)周邊環(huán)境物體距離、速度、方位角等信息。

在發(fā)展過(guò)程中，低成本、小型化、高集成度已成為毫米波雷達(dá)的重要指標(biāo)，而毫米波技術(shù)也與半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展息息相關(guān)。 “早期CMOS工藝并不能實(shí)現(xiàn)超高頻率，近些年才能實(shí)現(xiàn)超高頻率”

從1990年GaAs再到2007年的SiGe，MMIC數(shù)量從7-8個(gè)減少到2-5個(gè)，如今工藝的進(jìn)步讓CMOS技術(shù)應(yīng)用至77GHz毫米波芯片成為現(xiàn)實(shí)。

“CMOS讓一顆單芯片就可支撐起整個(gè)雷達(dá)的任務(wù)成為了可能。除此之外，CMOS還讓開(kāi)發(fā)時(shí)間更短、成本更低、體積更小、散熱性更好?！睋?jù)了解，應(yīng)用CMOS的毫米波芯片平均可讓整體造價(jià)降低40%。

“2015年相當(dāng)于是CMOS的元年，不光是我們公司，全球的半導(dǎo)體公司都在投資這個(gè)方向。這五年來(lái)我們花了很多時(shí)間去做兩件事：一是設(shè)計(jì)芯片，二是量產(chǎn)化，這兩件事在研發(fā)上都是比較長(zhǎng)的，因?yàn)榘雽?dǎo)體所有的工藝，包括制程并沒(méi)那么簡(jiǎn)單，另外產(chǎn)品還需要市場(chǎng)的驗(yàn)證。所以，我們也非常不容易?！?/span>

得益于CMOS工藝的發(fā)展，77GHz已成為發(fā)展趨勢(shì)，所以一時(shí)間涌入了大量廠商圍繞該技術(shù)進(jìn)行研究。

“伙伴的加入，才能讓車(chē)載雷達(dá)這項(xiàng)技術(shù)不斷進(jìn)步，另外，也充分說(shuō)明了這個(gè)方向的確具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)?！闭劶按颂?，周文婷對(duì)此發(fā)表了自己的看法。

作為行業(yè)的開(kāi)拓者，加特蘭這款首創(chuàng)的CMOS 77GHz毫米波雷達(dá)芯片在功耗和集成度上都有著重大突破。那么又如何證明加特蘭這款芯片的質(zhì)量？

周文婷表示，目前客戶反饋相較此前的鍺硅與砷化鎵工藝有更好的用戶體驗(yàn)?！拔覀円堰M(jìn)入到前裝市場(chǎng)，前裝市場(chǎng)需經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)發(fā)，路測(cè)和驗(yàn)證等等紛繁復(fù)雜的工作，另外，還需車(chē)輛生產(chǎn)廠商的配合。這些年越來(lái)越多的國(guó)際知名半導(dǎo)體公司在投資這個(gè)方向，這足以證明這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)變得非常成熟?！?/span>

經(jīng)得起考驗(yàn)：嚴(yán)苛的可靠性認(rèn)證

“量產(chǎn)芯片出廠后，小小的CMOS芯片需要通過(guò)AEC-Q100所有要求的嚴(yán)苛的可靠性測(cè)試。諸如，在高溫下長(zhǎng)期運(yùn)行預(yù)估產(chǎn)品壽命的測(cè)試；在高溫，高濕，高大氣壓，高電壓的情況下確定芯片通過(guò)相應(yīng)的電化學(xué)要求的測(cè)試；大電流，高電壓沖擊芯片的測(cè)試等。通過(guò)了以上測(cè)試，我們才可以從理論上保證芯片在汽車(chē)上長(zhǎng)期，可靠，穩(wěn)定的工作。”周文婷說(shuō)。

AEC-Q100可靠性測(cè)試不僅包含保證芯片長(zhǎng)期可靠穩(wěn)定的工作的實(shí)驗(yàn)測(cè)試要求，還包括電路層面的要求，F(xiàn)AB制造的要求，封裝相關(guān)的要求，測(cè)試相關(guān)的要求等。通過(guò)對(duì)于芯片的全周期的嚴(yán)苛的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和管理要求，使得按照AEC-Q100的要求設(shè)計(jì)制造的芯片能夠在汽車(chē)所面對(duì)的嚴(yán)酷的室外自然環(huán)境中長(zhǎng)期、可靠、穩(wěn)定的工作。即使經(jīng)歷刮風(fēng)、下雨、下雪、低溫、高溫等一些惡劣環(huán)境變化，芯片的性能依舊能夠保持預(yù)期的性能。

周文婷說(shuō)，“做這一切實(shí)驗(yàn)的目的，其實(shí)都是為了保證芯片的可靠性，讓我們的系統(tǒng)在任何時(shí)候，任何地點(diǎn)，都是一個(gè)值得信賴的，安全的系統(tǒng)?！?/span>

更安全更智能：ALPS讓人期待

據(jù)呂昱昭介紹，目前加特蘭的77GHz毫米波雷達(dá)芯片已經(jīng)成功應(yīng)用于前裝車(chē)輛中。

“我們現(xiàn)在進(jìn)展非常不錯(cuò)，如今，全球已擁有90多家客戶，在國(guó)內(nèi)車(chē)廠的前裝車(chē)上也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。除了車(chē)載77GHz這個(gè)領(lǐng)域之外，還有一個(gè)60GHz的芯片，這塊芯片更多用在工業(yè)市場(chǎng)，這也是讓我們的客戶群和市場(chǎng)前景變得更大的一個(gè)很重要的因素。未來(lái)將會(huì)有越來(lái)越多搭載我們芯片的車(chē)型，工業(yè)應(yīng)用也會(huì)很多，也會(huì)更快，從2019年開(kāi)始會(huì)進(jìn)入快速增長(zhǎng)的階段?！?/span>

據(jù)悉，第二代77GHz毫米波雷達(dá)芯片ALPS系列將以“更安全、更智能”的宗旨映入我們的眼簾。