77GHz毫米波雷达市场爆发在即，NXP凭借哪些实力抢占先机？

本站原创，作者：章鹰，电子发烧友执行副主编。

“77GHz毫米波雷达市场正处于一个高速增长期，需求来自三个方面：第一、随着国内汽车主动安全相关政策的逐步实施，特别是C-NCAP的五星评定，需要有毫米波雷达的支持来实现AEB功能；另外，交通部对营运客车和货车加装FCW,AEB,LDW系统的要求，这些也是对毫米波雷达的硬性需求。第二，对各种雷达功能的需求在不断提升，比如FCTA,RCTA,LCA,BSD等，使得每辆车的雷达传感器会越来越多。第三、随着自动驾驶等级的不断提高，在L3,L4级别对高分辨率雷达，即成像雷达的需求。这就需要用多颗雷达射频收发器进行级联，并且需要后端的信号处理芯片有足够的能力去处理前端级联的多路雷达信号。” NXP大中华区汽车电子首席系统架构师(ADAS & Connectivity) 黄明达博士对<电子发烧友>记者表示。

 

图：NXP大中华区汽车电子首席系统架构师 黄明达

NXP在汽车半导体领域深耕多年，NXP荷兰董事总经理Maurice Geraets此前曾向媒体表示，从L1到L5级别，半导体的价值不断提升。在L1、L2的时候是100~150美金，到L3就达到600美金，L4到L5级别半导体元器件价值达到900-1200美金，因为雷达、摄像头和光学雷达等产品的级别越来越高，价值也越来越高。在高端汽车中，L3到L5级的自动驾驶市场都有新的增长点，每车搭载的半导体元器件价值增幅高达300都美金。这个市场正是未来的增长点。

NXP的芯片工艺，建立其在毫米波雷达市场的优势地位

黄明达认为，自动驾驶汽车技术5个阶段演进中，汽车需要传感器的数量非常惊人。ADAS硬件的核心是传感器（摄像头、雷达）和处理器，而软件核心是算法。毫米波雷达的全天候性使得它成为自动驾驶传感器必不可少的一部分。。

77GHz毫米波雷达以往因为价格高昂，推广进度不太理想。为此，NXP在芯片工艺上进行大胆技术革新，领导了毫米波雷达芯片高度集成化以及从SiGe工艺到RFCMOS工艺的重大行业转变。

黄明达分析说：“以前的SiGe工艺的毫米波雷达都是套片，包括单独的发射、接收，以及VCO等，成本居高不下。NXP率先采用了RFCMOS工艺，集成了发射、接收、锁相环，波形发生器、ADC等IP于单个芯片，一方面保证芯片良好的性能，一方面极大地降低了芯片成本。”

先进的芯片工艺导致了77GHz毫米波雷达的价格大幅度下降，也令更多的汽车可以应用到先进的雷达技术。据笔者统计发现，在国内的新车型中，就前向和后向雷达的安装上来看，合资车企更加倚重前向刹车的安全功能，相对来说，美系和日系新车走的比较靠前。其中奔驰、沃尔沃等品牌已经全系标配毫米波雷达。可喜的是，对毫米波雷达的配置已经下探到了B级车的中配凯美瑞。

NXP在市场推广方面已经取得了巨大的成功，2019年将是77GHz RFCMOS毫米波雷达大量投产的元年，从今年开始，市场上可以看到越来越的车会装配基于NXP芯片的77GHz毫米波雷达。

自动驾驶对毫米波雷达性能提出两大技术挑战

以2018款奥迪A8（L3自动驾驶）为例，这款车身有28个传感器，2个前置摄像头，2个侧边360度摄像头，1个前置激光雷达，1个雷达（1个长距离，4个中距离），12个超声波传感器，该车采用的处理器是NVDIA Drive PX2[MH2]。

目前，L2级别的智能驾驶系统只需要1个长距雷达和2个中短距雷达，未来L3级别的智能驾驶系统需要4-5颗中短距雷达和1颗长距雷达。未来，L3以上的智能驾驶系统，整车可能需要10颗雷达，这对毫米波雷达的性能和价格提出更新的需求。

“每辆车对雷达的个数，随着自动驾驶级别提高，数量都在上升。同时，单颗雷达的芯片个数也在提高，使得雷达的角分辨率得到提高，达到成像雷达的效果，向激光雷达效果靠齐，成本令大型车厂接受。”黄明达认为这些趋势推动了毫米波雷达的市场应用。

由于可以比24GHz雷达方案做得更小，77GHz毫米波雷达方案已经成为汽车前向探测雷达的主流选择，并逐渐向工业和基础设施应用市场渗透。而L4自动驾驶中，77GHz毫米波雷达更是标配。广汽集团无人驾驶总监郭继舜表示：“L4自动驾驶需要在车身安装很多的传感器，如特斯拉需要12颗毫米波雷达和8颗摄像头，实现完全自主的L4还需要更多的工作要进行。”

郭继舜指出，在自动驾驶领域，毫米波雷达作为汽车的整个感知系统中枢中重要一环，必须考虑整体的设计需求。黄明达也持相同的观点，他表示，激光雷达有成本和车规两大问题。“到了L4级别以上的自动驾驶，我相信毫米波雷达、激光雷达和摄像头互相作为冗余，都是必不可缺的前提条件。”

黄明达认为，毫米波成像雷达在L3以上级别的自动驾驶领域的大规模使用，面对两大技术挑战：L3以上级别的自动驾驶对雷达的角分辨率要求有很大的提升，特别是前向雷达, 需要具备成像雷达的功能。首先，这就要求多颗雷达收发器能够进行级联，“NXP是3发4收通道，通过级联4颗实现12发16收，加上先进的MIMO技术，可以达到192路虚拟阵列的效果，极大提升角分辨率。其次，信号处理芯片需要有足够的能力来实时处理级联的收发器输出的雷达信号。” 黄明达说。

NXP第四代芯片解决市场痛点

作为毫米波雷达芯片技术和市场领导者之一，NXP在2018年发布了新一代雷达解决方案，采用TEF810x RFCMOS收发器、S32R27/37处理器、FS84/85系列电源管理IC，并搭配NXP 的CAN和以太网物理层IC，旨在提供简化雷达实施的硬件、软件和工具，降低雷达应用开发的门槛，从而帮助客户加快雷达应用上市。

图：NXP新一代毫米波雷达详细图解

黄明达介绍说，NXP领导了毫米波雷达芯片从SiGe工艺到RFCMOS工艺的重大行业转变。

这种制造工艺的转变，降低了芯片的功耗，提高了集成度，减小了尺寸，同时也降低了成本。此外，不光芯片成本，外围电路，还有雷达模组的制造都会变得更加容易。这为大规模部署77GHz毫米波雷达，特别是在中低端车型上部署创造了条件。

NXP的77GHz毫米波雷达芯片在性能、功能安全、质量安全、以及平台化的系统解决方案上有突出的表现。

首先，NXP毫米波雷达芯片射频性能优秀，功耗低，芯片尺寸小，温度范围非常宽（结温从-45度到135度）。同时，雷达信号处理芯片有专门的加速器，性能强大，集成了高效的雷达信号处理加速内核SPT2.0，可针对快速数据压缩、求模、峰值检测等最消耗资源的计算进行硬件加速，与传统DSP相比，性能/功耗比提高了10倍。这些都可以满足车载模块所需要的高性能。

其次，在功能安全上，NXP的毫米波雷达芯片可以使雷达系统实现最高等级的功能安全（ASIL-D）。

第三、NXP毫米波雷达芯片可靠性高。NXP是以零缺陷的方法论来要求汽车级的芯片产品，同时NXP在77GHz毫米波雷达市场已经有十几年的经验积累，它的设计理念、流程管理和质量安全都经过了时间和产品多次迭代的证明。

第四, NXP能够提供完整的一站式的雷达芯片解决方案，而且解决方案是平台化的，可扩展的，可以覆盖毫米波雷达的所有应用，包括超短距超小型雷达(AIP)，短距雷达，中距雷达，长距雷达，以及高分辨率成象雷达等，能够实现对车辆周围环境的360度覆盖。其中TEF810x 射频收发器提供了几种不同的版本，来满足客户对上面提到的各种雷达应用的需求；另外，在雷达信号处理芯片方面，他们也为客户提供了高性能与低成本两套解决方案：针对中长距雷达应用的S32R27，和针对短距雷达应用的S32R37。

在毫米波雷达芯片市场，既有英飞凌、TI这些国际厂商的竞争，也有中国新兴创业公司提供的新品，黄明达认为，与这些竞品相比，NXP毫米波雷达产品性能优异，在汽车大厂最为看重的质量安全和功能安全上，占据先机。此外，NXP芯片有大规模量产经验，毫米波雷达芯片总计已经发货超过几千万片，在保证产能和可靠性上占据领先地位。

“NXP与全球OEM和Tier1一直都有良好的合作，这一代RFCOMS雷达芯片解决方案在全球前10的OEM里，已经在7家以上赢下了大单。” 黄明达说，“未来只要抓住市场的爆发点，在产品定位和客户充分沟通后，在合适的时间推出符合主流需求的产品，就能把握77GHz毫米波雷达市场中爆发的商机。”

他表示，未来，NXP会利用快速升级的制造工艺，优化的技术节点、系统架构、IP设计、以及流程和质量管理来不断保持和扩大市场的领先优势。