隨著集成度的提高，雷達(dá)模塊成本不斷下降，相比砷化鎵工藝?yán)走_(dá)，硅鍺工藝?yán)走_(dá)成本能下降一半，而加特蘭全球最早量產(chǎn)的天線內(nèi)置多通道毫米波雷達(dá)SoC，基于CMOS工藝（即硅工藝），可以把成本降低到砷化鎵工藝的五分之一。

9月23日，加特蘭微電子（以下簡稱“加特蘭”）舉行媒體會(huì)，介紹兩款基于封裝天線（AiP）技術(shù)的毫米波雷達(dá)產(chǎn)品，一款代號(hào)Alps為77/79GHz雷達(dá)，另一款代號(hào)Rhine為60GHz雷達(dá)。其中77/79GHz有車規(guī)級(jí)和工業(yè)級(jí)兩個(gè)版本，60GHz為工業(yè)級(jí)版本。這兩款集成天線的雷達(dá)全芯片尺寸僅為12.2mm*12.2mm，四發(fā)四收，內(nèi)置雷達(dá)信號(hào)處理基帶、FMCW波形生成器和高速ADC，外圍只需供電電源及閃存就可以構(gòu)成一個(gè)完整的毫米波雷達(dá)模塊。

天線內(nèi)置毫米波雷達(dá)系統(tǒng)框圖、參考板及芯片尺寸

這樣高集成度的雷達(dá)方案，尺寸可以做到超聲波雷達(dá)大小，特別適合在自動(dòng)泊車應(yīng)用中替換超聲波雷達(dá)，還可以用于駕駛艙內(nèi)活體檢測（后排檢測）及手勢操作等應(yīng)用。除此之外，加特蘭與客戶在合作探索很多非車載應(yīng)用，例如安防監(jiān)控和智能空調(diào)等。全集成的雷達(dá)芯片具有體積小、功耗低和成本優(yōu)的特點(diǎn)，有非常好的應(yīng)用場景拓展空間。

天線小型化嘗試最早圍繞2.4GHz藍(lán)牙芯片應(yīng)用展開，2000年前后英國伯明翰大學(xué)和喬治亞理工大學(xué)等相繼對(duì)5.8GHz的Wi-Fi芯片的封裝集成天線進(jìn)行研究，2005年左右IBM開始60GHz封裝天線的研究，而新加坡理工大學(xué)的張躍平教授在2006年正式提出AiP（Antenna in Package）概念。

IEEE在2007年將60GHz列為非授權(quán)毫米波頻段，60GHz波段的封裝天線研究開始興盛，而2014年5G頻段確定包含毫米波頻段，工業(yè)界開始真正關(guān)注AiP技術(shù)。加特蘭是在2017年開始AiP產(chǎn)品研發(fā)，前后歷經(jīng)四代，在今年2季度發(fā)布的兩款雷達(dá)SoC產(chǎn)品中，終于實(shí)現(xiàn)了性能、制造成本和可量產(chǎn)性的完美統(tǒng)一。

據(jù)加特蘭生產(chǎn)技術(shù)總監(jiān)王典介紹，開發(fā)毫米波雷達(dá)的AiP方案時(shí)，在物理設(shè)計(jì)、天線性能設(shè)計(jì)、電連接、封裝工藝和材料、散熱處理、可靠性與自動(dòng)化測試等多個(gè)方面均存在技術(shù)難點(diǎn)，加特蘭能夠在三年時(shí)間迭代四代著實(shí)不易。以物理設(shè)計(jì)為例，在12*12平方毫米面積內(nèi)，要放5000多過孔、160多條信號(hào)線、12個(gè)天線單元、4組功分器，最小線寬僅為25um，其難度可想而知。由于AiP在毫米波雷達(dá)中的應(yīng)用非常前沿，所以很多研發(fā)工作走入到無人區(qū)，哪怕是量產(chǎn)測試也頗有難度，因?yàn)闃I(yè)界還沒有現(xiàn)成的量產(chǎn)方案，加特蘭經(jīng)過3年自主研發(fā)，做出一套完整的封裝天線毫米波雷達(dá)測試系統(tǒng)，可檢測超過100項(xiàng)測試值，以確保量產(chǎn)的產(chǎn)品能可靠運(yùn)行。

封裝上集成天線的一大難題是加工一致性問題，由于封裝工藝的一致性相對(duì)較差，為了產(chǎn)品能量產(chǎn)，加特蘭團(tuán)隊(duì)在開發(fā)時(shí)加入了極高的設(shè)計(jì)冗余度，設(shè)計(jì)帶寬比使用帶寬的冗余度至少達(dá)到200%以上，以確保在封裝工藝有偏差的情況下，器件還能正常工作。

王典表示，加特蘭兩款基于AiP技術(shù)的毫米波雷達(dá)SoC面積小、性能優(yōu)、功能強(qiáng)大，是芯片、封裝與天線組合設(shè)計(jì)完美結(jié)合的一款革命性產(chǎn)品。

據(jù)加特蘭微電子產(chǎn)品經(jīng)理吳翔介紹，全集成雷達(dá)比天線分立方案體積減小很多，在傳統(tǒng)智能泊車應(yīng)用中可以取代超聲波傳感器——全集成雷達(dá)尺寸與超聲波雷達(dá)接近。此外，利用毫米波雷達(dá)，可檢測生命體征、識(shí)別生命狀態(tài)，對(duì)靜止不動(dòng)或進(jìn)入睡眠狀態(tài)的人依然可精準(zhǔn)識(shí)別，特別適合艙內(nèi)兒童留存檢查，防止孩子被遺落在車上造成危險(xiǎn)，而且雷達(dá)監(jiān)測屬于非成像監(jiān)測，無隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)。

在安防監(jiān)控中，毫米波模塊可與攝像頭感知信息融合，提供多維度、跨尺度目標(biāo)物體的距離、方位、運(yùn)動(dòng)等信息。而且，毫米波模塊能夠全天候工作，不懼光線、天氣影響，與普通光學(xué)攝像頭相比，降低了誤報(bào)率，增加了系統(tǒng)的健壯性。

加特蘭微電子首席運(yùn)營官呂昱昭

加特蘭微電子首席運(yùn)營官呂昱昭表示，隨著集成度的提高，雷達(dá)模塊成本不斷下降，相比砷化鎵工藝?yán)走_(dá)，硅鍺工藝?yán)走_(dá)成本能下降一半，而加特蘭全球最早量產(chǎn)的天線內(nèi)置多通道毫米波雷達(dá)SoC，基于CMOS工藝（即硅工藝），可以把成本降低到砷化鎵工藝的五分之一。

據(jù)估算，到2024年，毫米波雷達(dá)年出貨量將從現(xiàn)在的2.24億顆增長到4億顆，天線內(nèi)置的毫米波雷達(dá)具有成本低、小型化、高集成和易生產(chǎn)等優(yōu)勢，市場潛力極大，呂昱昭說：“作為毫米波雷達(dá)芯片和方案提供者，加特蘭希望通過技術(shù)創(chuàng)新讓毫米波雷達(dá)變得更平民化，助力毫米波雷達(dá)在生活中得到更多普及?！?