感知硬件红利释放，博世“部署”下一代雷达“造芯”计划

随着ADAS以及高级别自动驾驶量产规模的逐步提升，作为传统感知硬件供应商，博世正准备进行一次全新的供应链和技术升级。

近日，芯片晶圆代工厂GlobalFoundries（格芯）表示，已与博世达成合作开发用于自动驾驶功能的雷达芯片协议，其位于德国工厂将开始投产高频雷达芯片。

从目前已经披露的信息显示，博世将采用格芯的22FDX射频解决方案，工作频率比前几代雷达（此前芯片供应商为英飞凌）更高，帮助探测更远的目标，同时比目前主流的低频雷达芯片具有更高的准确性。

此举也是博世为了应对未来持续增长的毫米波雷达市场以及对更高性能要求需求做出了战略部署，这意味着，一直采用第三方芯片的传统雷达厂商开始寻求改变，以通过定制芯片的方式，实现产品竞争的差异化。

同时，这也是为了应对同行以及初创公司（包括自研芯片、全新设计方案以及软件算法升级）在市场份额、下一代雷达技术上暂时领先的关键举措。

去年底，大陆集团宣布2021年量产首个4D成像雷达解决方案（基于芯片极联+赛灵思FPGA），此外，傲酷雷达、安波福、采埃孚都已经宣布正在加快推动4D成像雷达的量产。

按照高工智能汽车研究院发布的数据显示，2020年国内新车（合资+自主品牌）搭载77GHz前向雷达上险量为535.57万颗。其中，搭载大陆集团的前向雷达上险量达到188.14万颗，同比2019年增长超过10%，合资品牌搭载市场份额排名第一。

一、掌控芯片自主权

随着毫米波雷达在单车应用上数量的增加（从1R、3R再到5R）以及性能提升（从传统2D到4D成像），这个传统的汽车传感器正在迎来新一波市场机会。

“可靠的雷达和ADAS系统对于汽车制造商来说至关重要。”博世集成电路部门高级副总裁Oliver Wolst表示，“我们全面对比了现有的半导体解决方案，结果证明，这套射频解决方案是最具吸引力和最适合下一代汽车雷达的平台。”

作为合作伙伴关系的一部分，博世将利用格芯的交钥匙解决方案进行毫米波测试和封装开发，提高设计效率和加快上市时间。

按照计划，博世首款基于新方案的雷达SoC将于2021年下半年交付，用于新一代汽车雷达的进一步测试。“技术的升级，意味着传统雷达制造商希望从芯片设计开始自主掌控个性化方案开发。”

按照格芯的官方介绍，22FDX RF毫米波解决方案，基于22nm/40nm制程工艺，SoC集成内存、DSP、模拟和RF特性，解决方案适用于短程侧/后视和中程前视雷达。特点是，更高的分辨率和更少的延迟，同时最大限度地降低系统总成本。

此外，该公司还有高性能SiGe BiCMOS (SiGe HP)解决方案，基于130nm或90nm制程工艺，优化的VCO相位噪声和更高的PA输出功率和SiGe HBTs的效率，适用于远程、超高性能77GHz成像雷达。

对于下一代雷达技术，有行业人士指出，博世新的方案类似于5G 毫米波雷达技术，同时作为传统Tier1，博世做出了行业表率，就是“打破”传统供应链层级关系，将硬件设计方案直接交给晶圆代工厂。

原因是，过去几十年，因为大多数雷达制造商都是采用相似的芯片方案，无法实现真正的产品方案差异化。如今，唯一的方法就是拥有自己独特的技术和核心知识产权(IP)。

同时，格芯的22FDX采用独特的FD-SOI技术（又称完全耗尽型绝缘体上硅，是一种平面工艺技术，具有减少硅几何尺寸同时简化制造工艺的优点。），并且该公司是全球唯一一家拥有毫米波测试能力的芯片代工厂。

而选择格芯方案的，不只是博世一家。

三年前，成像雷达初创公司Arbe Robotics宣布，基于22FDX工艺用于其成像雷达解决方案，实现雷达角分辨率提升至1度，同时芯片组集成了多颗芯片实现更多的发送和接收通道数量，并允许更好地与Arbe的专有处理器集成。

高分辨率和远程能力前雷达，以及360度环绕探测角雷达是包括Arbe Robotics在内的毫米波雷达“新秀”的目标。

几个月前，Arbe Robotics公司宣布与Qamcom合作在卡车、公交车等市场部署基于自主研发芯片组（48发/48收的专有芯片组和专用处理器芯片）的成像雷达系统。

有消息称，此前特斯拉正在寻求4D成像技术更新现有的雷达配置，Arbe Robotics正是其中一家洽谈对象。

此外，Arbe Robotics公司从一开始就思考如何将信号处理和人工智能置于现成的射频芯片组和数字信号处理器DSP之上，实现实时聚类、跟踪、自定位、假目标滤波、基于雷达和基于雷达+摄像头的目标分类。

这套人工智能算法可以识别被检测到的对象是否是人，而不是树，并且计算出它将在一秒内的位置，还与摄像头和套件中的其他传感器融合，以对多个传感器中的探测对象进行分类和匹配。

这意味着，未来毫米波雷达将具备与视觉感知同样的AI能力，“过去因为雷达分辨率很低，你根本无法做任何与机器学习相关的后期处理。”一位行业人士表示，现在因为有了成像雷达，就有了基于机器学习来理解场景的能力。

二、毫米波雷达，焕发新生

对于毫米波雷达的潜在应用空间，博世在几年前就已经着手推动。

“视觉、激光雷达并非高精度地图唯一解决方案，”博世认为，基于毫米波雷达同样可以创建高分辨率地图，用于自动驾驶“定位”。

由于雷达的天然优势，数据采集甚至可以实现视觉无法在夜间或能见度低情况下的正常运行，还有数据传输的问题，基于雷达可以实现每公里传输数据量是视觉地图的一半。

此次，借助格芯的晶圆级定制化解决方案，博世将正式进入下一代高精度雷达技术的竞争赛道，并且极大改善现有传统雷达无法识别静态物体的缺陷。

此外，下一代高精度雷达（尤其是4D成像）的导入，还有更重要的原因来自于ADAS功能向高级别自动驾驶技术迭代的成本考量，比如整车360度感知。

目前，从方案成本构成来看，激光雷达的导入更多是补充前向感知的冗余，保证在中高速场景下的障碍物精准感知。前期，激光雷达的上车数量以1-2个为主。

而高精度雷达可以在低成本要求下（目前，1R+2R，1R+4R的配置已经是主流趋势，相比传统雷达，成本增加相对可控），更好的帮助L2+/L3自动驾驶系统实现感知冗余以及与摄像头的融合感知。

此外，由于没有增加新的传感器，高精度雷达可以更快速针对现有的感知算法、模型进行调整，减少研发工作，并可以加快新车型的上市时间。

按照傲酷雷达的说法，更重要的，4D成像雷达量产成本接近传统毫米波雷达，性能方面却能媲美激光雷达，更能符合各个细分应用场景、高阶自动驾驶对高性能雷达的量产需求。

日前，该公司宣布推出全新Eagle前向雷达和Falcon角雷达产品，两款雷达仅使用市场常见的普通毫米波雷达芯片，加载傲酷独有的AI算法驱动的虚拟孔径成像软件，就可以使毫米波雷达实现4D高清成像。

其中，EAGLE是全球最高角分辨率的商用4D成像雷达，可在120°水平 / 30°纵向的宽视场中提供0.5°水平 x 1°纵向的角分辨率。

此外，由于4D成像雷达在俯仰角及角分辨率上的突出优势，其在商用车智能驾驶市场替代传统雷达的市场机会也已经出现。比如，限高防碰撞的需求。

同时，在舱内应用领域，4D成像雷达也在突破。

此前，以色列Vayyar就推出了第一款汽车级RoC（Radar on chip），搭载48个收发天线+数字信号处理器(DSP)+实时信号处理微控制器单元(MCU)。

在座舱内，一个多功能的Vayyar芯片可以支持多种系统，包括入侵者警报、儿童遗忘检测、增强的安全带提醒和在事故发生时提醒紧急服务的呼叫。

这款雷达方案的成本，和目前市场上主流的3发4收毫米波雷达相当，但提供了更高的分辨率和更宽视场角，此外还可以支持实现软件OTA更新。

除了车端应用，4D成像毫米波雷达正在进入V2X路侧的感知设备市场，该场景同样需要具备全天候（仅靠摄像头视觉在雨雾雪等天气下很难实现）、低成本和高性能的雷达产品。

傲酷的Eagle产品的探测距离高达350m，在路侧基建项目中，两个信号杆的安装距离可以高达600-700m，可以大大降低项目硬件投资成本。

截至目前，全球范围内包括大陆集团、安波福、采埃孚、傲酷雷达、华为、麦格纳（与Uhnder合作）等公司已经陆续宣布4D成像雷达的量产和合作项目计划。

去年底，传统雷达芯片巨头NXP也宣布推出新的TEF82xx单芯片方案，支持76-81GHz频段，可用带宽高达4GHz。一个6位相位旋转器，支持调制MIMO和波束转向，将于今年开始批量生产。

一个或多个TEF82xx芯片可以与恩智浦新的S32R294和S32R45 4D成像雷达SoC解决方案配对。其中，S32R294解决近距离角和前/后雷达应用，而S32R45提供4D成像的特征检测和分类支持。

按照高工智能汽车研究院的判断，2021-2023年将是4D成像雷达搭载新车型上市的第一波市场小高峰。