毫米波雷达抢占“新窗口期”

对于汽车毫米波雷达前装赛道来说，正在进入一个新的发展阶段。

一方面，前装搭载量仍处于快速增长通道。高工智能汽车研究院监测数据显示，2021年1-11月国内上市新车（乘用车+合资/自主/独资品牌）搭载前/角毫米波雷达上险量为1186.91万颗，同比上年同期增长44.55%。

另一方面，前装市场供应商份额正处于被突围的前夜。在乘用车板块，博世、大陆、安波福、海拉及维宁尔仍占据TOP5位置，但国产雷达代表企业森思泰克已经缩小差距，在乘用车市场份额排名第六。而在商用车板块，为升科已经跻身TOP1。

而从技术方案角度看，随着雷达芯片方案商开始新一波硬件技术的迭代升级，在下一代高分辨率、4D成像雷达赛道，新晋公司与传统雷达巨头第一次站在同一起跑线上。

就在日前的CES展上，恩智浦宣布，与毫米波雷达合作伙伴为升科（CubTEK）首发亮相基于上述芯片方案的4D成像雷达，能够提供类似图像的感知能力和小于0.1度的角度分辨率，实现增强4D感知功能。

在为升科（CubTEK）看来，ADAS功能以及高价自动驾驶的落地，离不开毫米波雷达、摄像头、激光雷达等传感器的融合应用。在未来，毫米波雷达市场仍然具备强大的市场潜力。

一、雷达方案的高集成化

一周前，德州仪器(TI)在中国召开2022年首个新品发布会，宣布推出全新的下一代AWR2944车载毫米波雷达传感器。“帮助中国客户轻松设计灵活的驾驶辅助系统”，是这家雷达芯片方案商的目标。

相比于NXP、英飞凌等其他芯片方案商，TI在芯片方案集成度、更多自主研发设计的配套元器件以及数据处理芯片上，有自己的独特优势。

此次，TI推出的全新的AWR2944毫米波雷达SoC，主要瞄准提升传感器在快速物体检测、盲点监控以及高效的转弯和拐角导航等方面的性能，尤其是面向L2+及L3级自动驾驶量产市场。

作为TI满足换道（盲区）和远程雷达的的第二代高性能SoC，相比于传统离散的雷达子系统（雷达收发和信号处理单元），将这两个子系统集成到一颗集成芯片上。

考虑到自动变道逐步成为车企量产落地的智能驾驶核心功能之一，车道变道和急转弯情境下的导航辅助驾驶，在TI看来，是接下来客户面临的最复杂的设计挑战之一。

从目前公开的参数来看，基于AWR2944方案，毫米波雷达的尺寸将比上一代减小约30%，通过集成4发4收（AWR2943则是3发4收），分辨率提高33%，可更清晰地探测障碍物（包括区分行人和车辆）。同时，基于多普勒分多址技术(DDMA)的信号处理能力，探测距离提高40%。

此外，第二代SoC引入了对汽车以太网的支持（以及两个CAN FD接口），随着车载数据量的增加，传感器集成以太网通信的功能变得越来越重要。同时，提供了一个雷达预处理硬件加速器，4MB的片上内存，以及一个内置的校准和监控引擎。

考虑到TI原先在DSP处理器上的优势，第二代SoC集成的DSP（高性能C66x），允许传感器运行及其学些算法进行对象分类，这也是分辨率提升后，毫米波雷达的突围方向，并满足与视觉的前融合。

其中，硬件加速块(HWA 2.0)通过处理常见的雷达数据，如FFT、恒定虚警率(CFAR)、缩放和压缩，补充了DSS和MSS，这节省了后者的MIPS消耗，为下游客户的自定义应用程序和更高级别算法打开了资源空间。

同时，信息及网络安全已经成为下一代传感器的主流配置。AWR2944方案同样也内置了硬件安全模块(HSM)，由一个可编程的ARM Cortex M4核和其他元器件组成，在设备内部提供一个安全的可操作区域。

在TI公司看来，“自动驾驶汽车的感知能力是系统的关键元素，决定了整体性能水平的上限。”而背后的产业变革，来自于一场传感器的硬件革命。“从一个离散的传感器架构，实现到满足未来边缘集中（域）计算的独立传感器的范式转变。”

比如，此前TI推出的第一代SoC（AWR1843），基于45nm RFCMOS工艺，同时将雷达前端与MCU、DSP功能集成到单个SoC芯片中，主要应用于中低端角雷达应用。

而类似TI这样的芯片方案商也在不断降低雷达整机研发的进入门槛，比如，该公司已经完成在雷达芯片方案上的全面布局，从高性能雷达前端到超高分辨率、低功耗、高集成单芯片方案，包括天线的集成（比如，AWR1843AOP、AWR6843AOP）。

二、4D成像进入规模化量产周期

另一家传统雷达芯片方案商NXP，则是瞄准4D成像雷达方案。

比如，作为业界首款专用16nm成像雷达处理器，NXP宣布S32R45已经投入量产，并将于2022年上半年开始首次用于客户量产。

一直以来，4D成像雷达的解决方案是基于多天线大规模MIMO设计方案，但由于成本和复杂度的限制，其应用范围非常有限。此外，一部分厂商还需要使用类似FPGA这样价格不菲的数据处理芯片，对于汽车制造商来说，并非最佳选择。

此前一些4D量产方案上选择多极联的TI、NXP等传统前端方案，但考虑到DSP及片上处理能力有限，一部分企业开始选择FPGA或者更高算力的域控制器来做数据处理。但这并非终局模式，ASIC芯片方案仍是趋势。

比如，Mobileye选择的软件定义数字成像雷达方案，逻辑之一，也是仅仅是利于FPGA或者通用SoC还不足以高效处理点云。“软件定义必须支持更大的灵活性，这需要复杂、专有的算法以及专用的SoC，从而提升数据处理能力。”

此次，NXP选择量身定制16nm雷达处理器，同时结合TEF82xx RFCMOS收发器，实现高角度分辨率、强大数据处理能力和更高性价比的量产成像雷达解决方案。

其中，TEF82xx可以实现多颗极联，采用16nm FinFET和40nm RFCMOS技术，去年开始批量生产。而S32R45则标志着恩智浦向Arm平台的迁移，上一代的S32R294则是基于恩智浦的z系列处理器内核。

作为4D成像专有雷达硬件加速器，S32R45实现64倍标准处理器的计算性能，应用超分辨率雷达软件算法实现小于1度的角度分辨率，同时应用高级MIMO波形设计支持多个天线通道同时工作，从而实现雷达传感器性能的提升。

同时，4D成像雷达率先提供了短距、中距、长距三合一的并发多模雷达感测，可实现对汽车周围宽广视场的同时感知。为了达到这个目标，恩智浦利用创新架构，通过配置低复杂度传感器，实现192个虚拟天线通道，来提高原始传感器硬件的性能。

而为了满足不同客户的性价比需求，S32R45雷达处理器是作为第6代汽车雷达芯片组系列中的旗舰产品，主力市场是面向更高级别自动驾驶。恩智浦同时推出了更高性价比的处理器S32R41，专为L2+自动辅助驾驶应用量身定制。

为了能够满足下游客户的快速升级适配，S32R平台提供了通用架构，以实现软件复用和快速开发，同时还提供高性能的硬件安全引擎，支持OTA更新，符合新的网络安全标准。

同样，持续扩张中国汽车雷达市场的版图，是NXP在几年前就明确的目标，以此次该公司在4D雷达方案上与为升科（CubTEK）为代表的本土毫米波雷达企业达成首发合作，实际上就是更加贴近中国本土化的道路场景和用户需求。

而海外巨头却无法短期内针对中国市场进行灵活定制服务，这在一定程度上为国内本土厂商的突围创造了新的时间窗口期。同时，芯片硬件方案更加贴近“交钥匙”模式，也让下一代雷达的赛道竞争更加残酷。