GF推动下一代汽车雷达的发展

学术研究人员使用GlobalFoundries技术来提高射程, 汽车雷达系统的分辨率和视野, 这是该行业的迫切需求.

作者:Gary Dagastine

自1999年梅赛德斯-奔驰“教会汽车看”以来,汽车雷达已经取得了长足的进步。 正如该公司所言. 当时梅赛德斯推出了首款基于雷达的自适应巡航控制(ACC)系统,并投入商用, 其分布式系统, 最初可作为选择型号的选项.

今天, 当然, ACC是许多新车的标配, 但这并不是唯一的汽车雷达应用,更多的应用正在发展中. 现代汽车可能有几种不同的雷达用于自动紧急制动, “盲点监控, 变道辅助等先进的驾驶辅助系统(ADAS)功能. 在不远的将来, 增强的雷达功能将使更复杂的安全系统和更多的自动驾驶汽车成为可能.

 

城市交通,从上面看

 

世界领先的半导体制造商之一, GlobalFoundries (GF)提供功能丰富的解决方案,使其客户能够为高增长的细分市场开发普及型芯片, 包括汽车雷达. GF的这一应用的平台范围- 22FDX™, 射频CMOS和锗硅 BiCMOS -提供无与伦比的射频/毫米波性能, 出色的数字处理/集成能力, 以及超低功耗操作. 它们由全面的端到端服务支持,满足汽车行业对性能的苛刻要求, 可靠性, 质量, 包装和测试.

女朋友的汽车, 工业和多市场(AIM)业务部门是其汽车雷达解决方案的大本营, 以及物联网和交通监控和工厂自动化等工业雷达应用. (用于手机的体感雷达是GF移动和无线基础设施业务部门的一个重点.)

鉴于汽车雷达的发展和重要性, Foundry Files采访了GF的Pirooz Parvarandeh, AIM的首席技术官, 和他的同事法扎德 Inanlou, AIM公司雷达和毫米波系统首席技术官, 讨论该领域未来的技术要求.

为了满足这些要求,GF的策略包括通过GF的大学合作计划与重要的学术研究人员合作. We 最近 该项目是如何推进6G无线通信技术的. 现在, 了解GF解决方案如何推动汽车雷达的发展, 真人游戏平台还采访了GF的学术合作伙伴早 Voinigescu, 他是多伦多大学的教授,也是世界著名的 权威专家 在高频电子学中.

 

高速公路上装有雷达的汽车

 

距离、分辨率和视场是关键

GF的Inanlou说范围, 分辨率和视场是汽车雷达系统的主要要求, 为了达到行业的目标,必须在所有这些方面进行重大改进. “范围, 或者雷达能看到汽车前方多远, 是车速的函数吗, 到2020年,真人游戏平台将需要拥有射程300米的系统, 从今天的大约150米上升, ,以满足拟建的自动辅助发展系统的需要,他说.

法扎德 “同时, 真人游戏平台还需要更高的分辨率来更好地区分物体, 就像激光雷达一样. 激光雷达是一种互补的基于光的系统,目前可以比雷达更真实地识别物体, 但在视觉退化的环境中,比如在大雨或大雾条件下,它就不能很好地工作. 用雷达取代激光雷达是可取的,因为激光雷达技术往往体积更大, 更节能,更贵,他说.

“终于, 为了在汽车周围形成一个完整的保护区域, 真人游戏平台需要有更广阔的视野, 或者是向车的各个方向看的能力. 这可能需要多达10个不同的雷达分布在整个车辆.”

需要:更高层次的整合

还需要与CMOS器件进行更多的集成, 创造提供更多功能和非常可靠的汽车雷达, 高能效, 身体很小.

Piroozparvarandh说,更大程度的集成将带来全新的能力,并将为汽车制造商开辟新的机会. “假设你前面的车突然停下. 除了自动紧急制动之外,下一个技术里程碑是能够环顾四周并计算你的汽车是否可以转弯, 要考虑到可用的时间,以及车附近的交通或其他障碍,他说. “这不仅是为了安全, 还因为它将为汽车制造商提供吸引客户的新功能.”

事实上,高度集成的汽车雷达系统的重要性说明了 最近宣布的协议 广发汽车与一级汽车供应商博世之间的竞争, 选择广发作为下一代毫米波(mmWave)汽车片上系统雷达(SoC)开发的合作伙伴,部分原因是广发22FDX射频平台的广泛特征集成能力.

“现在汽车雷达的工作频率是80千兆赫, 高于蜂窝频率, 你想把这些毫米波频率放在同一个具有高性能数字CMOS功能的芯片上, 所以22FDX平台就发挥了作用,帕瓦兰达说.

“低功耗操作也很关键, 这不仅是因为人们希望提高能源效率,还因为功率更高的设备会变得更热, 而这些装置在车内的位置对热量能否有效散去起着重要作用,他说. 热影响可靠性, 在未来,真人游戏平台预计会有更多的电子产品安装在车门和其他很难消除热量的地方, 所以像22FDX这样的高效节能解决方案是必须的.”

而GF的22FDX系列解决方案已经提供了低功耗的高性能, Inanlou表示,广发GF已经制定了实现更高性能的技术路线图, 操作频率, 以及整合的水平, 同时具有锗硅技术中最高的Ft和Fmax性能.

这就是他与罗德曼教授的合作关系. Voinigescu和其他人进来了. “目前,真人游戏平台正在与全球8位教授合作,他们正在进行下一代雷达的重要研究,Inanlou说. “这些合作非常重要,因为它们为真人游戏平台的技术提供了总体参考设计和验证点,对真人游戏平台内部团队所做的工作进行了补充, 谁的mmWave参考设计工作倾向于为行业需求和规格量身定制.”

汽车雷达

 

世界高频电子专家

Voinigescu教授从20世纪80年代早期就开始研究高频电子, 是罗马尼亚理工学院的一名本科生, 他帮助他的教授进行一个项目,开发一个10ghz的无线电,以连接远距离的计算机. “那时真人游戏平台使用的是微波波导和分立二极管,而不是集成电路电子器件. 真人游戏平台把这些三米宽的巨大天线放在建筑物的顶部来发射和接收信号, 我似乎总是在那里试图让它们对齐.”

早他继续说, “我一直对无线和光纤技术很感兴趣,因为我认为它们在真人游戏平台的生活方式中已经并将会变得更加必要. 事实上, 我的看法是,在这些领域继续取得进展就好比遵循摩尔定律, 但与摩尔定律不同的是,持续进步带来的技术和经济效益不会消失.”

Voinigescu获得了博士学位.D. 从多伦多大学毕业后去了北电网络工作, 在那里,他率先使用新兴半导体技术(如锗硅. 离开北电后,他与人共同创立了Quake Technologies Inc ..2001年,该公司成为世界上第一家将10gb以太网收发器商业化的公司.

IEEE Fellow和众多行业和加拿大奖项的获得者, 他在多伦多当了近20年的教授, 专注于毫米波和100+Gb/s集成电路, 原子尺度半导体技术, 最近 量子计算在那里,他使用22FDX技术操纵高达200 GHz的量子位.

他有十几个博士学位.D. 为自己的工作赢得了无数荣誉的学生, 也是学术界设备最完善的实验室之一,用于测试和表征频率高达750千兆赫的设备和电路.

晶片

“没有硅,真人游戏平台什么都做不了”

多年来,Voinigescu一直与IBM合作开发锗硅技术, 这种关系不仅延续了下来,而且在数年前广发电器收购IBM的半导体部门后进一步扩大了.

GF的一个值得注意的好处是,Voinigescu与GF的22FDX平台合作伙伴博世(Bosch)有着长期的合作关系. “我的团队长期与博世的研究小组合作,研究用于80-240 GHz收发器的锗硅 BiCMOS设备, 这种合作一直持续到今天, 等,他说.

Voinigescu说他参与的大多数传感器项目, 如汽车雷达的应用, 频率在60- 160ghz之间, 现在他几乎只从事22FDX技术. “FDX有一个独特的功能,它可以让真人游戏平台做一些原本会非常困难或消耗太多电力的事情,他说. “事实上,它有一个后门,让你可以集成新的功能或提高电路的速度,而不增加电力负担, 因为热量问题更少,所以延长了设备的寿命.”

“随着事情变得越来越数字化, 大量的信号处理将不得不在一个芯片上完成,所以如果你使用CMOS解决方案,如22FDX,而不是使用GaAs, InP或其他技术, 你将享受更多的数字功能和控制, 电力优势和机会保持这些优势,同时移动到更高的频率.”

他举了一个使用22FDX平台的汽车雷达系统为例. 它是一个80/160 GHz双偏振收发器,展示了更好的性能, 高达6-10分贝的相位噪声, 而不是竞争的设计.

“没有硅,真人游戏平台什么都做不了,”他说.

富有成效的伙伴关系

Voinigescu表示他非常感谢与GF在22FDX平台上的合作. GF为他提供22FDX技术和必要的支持和指导. 他和他的学生描述了该技术在超过100千兆赫的不同应用, 并与GF分享结果.

他说:“做这项工作并不容易,但真人游戏平台已经在100千兆赫以上的频段验证了真人游戏平台的模型。. “当人们看到真人游戏平台的工作时,他们会发现22FDX平台是一项有吸引力的技术. 这对我的研究团队来说是双赢的, GlobalFoundries, 他们的客户, 以及整个行业.”