A világszerte évente több mint 1 millió halálos kimenetelű közúti baleset következtében a biztonság az egész autóipar számára kiemelt figyelmet kapott. Európában a New Car Assessment Program (NCAP) arra ösztönzi az OEM-eket, hogy minden új autóban alkalmazzák a fejlett vezetéstámogató rendszereket (ADAS), szigorú biztonsági követelmények betartásával.

számos alkalmazás jelent meg a nulla baleset céljának támogatására. Az egyik első az adaptív sebességtartó automatika (ACC), amelyet az autó elején az automatikus vészfékezés (AEB), a holttér-felismerés (BSD) és a sávváltási asszisztens (lca), valamint a jármű-kilépési asszisztens (VEA) és a baleset előtti figyelmeztetés (PCW) követett.

2018-tól az AEB követelmény lesz Európában, hogy az új autók elérjék a maximális minősítést a veszélyeztetett úthasználók, például a gyalogosok és a kerékpárosok védelme érdekében. Ugyanez a tendencia figyelhető meg az Egyesült Államokban is, ahol 20 OEM elkötelezett amellett, hogy 2022-ig minden új autóban alapfelszereltséget készítsen az AEB systems számára.

a legtöbb OEM szintén előrébb tekint a teljesen autonóm autókkal, amelyek túllépik a biztonsági ígéretek határait. Ez a “mobilitás mint szolgáltatás” megközelítés a hagyományos autóipari üzleti modell alternatívájaként elsősorban a közepes méretű városokban jelenik meg. Az olyan cégek, mint a Google és az Uber már dolgoznak teljesen automatizált robotautókon, amelyek ezt a piacot célozzák meg.

Sensor Collective

mindezen alkalmazások esetében az érzékelési technológia nagy jelentőséggel bír a 360 fokos. biztonsági gubó az autó körül. Az érzékelőknek lehetővé kell tenniük a tárgyak észlelését és osztályozását minden időjárási vagy fényviszonyok között, a bemeneteknek pedig rendkívül megbízhatónak kell lenniük a biztonság szempontjából kritikus funkcionalitás biztosítása érdekében. Következésképpen mind az érzékelő redundanciája, mind a fúzió kívánatos.

A kombinált érzékelő bemenetek pontosabb és megbízhatóbb információkat szolgáltatnak az autó környezetéről, lehetővé téve a vezérlőegység számára, hogy megelőző vagy korrekciós intézkedéseket hajtson végre, például figyelmeztető és haptikus visszacsatolással, vagy vészfékezéssel és kormányzással. Ezek az érzékelők közé tartozik a radar, a kamerák, a LiDAR és az ultrahang. Mindegyik a saját erősségeit és korlátait hozza az asztalra.

a radaron

A milliméteres hullámú radart több mint egy évtizede alkalmazzák az autóiparban a csúcskategóriás autók számára, bár inkább a kényelem biztosítása érdekében, így korlátozott hangerővel. A közelmúltban a biztonságra összpontosítva az ADAS piaci potenciálját kiterjesztették a középkategóriás autókra is. A jelenlegi OEM-ek ada-jainak elemzése azt mutatja, hogy a milliméteres hullámú radarokat sok márka jól megfontolja és alkalmazza-az AEB esetében 71%, a BSD esetében pedig 85%. Ez arra utal, hogy a teljes milliméteres hullámú radarmodul-piac 2, 2 milliárd dollár (USA) 2016-ban.

a Nemzeti Közúti Közlekedésbiztonsági Igazgatóság (NHTSA) ajánlását követően az Egyesült Államokban a Toyota tavaly jelentette be először, hogy autóinak 80% – át AEB rendszerrel látja el 2018-ban. Arra számíthatunk, hogy más OEM-ek követik ezt a feladatot, ha nagy hatótávolságú radart alkalmaznak erre a feladatra.

a hátsó és oldalsó autók megfigyelésére szolgáló egyéb ADAS – esetek, mint például a BSD, az LCA és a PCW, hozzájárulnak a rövid-és középkategóriás radarpiac növekedéséhez. Az olyan további alkalmazások, mint a parkolóinas-asszisztens és az autonóm járművek 4.és 5. szintjének bevezetése nyilvánvalóan hozzájárulnak ehhez a növekedéshez. Az előrejelzések szerint a teljes milliméteres hullámú radarmodul-piac eléri a 7,5 milliárd dollárt (USA) 2022-ben.

a radarpiacot egy teljes ellátási lánc támogatja, amely nagy Tier1 kínálattal rendelkezik Európában, az Egyesült Államokban, Japánban és Kínában, ahol az autók növekedési üteme jelenleg a legmagasabb. Az olyan nagyvállalatok, mint a Robert Bosch, A Continental, az Autoliv, a Hella és a Denso mind radarmodulokat szállítanak. Az évek során több generációs terméket fejlesztettek ki. Például a Continental a nagy hatótávolságú radar ötödik generációjában van, amely 2019-ben lép be a gyártásba. Ma körülbelül 50 aktív termékhivatkozás érhető el a piacon.

a frekvenciára hangolva

technikai oldalon a nagy hatótávolságú alkalmazások a világszerte elfogadott 77 GHz-es frekvencián alapulnak. A rövid és középkategóriás termékek esetében azonban nagyobb a változatosság a 24, 77 és akár 79 GHz-es modulokkal. Eddig a 24 GHz gyakoribb volt a rövid hatótávolságú alkalmazásoknál, de a 79 GHz tapadást szerez.

a 79 GHz-es frekvencia jobb formai tényezőt kombinál 3X kisebb antennával, és a 4 GHz-es (77-81 GHz) széles frekvenciasáv előnyeit élvezi. Ez megnyitja a lehetőséget a nagy felbontású radar számára, amely kritikus fontosságú az autonóm autók számára. Éppen ellenkezőleg, a 24 GHz-es működés ultraszéles sávban (21,65-26.65 GHz) 2022-től tilos lesz Európában, a 24 GHz használatát az ISM keskeny sávjára (24,05-24,25 GHz) korlátozva.

a nagy felbontású radarfejlesztés jelenleg a rövid hatótávolságú alkalmazások forró témája, csakúgy, mint a 79 GHz-es radar. A belgiumi IMEC-hez hasonló kutatóközpontok már néhány éve összpontosítanak rá, és az elmúlt két évben létrehozott startupok jelentős része nagy felbontású radarokat célzott meg a 79 GHz-es megoldással. Még a nagyvállalatok, mint például a Continental, 2017 közepe óta kínálják ezt a megoldást opcióként. Ezenkívül az OEM-ek 79 GHz-es rendszer prototípusait mintavételezték a sarokradar számára; a minősítési szakasznak 2020 előtt be kell fejeződnie. Így arra számítunk, hogy a 79 GHz-es radarpiac eléri a 2 milliárd dollárt (USA) 2022-re.

különböző anyagok felhasználásával Radar chipek

ezeknek a moduloknak a felépítéséhez a félvezető vállalatok nagy teljesítményű milliméteres hullámú lapkakészleteket kínálnak mind 24 GHz-en, mind 77 GHz-en. Érdemes megjegyezni, hogy a legújabb 77 GHz-es chipek támogathatják a 79 GHz-es műveleteket.

történelmileg az Infineon, az NXP, az UMS és az STMicroelectronics elsősorban Szilícium-germánium (SiGe) technológiát használ mindkét frekvenciasávhoz, és kis mennyiségű gallium-arzenidet (GaAs). Együtt a chippiac nagy részét megosztják érték szerint, becslések szerint 165 millió dollárra (USA) 2016-ban, és várhatóan 570 millió dollárra (USA) nőnek 2022-ben.

amikor például a Continental legújabb radarrendszerének anyagköltség—bontását nézzük, a fő költségkomponens—30% – az RF lapkakészlet. Ez hatalmas piaci lehetőséget jelent a félvezető vállalatok, például az NXP számára.

a félvezető iparra gyakorolt intenzív nyomás miatt, hogy több funkciót integráljon a chipbe, a technológiai keverék várhatóan megváltozik. A Texas Instruments, amely 2017 közepén lépett be erre a piacra, valószínűleg nagyon gyorsan megváltoztatja a technológiai tájat egy új milliméteres hullámérzékelő portfólióval, amelyet a házon belüli RF kiegészítő fém-oxid félvezető (CMOS) technológián fejlesztettek ki. Ez lehetővé teszi a magas szintű integrációt a chip szintjén a radar elejétől a digitális jelfeldolgozásig.

A jobb formai tényező mellett a technológia nagyobb számítási képességet tesz lehetővé. Ez lehetővé teszi a csatornák nagyobb méretezését, csökkentett összekapcsolási veszteségekkel a táblán, összességében alacsonyabb energiafogyasztással és alacsonyabb rendszerköltséggel. Ezen chipek közül akár négy lépcsőzetesen is elérheti az 1,6 MHz-es szögfelbontást.

Ez az integrációs trend megnyitja az utat a nagy felbontású radarhoz. Az NXP integrált chipmegoldásokat is készít mind a SiGe, mind az RF CMOS technológiákon.

a radarpiac vonzásának másik jele A Szilícium öntödék, például a GLOBALFOUNDRIES elhelyezése, amely most az autonóm autók radaralkalmazásainak tömeggyártását célozza meg fejlett RF CMOS csomópontjaikkal. Bár mindig van értelme csökkenteni az alkatrész digitális részét, ez nem feltétlenül igaz a milliméteres hullámú passzív komponensekre, amelyek nem tudnak annyira zsugorodni.

költség szempontjából a CMOS használata a SiGe helyett értelme van olyan rövid hatótávolságú alkalmazásokhoz, mint a Vakfolt észlelése. Ebben az esetben a többfunkciós rendszerek 79 GHz-es megoldást kínálhatnak, amely alacsonyabb költséggel helyettesíti a jövőben tiltott 24 GHz-es sávot. De nagy tartományok esetén a fejlett RFCMOS csomópontok nehezen versenyezhetnek a SiGe technológiával.

következtetés

az autóipari radarpiac még soha nem volt ilyen dinamikus, mivel a technológiai innováció izgalmas korszakába lépünk. A radar új lehetőségei még mindig megjelennek, például a vital-sign vezetőfigyelő rendszerek, az alváz-Föld megfigyelés és a kihangosító csomagtartó megnyitása. Az ipar most a radar képalkotást látja lehetőségként. Nem kétséges, hogy ez a technológia kulcsfontosságú lesz az autonóm és robotizált autókban.

mégis, a kérdések elhúzódnak. Hogyan fog kinézni a technológia? Csatorna méretezési verseny? A széles sávszélesség kombinációja egy új modulációs sémával? Szintetikus apertúra megközelítés? Hogyan integrálható a radar a kamerákkal és a LiDAR-ral? Milyen szerepeket és funkciókat töltenek be külön-külön? A Yole vállalatcsoport azt tervezi, hogy ezeket a kérdéseket felteszi a radarjára.

Dr. St. Elisabeth és C. C. D. Malaquin a Yole D.