cu peste 1 milion de decese rutiere anuale la nivel mondial, siguranța a devenit un obiectiv cheie pentru întreaga industrie Auto. În Europa, programul de evaluare a mașinilor noi (NCAP) încurajează OEM-urile să adopte sisteme avansate de asistență a șoferului (ADAS) în toate mașinile noi prin implementarea unor cerințe stricte de siguranță.

multe aplicații au apărut pentru a sprijini obiectivul zero-accident. Unul dintre primele a fost adaptive cruise control (ACC), urmat de frânare automată de urgență (AEB) în partea din față a mașinii, detectarea punctului mort (BSD) și asistență la schimbarea benzii (LCA) în spate și asistență la ieșirea vehiculului (VEA) și avertizare pre-accident (PCW) în lateral.începând din 2018, AEB va fi o cerință în Europa pentru ca mașinile noi să atingă ratingul maxim pentru a proteja utilizatorii vulnerabili ai drumurilor, cum ar fi pietonii și bicicliștii. Aceeași tendință se întâmplă și în SUA, cu 20 de OEM-uri angajate să facă echipamente standard AEB systems în orice mașină nouă până în 2022.

majoritatea OEM-urilor privesc, de asemenea, mai departe cu mașini complet autonome care împing limitele în ceea ce privește angajamentul de siguranță. Această abordare a „mobilității ca serviciu”, ca alternativă la modelul tradițional de afaceri auto, apare mai ales în orașele de dimensiuni medii. Companii precum Google și Uber lucrează deja la mașini robotizate complet automatizate care vizează această piață.

Sensor Collective

pentru toate aceste aplicații, tehnologia de detectare este de mare importanță pentru a permite o 360 de grade. cocon de siguranță în jurul mașinii. Senzorii trebuie să permită detectarea și clasificarea obiectelor în orice condiții meteorologice sau de iluminare, iar intrările trebuie să fie ultra-fiabile pentru a asigura funcționalitatea critică a siguranței. În consecință, atât redundanța senzorului, cât și fuziunea sunt de dorit.

intrările combinate ale senzorilor aduc informații mai precise și mai fiabile despre împrejurimile mașinii, permițând unității de control să ia măsuri preventive sau corective, de exemplu, cu avertizare și feedback haptic, respectiv frânare și direcție de urgență. Acești senzori includ radar, Camere, LiDAR și ultrasonics. Fiecare își aduce punctele forte și limitările la masă.

pe Radar

Radar milimetru-val a fost folosit pentru mai mult de un deceniu în industria auto pentru masini high-end, deși mai mult pentru a asigura confortul, și, astfel, cu volum limitat. Odată cu concentrarea recentă mai accentuată asupra siguranței, potențialul pieței pentru ADAS a fost extins și la mașinile de gamă medie. O analiză a ADAS-urilor actuale ale OEM-urilor arată că radarele cu unde milimetrice sunt bine luate în considerare și utilizate de multe mărci—71% pentru AEB și 85% pentru BSD. Acest lucru indică o piață totală a modulelor radar cu unde milimetrice de 2,2 miliarde de dolari (SUA) în 2016.în urma unei recomandări a Administrației Naționale pentru Siguranța Traficului pe autostrăzi (NHTSA) din SUA, Toyota a fost prima care a anunțat anul trecut că va echipa 80% din mașinile sale cu un sistem AEB în 2018. Ne putem aștepta ca alți OEM să urmeze prin utilizarea radarului cu rază lungă de acțiune pentru această sarcină.

celelalte cazuri de utilizare ADAS pentru monitorizarea autovehiculelor din spate și laterale, cum ar fi BSD, LCA și PCW, vor contribui la creșterea pieței radarelor cu rază scurtă și medie. Aplicațiile suplimentare precum asistența la parcare cu valet și implementarea nivelurilor 4 și 5 ale vehiculelor autonome vor contribui în mod evident la această creștere. Se estimează că piața totală a modulelor radar cu unde milimetrice va ajunge la 7,5 miliarde de dolari (SUA) în 2022.piața radarelor este susținută de un lanț de aprovizionare complet, cu o ofertă mare Tier1 în Europa, SUA, Japonia și China, unde rata de creștere a mașinilor este cea mai mare în acest moment. Companiile mari, precum Robert Bosch, Continental, Autoliv, Hella și Denso, furnizează toate modulele radar. Mai multe generații de produse au fost dezvoltate de-a lungul anilor. De exemplu, Continental se află la a cincea generație de radar cu rază lungă de acțiune, care va intra în producție în 2019. Astăzi, aproximativ 50 de referințe active ale produselor sunt disponibile comercial pe piață.în ceea ce privește partea tehnică, aplicațiile cu rază lungă de acțiune se bazează pe frecvența de 77 GHz adoptată la nivel mondial. Cu toate acestea, pentru produsele de gamă scurtă și medie, există mai multă diversitate cu module alimentate la 24, 77 și chiar 79 GHz. Până în prezent, 24 GHz a fost mai frecvent pentru aplicațiile cu rază scurtă de acțiune, dar 79 GHz câștigă tracțiune.

frecvența de 79 GHz combină un factor de formă mai bun cu antene de 3 ori mai mici și beneficiază de o bandă largă de frecvență de 4 GHz (77 până la 81 GHz). Acest lucru deschide oportunitatea pentru radarul de înaltă rezoluție, care este esențial pentru mașinile autonome. Dimpotrivă, funcționarea de 24 GHz în bandă ultra-largă (21,65 până la 26.65 GHz) va fi interzisă în Europa începând cu 2022, restricționând utilizarea de 24 GHz la banda îngustă ISM (24,05 până la 24,25 GHz).

dezvoltarea radarului de înaltă rezoluție este în prezent un subiect fierbinte pentru aplicațiile cu rază scurtă de acțiune, la fel ca și radarul de 79 GHz. Centre de cercetare precum IMEC din Belgia se concentrează pe it de câțiva ani, iar un număr semnificativ de startup-uri create în ultimii doi ani au vizat radarul de înaltă rezoluție cu soluția de 79 GHz. Chiar și companii mari precum Continental au oferit această soluție ca opțiune de la mijlocul anului 2017. În plus, OEM-urile au prelevat prototipuri de sistem de 79 GHz pentru radarul de colț; faza de calificare ar trebui să se încheie înainte de 2020. Astfel, anticipăm că piața radarelor de 79 GHz va ajunge la 2 miliarde de dolari (SUA) până în 2022.

folosind diferite materiale pentru cipuri Radar

pentru a construi aceste module, companiile de semiconductori oferă chipset-uri de înaltă performanță cu unde milimetrice atât pe 24 GHz, cât și pe 77 GHz. Este demn de remarcat faptul că cele mai recente cipuri de 77 GHz pot suporta operații de 79 GHz.din punct de vedere istoric, jucători precum Infineon, NXP, UMS și STMicroelectronics folosesc în principal silicon-germaniu (SiGe) tehnologie pentru ambele benzi de frecvență și o cantitate mică de arsenid de galiu (GaAs). Împreună, aceștia împart cea mai mare parte a pieței cipurilor în funcție de valoare, estimată la 165 milioane dolari (SUA) în 2016 și se așteaptă să crească la 570 milioane dolari (SUA) în 2022.

când ne uităm la defalcarea costurilor materiale ale celui mai recent sistem radar de la Continental, de exemplu, componenta majoră a costurilor—30%—este chipsetul RF. Aceasta reprezintă o oportunitate uriașă de piață pentru companiile de semiconductori, cum ar fi NXP.

cu o presiune intensă asupra industriei semiconductorilor pentru a integra mai multe funcții pe cip, se așteaptă ca mixul tehnologic să se schimbe. Texas Instruments, care a intrat pe această piață la mijlocul anului 2017, este probabil să schimbe peisajul tehnologic foarte rapid cu un nou portofoliu de detectare a undelor milimetrice dezvoltat pe tehnologia standard RF complementară metal-oxid semiconductor (CMOS). Permite un nivel ridicat de integrare la nivelul cipului de la capătul frontal al radarului la procesarea semnalului digital.în plus față de un factor de formă mai bun, tehnologia permite o capacitate de calcul mai mare. Permite o scalare mai mare a canalelor, cu pierderi reduse de interconectare pe placă și la un consum Global mai mic de energie și un cost mai mic al sistemului. Prin cascadarea a până la patru dintre aceste cipuri, este posibil să se ajungă la o rezoluție unghiulară de 1,6 inkt.

această tendință de integrare deschide calea către radarul de înaltă rezoluție. NXP este, de asemenea, prototipuri de soluții integrate de cipuri atât pe tehnologiile SiGe, cât și pe tehnologiile CMOS RF.

Un alt semn al tracțiunii pieței radar este poziționarea turnătoriilor de siliciu, cum ar fi GLOBALFOUNDRIES, care vizează acum producția în masă de aplicații radar pentru mașini autonome, cu nodurile lor avansate RF CMOS. Cu toate acestea, deși are întotdeauna sens să reducem partea digitală a componentei, nu este neapărat cazul componentelor pasive cu undă milimetrică, care nu se pot micșora la fel de mult.

în ceea ce privește costul, utilizarea CMOS în loc de SiGe are sens pentru aplicații cu rază scurtă de acțiune, cum ar fi detectarea punctului mort. În acest caz, sistemele all-in-one ar putea oferi o soluție de 79 GHz care înlocuiește viitoarea bandă interzisă de 24 GHz la un cost mai mic. Dar pentru intervale mari, nodurile rfcmos avansate ar avea dificultăți în a concura cu tehnologia SiGe.

concluzie

piața radarelor auto nu a fost niciodată atât de dinamică, deoarece intrăm într-o eră interesantă a inovației tehnologice. Noi oportunități pentru radar sunt încă în curs de dezvoltare, de exemplu, sistemele de monitorizare a șoferului cu semne vitale, monitorizarea șasiului la sol și deschiderea portbagajului fără mâini. Industria are în vedere acum imagistica radar ca o posibilitate. Nu există nicio îndoială că această tehnologie va fi esențială în mașinile autonome și robotizate.

totuși, întrebările persistă. Cum va arăta tehnologia? O cursă de scalare a canalelor? O combinație de lățime de bandă largă cu o schemă de modulare nouă? O abordare sintetică a diafragmei? Cum va fi integrat radarul cu camerele și LiDAR? Ce roluri și funcții vor servi separat? Grupul de companii Yole intenționează să aibă aceste întrebări pe radarul său.

Dr.St. Elisheva și C. Malaquin sunt analiști la Yole D.