med mer än 1 miljon årliga trafikolyckor över hela världen har säkerheten blivit ett centralt fokus för hela bilindustrin. I Europa uppmuntrar New Car Assessment Program (NCAP) OEM-tillverkare att anta avancerade förarassistanssystem (Adas) i alla nya bilar genom att implementera stränga säkerhetskrav.

många applikationer har dykt upp för att stödja nollolycksmålet. En av de första var adaptiv farthållare (ACC), följt av automatisk nödbromsning (AEB) på framsidan av bilen, blind spot detection (BSD) och lane-change assist (LCA) på baksidan och Vea (vea) och pre-crash warning (PCW) vid sidan.från och med 2018 kommer AEB att vara ett krav i Europa för att nya bilar ska nå högsta betyg för att skydda utsatta trafikanter som fotgängare och cyklister. Samma trend förekommer i USA med 20 OEM-tillverkare som är engagerade i att göra AEB systems standardutrustning i alla nya bilar år 2022.

de flesta OEM-tillverkare ser också längre fram med helt autonoma bilar som pressar gränserna när det gäller säkerhetslöftet. Detta tillvägagångssätt för ”mobilitet som en tjänst”, som ett alternativ till den traditionella bilverksamhetsmodellen, dyker upp mestadels i medelstora städer. Företag som Google och Uber arbetar redan med helautomatiska robotbilar som riktar sig mot denna marknad.

Sensor Collective

för alla dessa applikationer är avkänningsteknik av stor betydelse för att möjliggöra en 360-deg. säkerhet kokong runt bilen. Sensorer måste möjliggöra detektering och klassificering av föremål i alla väder-eller ljusförhållanden, och ingångar måste vara extremt tillförlitliga för att säkerställa säkerhetskritisk funktionalitet. Följaktligen är både sensorredundans och fusion önskvärda.

kombinerade sensoringångar ger mer exakt och tillförlitlig information om bilens omgivning, vilket gör att styrenheten kan vidta förebyggande eller korrigerande åtgärder med till exempel varning och haptisk återkoppling eller nödbromsning respektive styrning. Dessa sensorer inkluderar radar, kameror, LiDAR och ultraljud. Var och en ger sina speciella styrkor och begränsningar till bordet.

på radaren

Millimetervågradar har använts i mer än ett decennium inom fordonsindustrin för avancerade bilar, men mer för att säkerställa komfort och därmed med begränsad volym. Med det senaste skarpare fokuset på säkerhet har marknadspotentialen för ADAS också utvidgats till mellanklassbilar. En analys av nuvarande OEM: s ADAS avslöjar att millimetervågradar är väl övervägda och anställda av många märken—71% för AEB och 85% för BSD. Detta pekar på en total millimetervågradarmodulmarknad på 2,2 miljarder dollar (USA) 2016.efter en rekommendation från National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) i USA meddelade Toyota förra året att de kommer att utrusta 80% av sina bilar med ett AEB-system 2018. Vi kan förvänta oss att andra OEM-tillverkare följer genom att använda långdistansradar för denna uppgift.

de andra Adas-användningsfallen för övervakning av bak – och sidobilar, som BSD, LCA och PCW, kommer att bidra till kort-och mellanklassradarmarknadstillväxt. Ytterligare applikationer som betjänad parkeringsassistans och genomförandet av autonoma fordonsnivåer 4 och 5 kommer naturligtvis att bidra till denna tillväxt. Den totala millimetervågsradarmodulmarknaden förväntas nå 7,5 miljarder dollar (USA) 2022.radarmarknaden stöds av en komplett leveranskedja med ett stort Tier1-erbjudande i Europa, USA, Japan och Kina, där biltillväxten är högst för tillfället. Stora företag, som Robert Bosch, Continental, Autoliv, Hella och Denso, levererar alla radarmoduler. Flera generationer av produkter har utvecklats genom åren. Till exempel är Continental i sin femte generation av långdistansradar, som kommer att gå in i produktion 2019. Idag finns cirka 50 aktiva produktreferenser kommersiellt tillgängliga på marknaden.

anpassad till frekvensen

på den tekniska sidan är långdistansapplikationer baserade på den världsomspännande 77-GHz-frekvensen. Men för kort-och mellanklassprodukter finns det mer mångfald med moduler som drivs på 24, 77 och till och med 79 GHz. Hittills har 24 GHz varit vanligare för kortdistansapplikationer, men 79 GHz får dragkraft.

79-GHz-frekvensen kombinerar en bättre formfaktor med 3X mindre antenner och drar nytta av ett brett frekvensband på 4 GHz (77 till 81 GHz). Detta öppnar möjligheten för högupplöst radar, vilket är avgörande för autonoma bilar. Tvärtom, 24-GHz-drift i ultrabredband (21,65 till 26.65 GHz) kommer att förbjudas i Europa från och med 2022, vilket begränsar användningen av 24 GHz till ISM smalband (24,05 till 24,25 GHz).

högupplöst radarutveckling är för närvarande ett hett ämne för kortdistansapplikationer, liksom 79 GHz-radar. Forskningscentra som imec i Belgien har fokuserat på det i några år nu, och ett betydande antal nystartade företag som skapats under de senaste två åren har riktat högupplöst radar med 79-GHz-lösningen. Även stora företag som Continental har erbjudit denna lösning som ett alternativ sedan mitten av 2017. Dessutom har OEM provtagning 79-GHz system prototyper för hörnradar; kvalificeringsfasen bör avslutas före 2020. Vi förutser således att 79-GHz-radarmarknaden når 2 miljarder dollar (USA) år 2022.

utnyttja olika material för Radarchips

för att bygga dessa moduler tillhandahåller halvledarföretag högpresterande millimetervågschipsetter på både 24 GHz och 77 GHz. Det är värt att notera att de senaste 77 GHz-chipsen kan stödja 79 GHz-operationer.historiskt sett använder spelare som Infineon, NXP, UMS och STMicroelectronics huvudsakligen kisel-germanium (SiGe) – teknik för båda frekvensbanden och en liten mängd galliumarsenid (GaAs). Tillsammans delar de det mesta av chipmarknaden efter värde, uppskattat till $165 miljoner (USA) i 2016 och förväntas växa till $570 miljoner (USA) i 2022.

När vi tittar på materialkostnadsfördelningen för det senaste radarsystemet från Continental, till exempel, är den stora kostnadskomponenten-30% – RF-chipset. Detta representerar en enorm marknadsmöjlighet för halvledarföretag som NXP.

med intensivt tryck på halvledarindustrin för att integrera fler funktioner på chipet förväntas teknikmixen förändras. Texas Instruments, som gick in på denna marknad i mitten av 2017, kommer sannolikt att förändra tekniklandskapet mycket snabbt med en ny millimetervågsavkänningsportfölj utvecklad på standard intern RF-komplementär metalloxidhalvledare (CMOS)-teknik. Det möjliggör en hög nivå av integration på chipnivå från radarfronten till den digitala signalbehandlingen.

förutom en bättre Formfaktor möjliggör tekniken högre beräkningskapacitet. Det möjliggör mer kanalskalning med minskade sammankopplingsförluster på kortet och med en övergripande lägre strömförbrukning och lägre systemkostnad. Genom att kaskadera upp till fyra av dessa marker är det möjligt att nå en Vinkelupplösning på 1,6 kcal.

denna integrationstrend banar väg för högupplöst radar. NXP är också prototyper integrerade chiplösningar både på SiGe och RF CMOS-teknik.ett annat tecken på radar marknaden dragkraft är placeringen av kisel gjuterier som GLOBALFOUNDRIES, som nu riktar massproduktion av radarapplikationer för autonoma bilar, med sina avancerade RF CMOS-noder. Men medan det alltid är vettigt att skala ner den digitala delen av komponenten, är det inte nödvändigtvis fallet för millimetervågs passiva komponenter, som inte kan krympa så mycket.

När det gäller kostnad är användningen av CMOS istället för SiGe meningsfull för kortdistansapplikationer som blindpunktsdetektering. I det här fallet kan allt-i-ett-system erbjuda en 79-GHz-lösning som ersätter det framtida förbjudna 24-GHz-bandet till en lägre kostnad. Men för höga intervall skulle avancerade rfcmos-noder ha svårt att konkurrera med SiGe-tekniken.

slutsats

bilradarmarknaden har aldrig varit så dynamisk när vi går in i en spännande era av teknisk innovation. Nya möjligheter för radar växer fortfarande fram med till exempel viktiga teckenförarövervakningssystem, chassi-till-markövervakning och handsfree-bagageöppning. Branschen föreställer sig nu radaravbildning som en möjlighet. Det är ingen tvekan om att denna teknik kommer att vara nyckeln i autonoma och robotbilar.

fortfarande, frågor dröjer. Hur kommer tekniken att se ut? Ett kanalskalningslopp? En kombination av bred bandbredd med ett nytt moduleringsschema? En syntetisk bländare? Hur kommer radar att integreras med kameror och LiDAR? Vilka roller och funktioner kommer de att tjäna separat? Yole-koncernen planerar att ha dessa frågor på sin radar.

dr.St.