集微网报道，提及毫米波雷达，人们首先联想到的就是汽车ADAS系统中的应用。诚然，由于其物理特性，毫米波雷达的优势能够在车端完美体现。但客观来看，毫米波雷达在车端的爆发仍处于黎明破晓前。
毫米波雷达汽车ADAS应用领域里前有博世、德尔福等国外巨头拦路，后有国内整车厂、华为等新玩家的虎视眈眈，加特兰微电子持续在汽车领域发力的同时，也已经开始研究毫米波雷达在其他领域应用的可能性，尤其是在该公司AiP产品已经问世的前提下。
毫米波雷达新应用
近日，在媒体开放日上，加特兰微电子产品经理吴翔讲述了AiP形态的加特兰毫米波雷达芯片产品Alps和Rhine系列在车端前装以外的应用。
吴翔指出，在汽车上，毫米波雷达除了能被应用在前装的ADAS系统中，也可以用于汽车舱内的娱乐系统控制，包括对驾驶员生命体征的探测，比如心跳、呼吸等。另外，还有对舱内的活体检测功能，以避免人或宠物被误锁而引发事故。
基于以上需求，加特兰现场展示了舱内活体检测的参考设计。吴翔表示，针对在舱内的人，有两种检测能力，包括移动和微动。因此，即便车内活体没有发生位置变化，也能够精准的被毫米波雷达感知。虽然摄像头同样能解决这个问题，但毫米波雷达具备更好地隐私性。
“用了AiP以后，我们只需要将一个很小的传感器装在车顶灯或后视镜上，就可以完成车舱内生命体征的探测，”吴翔如是说。
近年来，空调产业已经诞生了许多新技术，比如变频空调。但依旧存在一些痛点，包括空调送风不均匀，造成房间各处的温度不均衡；人离空调比较近时，风持续吹在人身上会引发健康问题。因此，空调厂商希望能通过某种技术了解房间的面积，以匹配压缩机的功率。
针对以上问题，加特兰开发了一套针对智能空调的智能化方案，以提升空调的舒适度。吴翔表示，采用了加特兰的毫米波雷达解决方案后，人在房间里的位置可以被精准跟踪，包括静止站立不动的情况下，毫米波雷达通过对微动的判断，依然可以继续对人保持跟踪。同时，加特兰的方案也排除了误触发的问题，如房间里除了人或者宠物以外，还有一些会动的物体，例如风扇、窗帘、绿色植物等。另外，通过多通道天线的技术，加特兰的AiP产品还可以探测运动物体的高度信息，以区分大人、小孩和宠物，以及识别人体的姿态。
吴翔还补充道：“相似的技术也可以检测人的心跳和呼吸。若把呼吸检测技术加到空调里面，通过对人呼吸次数是否变慢等状态变化的监测，就能知道他是否进入睡眠，空调也可以自动进入睡眠模式。”
安防市场也是毫米波雷达的主要市场之一，吴翔指出，监控中也有一些产品可以加入毫米波雷达，以带来新的突破。目前常用的监控摄像头是基于光学CMOS传感器，其痛点是在恶劣天气或黑夜中，识别会出现很大的阻碍。另外，其对远距离物体的探测清晰度不够，但如果通过摄像头加上毫米波和感知信息的融合，监控就能够跨角度地追求更有效的信息。
“现在监控摄像头都开始大规模应用AI技术，但是即使这样还是会有误报的发生。但如果加一颗雷达以后，首先可以帮助他们降低误报率，第二可以用相对算力更低、成本更低的AI 处理器来实现相当的探测能力，这便是毫米波雷达给监控带来的益处，”吴翔说。
值得一提的是，以往也有雷达产品被应用在监控市场，但大多数都是在视觉摄像头下安装一个很大的毫米波雷达，而搭载AiP产品的雷达体积较小，很好的解决了这个问题。
吴翔强调，加特兰的AiP产品在一个12mm×12mm的面积上完成了一个带雷达天线全尺寸的SoC，支持77GHz或者是60GHz的频段，在里面有4路的发射和有4路的接收，集成片上天线等。而且芯片只需要非常少的外围电路，包括电源、Flash等。这也是为什么加特兰的AiP雷达芯片模组能够做到足够小。
而要实现这样小而优的产品，加特兰花费了大量的心血。
AiP带来的挑战
加特兰生产技术总监王典告诉集微网，AiP（Antenna-in-Package）最直观的解释就是封装里的天线，这样能提供非常强大的系统性能。
王典表示，在封装上面可以放多个天线时，天线和芯片的互联区域就非常短，信号便可以通过更短的路径到达天线，以实现更强大的系统性能。更为重要是，整个AiP实现出来的模组尺寸相比传统模的尺寸，可以大大地减少。“这里也得益于它的集成度——因为在传统的模组上，必须把这些天线用一个高频的PCB来实现，而AiP芯片内部就已经包含了这些天线的接口。可想而知，这样带来的一个优势就是低成本及更容易使用。客户不需要进行天线的设计和开发，可以缩短整个产品的研发周期以及成本，从而缩短产品上市的时间，”王典进一步说道。
显而易见，如此精密和复杂结构也带来了巨大的设计挑战。王典指出，从物理设计、天线性能设计、电连接，到封装工艺及材料、与芯片模组协同设计以及射频辐射测试等各个环节，都需要从天线技术和封装技术两个维度来综合考量。
在最后的射频辐射测试中，还需要用自动化测试来确保芯片出厂的功能和性能。王典强调，加特兰从第一天设计AiP开始就在同步进行整个测试系统的设计，花了3年时间自主研发，和4家全球最顶级的供应商一起讨论，最终形成了一整套拥有自主知识产权的测试方案。
另外，加特兰天线本身性能的设计还具备非常高的设计冗余度。王典透露，普通频段是76到81GHz，其实整个使用带宽只有5GHz。但是加特兰在设计的时候保证设计带宽是16个G，相当于翻了3倍的能力去设计。同样，天线增益方面，它的使用带宽是5GHz，但是整个增益满足需求的带宽其实是11GHz，具备200%的冗余。
加特兰从容应对了AiP带来的所有设计挑战，这也是加特兰能够站在AiP领域技术和应用最前沿的原因。
据加特兰COO吕昱昭透露，公司员工数已经达到100人以上，其中研发人员超过70%。公司去年3月份发布的Alps系列已经得到了许多的国内外客户的认可，客户数量增长非常显著，其中有三分之一来自海外。
“展望未来，我们的客户给我们提出了更多的要求，包括高性能、经济性、小型化、易生产，这也是我们会聚焦AiP技术的原因。我们预测，随着AiP技术的普及，2024年全球的毫米波雷达容量将增长到4亿颗，AiP能给市场带来40%的增长，”吕昱昭如是说。（校对/零叁）
