全新雷達 SoC 采用先進的 22 納米FD-SOI RF-CMOS 工藝,這一工藝節(jié)點為芯片的高性能與低成本平衡奠定了堅實基礎。更重要的是,它針對基于 AI 的傳感進行了深度優(yōu)化,旨在從根本上提升下一代 ADAS 的性能表現(xiàn),讓車輛在復雜路況下也能精準感知、快速決策。
長期以來,雷達傳感器的發(fā)展始終受限于探測距離、分辨率、尺寸和性能等因素之間的權衡。在多數(shù)汽車應用中,這些權衡使得雷達系統(tǒng)不得不采用多芯片架構:一個負責射頻前端,一個處理基帶信號,還有一個進行系統(tǒng)控制。這種分散式的設計不僅增加了模塊體積,還在一定程度上制約了性能的發(fā)揮。
博世 SX600 和 SX601 的發(fā)布,打破了傳統(tǒng)架構布局。將毫米波雷達前端、四個發(fā)射通道和四個 IQ 接收通道、線性調頻脈沖生成邏輯、多核微控制器子系統(tǒng)以及支持 AI 加速推理的數(shù)字信號處理器整合到單封裝 SoC 中,實現(xiàn)了從分散到集成的跨越式發(fā)展。
這種高度集成帶來的優(yōu)勢首先體現(xiàn)在體積上。與傳統(tǒng)設計相比,基于全新 SoC 的雷達模塊體積縮小高達 30%。在現(xiàn)代汽車架構中,這 30% 的體積縮減意義重大,它直接轉化為更強的布局靈活性,使雷達模塊能夠更便捷地安裝在車輛的各個部位,從而實現(xiàn)更廣的覆蓋范圍。同時,更小的體積也有利于熱管理,讓雷達系統(tǒng)在長時間工作時保持穩(wěn)定性能,并且為選擇更符合空氣動力學的外殼創(chuàng)造了條件,有助于提升車輛的整體性能。
在性能層面,全新 SoC 的表現(xiàn)同樣令人矚目。其支持 SAE L2 + 標準下的一系列 ADAS 功能,如自動緊急制動、自適應巡航控制、盲區(qū)物體檢測和車道變換輔助等,為車輛自動駕駛提供了堅實的技術支撐。
雷達的性能很大程度上取決于其線性調頻信號,而要精確且可重復地產生這些信號,離不開嚴格的頻率控制。博世的 SoC 配備了一個全數(shù)字、快速響應的鎖相環(huán)(PLL),專為 76-81 GHz 汽車頻段的線性調頻信號合成而設計。與模擬或混合實現(xiàn)相比,這種數(shù)字架構顯著改善了相位噪聲性能,使雷達能夠更清晰地分辨多個近距離目標,比如從騎行者附近走出的行人,或被汽車夾擊的摩托車。在 ADAS 應用中,這種識別能力對于避免誤報、做出及時可靠的決策至關重要。此外,數(shù)字 PLL 實現(xiàn)了更快的重新配置,支持動態(tài)可變的線性調頻信號配置文件,為多模式雷達提供了強大助力。
靈活的線性調頻整形讓雷達能夠適應不同的駕駛場景。例如在高速公路環(huán)境中,長距離窄帶線性調頻有助于探測遠距離車輛;在低速行駛或停車場景下,寬帶短距離線性調頻可為近距離物體提供更精細的分辨率;在復雜的城市環(huán)境中,快速跳頻分集可提升干擾或多徑條件下的檢測能力。PLL 的快速響應時間使芯片能夠在這些模式之間動態(tài)切換,確保雷達在各種場景下都能發(fā)揮出色性能。
更重要的是,較低的相位噪聲直接影響雷達分辨多個近距離目標的能力,例如從騎行者附近走出的行人,或被汽車夾擊的摩托車。在 ADAS 應用中,這種級別的識別能力對于避免誤報并做出及時、可靠的決策至關重要。對于速度跟蹤,尤其是在使用基于多普勒分類的系統(tǒng)中,運動狀態(tài)下的相位穩(wěn)定性同樣至關重要。
在數(shù)據(jù)處理方面,全新 SoC 實現(xiàn)了革命性的突破。以往,大多數(shù)雷達傳感器的瓶頸并非射頻帶寬,而是信號接收后的處理過程,距離多普勒圖、到達角數(shù)據(jù)和微多普勒特征等都需要實時處理,這些工作負載通常被上傳到中央處理器,隨著數(shù)據(jù)量的激增,這種方式逐漸難以滿足實時性要求。
SX600 和 SX601 改變了這一局面,它們支持雷達單元內部的邊緣 AI 處理。這意味著 SoC 變成了一個本地推理引擎,能夠在雷達數(shù)據(jù)離開傳感器之前就直接對其運行神經(jīng)網(wǎng)絡分類器。這種設計的優(yōu)勢體現(xiàn)在三個關鍵方面。
首先,77 GHz 毫米波傳感技術提供了寬帶寬窗口,能夠以高分辨率捕獲詳細的回波。豐富的帶寬支持更先進的 AI 推理,使雷達能夠區(qū)分移動目標和靜止目標,區(qū)分人與自行車或街道設施,并跟蹤具有異常運動軌跡的物體。博世聲稱,SX601 的探測范圍比之前的雷達模塊提高了 30%,這在很大程度上得益于其內部架構的優(yōu)化。
其次,片上處理技術實現(xiàn)了實時響應。在自動緊急制動等場景中,延遲與探測范圍同樣重要。將分類器和控制邏輯集成在同一芯片上,能夠在亞毫秒級的時間內做出決策,完全滿足行人和交叉交通響應的要求,為車輛安全增添了重要保障。
第三,這種設計減少了系統(tǒng)總線帶寬。SoC 無需將原始雷達幀傳輸?shù)郊惺? ECU,而是可以發(fā)送元數(shù)據(jù),如分類對象、軌跡和置信度分數(shù)。這不僅減輕了汽車以太網(wǎng)鏈路的負載,還支持分布式感知,使每個雷達節(jié)點都能為共享的態(tài)勢模型做出貢獻,提升了整個 ADAS 系統(tǒng)的協(xié)同工作能力。
新設備的 AI 功能由專用工具鏈支持,該工具鏈針對雷達專用模型開發(fā)進行了優(yōu)化。雖然博世尚未公布 DSP 架構的詳細規(guī)格,但提到的 “神經(jīng)網(wǎng)絡”“網(wǎng)絡加速” 處理意味著 SIMD 計算與專為距離角單元矩陣設計的定制機器學習指令的融合,為高效的 AI 推理提供了技術支撐。
從市場前景來看,SX600 和 SX601 進入的是一個對雷達需求旺盛的市場。監(jiān)管勢頭、消費者期望和安全系統(tǒng)架構正圍繞多傳感器 ADAS 設計進行融合。據(jù)博世預計,到 2032 年,汽車雷達市場規(guī)模將從今年的 53 億美元增長到 220 億美元以上。在這樣的背景下,博世最新的 SoC 不僅僅是一款雷達芯片,更是具備邊緣計算能力的嵌入式感知節(jié)點,專為感知已超越外圍設備的應用而構建。
此外,SX600 和 SX601 還具備諸多實用特性。它們均工作在 77 GHz 頻段,配備 CAN XL 和以太網(wǎng)接口,能靈活連接到車輛系統(tǒng)。硬件級安全加速器和數(shù)據(jù)加密功能可防止未授權人員的訪問,保障系統(tǒng)安全。其中,SX600 注重成本效益,SX601 則提供更多內存和當前市場上最強的計算能力,且兩款型號兼容,便于系統(tǒng)升級。每個傳感器都有四個發(fā)射和四個接收通道,對于要求更高的應用,博世還提供由兩個互連芯片組成的可級聯(lián)解決方案。
“博世在雷達傳感器領域已有 25 年的經(jīng)驗,憑借先進的 SoC,我們正助力實現(xiàn)更便捷、更安全的駕駛體驗?!?博世移動電子部門執(zhí)行副總裁 Peter Wolfangel 表示。博世直接向汽車客戶和分銷商提供這些 SoC,順應了汽車雷達半導體市場每年 12% 的增長趨勢,這一增長速度遠超整體汽車半導體市場。