雷達(dá),也被稱為“無線電定位”,即用無線電的方法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定它們的空間位置。雷達(dá)芯片,是基于雷達(dá)頻率應(yīng)用的微型傳感器。在軍事上可通過操縱雷達(dá)來測(cè)定目標(biāo)預(yù)警跟蹤、引導(dǎo)導(dǎo)彈追蹤、保護(hù)軍事硬件免受核輻射和太陽輻射等,在民用中,可用于汽車、機(jī)器人和智能手機(jī)等領(lǐng)域。
因?yàn)槔走_(dá)一般為軍用,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)保密性較高,雷達(dá)芯片分類只能依據(jù)雷達(dá)類型來判斷了。雷達(dá)種類繁多,分類的方法也非常復(fù)雜。
通??梢园凑绽走_(dá)的用途分類,如預(yù)警雷達(dá)、引導(dǎo)指揮雷達(dá)、搜索警戒雷達(dá)、炮瞄雷達(dá)、機(jī)載雷達(dá)、測(cè)高雷達(dá)、戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)、無線電測(cè)高雷達(dá)、雷達(dá)引信、氣象雷達(dá)、航行管制雷達(dá)、導(dǎo)航雷達(dá)以及防撞和敵我識(shí)別雷達(dá)等。
1.按照角跟蹤方式分類,有單脈沖雷達(dá)、圓錐掃描雷達(dá)和隱蔽圓錐掃描雷達(dá)等。
2.按照天線掃描方式分類,分為機(jī)械掃描雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)等。
3.按照雷達(dá)信號(hào)形式分類,有脈沖雷達(dá)、連續(xù)波雷達(dá)、脈部壓縮雷達(dá)和頻率捷變雷達(dá)等。
4.按照目標(biāo)測(cè)量的參數(shù)分類,有測(cè)高雷達(dá)、二坐標(biāo)雷達(dá)、三坐標(biāo)雷達(dá)和敵我識(shí)對(duì)雷達(dá)、多站雷達(dá)等。
5.按雷達(dá)頻段分,可分為超視距雷達(dá)、微波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)以及激光雷達(dá)等。
6.按照雷達(dá)采用的技術(shù)和信號(hào)處理的方式有相參積累和非相參積累、動(dòng)目標(biāo)顯示、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、脈沖多普勒雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)、邊掃描邊跟蹤雷達(dá)。
毫米波雷達(dá)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在深空衛(wèi)星通信,以及軍用通訊。到今天為止,60G以上的毫米波的技術(shù)西方對(duì)于中國(guó)是禁運(yùn)的,這對(duì)中國(guó)民用領(lǐng)域毫米波技術(shù)應(yīng)用有很多的門檻。毫米波雷達(dá)在汽車當(dāng)中的應(yīng)用,是民用當(dāng)中應(yīng)用最廣泛的。
毫米波雷達(dá)從上世紀(jì)起就已在高檔汽車中使用,現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用在高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)中。ADAS系統(tǒng)需要多種傳感器配合工作,毫米波雷達(dá)由于其眾多優(yōu)勢(shì),成為ADAS不可或缺的核心傳感器,也是自動(dòng)駕駛中的關(guān)鍵傳感器。
因?yàn)閲?guó)外廠家發(fā)展的比我們?cè)纾泻芏嗟姆e累,目前在芯片跟系統(tǒng)這兩個(gè)層面都實(shí)現(xiàn)了壟斷。而且在商用策略上有很多的優(yōu)勢(shì)。毫米波芯片方面,目前國(guó)外的芯片廠商對(duì)我們采用的是限代和限制銷售的策略。
既使是銷售的話,它也是實(shí)現(xiàn)了代差銷售,不會(huì)把最新的一代拿出來,拿出來的都是落后一代甚至兩代的產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)所有的做毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的廠家,基本上都存在這個(gè)情況。
當(dāng)然,近兩年,國(guó)內(nèi)已經(jīng)取得了一定突破。像北京行易道科技有限公司成功自主開發(fā)了第二代 77GHz 車載毫米波雷達(dá)樣品,已經(jīng)裝配在北汽的無人車上。杭州智波科技已推出 24GHz 民用雷達(dá)產(chǎn)品,主要應(yīng)用在無人機(jī)當(dāng)中,并曾在自動(dòng)駕駛汽車上進(jìn)行緊急制動(dòng)的實(shí)測(cè)。深圳卓泰達(dá)研發(fā)出國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的軍工級(jí)領(lǐng)先技術(shù)RCC毫米波雷達(dá)。
動(dòng)脈雷達(dá)是大健康領(lǐng)域應(yīng)用于可穿戴設(shè)備上的傳感器件??删_采集淺表動(dòng)脈的脈搏波。將動(dòng)脈雷達(dá)靈活應(yīng)用,配合自研算法,我們可以進(jìn)一步獲得個(gè)人血壓變化趨勢(shì),以及臂踝脈搏波傳導(dǎo)速度(baPWV)等動(dòng)脈硬化監(jiān)測(cè)指標(biāo),為下一代嚴(yán)肅的可穿戴以及便攜式醫(yī)療設(shè)備打開了廣闊的想象空間。
做醫(yī)療健康硬件的感覺就像在相親,參戰(zhàn)的回合越多,標(biāo)準(zhǔn)也就越高。過去,通過一堆高學(xué)歷同事們對(duì)脈搏波波形分析的艱苦攻關(guān),我們能捕獲小幅度的血壓變動(dòng),在真實(shí)血壓波動(dòng)10mmHg以下的時(shí)候,體現(xiàn)出一定追蹤性能:
不過當(dāng)血壓有重大抬升的時(shí)候,之前的方法就顯得有點(diǎn)力不從心了。但是看到海內(nèi)外同僚們?cè)诟鱾€(gè)健康領(lǐng)域的表現(xiàn),我們從最初消費(fèi)級(jí)的定位脫身,向著更加嚴(yán)肅的方向進(jìn)發(fā)。
因?yàn)槔走_(dá)芯片多用于軍用,因此其產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)擒姽ば酒?。軍工芯片產(chǎn)業(yè)鏈大致可分為:整機(jī)廠、分系統(tǒng)承包商、核心模塊和元器件供應(yīng)商這三類,相互之間的業(yè)務(wù)層級(jí)明確,從上而下依次傳遞產(chǎn)品需求,從下至上依次交付合格產(chǎn)品。軍工電子產(chǎn)品,尤其是應(yīng)用于現(xiàn)代化武器作戰(zhàn)平臺(tái)上的核心電子組件和小型系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品,一般為定制化軍用大規(guī)模集成電路,絕大多數(shù)軍用集成電路屬于專用集成電路的范疇分類。據(jù)統(tǒng)計(jì),在美國(guó)國(guó)防部研制的新型電子系統(tǒng)(包括導(dǎo)彈制導(dǎo)裝置、雷達(dá)、戰(zhàn)斗機(jī)載電子設(shè)備等)中,將近80%的非存儲(chǔ)器電路都是專用集成電路。
過去較長(zhǎng)的一段時(shí)間里,我國(guó)軍用芯片的研制,往往只能在參照國(guó)外產(chǎn)品功能及接口的基礎(chǔ)上,采取逆向設(shè)計(jì)的方法實(shí)現(xiàn)功能仿制,產(chǎn)品的各種性能參數(shù)等技術(shù)指標(biāo)基本不可能完全一致。對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)選用了進(jìn)口器件,因停產(chǎn)禁運(yùn)等原因需用國(guó)產(chǎn)器件替代的,往往由于存在差異或未有使用經(jīng)歷,導(dǎo)致很多國(guó)產(chǎn)軍用芯片替代較為困難。與此同時(shí),國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)在一些重點(diǎn)領(lǐng)域取得一些突破,如軍用CPU、自主可控DSP、軍用GPU等。
雷達(dá)芯片產(chǎn)業(yè)鏈三環(huán)節(jié)垂直分工,IC設(shè)計(jì)為主導(dǎo)。芯片作為一項(xiàng)相對(duì)來說軍民通用的電子器件,產(chǎn)業(yè)鏈在軍用和民用領(lǐng)域沒有顯著的差異。雷達(dá)芯片產(chǎn)業(yè)鏈也分為芯片設(shè)計(jì)、芯片制造和封裝測(cè)試三個(gè)環(huán)節(jié),上游的設(shè)計(jì)公司按照客戶要求設(shè)計(jì)出電路和版圖,然后由中游的加工制造廠將其建造在硅片上,硅片再送往下游的后工序廠進(jìn)行封裝測(cè)試,最后制成客戶所需要的產(chǎn)品。
受限于半導(dǎo)體技術(shù)和工藝,我國(guó)軍工芯片自給率較低,加之國(guó)外芯片封鎖和在役在研芯片停產(chǎn)斷檔,軍工芯片國(guó)產(chǎn)化刻不容緩。
盡管我國(guó)民用集成電路設(shè)計(jì)業(yè)經(jīng)過發(fā)展已取得了不俗的成績(jī),但在微處理器(MPU)、半導(dǎo)體存 儲(chǔ)器、可編程邏輯陣列器件(FPGA)和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)等大宗戰(zhàn)略產(chǎn)品上,產(chǎn)品尚未進(jìn) 入主流市場(chǎng),產(chǎn)品性能和國(guó)際先進(jìn)水平的差距依然十分巨大。 在核心元器件層面,軍工芯片或可成為芯片國(guó)產(chǎn)化的突破口。
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展,軍工芯片包括雷達(dá)芯片也在不斷進(jìn)行發(fā)展和突破。在模塊層級(jí),看好將完整系統(tǒng)集 成在一塊芯片的 SoC 技術(shù)和將多個(gè)芯片及器件封裝在一起的 SIP 技術(shù);在元器件層級(jí),應(yīng)用廣泛、 國(guó)產(chǎn)化難度很大的 FPGA 是未來急需突破的主要方向。