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10 月 25 日,毫米波雷達芯片供應商加特蘭在上海開了第一場產品發布會,與業內多數科技公司相比,發布會場面算不上宏大,但對這個 30 多人的團隊來說,卻是一個重要節點,因為這個成立 3 年的公司發布了自己第一批正式量產的毫米波雷達芯片。
此次發布的產品主要有兩款:用于車載毫米波雷達的 77GHz 芯片——Yosemite(2T4R)、Yosemite(4T8R),和用于工業級消費市場的 60GHz 芯片 Yellowstone。
毫米波雷達芯片向來是巨頭的戰場。國內或國外,英飛凌、恩智浦幾乎占據絕大部分市場。下游供應商不缺少芯片來源,但造價低的芯片仍存在巨大市場缺口,這也是加特蘭的切入點。
從功能上來講,這兩款芯片與市面上的芯片區別并不明顯,但因為使用了數字模擬電子產品芯片里大量使用的標準 CMOS 工藝,成本降到了原來 SiGe 芯片組的二分之一到三分之一。
根據雷鋒網的了解,目前,國際上車載毫米波雷達的重要玩家主要是博世、大陸、德爾福、海拉這些大的 Tier 1 廠商,一般的小型硬件供應商,在芯片供應商面前議價能力較低,首先在成本上就已經喪失與第一梯隊競爭的優勢。降低芯片成本,也正是其重要訴求所在。
*加特蘭的 Yosemite(4T8R)芯片
77GHz 毫米波雷達芯片,未來五年不變的主線
做更廉價和高集成度的毫米波雷達芯片,是 3 年前陳嘉澍在創業之初為公司做出的基本定位。
2014 年,從加州伯克利大學博士畢業的陳嘉澍結束在硅谷一家通訊公司 3 年的職業經歷,回國創業,在此之前,他對創業方向與國內市場都做了詳細的調研。
因為多年來一直從事毫米波芯片研究,并持續看好這個領域,在他的計劃里,下一步自然還是繼續沿著自己擅長的方向走,做毫米波雷達芯片。
在國內,ADAS 和智能駕駛熱度逐年攀升,尤其前者,無論業內對 L3、L4、L5 的爭議如何激烈,但幾乎沒有人再對 ADAS 的應用普及存疑,標配 ADAS 功能是近兩年汽車生產的普遍趨勢。
因為造價遠低于激光雷達,探測精度高,體積小,且受天氣影響少,毫米波雷達一直是 ADAS 不可替代的配置之一。在 ACC、AEB、盲點監測等功能搭建上,毫米波雷達都是重要的硬件支撐。而比起還處于將來完成時的 L4、L5,ADAS 又是可以立即投入量產的應用,這也是陳嘉澍和很多 ADAS 創業者看好這一領域最重要的一點:快速商業化的預期。眼下,毫米波雷達多裝配于高端車,中端車、低端車市場正處于剛剛開啟階段。
“過去幾十年,車上的電子部件芯片總比重幾乎沒有什么變化,直到智能行業出現。未來車上的芯片比重會越來越大,這是非常大的機會。做 77GHz 的毫米波雷達核心芯片,是我們未來五年不變的主線。”陳嘉澍解釋道。而僅以目前來看,芯片就已經占到毫米波雷達總成本的 70%。
“從發展趨勢來講,現在很多主機廠希望一輛車上裝配 5 個毫米波雷達,1 個中長距的,往前看的,車輛四個角各一個中短距的,這樣基本可以實現 360 度的覆蓋,形成防撞系統和變道輔助系統。”2020 年,全球車載毫米波雷達出貨量預計可達到 7200 萬顆。若按照 30% 的 ADAS 滲透率來預估,三年后,僅國內出貨量就可達到 4500 萬顆,市場規模超過 200 億。
同時,在 60GHz 的毫米波雷達方面,近兩年大熱的無人機、機器人也在為其提供充分的應用場景。
*加特蘭的 Yosemite(2T4R)芯片
芯片的工藝節點
如何在實現高集成度的情況下,大幅度降低成本,加特蘭的解法是用數字模擬電子芯片市場上大量使用的 CMOS 工藝,替代目前毫米波雷達芯片采用的鍺硅工藝,并將射頻、模擬及混合信號模塊全部集中到一個芯片上,單芯片替代多芯片之后,因為不需要多余的連接,系統版型設計更為簡化,集成度也更高。
“CMOS 的工藝節點在不斷演化,每兩年會有一次更新,這是摩爾定律。10 年前,我們還停留在 90 納米、130 納米,而今天則是 10 納米。CMOS 工藝的 feature size 越來越小,所以工作頻率越來越高。其工藝節點還停留在 90 納米的時候,不具備工作在 77GHz 的可能,而在硅工藝上加上一種比較昂貴的化學元素“鍺”,可以使器件的速度提高 3 倍以上,因此過去很長一段時間內,毫米波雷達芯片均采用鍺硅工藝。”
“2010 年以后,CMOS 工藝進入 45 納米節點,晶體管 ft 接近 200GHz,工藝本身已具備實現 77GHz 電路的可能。”陳嘉澍認為,正是 CMOS 的這種制程演化給了加特蘭入場的機會,而提前完成 CMOS 毫米波集成電路研發的團隊組建,也為公司在之后的競爭中贏得了更多主動。
直至現在,進行毫米波雷達芯片研發的創業公司仍然非常少見。一方面巨頭把占市場,新興公司并不容易闖入;另一方面,國內外從事毫米波芯片研究的人才非常難尋,團隊組建難度較高。加特蘭的團隊由陳嘉澍與來自硅谷的幾位合伙人共同搭建,三年多的時間才逐步擴充到今天的規模。
研發之后
要量產 77 GHz和 60 GHz 的高頻率芯片,對電路設計也提出了非常大的考驗。那么,如何證明加特蘭使用 CMOS 工藝的芯片也可以實現鍺硅同樣的性能?
“你可以直接去測試。”面對雷鋒網的質疑,陳嘉澍的回答非常干脆。
一年多之前,加特蘭開始陸續引入近 10 家下游合作伙伴,用樣品與后者搭載系統原型,不斷做調試。2018 年,其合作的部分毫米波雷達硬件就將投入量產。不過,問及合作伙伴名字,陳嘉澍表示眼下還不方便透露。
車載芯片的研發過程中,關卡比比皆是,例如,如何使芯片符合零下 40 度到 125 度的車規級標準,陳嘉澍坦言,僅在這方面,團隊就花了一年多時間做測試迭代修改。
此外,芯片制造前期需要的資金規模巨大,其量產的一次性投入可能就高達百萬美金,并且回報周期也比一般行業要長很多。
科技公司要具備很好的融資能力,這幾乎是業界共識。2014 年底,這家初創的芯片公司收到了華登國際和矽力杰的一筆天使投資,今年上半年,來自中關村興業和峰瑞資本的 A 輪投資則為團隊又“續了一次血”。
對于加特蘭這樣的創業公司來講,實現第一代芯片的量產只是初步完成了從零到一,如何讓產品實現更高可靠性、打入更多主流 Tier 1 廠商,是團隊需要持續努力的方向。技術的迭代是一項沒有通關的游戲,這一點,大多數科技公司都明白,陳嘉澍也明白。
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