安森美：已取得雷达的认证，正在朝车载业务方向发展

ON Semiconductor（安森美）的Automotive Sensing Division、Intelligent Sensing Group的VP兼总经理（General manager）——Ross Jatou先生表示说：“要实现无人驾驶车辆的量产还需要一段时间。不过，为实现无人驾驶车辆的量产，ON Semiconductor（安森美）正竭尽全力研发传感器”！（图1），同时还表示说：“无人驾驶的首要任务是救人，我们为此付诸激情（Passion），我们不仅专注做图像传感器，还专注于做雷达、LiDAR（Light Detection and Ranging）、融合了雷达和LiDAR的Sensor Fusion”。最后还透露说，ON Semiconductor目前正在朝车载业务方向发展。

图1：ON Semiconductor公司的utomotive Sensing Division、Intelligent Sensing Group的VP兼总经理（General manager）－－Ross Jatou先生。（图片出自：mynavi）

要实现无人驾驶技术，需要把安全基准从当前的Level 2提高到Level 4。据预测，至少得到2022年以后才能实现Level 4。然而，要实现Level 4，用来检测汽车周边环境的传感器是必不可缺的。而且，ON Semiconductor认为，仅仅依靠ON Semiconductor一直以来着手的图像传感器（CMOS）是肯定不够的！所谓“图像传感器（CMOS）”仅仅可以用来感应可见光，雾天、雪天等天气情况恶劣的情况下，就无法使用图像传感器了。为此，ON Semiconductor开发了代替可见光的79GHz波段的毫米（Mili）波雷达IC、可接收LiDAR的3D ToF（Time of Flight）图像传感器。用雷达监测汽车周围的物体，用LiDAR计算物体到汽车的距离，如果物体在汽车前方的话，再进一步判断是否需要刹车。

已经取得雷达的认证

据Jatou先生透露，“NR4401”是一款采用了79GHz SiGe工艺的车载雷达收发器（Transceiver）（图2），而且已经获得了日本无线设备认证测试机构----TELEC（Telecom Engineering Center）的认证，用它发射79GHz的无线电波、并检测返回的无线电波，以此来计算距离。发射的无线电波支持4通道（Channel）的高速Chirped信号，反射回来的无线电波也支持4通道（Channel）。

图2：79GHz的雷达IC“NR4401”的概要。（图片出自：ON Semiconductor）

在79GHz这一毫米波中，无线电波很难发射太远的距离。为此，通过利用MIMO（Multiple Input Multiple Output）天线和波束成形（Beam Forming），无线电波的发射可以更精确、距离可以更远。在此，通过组合收发器芯片、4*4 MIMO天线，可在近距离、远距离之间互相切换。用相位和振幅来调整波束（Beam）的扩散，就可以使无线电波发射到较远的距离。但是，5G毫米波不同，它不需要高度的数字调制，仅仅需要使用简单的高速啁啾（Chirped）进行调制。由于仅仅是进行远近距离的切换，所以雷达仅由2个收发器IC、1个微控制器组成。

图3：使用NR4401的实例，左侧是Range（距离）和速度（Velocity）的相关图。（图片出自：mynavi）

已开发检测LiDAR图像的系统

LiDAR系统可以检测出距离汽车3m（近距离）的物体、也可以检测出距离汽车100m（远距离）的物体。检测近距离物体时，激光的工作方式是：通过镜头（Lens）扩散激光，就像闪光灯一样立即发射光并接收其反射光；这里的LiDAR系统是通过100*400像素的SPAD（Single photon Avalanche Photodiodes）的2D 阵列（Array）来接收反射光。（图4）

图4：搭载了SPAD 阵列（Array）的LiDAR系统的构成。（图片出自：ON Semiconductor）

那么是如何感应远距离的物体呢?－－需要发射激光光束（Laser Beam）进行扫描（Scan）！光束朝上下摆动、朝左右扫描。激光器这一侧安有用来调整光束（Steering Beam）的MEMS。同样地，在接收激光的地方采用了区域阵列（Area Array）。而且，对激光的波长来说，905nm的IR（红外线）最合适。

图5：采用了 SPAD阵列传感器的实例。可能不太容易看清楚，把近距离、远距离的测试结果放在了一个图片上。（图片出自：mynavi）

此外，也使用了Si晶元的CMOS工艺。除了激光二极管和光束控制IC之外，LiDAR系统中使用的组件还包括激光驱动电路，光接收电路，定时（Timing）控制电路，直方图（Histogram）发生器，点云（Point Cloud）发生器，电源IC等（图6）。其中，安森美公司拥有的技术占一半以上，光学、激光等发射方面的技术由外部供应商提供。

图6：LiDAR系统和安森美的线路。（图片出自：ON Semiconductor）

通过此次开发的SPAD阵列图像传感器，可以用二维图像的形式检测物体。还可以通过改变颜色来表示物体的的深度信息。

开始量产具有具有较广动态响应范围(Dynamic Range)的图像传感器

安森美已经开始批量生产“AR0233”，这是Hayabusa系列产品中的第一款产品，该产品通过CMOS图像传感器控制LED灯的闪烁（Flicker）、把动态响应范围扩大到140dB。同时，该产品还是一款具有130万-460万像素的2D SPAD阵列的通用构架产品。

图7：Hayabusa系列的首款“AR0233”（左）、以往的CMOS图像传感器（右）。按照以往的解决方案，可以看到LED产生的闪烁噪声(Flicker noise)，而AR0233不存在这种现象。（图片出自：mynavi）

此外，安森美还提到了IVEC（In-Vehicle Experience Camera）模组，它可以提醒驾驶员不要瞌睡打盹、看手机。安森美表示说，将会和3M公司合作提出一个装有摄像头的系统。因为94％的事故都是由驾驶员失误引起的，所以驾驶员本身是看不到摄像头的。3M开发了一种驾驶员无法看到的“隐形薄膜（Camouflage Film）”，并将其放在摄像头上，以便驾驶员看不到它。这真是一项加速车载监控摄像头普及的技术。

图8：安森美的最新的车载传感器芯片系列。（图片出自:mynavi）

安森美对自家公司产品的质量有绝对的信心！2010年至今，芯片出货数量累计达1,100亿个，加上这次公布的传感器，还有LED前照灯、功率半导体、超声波传感器接口等所有产品的不良率不是ppm（百万分之一），而是ppb（十亿分之一）。2015年为55ppb，2018年减少到30ppb，出货数量增加，不良率却在下降，可以说安森美获得了提高产品良率的“秘诀”（图9）。未来，不仅致力于实现汽车安全性能的整体解决方案，还要消除因半导体而引起的汽车故障问题，安森美将会以其高质量产品为“武器”，继续扩充市场。

图9：安森美的产品质量逐年改善，不良率达到了ppb水平。（图片出自：ON Semiconductor）