AiP技术扩展了毫米波雷达的应用

说起AiP（封装天线）大家可能并不陌生，它是将天线与芯片集成在封装内使芯片具有系统级无线功能的技术。AiP技术符合高集成度的趋势，为系统级无线芯片提供了很好的天线与封装解决方案。回到如何实现毫米波天线阵列，有两种常见方式：AoC （Antenna on Chip）、AiP （Antenna in Package，封装天线）。AoC技术更适用于较毫米波频段更高的太赫兹频段（300GHz-3000GHz）。AiP实现了天线与芯片高度集成功能的同时，兼顾了天线性能、成本及体积。

CMOS工艺把射频芯片和数字芯片集成到一起变成SoC这一步本身就是很大的突破，SoC芯片的问世，不仅大大降低了客户产品的开发难度，且整个系统成本也随之下降。那么到底能下降多少成本呢？从第一代的砷化镓到锗硅，整个系统成本大概降了50%；到了CMOS工艺的时代，跟上一代锗硅相比又降了40%的系统成本；而到SoC时代，又会带来30%的成本降低。在此之上如果把天线集成到系统形成一颗AiP的SoC芯片，整个系统成本能够进一步下探约25%，其好处是非常明显的。

近日，加特兰在媒体日上就着重介绍了在今年实现量产的AiP产品。

加特兰AiP包含有多个收发通道并且支持MIMO技术，系统性能更为强大。与此同时在开发阶段，客户不需要投入人力和时间进行天线设计和测试，大大缩短整个产品的研发周期，从而缩短产品上市的时间。

AiP和加特兰的渊源要追溯到三年前。2017年第一代产品研发出来之后加特兰就开始了AiP相关的研发。在2018年的时候加特兰第一代AiP产品与Alps SoC样片同时问世，实现了毫米波雷达业界通道数量最多的AiP的设计。经历了四代的迭代和优化，AiP正式进入量产。当然，这个过程中也遇到了前所未有的挑战。

物理设计是首先遇到的问题，加特兰AiP芯片在长12毫米的芯片里面一共放了5240个过孔，161条信号线，12个天线单元；然后是如何避免天线性能受影响。加特兰通过对构架和形态不断迭代，完成了芯片和模组的协同设计；在封装方面需要考虑工艺和材料，还有散热的问题；最困难的一点就是电连接，多种不同的设计且同时要考虑信号的匹配、损耗等指标。为了满足芯片的高可靠性要求，加特兰AiP为满足车规级AEC-Q100，做了11项、超过6000小时的可靠性实验。

加特兰AiP具备非常高的设计冗余度。我们都知道普通频段是76到81GHz，整个使用带宽只有5 GHz。加特兰的设计保证了带宽16GHz，相当于翻了3倍的能力。天线增益方面，它的使用带宽是5GHz，但是整个增益的需求满足的带宽其实是11 GHz，那也是说有200%的冗余。

对于应用在汽车ADAS系统或者无人驾驶技术，毫米波雷达是很重要的传感器。加特兰的AiP产品同时又扩展了毫米波雷达在舱内应用的可能性。

在汽车舱内，毫米波传感器可以实现手势识别控制，检测驾驶员的生命体征，比如心跳呼吸等，以及检测舱内是否有活体存在。目前很多车厂对传感器提出了以上的功能需求，以防止儿童或者宠物被遗忘在舱内。使用加特兰AiP技术，只需要一个很小的传感器装在车顶灯位置或者后视镜位置就可以完成对车舱内生命体征的探测。

毫米波雷达在市场上的应用场景还有很多，比如智能空调、监控领域等等。本质上来说，它是一个传感器，而通过AiP技术，客户可以快速地将其应用于各种行业的方方面面。加特兰预测，随着AiP技术的普及，到2024年全球毫米波雷达的容量将增长到4亿颗，AiP将给市场带来40%的增长。
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