雷达传感应用多元 已成智能车、IoT、穿戴式电子关键技术

Google Soli雷达专案，为计划将雷达传感方案尽可能微缩，未来作为各种穿戴装置、IoT设备终端的人机界面方案。

技术日新月异、雷达与各式传感器芯片体积大幅缩小，关键零组件量产成本持续压低，在芯片级系统运用如微波、毫米波频率搭配雷达／传感器建构的进阶传感器系统设计组合，已成为发展新一代智能车、IoT设备甚至是穿戴电子装置的关键技术。

小型雷达系统最常见的应用场域，其实就是汽车设计应用方面，早期豪华车种大多配置如超声波障碍测距或是进阶雷达测距，建构如倒车碰撞提示功能，但随着相关传感技术持续精进，与新颖整合型半导体技术方案推出，发展基于半导体、小型雷达系统、各式传感器整合的主动驾驶辅助系统。

雷达空间传感技术  已导入中／高端车种应用

车用雷达测距、传感器整合应用，目前普遍用于部分中端与高端车种，而随着消费者对用车安全需求提升，未来可能进一步成为汽车出厂的标准配备。汽车产业智能化是不可逆的趋势，尤其是整合如主动传感、行车辅助、自动驾驶等应用，对于需达到车周360度全范围传感，一般在汽车尺寸载具上部署至少需要5组以上雷达传感系统才能达成。

不只是数量的需求，在取得高度的空间分辨率(识别)能力，在雷达测距或传感模块的传感距离、精度也是考量重点，例如，在汽车应用中77GHz的雷达系统已可因应基本需求，因为此系统的最远传感距离达250米，同时精密度也可以达到判别多物体的传感需求。

ADAS系统可透过雷达测距  更准确识别行车安全状态

由汽车智能化需求带动的系统级传感IC需求，从数量上就可理解其重要性，如前述一辆车要能建构完整全车传感范围，雷达传感器模块就需要5个，另加上先进驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance Systems；ADAS)已成中／高端车种或是进阶升级配备主流，未来市场需求可期。

另一方面，由于半导体科技精进，让雷达系统、智能ADAS产品在半导体整合芯片模块的成本持续降低，尤其在2008年相关技术整合的产品成本逐年降低，也让雷达传感技术得以导入汽车产业应用市场，雷达传感模块采行之矽锗(SiGe)集成电路产品运作，其实透过矽锗材料取代砷化镓(GaAs)，让整合模块能有更高之整合能力，甚至可以搭配多通道发射／多通道接收之模块组合，达到更高度的压缩成本效益。

更进一步压缩模块制作成本，也是车用传感模块能否持续扩展应用的重要关键，而成本压缩的前提便在于如何将现有的传感模块进一步高度整合，或采行系统芯片进行功能整合。例如，在传感器模块采芯片级整合，并应用封装技术制程功能单芯片，不仅有助于压低量产成本，更可有效降低整组雷达模块之生产、组装成本。

而汽车产业毕竟对安全有极高标准，同时车载电子对设备运行环境也相对严苛，能进入此领域的功能模块必须经繁复验证才能导入实车应用，而传感模块的各功能芯片、电子控制单元等，也必须达到满足车用电子等级的安全与系统设计需求。

中／距离雷达传感方案  成为建构智能车关键技术

在模块应用上，目前已有厂商针对77GHz等级的雷达传感模块推出运用波束成型、天线阵列整合设计，使车载雷达传感系统在多变车速行驶情境下，仍可精准传感、追踪多个物体，传感能力甚至可以达到物体在高度／低度均与汽车不同情况下，仍可顺利传感物体追踪回馈信息，同时传感功能模块也必须运行功耗达到汽车设计的基本条件要求。

另在中／短距离(100米)内的传感应用方面，目前汽车产业多关注24GHz雷达传感应用，因为在24GHz雷达传感的灵敏度高、同时系统实作的模块成本也能满足车用传感模块的成本要求。

24GHz传感应用早先多使用在商办大楼的自动化应用方面，应用在如被动式红外线(Passive Infra-Red；PIR)传感，PIR传感器在传感一般范围在10米左右，目标为移动中、且与周围环境需要有足够反差。例如广泛应用于自动门或是电梯感应门设计，PIR传感器可以作为识别正接近的行人等。与77GHz传感器模块不同的是，24GHz模块可以与77GHz模块搭配整合，达到更完整的传感应用需求。

目前在24GHz传感方案，已有将模块所需元器件整合成单一系统载板上，对于24GHz传感收发器不用再与外部元件进行匹配，再开发方面仅需制作单一PCB载板可节省开发成本，半导体化的收／发器亦不需要另配置RF传输线路，对于这类高端功能整合模块，一般可以较传统分散式设计能省下70%以上的PCB占位空间。若以Infineon Technologies的模块方案观察，包含雷达元件、MCU控制器与PCB板，工程模块仅4×3.5cm，若要投入量产设计，可以再针对PCB的配置进行更缜密的规划，将可再压缩腾出更多空间。

Google投入Soli雷达专案  期建构新一代人机界面应用

有趣的是，除汽车智能化应用看准雷达传感应用潜力外，在消费性电子应用也有极大的商业价值，Google就看好雷达传感应用的高精确度、线上离分析空间环境能力可能在人机界面、电脑应用具开发效益，也在近期推出Google Soli专案。观察Soli雷达专案内容为选用60GHz mmWave技术方案，力求要在模块封装尺寸、功耗、传感性能更进一步提升，扩展应用更多可能性。

Soli雷达专案为Google先进科技计划(Advanced Technology and Projects，ATAP)团队和Infineon Technologies建置的雷达传感专案，Soli的目标为建立一个可在多元消费性电子产品上实作人机界面操控的装置控制系统，尤其像是装置为完全无法整合如触控、显示面板、按钮传统信息产品人机界面，而透过Soli技术方案则可利用空间或动态传感进行分析与感知确认操作者的手势或动态确认操作者的意图，这类装置可以是智能手表、汽车中控系统／导航系统或是物联网终端装置。