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复星锐正美国成员企业Uhnder,Castello教授来我校做

应我校电子科学与技术系及微纳中心执行主任林福江教授的邀请,意大利帕维亚大学教授RinaldoCastello博士于12月20日来访我校,在西区科技实验楼为我校师生带来了一场题为《先进模拟/射频集成电路设计(AdvancedAnalog&RFICDesign)》的精彩讲座。 随着通信技术的发展,通信标准的增加和严格化,如今的片上通信系统复杂性急剧增大,因此在实际的电路设计中,噪声性能、功耗、面积等重要指标都面临着更为苛刻的要求。如何合理权衡面积、功耗和噪声性能是工业界实践中所遇到的一个重要问题,同时也成为当前学术界对模拟/射频电路研究的一个热点。

2017年,复星锐正资本投资了总部位于美国得克萨斯州的高频雷达芯片半导体公司Uhnder。

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近日,Uhnder首次对外公开其技术介绍,重点介绍了其开发的全球首批全数字汽车雷达芯片产品。Manju Hegde和Curtis Davis在2015年创立了Uhnder,目标是开发用于传感、认知和通讯的颠覆性技术。凭借之前在初创公司的经验,Manju和Curtis从汽车和雷达行业、射频CMOS设计、数字信号处理和高性能软件专家中招募了一个菁英团队。

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Uhnder通过将先进的CMOS技术和数字编码调制技术结合,使得雷达得以达到更高的性能、更小的尺寸、更低的功耗以及成本。目前,他们的雷达传感器可以在300米的范围内绘制出三维环境图。芯片上的雷达有12个发射天线和16个接收天线,使用77/79 GHz频段形成192个虚拟元件。他们在2019年的ISSCC上展示了一款原型机,使用由外部锁相环生成的15.2-16.2 GHz LO:不同LO的输入是通过使用多相滤波器转换为正交所得到的。

滤波器输出被缓冲并分布到所有TX/RX通道的差分100欧姆端传输线。所有通道均采用限幅放大器和次谐波二次注入锁定振荡器,以5倍注入LO频率产生毫米波载波。数字信号处理和其他雷达信号计算能力在同一芯片上由两个支持浮点运算的CPU和两个DSP支持。整个软件定义的硬件管道能够进行多达20兆位的基带处理。这是相当多的模拟和数字内容封装到了一个芯片上。

使用基片集成波导技术将天线元件波导低损耗的耦合到芯片上。该雷达采用外部锁相环进行测试,在1MHz偏移量下,77.5GHz TX相位噪声为-110dBc/Hz。在本文所述期间,8个TX在MIMO模式下同时运行。作者报告了超过30 dB的消除,与存在自干扰时相比,该方法可以同时将相关噪声下限降低约20分贝。

该传感器可以采用MIMO或波束形成/波束转向模式以实现3D模式下更大范围的感知。 Uhnder利用CMOS技术,结合从蜂窝通信中借鉴的先进数字处理技术,使其具有优于现有雷达传感器的竞争优势,甚至可以应用于5G mmWave通信、机器人和监视应用。

目前的汽车雷达与Uhnder的DCM技术有三个主要的区别。今天的汽车雷达是调频连续波,而FMCW在频率上是通过调制一个正弦波形来传输和接收它,而雷达捕捉“回声”,通过测量发射波形和接收波形之间的频率差,可以推断出典型的雷达参数,如距离、速度和到达角。

首先,Uhnder通过使用相位而不是频率来调制发射信号,并通过数字编码相位来使用DCM技术,可以实现非常精确的测量。此外,Uhnder采用先进的MIMO发射和接收技术,不仅可以测量方位角,还可以测量仰角。通过使用DCM技术和细线CMOS技术,该解决方案可以实现前所未有的分辨率和精度。

其次,为了实现卓越的雷达性能,Uhnder利用CMOS技术的优势,结合先进的CMOS设计和DCM实现了第一个数字调制的RoC。

第三,Uhnder将雷达完全集成在一个芯片上,包括所有射频、模拟前端、基带、数字前端、数字后端以及雷达探测后信号处理。这使得CMOS硅片面积的每瓦特性能得以充分使用,允许在模拟部分和数字部分之间优化地划分功能,并允许在管道的各个部分(无论是模拟部分、数字部分还是芯片的可编程部分)之间提供高带宽接口。

目前,Uhnder已获得了超过7500万美元的投资。它在2015年与全球最大汽车Tier1之一 Magna签署了协议并成为其下一代雷达传感器ICON的供应商。多家全球汽车OEM厂商目前正在评估Magna / Uhnder的数字RoC原型。此外,其他几家传感器制造商也正在进行早期得产品评估,多款产品预计将于2019年底或2020年初上市,让我们一同密切关注其技术的进展情况。

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