雷達感測應用多元 已成智慧車、IoT、穿戴式電子關鍵技術

Google Soli雷達專案，為計畫將雷達感測方案儘可能微縮，未來作為各種穿戴裝置、IoT設備終端的人機介面方案。

技術日新月異、雷達與各式感測器晶片體積大幅縮小，關鍵零組件量產成本持續壓低，在晶片級系統運用如微波、毫米波頻率搭配雷達／感測器建構的進階感測器系統設計組合，已成為發展新一代智慧車、IoT設備甚至是穿戴電子裝置的關鍵技術。

小型雷達系統最常見的應用場域，其實就是汽車設計應用方面，早期豪華車種大多配置如超聲波障礙測距或是進階雷達測距，建構如倒車碰撞提示功能，但隨著相關感測技術持續精進，與新穎整合型半導體技術方案推出，發展基於半導體、小型雷達系統、各式感測器整合的主動駕駛輔助系統。

雷達空間感測技術  已導入中／高階車種應用

車用雷達測距、感測器整合應用，目前普遍用於部分中階與高階車種，而隨著消費者對用車安全需求提升，未來可能進一步成為汽車出廠的標準配備。汽車產業智能化是不可逆的趨勢，尤其是整合如主動感測、行車輔助、自動駕駛等應用，對於需達到車週360度全範圍感測，一般在汽車尺寸載具上部署至少需要5組以上雷達感測系統才能達成。

不只是數量的需求，在取得高度的空間解析度(辨識)能力，在雷達測距或感測模組的感測距離、精度也是考量重點，例如，在汽車應用中77GHz的雷達系統已可因應基本需求，因為此系統的最遠感測距離達250公尺，同時精密度也可以達到判別多物體的感測需求。

ADAS系統可透過雷達測距  更準確辨識行車安全狀態

由汽車智能化需求帶動的系統級感測IC需求，從數量上就可理解其重要性，如前述一輛車要能建構完整全車感測範圍，雷達感測器模組就需要5個，另加上先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems；ADAS)已成中／高階車種或是進階升級配備主流，未來市場需求可期。

另一方面，由於半導體科技精進，讓雷達系統、智能ADAS產品在半導體整合晶片模組的成本持續降低，尤其在2008年相關技術整合的產品成本逐年降低，也讓雷達感測技術得以導入汽車產業應用市場，雷達感測模組採行之矽鍺(SiGe)積體電路產品運作，其實透過矽鍺材料取代砷化鎵(GaAs)，讓整合模組能有更高之整合能力，甚至可以搭配多通道發射／多通道接收之模組組合，達到更高度的壓縮成本效益。

更進一步壓縮模組製作成本，也是車用感測模組能否持續擴展應用的重要關鍵，而成本壓縮的前提便在於如何將現有的感測模組進一步高度整合，或採行系統晶片進行功能整合。例如，在感測器模組採晶片級整合，並應用封裝技術製程功能單晶片，不僅有助於壓低量產成本，更可有效降低整組雷達模組之生產、組裝成本。

而汽車產業畢竟對安全有極高標準，同時車載電子對設備運行環境也相對嚴苛，能進入此領域的功能模組必須經繁複驗證才能導入實車應用，而感測模組的各功能晶片、電子控制單元等，也必須達到滿足車用電子等級的安全與系統設計需求。

中／距離雷達感測方案  成為建構智能車關鍵技術

在模組應用上，目前已有廠商針對77GHz等級的雷達感測模組推出運用波束成型、天線陣列整合設計，使車載雷達感測系統在多變車速行駛情境下，仍可精準感測、追蹤多個物體，感測能力甚至可以達到物體在高度／低度均與汽車不同情況下，仍可順利感測物體追蹤回饋訊息，同時感測功能模組也必須運行功耗達到汽車設計的基本條件要求。

另在中／短距離(100公尺)內的感測應用方面，目前汽車產業多關注24GHz雷達感測應用，因為在24GHz雷達感測的靈敏度高、同時系統實作的模組成本也能滿足車用感測模組的成本要求。

24GHz感測應用早先多使用在商辦大樓的自動化應用方面，應用在如被動式紅外線(Passive Infra-Red；PIR)感測，PIR感測器在感測一般範圍在10公尺左右，目標為移動中、且與周圍環境需要有足夠反差。例如廣泛應用於自動門或是電梯感應門設計，PIR感測器可以作為辨識正接近的行人等。與77GHz感測器模組不同的是，24GHz模組可以與77GHz模組搭配整合，達到更完整的感測應用需求。

目前在24GHz感測方案，已有將模組所需元器件整合成單一系統載板上，對於24GHz感測收發器不用再與外部元件進行匹配，再開發方面僅需製作單一PCB載板可節省開發成本，半導體化的收／發器亦不需要另配置RF傳輸線路，對於這類高階功能整合模組，一般可以較傳統分散式設計能省下70%以上的PCB佔位空間。若以Infineon Technologies的模組方案觀察，包含雷達元件、MCU控制器與PCB板，工程模組僅4×3.5cm，若要投入量產設計，可以再針對PCB的配置進行更縝密的規劃，將可再壓縮騰出更多空間。

Google投入Soli雷達專案  期建構新一代人機介面應用

有趣的是，除汽車智能化應用看準雷達感測應用潛力外，在消費性電子應用也有極大的商業價值，Google就看好雷達感測應用的高精確度、遠距離分析空間環境能力可能在人機介面、電腦應用具開發效益，也在近期推出Google Soli專案。觀察Soli雷達專案內容為選用60GHz mmWave技術方案，力求要在模組封裝尺寸、功耗、感測性能更進一步提升，擴展應用更多可能性。

Soli雷達專案為Google先進科技計畫(Advanced Technology and Projects，ATAP)團隊和Infineon Technologies建置的雷達感測專案，Soli的目標為建立一個可在多元消費性電子產品上實作人機介面操控的裝置控制系統，尤其像是裝置為完全無法整合如觸控、顯示面板、按鈕傳統資訊產品人機介面，而透過Soli技術方案則可利用空間或動態感測進行分析與感知確認操作者的手勢或動態確認操作者的意圖，這類裝置可以是智慧型手錶、汽車中控系統／導航系統或是物聯網終端裝置。