Analog Devices Kostengünstige CMOS-Radar-ICs für ADAS

Peter Voss, Analog Devices: »Wir gehen davon aus, die auf dem 28-nm-Prozess basierende Drive360-Plattform über die nächsten zehn Jahre nicht mehr ändern zu müssen.«
Peter Voss, Analog Devices: »Wir gehen davon aus, die auf dem 28-nm-Prozess basierende Drive360-Plattform über die nächsten zehn Jahre nicht mehr ändern zu müssen.«

Besser Ergebnisse als derzeitige BiCMOS-ICs erzielt Analog Devices mit den neuen Radar-Chips auf Basis einer CMOS-Plattform. Damit wird autonomes Fahren möglich.

»Die Zukunft im Auto gehört den Radarsystemen im Frequenzbereich über 70 GHz, deren Chips auf Basis von CMOS-Prozessen gefertigt werden«, sagt Peter Voss, Marketing Manager ADAS Radar Marketing von Analog Devices. Analog Devices ist es jetzt gelungen, einen 28-nm-CMOS-Prozess zu entwickeln. Damit gehören sowohl die diskret als auch auf Basis von ICs, die mit Hilfe von SiGe-BiCMOS-Prozessen gefertigt werden, aufgebauten Systeme der Vergangenheit angehören. Analog Devices fertigt die ICs jetzt in einem 28-nm-CMOS-Prozess. Entscheidend war, dass die ICs eine hohe Ausgangsleistung erreichen. Voss gibt sie mit 13 dBm an.

Außerdem erreichen die ICs gute Werte bezüglich des Phasenrauschens. Für das Radar-System bedeutet dies eine sehr kleine  Bauform. Das 77-GHz Radarsystem nimmt dann nur noch den Platz von höchstens zwei Zigarettenschachteln ein. Systeme für den Nahbereich sind kaum größer als eine Streichholzschachtel. Und die Miniaturisierung geht weiter. Peter Voss geht davon aus, dass schon bald Radarsysteme angeboten werden, die auf Basis von nur noch zwei Chips arbeiten.

Ein Grund dafür, dass Analog Devices die ICs in CMOS-Technik verwirklichen konnte, liegt in der Übernahme von Multigig. 2012 hatte Analog Devices den 2003 gegründeten Hersteller von hochfrequenten Taktgeberbausteinen gekauft. Die technische Grundlage bilden die Rotary-Travelling-Wave-Oszillatoren, die sehr genaue Taktsignale liefern. »So lässt sich das Phasenrauchen unter Kontrolle bringen«, erklärt Peter Voss. »Test-Chips gibt es bereits und wir können demonstrieren, dass die Technik funktioniert.«

Die Drive360-Plattform

Das Ziel von Analog Devices bestand darin, eine Technologie-Plattform auf Basis des 28-nm-CMOS-Prozesses zu entwickeln, aus der dann die unterschiedlichen Produkte hervorgehen. Das Unternehmen hat sie auf den Namen Drive360 getauft. Den Anfang soll ein RF-Frontend für 74-GHz-Antennen machen, das für 2019 geplant ist. Es wird mit drei Transmit- und vier Receive-Kanälen ausgestattet sein. Bis zu vier Chips können zusammen geschaltet werden, um die Kanalzahl zu erhöhen und höhere Winkelauflösung zu erreichen. Im nächsten Schritt komme dann nach den Worten von Voss ein Prozessor hinzu, der die Daten vorverarbeitet, so dass die zu übertragende Datenrate begrenzt werden kann. Auch das IP der Systemhersteller können integriert werden, beispielsweise die Kompressionsalgorithmen.

Außerdem arbeitet Analog Devices an einer integrierten Antenne, die auf einer Fläche von 30 mm x 160 mm Platz findet. Dann wäre keine extra HF-Schnittstelle auf der Leiterplatte mehr erforderlich, so dass als Leiterplattenmaterial RF4  verwendet ausreicht.  

Insgesamt will Analog Devices mit den ICs, die auf Basis der 28-nm-CMOS-Plattform entstehen, kurze (70 m), mittlere (150 m) und weite Entfernungen (bis 250 m) abdecken, weshalb es sinnvoll ist, die ICs kaskadieren zu können. Gerade für autonomes Fahren ist es wichtig, viele Kanäle zur Verfügung zu haben, um eine gute Winkelauflösung erzielen zu können.

»Wir gehen davon aus, die Plattform über die nächsten zehn Jahre nicht mehr ändern zu müssen«, sagt Peter Voss. Die ICs würden heute schon bessere Werte bieten, als derzeit verlangt würde. Weil er besonders für Radar für kurze Entfernungen mit einem hohen Preisdruck rechnet, sei Analog Devices auch für die absehbare Zukunft gut gerüstet.

Außerdem kann Analog Devices die ICs sowohl für 77 GHz- als auch für 79-GHz-Rdarsysteme anbieten, die mit Bandbreiten von 1 GHz bzw. 4 GHz arbeiten und dabei Auflösungen von 15 cm bzw. 3,5 cm erreichen. Es könnte durchaus sein, dass später beide Bänder zusammengelegt würden, falls man sich zu einer Änderung der Standards entschließen könnte.