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毫米波雷达技术竞争:进还是退?

已有 3483 次阅读 2018-4-27 16:38 |个人分类:观点评述|系统分类:观点评述| 技术竞争, 毫米波雷达, 芯片技术, 自动驾驶

 

 毫米波雷达技术竞争:进还是退?

                                                                                          邹谋炎


      这几天,更多人对技术竞争有了认识。

      智能驾驶技术已经成为现代产业和技术竞争的一个制高点。在智能化和应用方面,中国产业技术界已经做了若干有显示度的工作。然而,对这方面存在的缺失似还没有引起足够的关注。

       智能驾驶技术的实施依托于传感器:毫米波雷达、激光雷达、视频系统等,其中毫米波雷达最为紧要。人们注意到,例如百度公司的自动驾驶试验系统只采用了激光雷达而没有采用毫米波雷达。我们只能认为这是试验而已,将来的商用系统应该适应全天候,只用激光雷达会很受限制。造成这种情况,应该和国内毫米波雷达的发展状况相关。

       根据行业内相关报道,最近几年国内车载雷达的研发势态十分“热闹”:从事车载毫米波雷达、投资千万以上的发展的商应有十数家,遍及汽车、电子、信息相关企业、各地高新区;高校、信息产业、军工部门、中科院等下属研究所。然而,国内发展的另一情况就是“尴尬”:主要核心部件和系统技术始终未有实质性的突破。这个情况比通讯相关信息产业要差。 

       从商业角度,民用雷达市场目前比通讯、网络类市场小得多,难以引起产业界的高度关注。从技术角度,毫米波雷达技术涉及到更多的高端技术,要求的技术基础和投入更多。事实上,人们对数字类芯片技术知道得多些,包括CPU、GPU、DSP、FPGA、“龙芯”、“超算”、以及AI芯片等等。这类芯片设计的从业者众多,设计难度集中在系统级,有商用设计工具可以利用。只要到了功能模块及以下,通常可以找到标准库可以调用,以积木方式来完成。数字类芯片的生产工艺也相对规范,可以用刻蚀线宽来表达工艺规程和设计规则。因此,代工机构多, fabless (无制造)企业也多。 

        而毫米波雷达中涉及到大量的模拟芯片,例如毫米波芯片和片上系统,对它们的设计和加工还远未达到能够规范的程度。商用的微波电路设计工具目前只有仿真工具,非原始设计工具。微波片上系统设计需要综合雷达系统、微波电路和部件、工艺实现方法等多方面的知识积累,进行一体化设计。例如微波电路单元互联对匹配、隔离有要求,而数字单元互联设计就宽松得多。从生产工艺角度,毫米波雷达芯片要求的最小线宽并不苛刻,例如TI 的79GHz雷达芯片使用45nm RFCMOS工艺。然而,模拟微波电路设计对设计人有高的专业知识技能积累要求。从生产角度,为达到产品参数一致性、低噪声特性、温度稳定性等对材料纯度、工艺精准度和一致性有苛刻要求,对成量生产下的成品率有高度的挑战。因此国外能够提供微波芯片商业化代工的公司少得多,例如美国的TriQuint,法国的UMS,而大陆和台湾还没有。如果要将设计放在代工厂去生产,设计者需在设计之前深入了解厂家能提供的代工规程,而不同厂家的规程很不相同

       有人估计从总体上说,我国数字芯片技术比国外差距大致是3 ~ 5年。如果这个估计合理,那么我国模拟微波芯片技术比国外差距要加倍

       车载毫米波雷达要求多领域理论和技术的综合:微波天线、微波集成电路、微波片上系统、雷达系统、智能信号处理、智能控制、微波材料、微波电路制造设备和工艺等,国内目前没有任何一个部门或公司能够基本囊括这些技术。发展商领导层多数似不了解问题的难度和深度,巨大的利益诱惑引发一些创业者和发展商产生侥幸取胜的心理。本博文的目的是给相关方面提个醒,尽量避免在低水平上作无序竞争。笔者不反对有发展商利用国外核心芯片进行应用发展,但缺乏核心技术的低水平竞争,终不是长久之计。

      目前展开的有限市场和高技术难度可能是毫米波雷达迄今还未获得产业和政府大额支持的原因。随着AI技术包括智能驾驶变成上下关注的热点,毫米波雷达和毫米波传感器将来可能会进入社会生活的方方面面,包括智能驾驶、智能机器人、生产安全、公共安全、国家安全等等。这类高科技更是孕育科技创新的摇篮。在可见的将来,其应用规模甚至不是现有市场能够概全的。那么,对此我们还能放得下?还能只是靠买?

       现在的问题是,自主发展毫米波雷达技术,我们会不会有难以突破的障碍?笔者能负责任地说,我们会有许多困难,但已经没有难以突破的障碍

       国内若干军工研究所、大学在近二、三十年间已经有了较丰厚的积累;近几年海外归国人员中,有一技之长者;部分微波芯片的设计和生产在国内已经起步。目前的状况是,在发展机构之间、技术拥有者之间的合作或融合存在利益划分、知识产权保护等问题障碍,各地可见行业性的松散小圈子,但难以形成技术互补的实质性合作。

        这种情况下,只靠加大资金投入应该不可取。我们需要创造一种机制,突破利益分割,能够对国内相关技术资源进行整合,将小作坊成果向高端化、大工业化提升;将各个单项成果向综合化、系统化汇聚集成。而能这样做的,只能是国家行为或资金雄厚的企业。笔者建议由政府牵头,汇聚真 “一技之长”,第一步目标是实现智能驾驶用毫米波雷达系统的完整自主创造,实现产品设计制造的整体性、汽车级的可靠性和低价格。

总的发展模式应该是市场化的,有三条核心建议:

      (1)设立发展项目,但不搞项目招标,而代之以“技术招标”

      (2)做细知识产权认定和保护法规和实施规程

      (3)加快专业人才培养

       所谓技术招标,目标是招揽真才。国内外个人,不分国籍、年龄均可申请,条件是提供对项目直接有用、可检验、自主创造的技术成果。获准者以专家身份进入工作,其收益主要以最终产品中占有的知识权益来体现。国内外发展机构可委派个人参与竞标,但需事先自定出个人和机构分享知识权益的法律协议。不排除理论、方法、方案的申请者,但需具创新性、实用性和可实施性。

        技术申请书包含对“技术检验”方法的描述,必须可实施。招标方可追加检验,保证技术符合产品目标的要求。

        技术招标突出货真价实的技术本身。

        技术招标要能够实施,必然涉及到知识产权的认定和保护问题。加上“认定”是必要的。招标方有职责保护每个投标人在投标中涉及的知识权益。为此,必须弱化传统的评审机制,让最有发言权的技术创造者有表现机会。“文档登记”制度保证原创性贡献不被“评审”所淹没甚至窃取,为原创性贡献的占先性提供法律依据。只有严谨的知识产权保护措施才能吸引创造者和保证技术的健康发展,减少因知识权益界线不清引起纠纷。当然,这些建议需要进一步细化、严谨化和可操作化。

       加快专业人才培养是根本大计。这类专业科技需要有深度的多学科知识,要求培养机构有基本的试制条件,目前对大多数高校并不适合。比较可行的办法是扶持若干有初步条件的高校,建立企业、微波集成相关研究所、高校的联合培养机制。鼓励有志趣的年轻研究者对高难度学科进行挑战。基础教材不难找到。例如有电子工程和微波基础的已毕业优秀研究生,有良好的指导和实验条件,应有可能在两三年学习准备后进入设计角色。


       人们已经意识到,技术竞争关系到人民福祉和民族复兴,我们似不可掉以轻心。




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2 范振英 张骥

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