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      毫米波雷達技術競爭:進還是退

      發布日期:2021-09-13 10:26:13  |  關注:179

             智能駕駛技術已經成為現代產業和技術競爭的一個制高點。在智能化和應用方面,中國產業技術界已經做了若干有顯示度的工作。然而,對這方面存在的缺失似還沒有引起足夠的關注。


      智能駕駛技術的實施依托于傳感器:毫米波雷達、激光雷達、視頻系統等,其中毫米波雷達最為緊要。人們注意到,例如百度公司的自動駕駛試驗系統只采用了激光雷達而沒有采用毫米波雷達。我們只能認為這是試驗而已,將來的商用系統應該適應全天候,只用激光雷達會很受限制。造成這種情況,應該和國內毫米波雷達的發展狀況相關。


      根據行業內相關報道,最近幾年國內車載雷達的研發勢態十分“熱鬧”:從事車載毫米波雷達、投資千萬以上的發展的商應有十數家,遍及汽車、電子、信息相關企業、各地高新區;高校、信息產業、軍工部門、中科院等下屬研究所。然而,國內發展的另一情況就是“尷尬”:主要核心部件和系統技術始終未有實質性的突破。這個情況比通訊相關信息產業要差。


      從商業角度,民用雷達市場目前比通訊、網絡類市場小得多,難以引起產業界的高度關注。從技術角度,毫米波雷達技術涉及到更多的高端技術,要求的技術基礎和投入更多。事實上,人們對數字類芯片技術知道得多些,包括CPU、GPU、DSP、FPGA、“龍芯”、“超算”、以及AI芯片等等。這類芯片設計的從業者眾多,設計難度集中在系統級,有商用設計工具可以利用。只要到了功能模塊及以下,通??梢哉业綐藴蕩炜梢哉{用,以積木方式來完成。數字類芯片的生產工藝也相對規范,可以用刻蝕線寬來表達工藝規程和設計規則。因此,代工機構多, fabless (無制造)企業也多。


      而毫米波雷達中涉及到大量的模擬芯片,例如毫米波芯片和片上系統,對它們的設計和加工還遠未達到能夠規范的程度。商用的微波電路設計工具目前只有仿真工具,非原始設計工具。微波片上系統設計需要綜合雷達系統、微波電路和部件、工藝實現方法等多方面的知識積累,進行一體化設計。例如微波電路單元互聯對匹配、隔離有要求,而數字單元互聯設計就寬松得多。從生產工藝角度,毫米波雷達芯片要求的最小線寬并不苛刻,例如TI 的79GHz雷達芯片使用45nm RFCMOS工藝。然而,模擬微波電路設計對設計人有高的專業知識技能積累要求。從生產角度,為達到產品參數一致性、低噪聲特性、溫度穩定性等對材料純度、工藝精準度和一致性有苛刻要求,對成量生產下的成品率有高度的挑戰。因此國外能夠提供微波芯片商業化代工的公司少得多,例如美國的TriQuint,法國的UMS,而大陸和臺灣還沒有。如果要將設計放在代工廠去生產,設計者需在設計之前深入了解廠家能提供的代工規程,而不同廠家的規程很不相同。


      有人估計從總體上說,我國數字芯片技術比國外差距大致是3 ~ 5年。如果這個估計合理,那么我國模擬微波芯片技術比國外差距要加倍。


      車載毫米波雷達要求多領域理論和技術的綜合:微波天線、微波集成電路、微波片上系統、雷達系統、智能信號處理、智能控制、微波材料、微波電路制造設備和工藝等,國內目前沒有任何一個部門或公司能夠基本囊括這些技術。發展商領導層多數似不了解問題的難度和深度,巨大的利益誘惑引發一些創業者和發展商產生僥幸取勝的心理。本博文的目的是給相關方面提個醒,盡量避免在低水平上作無序競爭。筆者不反對有發展商利用國外核心芯片進行應用發展,但缺乏核心技術的低水平競爭,終不是長久之計。


      目前展開的有限市場和高技術難度可能是毫米波雷達迄今還未獲得產業和政府大額支持的原因。隨著AI技術包括智能駕駛變成上下關注的熱點,毫米波雷達和毫米波傳感器將來可能會進入社會生活的方方面面,包括智能駕駛、智能機器人、生產安全、公共安全等等。這類高科技更是孕育科技創新的搖籃。在可見的將來,其應用規模甚至不是現有市場能夠概全的。那么,對此我們還能放得下?還能只是靠買?


      現在的問題是,自主發展毫米波雷達技術,我們會不會有難以突破的障礙?筆者能負責任地說,我們會有許多困難,但已經沒有難以突破的障礙。


      國內若干軍工研究所、大學在近二、三十年間已經有了較豐厚的積累;近幾年海外歸國人員中,有一技之長者;部分微波芯片的設計和生產在國內已經起步。目前的狀況是,在發展機構之間、技術擁有者之間的合作或融合存在利益劃分、知識產權保護等問題障礙,各地可見行業性的松散小圈子,但難以形成技術互補的實質性合作。


      這種情況下,只靠加大資金投入應該不可取。我們需要創造一種機制,突破利益分割,能夠對國內相關技術資源進行整合,將小作坊成果向高端化、大工業化提升;將各個單項成果向綜合化、系統化匯聚集成。而能這樣做的,只能是國家行為或資金雄厚的企業。筆者建議由政府牽頭,匯聚真 “一技之長”,第一步目標是實現智能駕駛用毫米波雷達系統的完整自主創造,實現產品設計制造的整體性、汽車級的可靠性和低價格。


      總的發展模式應該是市場化的,有三條核心建議:


      (1)設立發展項目,但不搞項目招標,而代之以“技術招標”;


      (2)做細知識產權認定和保護法規和實施規程;


      (3)加快專業人才培養。


      所謂技術招標,目標是招攬真才。國內外個人,不分國籍、年齡均可申請,條件是提供對項目直接有用、可檢驗、自主創造的技術成果。獲準者以專家身份進入工作,其收益主要以最終產品中占有的知識權益來體現。國內外發展機構可委派個人參與競標,但需事先自定出個人和機構分享知識權益的法律協議。不排除理論、方法、方案的申請者,但需具創新性、實用性和可實施性。


      技術申請書包含對“技術檢驗”方法的描述,必須可實施。招標方可追加檢驗,保證技術符合產品目標的要求。


      技術招標突出貨真價實的技術本身。


      技術招標要能夠實施,必然涉及到知識產權的認定和保護問題。加上“認定”是必要的。招標方有職責保護每個投標人在投標中涉及的知識權益。為此,必須弱化傳統的評審機制,讓最有發言權的技術創造者有表現機會?!拔臋n登記”制度保證原創性貢獻不被“評審”所淹沒甚至竊取,為原創性貢獻的占先性提供法律依據。只有嚴謹的知識產權保護措施才能吸引創造者和保證技術的健康發展,減少因知識權益界線不清引起糾紛。當然,這些建議需要進一步細化、嚴謹化和可操作化。


      加快專業人才培養是根本大計。這類專業科技需要有深度的多學科知識,要求培養機構有基本的試制條件,目前對大多數高校并不適合。比較可行的辦法是扶持若干有初步條件的高校,建立企業、微波集成相關研究所、高校的聯合培養機制。鼓勵有志趣的年輕研究者對高難度學科進行挑戰?;A教材不難找到。例如有電子工程和微波基礎的已畢業優秀研究生,有良好的指導和實驗條件,應有可能在兩三年學習準備后進入設計角色。


      人們已經意識到,技術競爭關系到人民福祉和民族復興,我們似不可掉以輕心。


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