NXP、28nmプロセスを採用した第3世代車載RFCMOS1チップレーダーを発表

NXP Semiconductorsは米国時間の1月5日、CES 2023の開催に合わせて車載向けの第3世代RFCMOSレーダーチップ「SAF85xx」を発表した。これに関する説明会がNXPジャパンにより1月12日に開催されたので、その内容をご紹介したい。

今回発表の第3世代レーダーチップは、2020年12月に発表された「第5世代レーダーソリューション」の後継製品にあたる。第3世代というのはRFCMOSを利用した第3世代という意味で、なので車載用レーダーとしては第6世代になる計算だ。またこの第3世代では型番がTEFからSAFに代わった。理由は？　というと、これまではトランシーバとコントローラMCUの2チップ構成だったものが、今回はトランシーバとコントローラMCUが1チップ化された事に起因する(Photo01)様だ。

Photo01:全体は28nm RFCMOSで製造される。マルチチップではなくモノリシックとの事

さてそのSAF85xxの特徴であるが

RF性能が2倍(これはRFのLink Budgetが従来比2倍)
送信アンテナ数を増強(3TX/4RXから4TX/4RX)
演算性能がS32R29(前世代のMCU)比で40％増強

といった事になる(Photo02)。

Photo02:S32R29からの性能向上は、主にProcessor CoreをPowerPCからArmに切り替えた効果が大きい、との事

また1チップ化により、当然BOMコスト低減や実装の簡素化も狙えることになる。ちなみにMCUそのものは2022年1月に発表された「S32R41」と同じものであるが、S32R41は16nm FinFETプロセスで製造されており、このProcessor IPを28nm RFCMOS上に実装した形になっているそうだ。

昨今の自動車は色々センサーの塊であることは言うまでもないが、レーダーに関してもさらに性能向上が求められている(Photo03)。

Photo03:もちろん実際にはレーダーだけでなくLiDARや超音波センサ、カメラなどのマルチセンサー構成な訳だが

このうちフロント/リアの長距離センサーに向けては、より精度を高めるために多数のアンテナを配したいところであり、今回SAF85xxをベースにすると5cm角までモジュールを小型化できるとする(Photo04)。

Photo04:このモジュールはパートナーのsmartmicroが開発したものとの事

また長射程化(Photo05)や高精度化に加え、当然多数のレーダーモジュールを搭載するとコストが跳ね上がるので、マルチモード化が要求される事になる(Photo07)。

Photo05:これはLink Budgetが効いてくる部分なので、これが2倍になったことでTFE82xxから実効探知距離が1.3倍位に増える計算になる(実際は指向性を持たせることで、もう少し実効距離が増えるかもしれない)

Photo06:高精度化には当然アンテナの数が多い方が有利である。ただ最大送受信4対なので、これ以上増やそうとすると複数のSAF85xxを組み合わせることになり、ちょっと不便である(ので、4D Imaging Raderに関しては必ずしもSAF85xxのターゲットにはなっていない模様)

Photo07:この辺はトランシーバよりもそのバックエンドのMCU側の処理が重要になってくるが、ここに実装されるアルゴリズムについてもNXPからも色々提供される(メーカーが置き換える事ももちろん可能だろうが)

モジュールそのものはもうMCUを内蔵しているので、あとはPMICとNetwork I/Fだけを用意すれば良いわけだ(Photo08)。

Photo08:そろそろモジュールの寸法はチップそのものよりもアンテナ構造とかサイズの方が支配的であり、あとは性能とか機能とサイズについてのトレードオフになるとする

ちなみに先にもちょっと触れたが、Long-Range RadarやCorner Raderに関してはTX/RXが4対くらいで足りるが、4D Imaging Raderの場合にはもっと多数のアンテナが必要になる。今回のSAF85xxは、このマーケットの置き換えは狙っておらず、Long-Range Radar/Corner Raderを置き換える形だ(Photo09)。