視覺功能 並非不可能的任務

德州儀器（TI）創新人員打造出全世界第一顆毫米波雷達系統單晶片，讓顧客得以將雷達感測技術整合到各式各樣應用，不但有助於提升道路與工廠的安全性，甚至能協助消防隊員透視濃煙，拯救人命。

想像要是我們能將低成本雷達感測器固定在消防隊員頭盔上，藉此穿透牆壁和濃煙，偵測出昏迷或喪失行動能力的人員。

其實TI工程師已打造出一款毫米波（mmWave）雷達感測器，未來或許能「透視」石膏板牆面或其他障礙物，並根據3D成像所感知的結果，為使用者提供警示音效。

TI毫米波技術核心團隊創新人員Brian表示：「毫米波在穿透濃煙和透視石膏牆方面表現極佳。」「這款應用的挑戰在於如何讓移動中的緊急救護人員，偵測到喪失行動能力者的呼吸動作。由於應用眾多，未來毫米波技術只會繼續演進與提升，不但可以克服各種挑戰，還能用在更多有潛力拯救人命的應用上。」

目前我們的顧客已開始將類似科技應用在汽車保險桿後方，以偵測路面障礙物並警告駕駛人。TI毫米波技術也被用在一款正在設計的應用，將可感測出被留置車內無人照料的兒童並警告父母。其他列入考慮的應用則包括：偵測跌倒老人並警告看護，或者是在複雜的工廠環境中為機器人引導方向。

2009年一個小型研發團隊開始研究TI毫米波技術，渾然不知這個技術有一天會成就這麼多應用。起初開發這種技術，目的是為低價車款提供價格親民的雷達感測器。在這款技術問世之前，只有非常昂貴的車款才會提供雷達感測功能。

雷達及其運作方式

雷達（RADAR）是無線電偵測和定距（radio detection and ranging）的縮寫，相關概念發明於二次大戰期間以協助偵測敵人入侵，自此已廣泛應用於各種領域。除了一開始的軍事用途，雷達技術還可以用在空中與地面交通管控、氣象預測和醫療監控，以及先進的車輛安全功能。

過去雷達系統多半又大又貴，軍事應用甚至要價數百萬美元且體積達數百英呎。它們運轉的頻段也比較低，使成像精確度大幅降低。

TI毫米波雷達感測器運轉時採用60 GHz或77 GHz頻段，可大幅提升精確度。且外型輕巧只有硬幣大小，生成影像時能顯示更多細節，足以看清物件外型並加以分類。

毫米波雷達是藉由傳送波形發揮作用，波形射出後碰到物體會反彈回來。這種技術穩健且能降低干擾，甚至在劣化的環境條件下也適用。

Brian指出：「我們可以測量波形發射和接收到反彈的時間差，還有反彈的方向，根據這些資訊就能『透視』空間裡有什麼東西。」

利用這類系統偵測車內無人照料的兒童時，波形會從車內頂篷傳送到停放車輛的車廂內。若車內有嬰幼兒，波形會從他們的胸部反彈，然後利用這款技術偵測其呼吸狀況，與中央處理器進行通訊後對駕駛發出警示，再按鳴喇叭或擊破車窗讓空氣流通。

CMOS的挑戰

2009年啟動計畫時，團隊接下以互補式金屬氧化物半導體（CMOS）技術進行設計的嚴峻挑戰，因為他們知道這種基礎技術能讓TI毫米波雷達的價格為大眾所接受。就是它讓團隊能提供一度非常高價的雷達偵測功能，讓這種技術的價格更親民，連2萬美元車款也可輕鬆採用。

為了解毫米波技術，團隊在2009到2012年間持續努力，為極短距離通訊應用開發出一款160 GHz雷達。

當時全世界還沒有人使用CMOS技術打造這樣的系統。Brian說道：「利用CMOS打造車用毫米波元件，在當時可是最大的破壞式創新。」「它本身就需要超大量創新技術，涵蓋各種元件、電路和測試解決方案。」

Brian還記得，當時雷達元件的競爭態勢十分激烈。

他回憶道：「當時我們的競爭對手有車用雷達領域最先進的解決方案。」「他們用的是鍺化矽雙極技術，比較貴且難以整合。在TI，我們另闢蹊徑只使用先進的CMOS技術，因為它不但成本節構更為優異，且耗電更低有潛力提高效能。」

團隊花了3年完成第一項計畫。2021年初，團隊終於證明可以用CMOS打造毫米波系統，而且正嘗試找尋適合的商機，讓技術可以上市。

Brian表示：「我們思考是否能為先進駕駛輔助系統的車用雷達帶來改變，結果決定徹底顛覆市場導入CMOS，讓我們真的能夠提供更高效能，並同步降低成本與耗電。」

讓TI毫米波價格更親民是我們的願景

德州儀器的願景，就是以半導體技術為基礎打造更平價的電子產品。像毫米波這樣的創新技術便是以行動證明我們的願景。就跟過去數十年來為今日各種技術進展奠定基礎的眾多TI工程師一樣，開發出毫米波技術的創新人員，也是憑藉著擊敗對手的熱烈渴望和專注目標才能成功，將平價的雷達感測技術導入中低端車種。

請於下週加入我們的行列，更深入了解TI毫米波技術的創新旅程與幕後功臣，包括核心創新技術人員Baher、Vijay、Brian和Srinath。