上海2026年7月22日 /美通社/ -- 據21ic報道。
隨著端側AI發展，物聯網設備對感知技術也同樣提出了更高的要求。在智能家居、智能樓宇以及工業物聯網應用中，設備需要具備對周圍環境的持續感知能力，包括人體存在檢測、運動監測以及更復雜的交互行為。然而，對于大量由電池供電的物聯網設備而言，如何在維持高性能感知的環境下實現超低功耗，始終是行業面臨的核心挑戰。傳統的感知技術在處理復雜環境、功耗控制以及隱私保護等方面存在各自的局限性。英飛凌推出的XENSIV? 60 GHz CMOS雷達傳感器（BGT60CUTR13AIP），標志著其毫米波雷達技術從傳統的BiCMOS工藝向更先進的CMOS平臺跨越。這一轉變不僅提升了集成度，降低了系統成本，更通過硬件加速器和優化的狀態機設計，在保持高性能感知的環境下實現了最低小于200μW的功耗水平，為物聯網設備的感知層提供了新的選擇。
近日在2026慕尼黑上海電子展上，我們有幸參觀了BGT60CUTR13AIP的相關demo，并且與英飛凌科技消費、計算與通訊業務大中華區物聯網應用市場管理總監李國豪（Eric Lee）、英飛凌科技傳感器單元和射頻業務部門雷達產品傳感器產品市場總監Markus Hertlein，進行了深入的交流。
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物聯網感知技術的現狀與挑戰
在目前的智能家居和建筑環境中，常見的感知技術包括被動紅外傳感器、攝像頭、超聲波傳感器等。這些技術在特定的應用場景中發揮了重要作用，但也存在明顯的技術短板。被動紅外傳感器雖然成本低且功耗極低，但它主要檢測紅外輻射的變化，對于靜止的人體往往無法識別，且容易受到陽光變化或熱噪聲的干擾，產生較高的誤報率。此外，它無法提供目標物體的距離和角度等精確的定位信息。攝像頭方案雖然能提供豐富的視覺信息，但其功耗較大，不適合長期的電池供電運行。更重要的是，攝像頭在臥室、浴室等私密空間的應用面臨嚴重的隱私保障問題，且受環境光線條件的影響較大。超聲波傳感器雖然可用于近距離探測，但易受環境噪聲、氣流和溫度波動的影響，空間分辨率也相對有限。
毫米波雷達技術由于其主動發射無線電信號并接收回波的工作模式，具備了不受光照、煙霧或環境溫度影響的特性，能夠穿透塑料等非金屬材料進行隱藏式安裝。它不僅可以檢測運動，還能通過處理回波信號獲得目標的距離、速度和角度信息。然而，早期的毫米波雷達產品由于工藝和架構的限制，其功耗通常維持在毫瓦級別。對于智能門鈴、智能鎖等對待機功耗要求極高的物聯網終端來說，毫瓦級的功耗依然過高，難以支持長期的電池續航。此外，雷達信號處理的復雜性也給沒有射頻經驗的工程師帶來了較高的開發門檻。因此，物聯網行業迫切需要一種既能實現極低功耗，又具備高集成度和易用性的雷達方案。
Markus Hertlein在采訪中指出，低功耗與存在檢測是當前IoT雷達的核心需求與挑戰；而英飛凌通過聽取客戶反饋驅動新一代產品開發。新一代的CMOS平臺的毫米波雷達BGT60CUTR13AIP也就由此而來。
圖：Markus Hertlein，英飛凌科技傳感器單元和射頻業務部門雷達傳感器產品市場總監
CMOS工藝平臺帶來的集成化革命
英飛凌新一代60 GHz毫米波雷達的核心突破在于采用了先進的CMOS工藝平臺。在此之前，英飛凌在BiCMOS雷達技術領域已經積累了十余年的經驗。而相比于傳統BiCMOS工藝，CMOS工藝在數字電路集成度和功耗控制方面具有天然的優勢。通過這種工藝平臺升級，英飛凌成功地將雷達射頻前端、模擬電路、數字處理引擎以及電源管理模塊（PMU）整合在了一顆單一的芯片中。這種高集成度的設計顯著縮小了芯片的物理尺寸。BGT60CUTR13AIP的封裝尺寸僅為6.05mmx4.3mmx0.9mm，這種微小的體積使得雷達可以輕松嵌入到空間受限的物聯網設備中。
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除了芯片本身的集成化，英飛凌還采用了封裝集成天線技術，即AIP技術。這種技術將發射天線和接收天線直接集成在芯片封裝內部，極大地簡化了射頻設計。在傳統的雷達設計中，天線的設計和PCB布線對高頻信號的質量至關重要，稍有偏差就會影響感知性能。AIP技術不僅確保了天線性能的一致性和重復性，還免去了客戶開發復雜微帶天線的需求。這意味著開發者不再需要深厚的射頻背景，只需要按照應用指南建議的間距將芯片放置在設備外殼后方即可。這種從底層工藝到封裝技術的全面革新，為雷達的大規模應用奠定了成本和技術基礎。
Markus Hertlein在分享中也表示："借助這項新技術（指CMOS工藝平臺），我們能夠在保持相同性能、甚至更好性能的同時，大幅降低成本。這就是我們的主要目標：將更多功能集成到MMIC中，從而降低芯片本身的成本。此外，雷達周邊所需的外部元件也得以減少。這意味著，采用全新CMOS技術后，我們客戶的整個系統BOM成本都顯著降低了。"
硬件加速器實現功耗與性能的平衡
在物聯網感知系統中，處理雷達產生的原始信號需要消耗大量的運算資源。如果由外部的主控芯片直接處理這些原始數據，主控芯片必須長時間保持在活躍狀態，這會帶來巨大的功耗負擔。英飛凌在CMOS雷達芯片中內置了一個專門的硬件加速器。這個硬件加速器將原本需要主芯片處理的雷達數據實現了計算任務卸載，承擔了繁重的波形等計算任務，例如3D FFT（快速傅里葉變換）、MTI（動目標顯示）、CFAR（恒虛警率處理）、幅度檢測以及角度到達估計等。
硬件加速器（HWA）的引入，優化了整個感知系統的工作邏輯。它能夠自主地對雷達回波進行預處理，并將結果轉化為目標列表，其中包括目標的距離、速度和角度。這意味著雷達芯片本身就可以完成大部分的感知邏輯判斷，而不需要主控芯片介入。芯片內置的引導加載程序（Bootloader）支持全自主運動檢測模式，允許芯片在掉電后自動配置。只有當硬件加速器檢測到符合預設條件的有效目標（例如人走近或有特定的手勢動作）時，它才會通過中斷信號喚醒處于深度睡眠狀態的主控芯片。主控芯片被喚醒后，可以直接通過SPI接口讀取硬件加速器處理好的結果進行高級應用層的操作，例如開啟錄像或調整空調風向。這種架構極大地降低了整個系統的功耗，使得雷達在持續監測環境的同時，主控系統能大部分時間保持休眠。此外，芯片還具備片上Chirp平均功能，這能進一步減少數據傳輸速率，減輕主控負擔。
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李國豪表示，通過集成硬件加速器預處理數據，既能夠降低主機功耗，又可以提升處理精準度，實現平衡。"將硬件加速器集成在新一代CMOS雷達傳感器里面，能夠幫助客戶縮短產品開發時間。更重要的是，英飛凌新一代CMOS雷達傳感器通過集成硬件加速器還可以預處理一些原始數據，從而支持空調、電視等智能家居設備及其他邊緣物聯網設備判斷出人所處位置的距離、移動的速度和方向，檢測結果也可以變得更加精準。"
圖：李國豪（Eric Lee），英飛凌科技消費、計算與通訊業務大中華區物聯網應用市場管理總監
基于這種架構設計，英飛凌實現了微瓦級的超低功耗運行。在低功耗感知模式（Ultra-Low-Power）下，雷達的功耗可以低于200µW。這種功耗水平使得雷達能夠完全依靠電池或太陽能板供電，從而在智能家居中實現隨處安裝，無需拉線供電。同時，硬件加速器的參數是可以根據應用場景進行靈活配置的。無論是針對室外的長距離安防監控，還是針對室內的微小動作檢測，開發者都可以通過調整硬件加速器的配置參數，讓雷達在特定的環境下達到最優的感知效果，同時過濾掉樹葉晃動或風扇轉動等雜散信號。
正是HWA的集成，讓客戶的系統設計也可以更為靈活。為了支持不同復雜度的應用，英飛凌展示了多種系統架構選項。在最簡單的模式下，雷達無需外部MCU即可通過中斷引腳輸出運動標志。在中等復雜應用中，雷達可搭配Arm Cortex-M0內核的主控實現存在感應與定位。而在需要多目標追蹤的高級應用中，則可搭配Arm Cortex-M4內核等更高性能的處理器。這種靈活的架構支持不僅降低了硬件成本，也讓開發者能根據具體需求選擇最合適的計算平臺。
L型天線設計與多維度感知能力
天線布局直接決定了雷達的空間感知范圍和精度。BGT60CUTR13AIP采用了一發三收的天線配置，并使用了獨特的L型布局設計。這種L型布局結合了水平方位角（Azimuth）和垂直俯仰角（Elevation）的探測能力。在水平方向和垂直方向上，該傳感器都能提供高達150度的超廣視場角。相比于傳統的單維度天線布局，L型布局能夠提供三維空間的信息，這對于區分復雜環境中的目標至關重要。Markus Hertlein也在訪談中強調，L形天線相比單一尺寸的接收天線，其性能會有顯著提升。L形天線能夠提供額外的仰角和方位角信息，從而有效過濾掉扇形干擾和其他雜波。
在智能家居應用中，這種多維度感知能力具有顯著的優勢。李國豪表示："L形的天線布局使得英飛凌新一代CMOS雷達傳感器能夠在更加豐富的平面維度上進行檢測。三路接收天線（Rx）具備多角度感知能力，在有效區分目標與障礙物的同時，還可以從多個維度給出更加精準的手勢識別或跌倒檢測。因為跌倒檢測的有效性，取決于系統能否融合多個平面維度的信息進行綜合研判，而非依賴單一視角，這對最終檢測效果至關重要。"
例如，當雷達安裝在天花板上向下掃描時，L型天線提供的高度信息可以幫助系統更準確地過濾掉地面上的干擾物，如掃地機器人或寵物，從而專注于對人的探測。此外，這種多維度的角度信息也是實現手勢識別和跌倒檢測的基礎。跌倒檢測不僅需要檢測距離的變化，還需要通過俯仰角的信息判斷人體姿態的快速改變。手勢識別則依賴于對人手在空間中運動軌跡的精準捕捉。L型天線提供的空間分辨率配合7 GHz的射頻帶寬、高達11 dBm的輸出功率，使得雷達能夠分辨出極為細小的位移。
此外，通過狀態機的靈活調節，雷達可以在不同的感知任務之間進行無縫切換。在待機狀態下，它可以以極低的采樣頻率進行大范圍的人體存在感應。一旦發現有人進入特定區域，芯片內部的狀態機可以自動調整雷達的發射功率和脈沖設置，進入高精度模式，開始對目標的細微動作進行監測，例如檢測人體的呼吸頻率。這種按需配置的能力，使得雷達在實現超微動作感知的環境下，依然能保持出色的能效比。
降低門檻與縮短上市時間的開發生態
毫米波雷達雖然性能優越，但其較高的開發門檻一直是制約其普及的障礙。英飛凌深知這一點，因此在推出CMOS雷達芯片的同時，也投入了大量資源構建完整的開發生態系統。這種生態系統的核心目標是降低開發難度，縮短客戶產品的上市時間。英飛凌提供了多種開發工具和參考設計，包括互聯傳感器套件。這個套件通常由雷達模組和主控評估板組成，可以讓開發者在硬件就緒之前就開始進行性能評估和軟件開發。
Markus Hertlein強調："我們的主要目標是讓這款產品能夠被沒有任何雷達知識背景的人輕松使用并嵌入其設計，易用性對于這款產品來說至關重要。"
在軟件層面，英飛凌提供了豐富的開發資源。工程師可以通過可視化工具軟件，在圖形化界面上直觀地查看雷達探測到的點云數據和目標信息，并進行實時的參數調整。這意味著工程師不需要編寫復雜的代碼就能看到不同參數設置對感測距離、靈敏度和角度精度的影響。此外，英飛凌在官方網站上公開了大量的應用指南和技術文檔。這些文檔涵蓋了從最初的硬件選型、外殼間距設計到量產前的測試建議。對于沒有雷達開發經驗的入門級工程師來說，這些預置的算法庫和配置模板能極大地簡化開發流程。
李國豪也在分享中談到："除了BOM成本之外，對于工程師和開發者而言時間也是非常重要的成本之一。英飛凌新一代CMOS雷達傳感器的優勢在于大幅縮短了工程師上手使用的時間，也幫助客戶顯著縮短了新產品上市的時間。為了縮減時間成本，英飛凌在產品開發的早期階段為客戶提前完成了大量的工作，包括新品上市之前的測試驗證和開發適配等。"
為了進一步加速產品化，英飛凌還提供了通過認證的參考設計方案。這些方案可以作為產品開發的起點，幫助客戶規避射頻合規性方面的風險，降低測試成本。通過這種"芯片加軟件加工具"的完整交付模式，英飛凌將雷達技術的應用從單純的硬件選型轉變為了系統級的體驗。這種易用性對于快速迭代的消費電子和智能家居行業尤為重要，它讓開發者能將更多精力集中在應用邏輯的創新上，而不是底層的信號處理邏輯中。
在生態合作與應用展示方面，在展會現場英飛凌展示了由合作伙伴推出的基于英飛凌新一代CMOS雷達傳感器芯片的定制化模組。該模組集成了BGT60CUTR13AIP和一款低成本的國產MCU，可直接應用于空調、電視等家電產品，實現"風隨人動"等典型場景的快速落地。此外，英飛凌提供了關鍵的開發平臺——Connected Sensor Kit（CSK），該評估套件采用雙層板結構，上層集成了雷達模組，底層則搭載了PSOC? 6 MCU主控。借助這一套件及配套的可視化軟件，開發者能夠實時觀測雷達對靜態或動態干擾物（如樹葉晃動、機械振動等）的過濾效果，并在不依賴復雜外部算法的情況下完成初步性能評估，從而有效降低了初期的技術門檻。
毫米波雷達與ToF的系統化協同
在感知技術領域，毫米波雷達與飛行時間（ToF）傳感器經常被拿來比較。事實上，這兩者在某些感知維度上確實存在重疊，但英飛凌認為它們更多的是互補關系。雷達的優勢在于超低功耗的遠程感知和對非金屬材質的穿透力，它在全天候環境下的穩定性極高，但在極近距離的高空間分辨率上略遜于光學傳感器。而ToF傳感器在近距離內能提供極高精度的深度點云和空間建模，但在大范圍持續監測時的功耗相對較高，且容易受到強光或環境光的影響。
在實際的系統設計中，英飛凌倡導客戶根據具體場景需要，將這兩種技術結合使用。例如在機器人應用中，雷達可以作為第一層感知手段，以超低功耗模式持續掃描周圍環境，起到預警作用。一旦雷達檢測到前方有物體靠近，它會立即喚醒處于休眠狀態的ToF傳感器，進行精細的避障判斷或人臉識別。這種系統化的協同工作模式既利用了雷達的低功耗待機優勢，又發揮了ToF的高精度建模能力，顯著提升了機器人的感知可靠性。這種系統級的思維不僅體現在雷達與其他傳感器的協同，也體現在雷達與不同性能等級的主控芯片的搭配上。對于簡單的存在探測，雷達可以獨立工作；而對于復雜的跌倒檢測或AI手勢識別，雷達處理后的數據可以交給更高性能的處理器進行深度分析。
這種互補關系在英飛凌展臺的"機器人頭部" Demo中得到了直觀展示。該應用系統通過搭載三顆60 GHz毫米波雷達，實現了對周圍動態目標的靈敏捕捉。在演示現場，機器人頭部能夠根據雷達探測到的移動方位實時跟轉，當人員在特定方向走動時，機器人頭部會準確指向該方位；而當人員保持靜止不動時，機器人則停止動作。在這一邏輯架構中，超低功耗的雷達作為系統的"先行感知器"，負責全天候監測人體存在并鎖定大致方向。一旦雷達確認有效目標，系統便可以喚醒高分辨率的ToF傳感器，進行更精細的深度建模與交互判斷。此外，該頭部還搭載了MEMS麥克風來進行聲波定位。這種"雷達觸發、ToF執行"的協作模式，既利用了雷達廣域探測的節能特性，又發揮了ToF在空間建模上的高精度優勢，顯著提升了機器人在復雜場景下的感知可靠性與能效比。
根據Markus Hertlein的分享，英飛凌提供多種傳感器技術以適配不同場景的策略，其優勢在于其"傳感器全家桶"。他們不推銷單一技術，而是建議客戶利用雷達的"全天候低功耗"去彌補光學傳感器（如ToF/攝像頭）功耗高、受光照影響大的短板。
智能家居與機器人領域的應用落地
XENSIV? 60 GHz CMOS雷達的應用前景非常廣泛，主要集中在電視、空調、安防設備以及機器人等核心領域。在空調應用中，雷達可以實現精準的人體位置追蹤，從而支持"風隨人動"或"風避人吹"等智能化功能。相比于傳統的傳感器，雷達能更好地穿透外殼，保持空調外觀的整體美感，且不受環境溫度波動的影響。在電視應用中，雷達可以檢測用戶是否在電視機前，當用戶離開房間時或者用戶在沙發上睡著的時候，自動調暗屏幕或進入待機模式，從而顯著節省能耗，并延長顯示面板的使用壽命。
在安防領域，這款低功耗雷達是智能門鈴和監控攝像頭的理想觸發器。傳統的攝像頭感應通常依賴視覺算法，這需要攝像頭持續工作，功耗和發熱量都很大。而雷達可以作為一級觸發引擎，只有當檢測到有人走近門鎖或進入監控區域時，才喚醒攝像頭進行拍攝和聯網上報。這種方式不僅大幅提升了電池供電設備的續航能力，還減少了無效數據的錄入。此外，在機器人領域，雷達的多維度感知能力為掃地機器人或服務機器人提供了更強的環境適應性。它能有效識別障礙物的性質，并結合其他傳感器實現更復雜的路徑規劃和人機交互。
雷達傳感器在物聯網中的未來形態
隨著物聯網應用對智能化要求的不斷提高，傳感器內置硬件加速器正在成為一種明顯的行業趨勢。對于毫米波雷達而言，硬件加速器不僅是一個計算單元，更是實現系統級能效平衡的關鍵。通過將底層的、高頻次的信號處理邏輯固化在硬件中，英飛凌為物聯網行業提供了一種靈活且高效的感知底座。開發者可以根據任務的復雜程度，靈活選擇是否需要外部主控介入，以及介入到什么程度。
Markus Hertlein指出，雖然目前市場上已有雷達+主控的全集成SoC方案，但這種設計在特定應用中并非最優解。從系統角度考慮，當前更好的方案即在雷達芯片內集成用于處理底層復雜信號的硬件加速器（HWA），但將更高層的應用邏輯交給系統中既有的主控芯片處理。傳感器的未來形態不應是盲目地追求"全合一"，而應是通過硬件加速器卸載最沉重的底層運算，同時保持與系統主控的完美協同，從而在不增加不必要成本的前提下，實現系統級的能效平衡。這種理念確保了雷達能夠以更輕量化的姿態融入現有的電子產品架構中，真正滿足物聯網市場對性價比和系統架構合理性的嚴苛要求。
結語
展望未來，毫米波雷達將不再僅僅是一個獨立的傳感器，它將更深度地集成到物理人工智能（物理AI）的架構中。通過CMOS平臺帶來的高集成度和低成本優勢，雷達技術將從高端應用向大眾消費市場普及。英飛凌通過持續優化硬件加速算法、提升天線設計效率以及完善開發生態，正在推動這一進程。這種以系統端和應用場景為出發點的設計理念，不僅滿足了當前物聯網設備對超低功耗和精準感知的迫切需求，也為未來更智能、更自主的物聯網設備提供了核心的技術支撐。隨著量產化的推進和開發者社區的擴大，基于60 GHz CMOS雷達傳感器的創新應用將會在智能家居和智慧樓宇中發揮越來越重要的作用。
李國豪表示，英飛凌新一代CMOS雷達傳感器BGT60CUTR13AIP的大規模量產節奏可謂"正逢其時"。"我們認為該產品上市的時間，恰好是諸多中國智能家居客戶對低功耗、隨處可用（隨意放在智能家居哪個角落都可以）的感測功能需求迫切的時候，現在是最佳的時機。"
