超低功耗与快速部署：英飞凌新一代60 GHz CMOS家居雷达技术解析
物联网终端向边缘侧延伸的过程中，环境感知能力已成为核心指标。智能家居、智慧建筑及工业物联网场景对设备的持续监测需求日益提升，涵盖人体存在识别、微动追踪及复杂交互行为分析。面对大量依赖电池供电的终端节点，如何在保障高精度感知的同时实现极致功耗控制，构成行业技术攻关的关键命题。传统感知方案在复杂环境适应性、能耗管理及数据隐私保护等方面逐渐显现出瓶颈。英飞凌推出的XENSIV™ 60 GHz CMOS雷达传感器（型号BGT60CUTR13AIP），标志着其毫米波探测技术由BiCMOS工艺向CMOS制程的战略转移。该架构升级在提升单片集成度的同时压降系统物料成本，结合片上硬件加速单元与优化型有限状态机，将待机功耗压缩至200微瓦以下，为资源受限型物联网节点提供了全新的感知层解决方案。
在近期举办的2026慕尼黑上海电子展期间，行业媒体实地探访了该型号雷达的演示平台，并与英飞凌科技消费、计算与通讯业务大中华区物联网应用市场管理总监李国豪、英飞凌科技传感器单元和射频业务部门雷达产品市场总监Markus Hertlein展开技术交流，深入剖析该产品的技术路径与市场定位。
物联网感知技术的演进瓶颈
当前智能家居与楼宇环境中，被动红外探测、光学成像及超声波测距等方案占据主流地位。各类技术在实际部署中均存在固有局限。被动红外传感器凭借低成本与极低能耗特性被广泛采用，但其依赖热辐射变化进行触发，对静止目标识别能力薄弱，且易受环境温差或阳光直射干扰，误触发概率较高。该方案同样无法输出目标的精确空间坐标。光学摄像头虽能捕获高维视觉数据，但持续运行带来的能耗负担使其难以适配长周期电池供电场景。此外，在卧室、卫浴等私密区域部署摄像头面临隐私合规风险，且成像质量高度依赖环境照度。超声波方案适用于短距探测，但声波传播易受气流扰动、温度梯度及背景噪声干扰，空间分辨力相对有限。
毫米波雷达凭借主动发射电磁波并接收回波的机制，展现出对光照、烟雾及温湿度变化的强鲁棒性，支持穿透非金属介质实现隐蔽式安装。该技术不仅能捕捉动态目标，还能通过信号处理解算距离、径向速度及方位角。早期毫米波雷达受限于工艺节点与系统架构，静态功耗多维持在毫瓦量级。针对智能门锁、门铃等对休眠电流极为敏感的终端，毫瓦级待机功耗仍难以满足长续航诉求。同时，射频前端设计与基带信号处理的复杂性抬高了工程开发门槛。市场亟需一种兼顾微瓦级能耗、高集成度与低开发门槛的雷达解决方案。
Markus Hertlein指出，低功耗运行与可靠的存在检测构成当前物联网雷达研发的核心诉求。英飞凌通过持续收集终端客户反馈，驱动新一代CMOS平台毫米波雷达BGT60CUTR13AIP的迭代方向。
CMOS制程驱动的集成化架构升级
英飞凌新一代60 GHz雷达的技术突破源于CMOS工艺平台的全面导入。相较于长期深耕的BiCMOS路线，CMOS制程在数字逻辑集成密度与动态功耗管理上具备先天优势。依托该工艺节点，英飞凌成功将射频前端收发器、模拟信号链、数字处理引擎及电源管理模块（PMU）融合于单一硅片。高度集成的芯片架构将物理尺寸压缩至6.05mm×4.3mm×0.9mm，为空间受限型物联网终端的嵌入式部署提供便利。
除芯片级集成外，天线封装集成（AIP）技术的引入进一步优化了射频链路设计。发射与接收天线直接构筑于封装基板内部，大幅简化了高频PCB布局难度。传统雷达开发中，天线阻抗匹配与微带线走线对信号完整性影响显著，微小偏差即可导致探测性能衰减。AIP方案保障了天线辐射方向图的一致性，免除客户自行设计复杂天线的工程负担。开发者仅需依据应用规范预留外壳开孔间距，即可完成基础部署。底层工艺与封装技术的协同革新，为雷达模组的大规模商用铺平道路。
Markus Hertlein强调，CMOS工艺平台的引入使英飞凌在维持甚至提升探测性能的前提下，有效压缩了单片成本。核心策略在于将更多功能模块集成至单片微波集成电路（MMIC）中，同步削减外围无源器件数量。系统级物料清单（BOM）成本的下降，直接转化为终端产品的价格竞争力。
硬件加速单元实现能效与算力的协同
物联网感知节点处理雷达原始中频数据时，往往消耗大量主控算力。若依赖外部微控制器持续轮询，系统功耗将显著攀升。英飞凌在CMOS雷达芯片内部嵌入了专用硬件加速单元（HWA），将波形生成、3D快速傅里叶变换（FFT）、动目标显示（MTI）、恒虚警率检测（CFAR）、幅度阈值判定及角度到达估计（DOA）等计算任务卸载至片上执行。
HWA的部署重构了感知系统的数据流逻辑。芯片可独立完成回波预处理，输出包含距离、速度及角度的目标列表。内置引导加载程序支持全自主运动检测模式，允许芯片在断电重启后自动恢复配置。当HWA识别到符合预设阈值的触发事件（如人员靠近或特定手势）时，通过中断引脚唤醒处于深度休眠状态的主控MCU。主控唤醒后，仅需通过SPI接口读取预处理结果，即可执行上层应用逻辑，如触发录像或调节空调风向。该架构使雷达在持续监测的同时，主控系统可维持长周期休眠。片上Chirp信号平均功能进一步压缩了数据吞吐量，减轻总线负载。
李国豪表示，硬件加速单元的集成在降低主机功耗的同时提升了数据解析精度，实现系统能效的平衡。该设计不仅缩短客户产品开发周期，更使空调、显示终端等边缘设备能够直接获取目标的空间坐标、运动矢量及方向信息，检测结果的可靠性得到显著增强。
基于此架构，英飞凌实现了微瓦级超低功耗运行。在低功耗感知模式下，雷达整机功耗稳定在200微瓦以下。该能耗水平支持电池或微型光伏板独立供电，使设备摆脱线缆束缚，实现家居环境的灵活部署。HWA参数支持按场景动态配置，无论是室外广域安防还是室内微动监测，开发者均可通过调整处理链参数，优化特定环境下的信噪比，有效抑制树叶摇曳或风扇旋转等杂散回波。
系统架构的灵活性进一步拓宽了应用边界。英飞凌提供多层级部署方案：基础模式下，雷达独立运行并通过中断引脚输出运动标志；中等复杂度场景中，搭配Arm Cortex-M0内核主控实现存在感应与定位；高级应用则对接Cortex-M4等高算力处理器，支持多目标轨迹追踪。架构的模块化设计兼顾了成本优化与性能扩展。
L型天线阵列与多维空间感知
天线拓扑结构直接决定雷达的空间覆盖范围与测角精度。BGT60CUTR13AIP采用一发三收配置，结合独特的L型阵列布局，同步覆盖水平方位角与垂直俯仰角。该设计在两个维度上均提供150度超广视场角。相较于传统一维阵列，L型布局输出三维空间坐标，为复杂场景下的目标分类提供数据基础。Markus Hertlein指出，L型天线阵列通过引入额外的仰角与方位角维度，显著提升了抗干扰能力，有效滤除扇形杂波及多径反射。
在智能家居场景中，多维感知优势尤为突出。李国豪说明，L型天线布局拓展了检测平面，三路接收通道支持多角度数据融合。该特性在区分目标与静态障碍物方面表现优异，同时为手势识别与跌倒检测提供多维度数据支撑。跌倒判定的有效性高度依赖多平面信息的交叉验证，单一视角难以准确捕捉人体姿态的突变。
以天花板吊装场景为例，L型天线提供的高度维数据可辅助算法过滤地面移动物体（如扫地机器人或宠物），聚焦人体活动。俯仰角信息同样是手势追踪与跌倒预警的核心依据。结合7 GHz射频带宽与11 dBm发射功率，L型天线阵列的空间分辨力足以捕捉毫米级位移变化。
有限状态机（FSM）的灵活调度使雷达在不同任务间无缝切换。待机阶段以低采样率执行广域存在监测；检测到目标进入阈值区域后，状态机自动提升发射功率与脉冲重复频率，转入高精度模式，进而捕捉呼吸频率等微动特征。按需配置机制确保系统在实现超微动作感知的同时，维持优异的能效比。
开发生态优化与上市周期压缩
毫米波雷达的高技术壁垒长期制约其规模化普及。英飞凌在推出CMOS雷达芯片的同时，同步构建完整的工具链与参考设计库，旨在降低工程门槛，加速产品商业化进程。互联传感器套件（Connected Sensor Kit）由雷达模组与主控评估板组成，支持开发者在硬件定型前开展算法验证与软件调试。
Markus Hertlein强调，产品的核心定位在于降低使用门槛，使缺乏射频背景的工程师也能快速完成集成。易用性设计贯穿硬件选型至系统部署的全流程。
软件生态方面，英飞凌提供图形化可视化工具，工程师可在界面中实时观测点云分布与目标轨迹，并动态调整探测距离、灵敏度及测角精度参数。无需编写底层驱动即可直观评估参数变更对性能的影响。官方技术文档库涵盖硬件布局规范、外壳开孔设计指南及量产测试标准。预置算法库与配置模板为初级开发者提供标准化开发路径。
李国豪补充，时间成本在产品开发中占据重要比重。英飞凌通过前置测试验证与开发适配工作，大幅缩短工程师上手周期，助力客户抢占市场窗口期。认证参考设计方案的提供，进一步规避射频合规风险，降低第三方测试费用。芯片、软件与工具的完整交付模式，将雷达应用从单一硬件采购升级为系统级体验，使开发者能够聚焦应用层创新。
展会现场展示了合作伙伴基于BGT60CUTR13AIP定制的模组方案，该模组集成低成本国产MCU，已应用于空调、电视等家电产品，实现“风随人动”等场景的快速落地。Connected Sensor Kit采用双层板架构，上层搭载雷达模组，底层配置PSOC™ 6主控。配合可视化软件，开发者可直观评估系统对静态干扰（如树叶晃动、机械振动）的抑制效果，在无需复杂外部算法的前提下完成初期性能验证。
毫米波雷达与ToF技术的系统级协同
在感知技术选型中，毫米波雷达与飞行时间（ToF）光学传感器常被并列讨论。两者在部分应用场景中存在功能重叠，但英飞凌的技术路线更强调互补协同。雷达凭借超低功耗待机特性与非金属穿透能力，在全天候监测中表现稳定，但在极近距离的高空间分辨率上不及光学方案。ToF传感器在短距范围内可提供高精度深度点云与三维建模，但持续运行能耗较高，且易受环境强光干扰。
系统架构设计中，英飞凌建议根据场景需求融合两类技术。以移动机器人为例，雷达作为一级感知节点，以微瓦级功耗持续扫描环境；检测到前方障碍物靠近时，触发休眠状态的ToF传感器启动，执行精细避障或人脸识别。该协同机制兼顾雷达的广域节能优势与ToF的高精度建模能力，提升系统整体可靠性。
展台演示的“机器人头部”平台直观呈现了该架构。系统搭载三颗60 GHz毫米波雷达，实时捕捉动态目标方位。演示过程中，机器人头部根据雷达反馈的移动方向进行跟转，目标静止时自动停止。在此逻辑中，雷达承担“先行感知器”角色，负责全天候存在监测与粗略定位。确认有效目标后，系统唤醒高分辨率ToF传感器进行深度交互。辅以MEMS麦克风阵列实现声源定位，形成“雷达触发、ToF执行”的协作闭环，显著提升复杂环境下的感知鲁棒性与能效表现。
Markus Hertlein指出，英飞凌依托“传感器组合”策略，不局限于单一技术路线，而是建议客户利用雷达的全天候低功耗特性，弥补光学传感器在能耗与环境适应性方面的短板。
智能家居与机器人场景的落地实践
XENSIV™ 60 GHz CMOS雷达的应用矩阵覆盖显示终端、环境控制设备、安防系统及移动机器人。空调场景中，雷达实现精准的人体位置追踪，支持风向自动调节功能。相较于传统方案，雷达信号可穿透外壳材质，维持设备外观完整性，且不受环境温度波动影响。电视终端应用中，雷达检测用户在场状态，离座或检测到睡眠姿态时自动调暗屏幕或进入待机，降低能耗并延长面板寿命。
安防领域，该低功耗雷达成为智能门铃与监控摄像头的理想触发源。传统视觉感应依赖摄像头持续运行，功耗与发热量较高。雷达作为一级触发引擎，仅在检测到人员靠近或进入监控区域时唤醒摄像头，大幅延长电池供电设备的续航周期，同时减少无效数据上传。机器人领域，雷达的多维感知能力增强扫地机与服务机的环境适应性，结合多传感器融合算法，实现更精准的路径规划与人机交互。
物联网感知架构的未来演进
随着物联网应用向智能化纵深发展，传感器内置硬件加速单元正成为行业共识。对于毫米波雷达而言，HWA不仅是算力载体，更是实现系统级能效平衡的核心组件。将高频次、低层级的信号处理逻辑固化于硬件，英飞凌为物联网行业提供灵活高效的感知底座。开发者可根据任务复杂度，自主决定主控介入程度。
Markus Hertlein分析，尽管市场已出现雷达与主控全集成SoC方案，但并非所有场景的最优解。从系统工程视角考量，当前更合理的架构是在雷达芯片内集成HWA处理底层信号，将高层应用逻辑交由系统现有主控执行。传感器演进不应盲目追求功能堆叠，而应通过硬件卸载核心运算，保持与主控芯片的无缝协同，在控制成本的前提下实现系统能效最优化。该理念确保雷达以轻量化架构融入现有电子产品体系，契合物联网市场对性价比与架构合理性的要求。
结语
展望未来，毫米波雷达将深度融入物理人工智能（Physical AI）架构。CMOS平台带来的高集成度与成本优势，正推动雷达技术从工业级应用向消费级市场渗透。英飞凌通过持续优化硬件加速算法、迭代天线设计并完善开发生态，加速这一进程。以系统需求与应用场景为导向的设计理念，不仅回应了物联网设备对超低功耗与精准感知的迫切需求，也为下一代自主化物联网终端奠定技术基础。随着量产规模扩大与开发者社区活跃，基于60 GHz CMOS雷达的创新应用将在智能家居与智慧建筑领域释放更大价值。
李国豪表示，英飞凌新一代CMOS雷达传感器BGT60CUTR13AIP的大规模量产节奏契合市场需求。该产品上市节点恰好匹配中国智能家居客户对低功耗、灵活部署感知功能的迫切诉求，当前阶段具备显著的市场窗口优势。
消息来源：21ic
稿源：美通社