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超低功耗、快速上手，英飞凌基于CMOS平台的新一代60 GHz家居雷达解析

来源： 科技消费网  日期：2026-07-22  责编： 刘庆  
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   【科技消费网】随着端侧AI发展，物联网设备对感知技术也同样提出了更高的要求。在智能家居、智能楼宇以及工业物联网应用中，设备需要具备对周围环境的持续感知能力，包括人体存在检测、运动监测以及更复杂的交互行为。然而，对于大量由电池供电的物联网设备而言，如何在维持高性能感知的环境下实现超低功耗，始终是行业面临的核心挑战。传统的感知技术在处理复杂环境、功耗控制以及隐私保护等方面存在各自的局限性。英飞凌推出的XENSIV™ 60 GHz CMOS雷达传感器（BGT60CUTR13AIP），标志着其毫米波雷达技术从传统的BiCMOS工艺向更先进的CMOS平台跨越。这一转变不仅提升了集成度，降低了系统成本，更通过硬件加速器和优化的状态机设计，在保持高性能感知的环境下实现了最低小于200μW的功耗水平，为物联网设备的感知层提供了新的选择。
   近日在2026慕尼黑上海电子展上，我们有幸参观了BGT60CUTR13AIP的相关demo，并且与英飞凌科技消费、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（Eric Lee）、英飞凌科技传感器单元和射频业务部门雷达产品传感器产品市场总监Markus Hertlein，进行了深入的交流。
 
物联网感知技术的现状与挑战
   在目前的智能家居和建筑环境中，常见的感知技术包括被动红外传感器、摄像头、超声波传感器等。这些技术在特定的应用场景中发挥了重要作用，但也存在明显的技术短板。被动红外传感器虽然成本低且功耗极低，但它主要检测红外辐射的变化，对于静止的人体往往无法识别，且容易受到阳光变化或热噪声的干扰，产生较高的误报率。此外，它无法提供目标物体的距离和角度等精确的定位信息。摄像头方案虽然能提供丰富的视觉信息，但其功耗较大，不适合长期的电池供电运行。更重要的是，摄像头在卧室、浴室等私密空间的应用面临严重的隐私保障问题，且受环境光线条件的影响较大。超声波传感器虽然可用于近距离探测，但易受环境噪声、气流和温度波动的影响，空间分辨率也相对有限。
   毫米波雷达技术由于其主动发射无线电信号并接收回波的工作模式，具备了不受光照、烟雾或环境温度影响的特性，能够穿透塑料等非金属材料进行隐藏式安装。它不仅可以检测运动，还能通过处理回波信号获得目标的距离、速度和角度信息。然而，早期的毫米波雷达产品由于工艺和架构的限制，其功耗通常维持在毫瓦级别。对于智能门铃、智能锁等对待机功耗要求极高的物联网终端来说，毫瓦级的功耗依然过高，难以支持长期的电池续航。此外，雷达信号处理的复杂性也给没有射频经验的工程师带来了较高的开发门槛。因此，物联网行业迫切需要一种既能实现极低功耗，又具备高集成度和易用性的雷达方案。
   Markus Hertlein在采访中指出，低功耗与存在检测是当前IoT雷达的核心需求与挑战；而英飞凌通过听取客户反馈驱动新一代产品开发。新一代的CMOS平台的毫米波雷达BGT60CUTR13AIP也就由此而来。
CMOS工艺平台带来的集成化革命
   英飞凌新一代60 GHz毫米波雷达的核心突破在于采用了先进的CMOS工艺平台。在此之前，英飞凌在BiCMOS雷达技术领域已经积累了十余年的经验。而相比于传统BiCMOS工艺，CMOS工艺在数字电路集成度和功耗控制方面具有天然的优势。通过这种工艺平台升级，英飞凌成功地将雷达射频前端、模拟电路、数字处理引擎以及电源管理模块（PMU）整合在了一颗单一的芯片中。这种高集成度的设计显著缩小了芯片的物理尺寸。BGT60CUTR13AIP的封装尺寸仅为6.05mmx4.3mmx0.9mm，这种微小的体积使得雷达可以轻松嵌入到空间受限的物联网设备中。
   除了芯片本身的集成化，英飞凌还采用了封装集成天线技术，即AIP技术。这种技术将发射天线和接收天线直接集成在芯片封装内部，极大地简化了射频设计。在传统的雷达设计中，天线的设计和PCB布线对高频信号的质量至关重要，稍有偏差就会影响感知性能。AIP技术不仅确保了天线性能的一致性和重复性，还免去了客户开发复杂微带天线的需求。这意味着开发者不再需要深厚的射频背景，只需要按照应用指南建议的间距将芯片放置在设备外壳后方即可。这种从底层工艺到封装技术的全面革新，为雷达的大规模应用奠定了成本和技术基础。Markus Hertlein在分享中也表示："借助这项新技术（指CMOS工艺平台），我们能够在保持相同性能、甚至更好性能的同时，大幅降低成本。这就是我们的主要目标：将更多功能集成到MMIC中，从而降低芯片本身的成本。此外，雷达周边所需的外部元件也得以减少。这意味着，采用全新CMOS技术后，我们客户的整个系统BOM成本都显著降低了。"
硬件加速器实现功耗与性能的平衡
   在物联网感知系统中，处理雷达产生的原始信号需要消耗大量的运算资源。如果由外部的主控芯片直接处理这些原始数据，主控芯片必须长时间保持在活跃状态，这会带来巨大的功耗负担。英飞凌在CMOS雷达芯片中内置了一个专门的硬件加速器。这个硬件加速器将原本需要主芯片处理的雷达数据实现了计算任务卸载，承担了繁重的波形等计算任务，例如3D FFT（快速傅里叶变换）、MTI（动目标显示）、CFAR（恒虚警率处理）、幅度检测以及角度到达估计等。
   硬件加速器（HWA）的引入，优化了整个感知系统的工作逻辑。它能够自主地对雷达回波进行预处理，并将结果转化为目标列表，其中包括目标的距离、速度和角度。这意味着雷达芯片本身就可以完成大部分的感知逻辑判断，而不需要主控芯片介入。芯片内置的引导加载程序（Bootloader）支持全自主运动检测模式，允许芯片在掉电后自动配置。只有当硬件加速器检测到符合预设条件的有效目标（例如人走近或有特定的手势动作）时，它才会通过中断信号唤醒处于深度睡眠状态的主控芯片。主控芯片被唤醒后，可以直接通过SPI接口读取硬件加速器处理好的结果进行高级应用层的操作，例如开启录像或调整空调风向。这种架构极大地降低了整个系统的功耗，使得雷达在持续监测环境的同时，主控系统能大部分时间保持休眠。此外，芯片还具备片上Chirp平均功能，这能进一步减少数据传输速率，减轻主控负担。
   李国豪表示，通过集成硬件加速器预处理数据，既能够降低主机功耗，又可以提升处理精准度，实现平衡。"将硬件加速器集成在新一代CMOS雷达传感器里面，能够帮助客户缩短产品开发时间。更重要的是，英飞凌新一代CMOS雷达传感器通过集成硬件加速器还可以预处理一些原始数据，从而支持空调、电视等智能家居设备及其他边缘物联网设备判断出人所处位置的距离、移动的速度和方向，检测结果也可以变得更加精准。"
   基于这种架构设计，英飞凌实现了微瓦级的超低功耗运行。在低功耗感知模式（Ultra-Low-Power）下，雷达的功耗可以低于200µW。这种功耗水平使得雷达能够完全依靠电池或太阳能板供电，从而在智能家居中实现随处安装，无需拉线供电。同时，硬件加速器的参数是可以根据应用场景进行灵活配置的。无论是针对室外的长距离安防监控，还是针对室内的微小动作检测，开发者都可以通过调整硬件加速器的配置参数，让雷达在特定的环境下达到最优的感知效果，同时过滤掉树叶晃动或风扇转动等杂散信号。
   正是HWA的集成，让客户的系统设计也可以更为灵活。为了支持不同复杂度的应用，英飞凌展示了多种系统架构选项。在最简单的模式下，雷达无需外部MCU即可通过中断引脚输出运动标志。在中等复杂应用中，雷达可搭配Arm Cortex-M0内核的主控实现存在感应与定位。而在需要多目标追踪的高级应用中，则可搭配Arm Cortex-M4内核等更高性能的处理器。这种灵活的架构支持不仅降低了硬件成本，也让开发者能根据具体需求选择最合适的计算平台。
L型天线设计与多维度感知能力
   天线布局直接决定了雷达的空间感知范围和精度。BGT60CUTR13AIP采用了一发三收的天线配置，并使用了独特的L型布局设计。这种L型布局结合了水平方位角（Azimuth）和垂直俯仰角（Elevation）的探测能力。在水平方向和垂直方向上，该传感器都能提供高达150度的超广视场角。相比于传统的单维度天线布局，L型布局能够提供三维空间的信息，这对于区分复杂环境中的目标至关重要。Markus Hertlein也在访谈中强调，L形天线相比单一尺寸的接收天线，其性能会有显著提升。L形天线能够提供额外的仰角和方位角信息，从而有效过滤掉扇形干扰和其他杂波。
   在智能家居应用中，这种多维度感知能力具有显著的优势。李国豪表示："L形的天线布局使得英飞凌新一代CMOS雷达传感器能够在更加丰富的平面维度上进行检测。三路接收天线（Rx）具备多角度感知能力，在有效区分目标与障碍物的同时，还可以从多个维度给出更加精准的手势识别或跌倒检测。因为跌倒检测的有效性，取决于系统能否融合多个平面维度的信息进行综合研判，而非依赖单一视角，这对最终检测效果至关重要。"例如，当雷达安装在天花板上向下扫描时，L型天线提供的高度信息可以帮助系统更准确地过滤掉地面上的干扰物，如扫地机器人或宠物，从而专注于对人的探测。此外，这种多维度的角度信息也是实现手势识别和跌倒检测的基础。跌倒检测不仅需要检测距离的变化，还需要通过俯仰角的信息判断人体姿态的快速改变。手势识别则依赖于对人手在空间中运动轨迹的精准捕捉。L型天线提供的空间分辨率配合7 GHz的射频带宽、高达11 dBm的输出功率，使得雷达能够分辨出极为细小的位移。
   此外，通过状态机的灵活调节，雷达可以在不同的感知任务之间进行无缝切换。在待机状态下，它可以以极低的采样频率进行大范围的人体存在感应。一旦发现有人进入特定区域，芯片内部的状态机可以自动调整雷达的发射功率和脉冲设置，进入高精度模式，开始对目标的细微动作进行监测，例如检测人体的呼吸频率。这种按需配置的能力，使得雷达在实现超微动作感知的环境下，依然能保持出色的能效比。
降低门槛与缩短上市时间的开发生态
   毫米波雷达虽然性能优越，但其较高的开发门槛一直是制约其普及的障碍。英飞凌深知这一点，因此在推出CMOS雷达芯片的同时，也投入了大量资源构建完整的开发生态系统。这种生态系统的核心目标是降低开发难度，缩短客户产品的上市时间。英飞凌提供了多种开发工具和参考设计，包括互联传感器套件。这个套件通常由雷达模组和主控评估板组成，可以让开发者在硬件就绪之前就开始进行性能评估和软件开发。Markus Hertlein强调："我们的主要目标是让这款产品能够被没有任何雷达知识背景的人轻松使用并嵌入其设计，易用性对于这款产品来说至关重要。"
   在软件层面，英飞凌提供了丰富的开发资源。工程师可以通过可视化工具软件，在图形化界面上直观地查看雷达探测到的点云数据和目标信息，并进行实时的参数调整。这意味着工程师不需要编写复杂的代码就能看到不同参数设置对感测距离、灵敏度和角度精度的影响。此外，英飞凌在官方网站上公开了大量的应用指南和技术文档。这些文档涵盖了从最初的硬件选型、外壳间距设计到量产前的测试建议。对于没有雷达开发经验的入门级工程师来说，这些预置的算法库和配置模板能极大地简化开发流程。
   李国豪也在分享中谈到："除了BOM成本之外，对于工程师和开发者而言时间也是非常重要的成本之一。英飞凌新一代CMOS雷达传感器的优势在于大幅缩短了工程师上手使用的时间，也帮助客户显著缩短了新产品上市的时间。为了缩减时间成本，英飞凌在产品开发的早期阶段为客户提前完成了大量的工作，包括新品上市之前的测试验证和开发适配等。"为了进一步加速产品化，英飞凌还提供了通过认证的参考设计方案。这些方案可以作为产品开发的起点，帮助客户规避射频合规性方面的风险，降低测试成本。通过这种"芯片加软件加工具"的完整交付模式，英飞凌将雷达技术的应用从单纯的硬件选型转变为了系统级的体验。这种易用性对于快速迭代的消费电子和智能家居行业尤为重要，它让开发者能将更多精力集中在应用逻辑的创新上，而不是底层的信号处理逻辑中。
   在生态合作与应用展示方面，在展会现场英飞凌展示了由合作伙伴推出的基于英飞凌新一代CMOS雷达传感器芯片的定制化模组。该模组集成了BGT60CUTR13AIP和一款低成本的国产MCU，可直接应用于空调、电视等家电产品，实现"风随人动"等典型场景的快速落地。此外，英飞凌提供了关键的开发平台——Connected Sensor Kit（CSK），该评估套件采用双层板结构，上层集成了雷达模组，底层则搭载了PSOC™ 6 MCU主控。借助这一套件及配套的可视化软件，开发者能够实时观测雷达对静态或动态干扰物（如树叶晃动、机械振动等）的过滤效果，并在不依赖复杂外部算法的情况下完成初步性能评估，从而有效降低了初期的技术门槛。
毫米波雷达与ToF的系统化协同
   在感知技术领域，毫米波雷达与飞行时间（ToF）传感器经常被拿来比较。事实上，这两者在某些感知维度上确实存在重叠，但英飞凌认为它们更多的是互补关系。雷达的优势在于超低功耗的远程感知和对非金属材质的穿透力，它在全天候环境下的稳定性极高，但在极近距离的高空间分辨率上略逊于光学传感器。而ToF传感器在近距离内能提供极高精度的深度点云和空间建模，但在大范围持续监测时的功耗相对较高，且容易受到强光或环境光的影响。
   在实际的系统设计中，英飞凌倡导客户根据具体场景需要，将这两种技术结合使用。例如在机器人应用中，雷达可以作为第一层感知手段，以超低功耗模式持续扫描周围环境，起到预警作用。一旦雷达检测到前方有物体靠近，它会立即唤醒处于休眠状态的ToF传感器，进行精细的避障判断或人脸识别。这种系统化的协同工作模式既利用了雷达的低功耗待机优势，又发挥了ToF的高精度建模能力，显著提升了机器人的感知可靠性。这种系统级的思维不仅体现在雷达与其他传感器的协同，也体现在雷达与不同性能等级的主控芯片的搭配上。对于简单的存在探测，雷达可以独立工作；而对于复杂的跌倒检测或AI手势识别，雷达处理后的数据可以交给更高性能的处理器进行深度分析。
   这种互补关系在英飞凌展台的"机器人头部" Demo中得到了直观展示。该应用系统通过搭载三颗60 GHz毫米波雷达，实现了对周围动态目标的灵敏捕捉。在演示现场，机器人头部能够根据雷达探测到的移动方位实时跟转，当人员在特定方向走动时，机器人头部会准确指向该方位；而当人员保持静止不动时，机器人则停止动作。在这一逻辑架构中，超低功耗的雷达作为系统的"先行感知器"，负责全天候监测人体存在并锁定大致方向。一旦雷达确认有效目标，系统便可以唤醒高分辨率的ToF传感器，进行更精细的深度建模与交互判断。此外，该头部还搭载了MEMS麦克风来进行声波定位。这种"雷达触发、ToF执行"的协作模式，既利用了雷达广域探测的节能特性，又发挥了ToF在空间建模上的高精度优势，显著提升了机器人在复杂场景下的感知可靠性与能效比。
   根据Markus Hertlein的分享，英飞凌提供多种传感器技术以适配不同场景的策略，其优势在于其"传感器全家桶"。他们不推销单一技术，而是建议客户利用雷达的"全天候低功耗"去弥补光学传感器（如ToF/摄像头）功耗高、受光照影响大的短板。
智能家居与机器人领域的应用落地
   XENSIV™ 60 GHz CMOS雷达的应用前景非常广泛，主要集中在电视、空调、安防设备以及机器人等核心领域。在空调应用中，雷达可以实现精准的人体位置追踪，从而支持"风随人动"或"风避人吹"等智能化功能。相比于传统的传感器，雷达能更好地穿透外壳，保持空调外观的整体美感，且不受环境温度波动的影响。在电视应用中，雷达可以检测用户是否在电视机前，当用户离开房间时或者用户在沙发上睡着的时候，自动调暗屏幕或进入待机模式，从而显著节省能耗，并延长显示面板的使用寿命。在安防领域，这款低功耗雷达是智能门铃和监控摄像头的理想触发器。传统的摄像头感应通常依赖视觉算法，这需要摄像头持续工作，功耗和发热量都很大。而雷达可以作为一级触发引擎，只有当检测到有人走近门锁或进入监控区域时，才唤醒摄像头进行拍摄和联网上报。这种方式不仅大幅提升了电池供电设备的续航能力，还减少了无效数据的录入。此外，在机器人领域，雷达的多维度感知能力为扫地机器人或服务机器人提供了更强的环境适应性。它能有效识别障碍物的性质，并结合其他传感器实现更复杂的路径规划和人机交互。
雷达传感器在物联网中的未来形态
   随着物联网应用对智能化要求的不断提高，传感器内置硬件加速器正在成为一种明显的行业趋势。对于毫米波雷达而言，硬件加速器不仅是一个计算单元，更是实现系统级能效平衡的关键。通过将底层的、高频次的信号处理逻辑固化在硬件中，英飞凌为物联网行业提供了一种灵活且高效的感知底座。开发者可以根据任务的复杂程度，灵活选择是否需要外部主控介入，以及介入到什么程度。
   Markus Hertlein指出，虽然目前市场上已有雷达+主控的全集成SoC方案，但这种设计在特定应用中并非最优解。从系统角度考虑，当前更好的方案即在雷达芯片内集成用于处理底层复杂信号的硬件加速器（HWA），但将更高层的应用逻辑交给系统中既有的主控芯片处理。传感器的未来形态不应是盲目地追求"全合一"，而应是通过硬件加速器卸载最沉重的底层运算，同时保持与系统主控的完美协同，从而在不增加不必要成本的前提下，实现系统级的能效平衡。这种理念确保了雷达能够以更轻量化的姿态融入现有的电子产品架构中，真正满足物联网市场对性价比和系统架构合理性的严苛要求。
结语
   展望未来，毫米波雷达将不再仅仅是一个独立的传感器，它将更深度地集成到物理人工智能（物理AI）的架构中。通过CMOS平台带来的高集成度和低成本优势，雷达技术将从高端应用向大众消费市场普及。英飞凌通过持续优化硬件加速算法、提升天线设计效率以及完善开发生态，正在推动这一进程。这种以系统端和应用场景为出发点的设计理念，不仅满足了当前物联网设备对超低功耗和精准感知的迫切需求，也为未来更智能、更自主的物联网设备提供了核心的技术支撑。随着量产化的推进和开发者社区的扩大，基于60 GHz CMOS雷达传感器的创新应用将会在智能家居和智慧楼宇中发挥越来越重要的作用。李国豪表示，英飞凌新一代CMOS雷达传感器BGT60CUTR13AIP的大规模量产节奏可谓"正逢其时"。"我们认为该产品上市的时间，恰好是诸多中国智能家居客户对低功耗、随处可用（随意放在智能家居哪个角落都可以）的感测功能需求迫切的时候，现在是最佳的时机。"



 
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