Radars multicouches :
Un radar traditionnel est constitué de plusieurs couches de composants superposées, chacune ayant une fonction spécifique. Le radôme est la couche protectrice externe, qui doit laisser passer les ondes radio sans entrave. L’antenne réseau assure la conversion entre un signal électrique et les ondes radio émises, ainsi que la réception des échos radio et leur reconversion en signal électrique. Le blindage sépare l’antenne réseau de la carte de circuit imprimé du radar, cette dernière contenant des composants essentiels tels que l’émetteur-récepteur et les processeurs.

Les radars de ce type existent toujours, mais ils tirent parti de l'espace plus important disponible pour intégrer un maximum de fonctionnalités. Par exemple, les nouveaux radars haute performance de Continental, Arbe et d'autres fabricants restent assez volumineux. Ces radars sont généralement installés à l'avant du véhicule, où une haute résolution et une longue portée sont indispensables. Sur le reste du véhicule, la portée peut être plus courte et la précision du positionnement des objets détectés est moins importante que le champ de vision et la mesure de proximité. Cette évolution des exigences permet de réduire la taille des radars et ouvre de nouvelles perspectives pour une réduction encore plus importante de l'encombrement global.

Intégration embarquée :
La tendance actuelle chez les fournisseurs de radars, tels que Bosch, Continental, Infineon et NXP, est d’intégrer la carte de circuit imprimé du radar et l’antenne. Cette intégration permet de réduire la taille du boîtier en supprimant la couche de blindage et la carte d’antenne séparée. Ce progrès est en partie dû au passage de 24 GHz à 77 GHz, qui induit des ondes radio de longueur d’onde plus courte et un réseau d’antennes plus compact. Le second facteur est l’évolution vers des puces hautement intégrées. Au lieu de plusieurs puces discrètes sur la carte de circuit imprimé du radar, la technologie Si-CMOS permet à l’émetteur-récepteur d’effectuer la quasi-totalité des tâches requises par le radar, telles que le traitement du signal et l’identification des objets. Cela libère de l’espace sur la carte du radar et permet d’intégrer l’antenne. Cependant, tous les fournisseurs n’adoptent pas encore immédiatement la technologie Si-CMOS, comme l’explique IDTechEx dans son rapport « Automotive Radar 2022-2042 ».

Antenne intégrée :
Certains innovateurs et fournisseurs, comme Texas Instruments, vont encore plus loin en plaçant l’antenne directement sur la puce émettrice-réceptrice. Ainsi, le radar entier peut être réduit à quelques dizaines de millimètres de côté. Il s’agit d’une technologie radar de pointe, et il est difficile d’imaginer un radar encore plus petit.

Antenne embarquée :
La réduction de la taille du radar implique un compromis au détriment de ses performances. Un réseau d’antennes plus petit peut avoir une portée réduite et une faible résolution. Existe-t-il donc un moyen de bénéficier de tous les avantages d’un grand réseau d’antennes tout en conservant un haut niveau d’intégration ?

Une solution possible consiste à intégrer l'antenne à la surface extérieure du véhicule. Cette piste a déjà été explorée dans le cadre de recherches ; par exemple, l'Institut Fraunhofer travaille sur RadarGlass, qui transforme les phares en radars. IDTechEx estime que ce procédé pourrait également s'appliquer aux panneaux de carrosserie, en intégrant l'antenne dans le plastique afin de créer des réseaux d'antennes de grande taille, polyvalents et performants. De plus, la décentralisation de l'antenne permettrait de coordonner plusieurs réseaux via un contrôleur unique. Le fonctionnement synchronisé de grands réseaux d'antennes ouvrirait la voie à des gains de performance inédits.

Pour intégrer des antennes radar dans ou sur la surface des panneaux de carrosserie, divers procédés de fabrication additive pour l'électronique peuvent être utilisés. L'une des méthodes les plus abouties est la structuration directe par laser (LDS), qui utilise un laser pour activer sélectivement un additif au sein d'une pièce plastique moulée par injection, suivie d'un dépôt chimique. Cette méthode est déjà employée pour fabriquer des antennes dans une large gamme d'appareils électroniques grand public. Parmi les méthodes moins avancées, on peut citer l'électronique intégrée au moule (IME), où des pistes conductrices sont déposées avant le thermoformage et le moulage par injection ; l'application de films fonctionnalisés avec un motif métallique déjà imprimé ; et l'impression directe de motifs conducteurs sur une surface 3D. Le rapport IDTechEx « Électronique 3D 2020-2030 : Technologies, prévisions, acteurs » présente un aperçu détaillé des possibilités d'intégration de l'électronique dans ou sur la surface de structures 3D.

Cependant, on peut se demander comment cette intégration s'inscrit dans la chaîne de valeur existante, car la fabrication d'un radar de cette manière est bien plus complexe que la simple livraison d'un boîtier par un fournisseur à un constructeur automobile. Par exemple, qui fabrique les panneaux de carrosserie ? Il est peu probable que BMW et Mercedes souhaitent que leurs portières soient conçues par Bosch, mais comment un fournisseur comme Bosch pourrait-il concevoir une antenne radar pour chacune des variantes de portières proposées par BMW et Mercedes ? Ce concept pourrait intéresser une entreprise comme Tesla, qui possède un processus de fabrication très intégré verticalement, mais Tesla semble se détourner du radar. Il est probable que ce type de technologie restera au stade de la conception pendant encore un certain temps.