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4D毫米波雷達行業研究:平衡成本&性能的标配傳感器

作者:未來智庫

(報告出品方/作者:天風證券,潘暕)

1. 行業催化:TeslaHW4.0 或重新開機毫米波雷達方案,4D 毫米波雷 達有望加速滲透

1.1. Tesla:HW4.0 預計回歸 4D 雷達,2023 年或量産上車

事件:特斯拉 HW4.0 或将配備 Arbe 的 4D 毫米波雷達,4D 毫米波雷達關注度上升。 回溯 Tesla 的傳感器方案使用曆史,主要有 3 個階段,我們認為最終或将采用 4D 雷達的 可能原因為 4D 毫米波雷達擁有測量俯仰角能力,分辨率高且成本相對雷射雷達低,能夠 較好彌補純視覺方案的不足,而一開始采用的雷達還不具備測高能力,性能&成本綜合考 量下,我們認為 HW4.0 使用攝像頭+4D 雷達融合為更優方案。

階段一:多傳感器融合偵測路段,視覺技術逐漸豐富

2014-2021 年,HW1.0-HW3.0 演進中,前向、側向及艙内監控攝像頭的視覺方案不斷增 加/優化,算法邏輯以雷達監測資料為主。2014 年 10 月 Tesla 釋出 HW1.0 系統。2016 年 9 月,Tesla 釋出 V8.0 更新,改變了算法邏輯,由以圖像資料分析為主改為以毫米波雷達 監測的資料為核心,圖像分析為輔的計算邏輯。2019 年 3 月 HW 3.0 系統釋出,延續 HW 2.5 系統方案,此時形成了由 1 個毫米波雷達,8 個環繞車攝像頭,1 個座艙内監控攝像頭和 12 個超音波雷達共同組成的多類型傳感器混合偵測路況方案。

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階段二:傳統毫米波雷達被棄用,Tesla 全面倒向純視覺方案

采納純視覺方案原因:傳統毫米波雷達分辨率低,且成本相對較高,新釋出 FSD 版本機器 視覺與深度學習能力強,幾乎取代傳統雷達功能。①性能層面,Tesla 認為由于當時主流 車載毫米波雷達分辨率低,缺乏測高能力,且同樣面對前方障礙物時,僅能接收到有限的 傳回資訊點,難以将障礙物的輪廓清晰的勾勒出來。②成本層面,與攝像頭對比來看,毫 米波雷達資料與攝像頭信号資料類似,而攝像頭所捕捉到的資訊量比毫米波雷達高幾個數 量級,且成本更低,棄用存在成本考量。③軟體層面,2021 年 7 月特斯拉釋出 FSD Beta V9 版本,該版本是一套完全基于攝像頭的技術解決方案,它從底層開始重寫,依靠機器視覺 和深度學習就可以實作自動駕駛,不再需要任何雷達的幫助。 2021 年 5 月,Tesla 宣布北美地區特斯拉 Model3 和 Y 車型上率先取消毫米波雷達探測模 塊,2022 年 10 月,Tesla 宣布取消超音波雷達,采用由攝影鏡頭偵測的 Tesla Vision 純視 覺技術。

階段三:純視覺方案弊端暴露,4D 毫米波雷達與攝像頭融合方案顯著提升可靠性。

“幽靈刹車”指的是當駕駛員開啟特斯拉 Autopilot 或者使用 FSD 等自動輔助駕駛功能後, 在車輛前方沒有障礙物或者不會與前方車輛發生碰撞時,Tesla 卻會進行非必要的刹車,以 至于會給駕駛員帶來重大的風險。僅 2021 年 5 月到 2022 年 2 月,NHTSA 就收到 354 起 針對 Tesla“幽靈刹車”現象的投訴,而截至 2022 年 6 月,投訴數量已經上升至 758 起, 純視覺技術的作用受到了很大的質疑。

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Arbe 的 4D 毫米波雷達問世為 Tesla 即将釋出的 HW4.0 系統提供了一定程度上解決“幽 靈刹車”現象的方案。該雷達能将探測範圍擴大至 300 米,實作對行人、自行車和機車 等小型實體的準确檢測和跟蹤。相比傳統毫米波雷達隻能在平面上生成少量點,4D 毫米 波雷達通過增加俯仰角探測功能來繪制立體空間中的點雲圖,這與雷射雷達效果相似。該 雷達通過高動态的分辨率,能将目标解析地更加清楚以支援決策系統,同時還可以将攝像 頭和雷射雷達“引導”到潛在風險區域,這一能力将大大提高安全性能。 HW4.0 硬體系統預計相比于 HW3.0 系統而言将迎來全面的更新。傳感器方面或将增加 4D 毫米波雷達,攝像頭數量也有望得到增加。此外,HW4.0 在 CPU、NPU、GPS 等子產品也或 有明顯的更新更新。綜合以上的資訊,預計 HW4.0 将可能有以下變化: ①傳感器方面,HW4.0 的攝像頭接口由 HW3.0 的 9 個接口增至 12 個攝像頭接口。具體變 化為前擋風位置的前置三目攝像頭變為雙目,增加 1 顆位于前保險杠處前向攝像頭,1 顆 備用攝像頭,前向感覺攝像頭從 120 萬像素提升到了 500 萬像素。增加 4D 毫米波雷達 傳感器以及配套用于防止毫米波雷達在寒冷天氣無法正常工作的雷達加熱器。 ②核心處理器方面,HW4.0 CPU 核心從 12 個增加到 20 個,最大頻率 2.35GHz,預設 頻率 1.37Ghz,TRIP 核心數量從 2 個增加到 3 個,最大頻率 2.2GHz。③神經網絡處理器方面,HW4.0 NPU 晶片封裝面積增大,供電部分加強,HW4.0 功耗大 概是 HW 3.0 的 2 倍。 ④定位方面,HW4.0 的 GPS 子產品使用三頻 GPS 天線子產品,新增 L5 頻率,以提升定位精 度。

1.2. 其餘車廠及 Tier1:已上市/2023 年有傳遞計劃

4D 毫米波雷達在中高端車型及自動駕駛服務車型中快速滲透。除 Tesla 外,我們梳理了各 車廠布局 4D 毫米波雷達情況,整體來看車廠布局較為激進,價格在 40 萬元以下的理想車 型和價格在 70 萬以上的寶馬車型、以及通用收購的 Cruise 自動駕駛服務車均于近兩年完 成了 4D 毫米波雷達布局。同時大陸、采埃孚等汽車 Tier-1 巨頭基本完成對該領域的布局。

2. 4D 毫米波雷達:“3D+高度”實作四維感覺,“專用內建” 為量産優解

毫米波雷達目前是車用探測雷達中最為主要的探測器件,内部結構及工作原理如下:全集 成毫米波雷達晶片的基本架構包括發射機、接收機、雷達信号源等射頻毫米波元件,中頻 處理、A/D 轉換等基帶處理模拟元件,微控制器、數字信号處理等數字元件。其工作過程 主要為:雷達通過天線發射特定波形的電磁波,在有效輻射範圍内被目标截獲,目标反射 電磁波到很多方向上,其中一部分能量傳回至天線處被雷達接收,并通過放大,信号處理 等過程最終計算出目标相對雷達的位置,移動速度,方位等資訊。

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傳統毫米波雷達是進行二維掃描,采集距離、方位、速度資訊。目前現行的毫米波雷達頻 段為 77Ghz-81Ghz,較高的頻率能夠使毫米波雷達獲得更高的分辨率,利用毫米波對于 X 向回波的信号解析,測算出準确的目标距離,精度可以在 10cm 以内。同時利用毫米波雷 達左右兩側的雷達回波天線,形成左右側回波差,回波差經過計算得出相位差,利用相位 差可以得到左右側距離差,即角分辨率。同時利用探測物運動形成的多普勒效應,可以準 确計算出物體的移動速度。形成多普勒像,最終得到物體的運作速度,分布圖像。

增加高度次元資料解析後,具備“高清”特質的毫米波雷達,被稱為成像雷達,或者 4D 毫米波雷達。“4D”是指在原有距離、方位、速度的基礎上增加了對目标的高度維資料解 析,能夠實作“3D+高度”四個次元的資訊感覺;而“成像”概念是指其具備超高的分辨 率,可以有效解析目标的輪廓、類别、行為。

2.1. 工藝疊代:4D 毫米波雷達受益內建度提高、小型化和低成本疊代趨勢

伴随毫米波雷達的半導體工藝由 GaAs 向 SiGe、RFCMOS 內建化疊代,晶片邏輯密度逐漸 提升,成本逐漸下降,利于其上車滲透。未來車載毫米波雷達晶片将更加內建化,主要體 現在多晶片向多通道單晶片發展,全內建 SoC,以及天線晶片的內建;相較于砷化镓和鍺矽 工藝,CMOS 工藝擁有高內建度、更小體積和成本低等明顯優勢,将成為未來毫米波雷達 射頻晶片的主流工藝。

進一步內建:針對近距離場景,TI 采用低功耗 45nmRFCMOS 工藝推出了內建度更高的天 線片上內建(AoP)晶片,将天線、射頻前端和信号處理子產品內建在晶片上,進一步降低了 系統成本,封裝天線(AoP)技術消除了對高頻基闆材料的需求,并降低了成本、制造複雜性 和大概 30%的布闆空間。TI 的 AoP 技術利用倒裝晶片封裝技術将天線放置在無塑封基闆上, 防止因天線穿過塑封材料時産生損耗而降低效率并導緻雜散輻射。使用多層基闆可進一步 減小電路闆尺寸,并使得天線和矽片更容易重疊。具有封裝尺寸小、降低工程成本并加快 産品上市時間、降低功率損耗的優勢。

Arbe 的 4D 毫米波雷達內建射頻晶片組+專用處理晶片,價格持續大幅下跌,我們認為未 來 4D 毫米波雷達将受益工藝內建化趨勢成本進一步下降,在各類車型中持續滲透。Arbe 預計 2021-2025 年其 4D 毫米波雷達晶片組産品單價将從 1333 美元降至 111 美元,年均 對應 2022-2025 年同比降幅分别達 80.5%/27.2%/31.6%/14.3%。

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2.2. 技術趨勢:級聯技術為量産主流,專用內建、虛拟孔徑技術打開想象空 間

通過增多天線數以提升通道數、各次元分辨率是 4D 毫米波雷達主要技術趨勢,目前主要 有級聯、單晶片內建和算法虛拟孔徑三種技術路線。4D 毫米波雷達由于有更多的天線數, 角度分辨率、速度分辨率及距離分辨率都更高。多天線一般使用多通道解決,即 MIMO(多 輸入多輸出)技術,通過 MIMO 天線陣列實作的,該陣列能夠生成大量的虛拟通道,與雷 達孔徑值成比例,與角度分辨率值成反比。這種虛拟通道越多,角度分辨率越好。 各方案從量産應用角度對比來看,級聯技術相對成熟,為當下主流技術。但單純的級聯技 術受尺寸、成本制約無法無限制提升性能。算法虛拟孔徑及單晶片內建技術處于發展初期, 還需量産驗證,Arbe 公司方案作為內建晶片技術的代表,産品方案成本效益高,位居目前市場前列,我們認為有望近期量産。

各方案從通道數量&成本對比來看,專用晶片內建方案實作量産後在成本效益方面優勢異常 顯著。Arbe 和 Mobileye 公司方案通道數量最多,跨度廣,對應為專用晶片內建技術。博 世、大陸等公司方案通道數集中在 192,對應為射頻晶片級聯技術,同為使用級聯技術的 華為公司通道數更多,達 288。價格方面看,Arbe 的産品幾乎達到了最低價格和最高通道 數,量産産品價格在 100 美元-150 美元,極具成本效益。

1、級聯方案:當下主流&基礎技術

級聯方案将英飛淩、德州儀器、NXP 等公司的 77G 和 79G 标準雷達晶片(MMIC 晶片) 通過二級聯/四級聯/八級聯增加實體天線 MIMO(接收天線數量與發射天線數量相乘後得 到的虛拟通道數)。二級聯,就是将 2 個 3T4R 的晶片聯在一起,組成 6T8R;四級聯,就 是将 4 個 3T4R 晶片聯在一起,組成 12T16R,形成 192 個虛拟接收通道。 優劣勢:方案的優勢是前期開發難度低,因而上市周期比較短,但弊端在于體積大、成本 高、功耗高(多晶片同時運算會提高功耗)、信噪比不夠(多個 MMIC 晶片之間存在串擾)、 算法适配等問題。同時,多片級聯方案 PCB 闆的層級結構複雜,各晶片之間有大量中頻信号需要同步。

代表廠商與應用趨勢:如大陸的 ARS 540 即為四級聯,納瓦電子的 18T24R 産品為 6 級聯。 博世、采埃孚、Waymo、華為,均采用的是級聯的方式。目前國内有不少廠商依托于 TI4D 毫米波雷達系統的級聯方案進行系統改進,以達到更好的角度分辨率,級聯方案來搭建 4D 毫米波雷達系統已成為當下的主流技術。

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2、內建晶片方案:超大陣列+專用處理器方案

內建晶片方案将多發多收天線內建在一顆晶片中,通過形成 ASIC 晶片來實作增加天線數、 提高分辨率。同時,随着虛拟通道數的增加,傳統的處理器無法解決毫米波雷達系統信号 處理和資料處理,專用毫米波雷達處理器晶片可以使毫米波雷達系統的內建度更高,資料 處理更加高效。 代表廠商:主要有 Arbe、Uhnder、Vayaar、SteradianSemi、RFISee 等。最典型的是 Arbe 公司開發的 4D 毫米波雷達 RFIC 晶片,內建了 48 個發射器和接收器,擁有超過 2300 個虛 拟信道。

優劣勢:內建晶片優勢是可将 4D 毫米波雷達的體積大大縮小,并能以市場上每通道最低 的成本實作最先進的射頻性能。但內建晶片方案的實作難度也要比級聯方案高出許多,主 要挑戰在于如何在極小的密閉空間裡布置多天線、克服天線之間的互相幹擾問題、解決降 低功耗、散熱問題和提升信噪比,內建晶片方案是 ASIC,一旦流片,算法就固化了,此 後,算法隻能改針對特定場景的個别參數配置,但不能對功能做大幅度的調整。 應用案例:以色列 Arbe 公司開發出了目前最大的 48 發 48 收級聯雷達系統方案,其虛拟 通道數可以達 2304。

3、虛拟孔徑:算法加持下角分辨率呈數量級提升

虛拟孔徑成像技術,是指基于現有的晶片,在級聯的方式上再通過獨特的虛拟孔徑成像軟 件算法和天線設計做成高倍數虛拟 MIMO,以達到在原來實體天線數基礎上再虛拟出十倍、 數十倍的天線數,成功地把角分辨率從 10 度直接提升到 1 度。傳統雷達的波形是單頻、 重複、非自适應的,産生多種波形的唯一方法是增加接收天線數量;而虛拟孔徑成像波形 是自适應的相位調制(調頻+調相+調幅),每根接收天線在不同時間産生不同的相位響應, 然後對資料進行插值和外推,創造一個“虛拟孔徑”,進而使角分辨率呈數量級地提升。 優劣勢:虛拟天線技術徹底解決了困擾車載毫米波雷達界幾十年來隻能用增加實體天線數 量提高角分辨率的難題,可使産品在角分辨率大幅度提升的同時成本被控制在合理水準。 虛拟孔徑成像技術的壁壘,主要在天線的布局、波形等方面。其中,天線布局主要影響虛 拟孔徑的大小,而波形主要影響通道數的多少。此外,天線數增多,對後續的資料處理能 力也提出了更高的要求。

應用案例:傲酷提供的 4D 毫米波雷達的信号處理算法,在采用虛拟孔徑成像技術後,在 分辨率上,單晶片就可以達到别的各公司四級聯産品的效果,二級聯可達到别的公司六級 聯的效果。2021 年 10 月,傲酷自主研發的 4D 毫米波雷達 AI 算法被安霸收購。

2.3. 下遊應用:2025 年自動駕駛領域空間有望超 110 億美元,場景多元快 速滲透

2.3.1. 自動駕駛領域:短、中、遠端雷達全面覆寫車内外感覺應用

Arbe 預計 2025 年自動駕駛領域毫米波雷達市場規模達 110 億美金。在車用領域,毫米波 雷能感覺車外的環境,分為短程、中程、遠端雷達,提供盲點識别(BSD)、自适應巡航 控制(ACC)、自動緊急制動(AEB)等輔助駕駛功能。 同時毫米波雷達還可用于對車内人員狀況的感覺,包括人員的有無、位置,甚至呼吸速率 等生命體征。加特蘭基于 AiP 開發的艙内檢測雷達參考設計,能夠在車輛停穩落鎖後對車 内物體進行感覺。如果有小朋友或者寵物,毫米波雷達能夠通過感覺其呼吸或是肢體運動, 探測到車記憶體在生命體,進而及時告警,避免事故發生。

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除自動駕駛外,毫米波雷達在工業及航空航天&國防領域亦有廣闊市場,4D 毫米波雷達 已向農業、運輸業等多領域滲透。根據 Arbe 預測,至 2025 年,毫米波雷達在工業和航空 航天&國防領域的市場規模将達到 170 億美元。2021 年,Arbe 公司宣布與瑞典公司 Qamcom 合作,将自動駕駛汽車市場的 4D 毫米波雷達技術應用于主流新興垂直行業—— 卡車運輸業、農業、采礦業、建築業以及配送業。

毫米波雷達穿透性好,能夠監測微小位移。毫米波可以穿透大部分較薄的木材、塑膠、布 料、紙、陶瓷、玻璃等材質,避免環境光線幹擾,通過多普勒效應可以感覺到任何微小的 移動,去感覺物體的距離、位置、速度、角度等資料資訊,包括呼吸時胸腔微小的位移。 由此毫米波雷達可以被應用在存在監測、生命體征的監測等場景,能夠穿透衣物,利用算 法實作對人體呼吸、心跳、手勢、是否跌倒等的監測。 兼具有隐私保護性,毫米波雷達被用于居家監測、健康監測。由于毫米波雷達安裝隐蔽, 功耗低,避免了傳統家用攝像頭對隐私保護性差,無法監測衛生間等環境的缺點,受到科 技企業居家監測和健康監測解決方案的青睐。 德州儀器、英飛淩等晶片企業都推出了用于居家監測、健康監測的毫米波雷達産品。德州 儀器推出 60GHz 的毫米波雷達 IWRL6432,可用于浴室、卧室、養老院等地,用以判斷老 年人是否跌倒,還為其推出了配套的評估套件。英飛淩推出了 BGT60TR13C,解析度約達 到 3cm,具有較高的信噪比,檢測範圍在 10m 以内可實作室内人員的存在感覺、追蹤, 心跳監測等功能。

智能家居解決方案引入毫米波雷達。華為、小米、三大營運商在内的企業,均在布局自己 的智能家居生态。華為全屋智能 3.0 方案中推出了一款全屋智能毫米波雷達 AI 傳感器, 具有人體總區域存在檢測、人體子區域存在檢測、人體離床回床檢測、人體穿越虛拟牆檢 測等功能。

2.3.3. 安防領域:歐美機場安檢已普及應用,自動化生産安全保障

毫米波安檢 4D 毫米波雷達被用于機場安檢,有平面合成孔徑成像、柱面孔徑成像和異形 孔徑成像等多種工作模式。通過發射大帶寬信号并接收由人體及其表面附屬物反射的回波 信号,采用複雜的全息三維信号處理獲得毫米級高分辨率人體雷達圖像,利用目标散射特 性、幾何特征或極化特征等資訊檢測和識别被檢查人員攜帶的隐匿物品,能有效區分紐扣、 硬币、鑰匙等。美國 L3、德國 R&S 等國外毫米波安檢品牌已在美國、德國、英國、荷蘭、 澳洲、日本等全世界範圍機場部署大量裝置用于旅客人身安檢,特别是在歐美的主要 機場毫米波雷達已作為安檢通道的普及型裝置。

意大利 INXPECT 公司還基于毫米波雷達技術生産用于先進工業自動化和機器人系統的安 全系統。安全雷達系統可以在有灰塵,碎屑,煙霧和灰塵等惡劣條件下檢測到危險區域中 操作員、參觀人員的進入和存在,并暫停機器工作直到沒有人處于危險區域,確定工廠運 行的安全等級。2021 年,寶馬集團慕尼黑工廠投入使用一條新的焊接線,配備了 INXPECT 的新安全雷達系統。

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3. 4D 毫米波雷達優勢:經濟、全面、穩定的标配傳感器方案

我們從性能、價格角度對傳統毫米波雷達、4D 毫米波雷達、雷射雷達進行了對比,認為 (1)相比于傳統毫米波雷達,4D 毫米波雷達能夠帶來靜止識别、橫向移動檢測、高度識 别、相鄰物區分和隐藏車輛探測等性能突破。(2)4D 毫米波雷達能更好彌補雷射雷達速 度、距離測量能力和受惡劣天氣和環境影響的不足。(3)4D 毫米波雷達在使用性能上和 低線雷射雷達接近,成本是其 1/10 左右。(4)市場規模方面,毫米波雷達有望成為規模 最大、且增速最高的傳感器市場。

3.1. VS 傳統毫米波雷達:高度識别和探測性能全面突破

天線配置“更新”帶來靜止識别、橫向移動檢測、高度識别、相鄰物區分和隐藏車輛探測 等性能突破。4D 毫米波雷達配有縱向天線,且天線數量更多,除能測量俯仰角度外,角 度分辨率、速度分辨率及距離分辨率都更高。與傳統的雷達傳感器相比,4D 毫米波雷達 能夠測量空間距離,還能夠計算水準和俯仰方向的到達角。此外,它的角度分辨率達到亞 度(<1 度)級别,而使用傳統汽車雷達隻能達到 5 至 8 度的分辨率。4D 毫米波雷達還增 加了多模工作的獨特功能,也就是在從近處到最遠 300 米處的所有距離上同時檢測目标。

從與攝像頭融合角度來看,4D 毫米波雷達可以為攝像頭提供更多備援。在長距探測、多 普勒測距、高分辨率等攝像頭方案缺陷方面具有更強優勢。

4D毫米波雷達行業研究:平衡成本&amp;性能的标配傳感器

4D 毫米波雷達是驅動毫米波雷達市場快速增長的重要産品。伴随自動駕駛等級提升,傳 統毫米波雷達應用增長放緩/停滞,L2+和 L4-5 級别均為 0-4 顆,4D 毫米波雷達需求高增, 從 2-7 顆增長到 6-10 顆。攝像頭需求量保持較高幅度的應用增長,雷射雷達自 L4-5 級别 才開始放量。

3.2. VS 雷射雷達:性能與成本權衡下的更優選擇

性能上看:毫米波雷達獨有優勢彌補雷射雷達不足,4D 毫米波雷達優勢更加顯著 雷射雷達具有超精确角度分辨率适用 3D 測繪,但速度估算和遠端檢測能力有限。雷射雷 達的主要差異化特性是低至 0.1 度級别的超精确角度分辨率,包括在水準和垂直方向上, 另外還有距離測量的高分辨率,這要歸功于它使用極短的波長和脈沖。這些優勢使得雷射 雷達非常适合高分辨率的 3D 環境測繪,能夠精确地檢測空間、邊界和汽車自身定位。但 是,雷射雷達與攝像頭傳感器具有一些相同的缺點。與雷達傳感器相比,雷射雷達估算速 度和遠端檢測物體的能力非常有限。此外,雷射雷達易受惡劣天氣和路況條件的影響,為 了應對穩定性和維護挑戰,将會産生更高的成本。 毫米波雷達的獨特優勢是具備精确的速度和距離測量能力且不受惡劣天氣和環境影響。激 光雷達使用稀疏雷射束來探測目标場景,而雷達能夠無縫探測場景。在較遠的距離上,如 果目标位于邊界清晰的雷射束之間,雷射雷達可能漏過小目标。這些因素使得雷達成為适 合長距離工作的更可靠傳感器。雷達的檢測範圍已經擴充,今後可能達到 300 米以上,遠 高于攝像頭和大多數雷射雷達傳感器能夠提供的距離。此外,與攝像頭和雷射雷達不同, 雷達可在所有天氣和光照條件下可靠工作。惡劣天氣條件帶來的環境污垢或水滴折射不會 影響雷達工作。雷達在毫米波頻率下工作,也可以穿過介電材料(例如汽車保險杠)發射 信号,是以它不需要開放的視窗來收發信号,從穩定性和美觀的角度來看,它都是更好的 選擇。

在汽車上配備 4D 毫米波雷達,可以進行傳統毫米波雷達無法實作的決策,相對雷射雷達 優勢更加凸顯,例如确定駕駛通過某個隧道是否安全,或者是否可以安全地繞過車道上的 障礙物。憑借這些先進功能,在惡劣天氣和路況條件下,4D 毫米波雷達能夠為攝像頭和 雷射雷達傳感器提供備援或備份。使用 4D 毫米波雷達,我們可在最大 300 米的距離外檢 測、區分、追蹤多個靜止或移動的目标,即便目标互相間距離很近也能做到。這遠遠超出 攝像頭和雷射雷達傳感器的檢測範圍。

從安裝成本上看,4D 毫米波雷達全面更新,部分名額近似達到 16 線雷射雷達性能,但成 本僅為雷射雷達十分之一,更易被整車廠和消費者接受。4D 高清雷達有靜态障礙物目标 分類以及探測距離長等優勢,可在惡劣天氣情形下作為“主雷達”,成本大約在 150-200 美元之間,遠低于雷射雷達的價格區間。 根據恩智浦對 OEM 的評估,2021 年,小規模應用的雷射雷達的成本是帶有四個級聯雷達 收發器的 12-TX 和 16-RX 成像雷達的十倍左右。雖然雷射雷達和雷達的成本都将随着時 間推移而下降,但預期到 2030 年,即便雷射雷達将在進階自動化應用場景中得到一定規 模應用,其成本仍然是雷達的兩倍。 是以我們認為 4D 毫米波雷達是較為經濟、穩定的車載雷達“标配方案”,從成本和性能 角度看,有望對低線雷射雷達形成替代,與高線雷射雷達形成互補,後續或将在各類車型 中逐漸滲透放量。

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3.3. 軟體定義汽車:為軟體定義汽車提供更豐富資料和更可靠方案

軟體定義更進階的智能電動汽車架構是大勢所趨,傳感器軟體算法是“軟體定義汽車”的 重要組成部分。伴随電動車、智能車逐漸取代燃油車,各類傳感器不可或缺,汽車将有強 大的算法和完善的周邊感覺能力,并且沒有傳統機械傳動的負擔,是一個由電池和管理系 統組成的“巨形智能手機”,需由軟體定義。 4D 毫米波雷達相比于傳統毫米波雷達而言,更加需要軟體算法提供支撐。4D 毫米波雷達 的天線數量增加,分辨率上升,能更有效地解析出的目标的輪廓、類别、行為,是以 4D 毫米波雷達的點雲數量大幅增加,更加需要強大的軟體算法對點雲中的大量資訊進行分析, 過濾幹擾,甄别出有價值的資訊。此外,傳統毫米波雷達對目标的定義是“點目标”,而 4D 毫米波對目标的定義是“擴充目标”,需要軟體算法對信号處理後的資訊進行資料處理,分類,整理出最終可以讓自動輔助駕駛系統進行判斷的資料,這使得兩者的信号處理、點 雲處理架構都不盡相同,4D 毫米波雷達的軟體算法的複雜程度也較高。

攝像頭與 4D 毫米波雷達具有很強性能互補性,軟體算法可完美融合兩者優點。攝像頭傳 感器可以提供百萬像素的分辨率,大幅提升目辨別别和分類的精确度,但在不同光照條件、 天氣條件和路況條件下,攝像頭的辨識度與可靠性會受到嚴重影響,此外,攝像頭能夠測 量的距離和速度的精度也有限,是以需要 4D 毫米波雷達對此進行彌補。而多傳感器融合 技術則可實作這一功能,通過這一技術中的軟體算法,可以更好的将兩者收集到的資料進 行融合解析,得到更加豐富的資訊,提高自動駕駛的可靠性。 目前軟體算法主流技術包括前融合和後融合。前融合技術指的是一類對融合後的多元綜合 資料進行感覺的算法,即先在原始層把資料都融合在一起,融合好的資料類似一個 Super 傳感器,不僅有能力可以看到紅外線,還有能力可以看到攝像頭或者 RGB,也有能力看到 LiDAR 的三維資訊。在這基礎上,開發自己的感覺算法,最後會輸出一個結果層的物體。 後融合技術的實作方式是先通過每個傳感器各自獨立處理生成的目标資料,當所有傳感器 完成目标資料生成後,再由主處理器進行資料融合。

從 4D 毫米波雷達與攝像頭的融合方案來看,後融合技術可基本滿足需求,未來軟體算法 還會更多使用和發展可靠性更高的前融合技術。信号級的融合是對視覺和雷達傳感器 ECU 傳出的資料源進行融合。信号級别的融合資料損失最小,可靠性最高,但需要大量的運算。 圖像級融合是以視覺為主體,将雷達輸出的整體資訊進行圖像特征轉化,然後與視覺系統 的圖像輸出進行融合,目标級融合對視覺和雷達輸出進行綜合可信度權重,配合精度标定 資訊進行自适應的搜尋比對後融合輸出。現階段後融合技術已經基本滿足需求,且前融合 實作難度大,存在理論體系、聯合标定方法不成熟等問題,是以目前使用前融合技術的必 要性不強,未來多傳感器“前融合”或為趨勢,能夠降低整個感覺架構的複雜度和系統延 遲性,并且大大提高感覺系統的穩健性。

目前,大多數車企并不具備毫米波雷達算法能力,主要由雷達廠商提供。長期以來,傳統 毫米波雷達廠商們提供的是軟硬一體化的方案,即算法已被內建到硬體中。對于車企而言, 他們隻需将傳統毫米波雷達直接輸出感覺的結果與其他傳感器的識别結果做融合即可。但 是,相比于傳統毫米波雷達僅需要算法做簡單的資料聚類處理而言,4D 毫米波雷達對算 法要求更高,需要算法做目标分類,是以實作難度更大,相應的技術壁壘也更高,通常是 由算法公司或算法很強的硬體科技公司來做,車企難以進行自主研發。 以 Arbe 解決方案為例,軟體算法方面,其推出了首個 2K 高分辨率 4D 毫米波雷達開發平 台,Tier 1 和 OEM 廠商可以利用該平台,進行自動駕駛感覺能力軟體算法的疊代,可提供 實時聚類、追蹤、自定位、過濾錯誤警報、實時推斷車速和定位、追蹤/分類視野内的物體 并識别其速度、提供自由空間地圖等功能。處理器方面,其在射程和多普勒分辨率方面也 具有一定的優勢,可使 4D 毫米波雷達系統提供詳細的圖像,并且能以超高的水準和垂直 分辨率,對較寬視場範圍内的數百個物體進行分離、識别和追蹤。還能夠以低虛警的方式 繪制靜止物體地圖,使 Tier-1 和 OEM 能夠確定下一代汽車的真正安全。

4. 産業鍊和市場空間:産業鍊價值或全面提升,或為規模最大& 增速最快的車用賽道

4.1. 産業鍊:上遊 PCB&晶片更新共同為 T1 及主機廠貢獻價值增量

4D 毫米波雷達産業鍊主要分為三部分:上遊包括射頻 MMIC 晶片(硬體核心)、高頻 PCB、 處理晶片以及後端算法等相關企業,中遊包括成品 4D 毫米波雷達的生産企業,下遊則為 主機廠。 上遊晶片:上遊晶片主要包括射頻晶片和處理器,也可能是将二者內建的專用晶片,主要 企業包括德州儀器、賽靈思、恩智浦等。國内方面,加特蘭是 CMOS 工藝毫米波雷達晶片 開發與設計的上司者。 上遊 PCB 環節:PCB 材料是雷達傳感器設計的關鍵器件,對于毫米波雷達傳感器的不同 PCB 設計都需要使用超低損耗的 PCB 材料,進而降低電路損耗,增大天線的輻射。主要企 業包括 Rogers、Isola、松下以及國内的滬電股份、生益電子等。 中遊 4D 毫米波雷達供應商環節:國外主要為大陸、采埃孚、安波福等傳統 Tier 1,Waymo、 Mobileye 等科技巨頭,和 Arbe、傲酷等初創公司。國内方面包括華為公司、森思泰克、 華域汽車、納瓦電子、幾何夥伴等。

4.2. 價值量拆解:射頻前端 MMIC 為核心組成,價值量全面提升

從毫米波雷達價值量占比來看,從高到低依次為軟體算法、射頻前端 MMIC、信号處理芯 片和 PCB。 算法:50% 國内雷達算法測量精度和範圍具有一定局限性,而國外算法受專利保護,價格 非常昂貴,成本占比約 50%。 射頻前端 MMIC:25% 包括發射機、接收機及信号處理器,發射機用于生成射頻信号,接 收機将射頻信号轉換為低頻信号,信号處理器從低頻信号中提取距離、速度、方位等資訊, 成本占比約 25%。 高頻 PCB:10% 包括接收天線和發射天線,負責電信号與毫米波信号之間的轉換,成本占 比約 10%。毫米波雷達天線的主流方案是微帶陣列,簡單說将高頻 PCB 闆內建在普通的 PCB 基闆上實作天線的功能,需要在較小的內建空間中保持天線足夠的信号強度。77Ghz 雷達 更高規格的高頻 PCB 闆,77GHz 雷達的大範圍運用将帶來相應高頻 PCB 闆的需求。 信号處理晶片:10% 包含 DPS、FPGA 等 MCU,主要是用于內建不同算法,成本占比約 10% 目前 4D 毫米波雷達單顆價值量預計由 70-80 美元提升至 150-250 美元。相對傳統毫米波 雷達,4D 毫米波雷達的主流技術方案收發器增多、天線 MIMO 增加、算力要求高,77Ghz 雷達催化更高規格的高頻 PCB 闆需求,帶來了各核心組成部分價值量的提升。

4D毫米波雷達行業研究:平衡成本&amp;性能的标配傳感器

4.3. 空間測算:預計 2030 年全球市場規模超 160 億美元

全球市場來看,毫米波雷達或為規模最大,增速最快的車用傳感器市場。根據 Arbe,到 2025 年,自動駕駛的毫米波雷達市場規模預計将達到 110 億美元,2020-2025CAGR 達 21%, 攝像頭的 CAGR 為 8%,對應市場規模為 60 億美元。

中國市場來看,蓋世汽車研究院預測,伴随着自動駕駛的逐漸滲透,預計到 2025 年車載 毫米波雷達市場規模将達到 263 億元,4D 毫米波雷達是重要增長驅動力。根據 Yole Développement 預測,4D 毫米波雷達将首先出現在豪華轎車和自動駕駛計程車上,這會 帶來 5.5 億美元以上的投資,并在 2020 年至 2025 年間以 124%的複合年增長率(CAGR)增長。 據賽博汽車公衆号報道,2022 年是毫米波雷達國産化替代視窗期的第一年,楚詠焱預測, “2023 年将是爆發式增長的一年”。

全球 4D 毫米波雷達市場測算關鍵假設:

1)汽車銷量:根據中國汽車流通協會預測 2020-2025 中國乘用車銷量 CAGR 為 4.13%, 2025-2035CAGR 為 2.92%,我們預計 2025/2030 年乘用車銷量分别為 2323/2683 萬台。根 據蓋世汽車社群,2021 年度中國乘用車銷量達 2148.2 萬台,根據車家号,2021 年度全球 乘用車銷量達 8105 萬台,大約為國内 4 倍水準,故我們預計 2025/2030 年全球乘用車銷 量分别為 8759/10115 萬台。

2)智能汽車滲透率:根據 IHS Markit,中國 2025 年 L0、L1、L2、L3、L4/L5 自動駕駛滲 透率分别達 31.4%、23.5%、35.1%、8.5%、1.5%,中國 2030 年 L0、L1、L2、L3、L4/L5 自動 駕駛滲透率分别達 7%、11%、51%、20%、11%。我們認為中國自動駕駛發展速度大緻與全 球水準一緻,故預計全球 2025 年 L0、L1、L2、L3、L4/L5 自動駕駛滲透率分别達 31.4%、 23.5%、35.1%、8.5%、1.5%。2030 年 L0、L1、L2、L3、L4/L5 自動駕駛滲透率分别達 7%、 11%、51%、20%、11%。

3)4D 毫米波雷達滲透率:我們認為 4D 毫米波雷達将按照從高端/商用車型向中低端車型、 先前向後角向的順序滲透,預測 2023/2025/2030 4D 前向毫米波雷達滲透率分别達到 4%/20%/80%,角向毫米波雷達滲透率分别達到 1%/5%/50%。

4)價格走勢:①我們認為伴随以 Arbe、Mobileye 廠商為代表的晶片內建方案供應商産品 量産上車,4D 毫米波雷達成本将大幅下探。根據 Arbe 官網,其預計 2024/2025 年産品銷 量将達 129.6 萬個/280.9 萬個,Mobileye 預計其産品 2025 年預計能夠量産。②複盤傳統 毫米波雷達價格走勢,伴随工藝疊代産品價格下降顯著,預計伴随 4D 毫米波雷達遵循同 樣邏輯價格下降。結合上述原因以及 Arbe 公司對 4D 毫米波雷達産品降價趨勢的預測,我 們預測 2023/2025/2030 年價格将分别下降 20%、12%、2%。

5)毫米波雷達 BOM 拆分:根據蓋世汽車,毫米波雷達射頻部分占比約 45%,其中 MMIC (25%)、PCB(10%)、信号處理晶片(10%),後端算法占比達 50%。

結論:根據我們測算,2023/2025/2030 年全球車載 4D 毫米波雷達市場規模分别達 31762/159300/1615627 萬美元,即 3.18/15.93/161.56 億美元。對應射頻晶片市場規模分 别達 14293/71685/727032 萬美元,對應後端算法市場規模分别達 15881/79650/807814萬美元。

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5. 競争格局:4D 技術推動下市場競争格局或迎來重塑

5.1. 國際廠商:4D 技術推動下國際競争格局或迎來重塑

5.1.1. 整機/整機方案供應商:新進入廠商或将換道超車

傳統毫米波雷達市場集中度較高,傳統 Tier 1 廠商幾乎壟斷市場,在 4D 産品方面布局較 快。從傳統毫米波雷達的競争格局來看,截至 2022 年底,TOP3 分别是博世、大陸、安波 福,CR3 達 67.1%,CR6 達 94.9%。大陸、采埃孚、安波福三家均有産品在 2021 和 2022 這 兩年實作量産。

技術革新下的産品能力或成為核心競争力,4D 毫米波雷達的市場競争者主要有三大類。 有大陸、采埃孚、安波福等傳統 Tier 1,有 Waymo、Mobileye 及華為等科技巨頭,還有 Arbe、傲酷、森思泰克、納瓦電子、幾何夥伴等諸多初創公司。從産品角度看,高分辨率 雷達的 2025 年自動駕駛車用市場規模為 20 億美元,市場競争要相對 4D 毫米波雷達更激 烈(參與者更多、市場空間更小),同時,高清成像提升了對視覺處理器的要求,英偉達、 Mobileye 和 Ambarella 為三個主要頭部競争者。

Arbe 超大陣列+專用處理器方案在通道性能和量産成本方面領先,赢得換道超車機遇。從 産品通道數來看,Arbe 和 Mobileye 産品有最大通道數,進而展現出更好的 4D 産品性能。 處理器方面,Arbe 和 UHNDER 均為專用處理器方案,故整車廠對其價格有較高的接受程 度。綜合來看,Arbe48*48 超大陣列方案在大幅提升了産品成本效益,同時開發的專用處理 器具有較強的資料處理能力。

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Arbe 公司總結:專注于超高成本效益 4D 毫米波雷達産品的初創公司

我們對 Arbe 公司的高管背景、發展曆程、經營預期進行了複盤。公司具有行業領先的産 品競争優勢,和較強的業績表現。認為主要因其(1)管理團隊背景豐富,為其專用射頻 晶片和處理器晶片研發、産品銷售提供較強支援。公司多個管理層來自 DSP、微軟、TI 等, 具備全面豐富的産業經驗。(2)持續長期的研發投入和市場開拓,打造産品競争力并迅 速向各國 Tier 1 廠商布局推廣。(3)積極進行下遊拓展非自動駕駛領域業務并取得訂單。 管理團隊經驗豐富,聯合創始人為公司 CEO。公司多個管理層來自 DSP、微軟、TI 等,具 備全面豐富的産業經驗。為其專用射頻晶片和處理器晶片研發、産品銷售提供較強支援。

從公司發展曆程來看,公司成立以來技術路線明确、注重産業鍊上下遊的開拓。2015 年 成立以來,分别順利經曆了産品送樣、訂單接受和訂單傳遞(合作整車廠開始生産)。期 間不斷擴充與各國 T1 供應商的合作,上遊 global foundries 保證穩定供應。下遊向農業、 卡車、港口運輸等領域拓展。

下遊應用蓬勃發展+持續高研發投入支援公司業績高增和遠期業績放量。Arbe2021 年實作 營業收入 2.249 百萬美元,同比+577%。2020 及 2021 年公司研發投入分别為 12.794 百萬 美元和 28.564 百萬美元,遠超其營收水準。其預計至 2025 年,公司将實作營收 321 百萬 美元,其中汽車和機器人/地面自動車輛/工業和非汽車業分别占比 63%/31%/6%。

5.1.2. 射頻&處理器晶片:晶片設計方案因算法訴求走向分化

雷達晶片作為毫米波雷達核心器件,一般主要分為射頻的發射、接收晶片和基帶處理晶片。 雷達晶片在雷達中屬于上遊技術,行業集中度較高,有英飛淩、恩智浦、飛思卡爾、意法 半導體、德州儀器等晶片巨頭參與市場競争。 目前汽車毫米波雷達行業按晶片種類可分為 DSP 路線和 FPGA 路線兩種,FPGA 方案衍生 于高算力驗證訴求。DSP 路線的代表廠商是 TI、恩智浦,FPGA 路線代表廠商是賽靈思。 當毫米波雷達從 3D 轉為 4D 後,射頻前段後的數字信号處理部分算力需求大大增加,導緻 原本用 DSP 方案算力不夠。這種情況下,雷達廠商為了快速進行算法驗證,就會選擇在 FPGA 晶片來進行開發,而 FPGA 的算力可以支援 4D 毫米波雷達的量産。例如德國大陸最 早選用 NXP 晶片,算力不夠轉為賽靈思的 FPGA。由于 ASIC 的算法是固化的,且需要經 過漫長研究,FGPA 的視窗期和生命周期會變得更長。短時間内 ASIC 可能無法滿足客戶的 差異化需求。

德州儀器:提供軟硬體一站式解決方案便利後續開發,産品內建度持續提升。公司晶片設 計從提高角分辨率,增加天線數量的核心要求出發,于 2018 年推出基于 AWR2243 FMCW (調頻連續波)單晶片收發器的4片級聯4D毫米波雷達全套設計方案。采用45nm RFCMOS工藝,能夠在 76 至 81 GHz 頻段内工作,該器件以極小的尺寸實作高度內建,探測距離> 220 米,可區分附近的大小目标。 德州儀器提供收一站式發器平台解決方案包,如參考硬體設計、軟體驅動程式、示例配置、 API 指南和使用者文檔等,同時提供片級聯方案,能大大降低開發成本,同時因打造了內建 度更高的天線片上內建(AoP)晶片,極大降低了使用者的開發成本。華為、蘇州豪米波等 國内外多個毫米波雷達企業均基于該晶片開發各自的 4D 毫米波雷達。 恩智浦:公司有豐富的晶片處理器晶片矩陣,保證雷達近、中、遠距離探測以支援 ADAS 系統。2022 年初釋出的處理器 S32R45 可以一直擴充到第五級的自動駕駛技術,2021 年末 推出的 S32R41 也能夠支援 L2+先進的傳感器 4D 毫米波雷達。有了這些晶片組,還有毫米 波 S32R45 和 S32R41 的處理器,保證了恩智浦雷達的性能。目前恩智浦的雷達産品,既可 以做近距離的環境測繪,又可以做中距離的檢測。不僅可以感覺環境當中的汽車,也可以 感覺 150 米以外的自行車或機車,甚至 300 米以外出現了别的車輛落下的貨物也能夠及 時感覺。

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英飛淩:車用 77GHz 雷達晶片市占率 2/3,4D 毫米波雷達進展略為緩慢。英飛淩 2020 年 初,英飛淩宣布與美國傲酷合作,進入車規級 4D 毫米波雷達市場;同年 7 月,在英飛淩 汽車電子開發者大會上,英飛淩繼續表示,下一步會推出點雲成像毫米波雷達晶片。其推 出的 RXS816xPL 系列晶片可滿足 4D 毫米波雷達需求,支援在單個裝置中執行雷達前端的 所有功能,從 FMCW 信号調理到生成數字接收資料輸出;滿足了從 AEB 到自動駕駛中的 高分辨率雷達等關鍵型應用的 77-79 GHz 雷達的需求;能夠探測和識别 300 米範圍内的物 體。

賽靈思:ARM Cortex-A53 處理子系統和 UltraScale +可程式設計邏輯,是業界唯一單晶片自适 應射頻平台。公司 2019 年初推出 Zynq UltraScale+ RFSoC 系列 FPGA。後續第二、三代 Zynq UltraScale+ RFSoC 具有更高的射頻性能及更強的可擴充能力,分别最高支援到 5GHz 和 6GHz,進而滿足新—代 5G 部署的關鍵需求。同時,還可支援針對采樣率高達 5GS/S 的 14 位模數轉換器(ADC)和 10GS/S 的 14 位數模轉換器(DAC)進行直接 RF 采樣,二者的 模拟帶寬均高達 6GHz,具有低延遲時間優勢。 此外,Arbe 的專用晶片通過将多發多收天線內建在一顆晶片中,形成 ASIC 晶片來實作增 加天線數、提高分辨率。為比對 2300 通道信号處理需求,處理器晶片也專用處理器方案。 大大提升了算力和算法支撐。

5.1.3. PCB 材料:廣泛布局支援車規應用

Rogers(羅傑斯):羅傑斯是世界領先的材料供應商,高頻 PCB 業務涉及全球毫米波廠商。 在汽車應用領域,其提供了高性能電路層壓闆材料,包括各種電力電子的電路材料、射頻 (RF)與毫米波電路材料,幫助汽車電子系統的設計者進入進階駕駛輔助系統(ADAS) 安全和車對車(V2X)通信系統的快車道。此外,根據美國 Prismark 2021 年全球覆銅闆相 關統計,高頻 CCL 領域,羅傑斯以 55%的占比位列全球排名第一,且其高頻 PCB 業務涉及 全球毫米波雷達廠商,其中代表性産品有 RO3003G2 高頻陶瓷填充 PTFE 層壓闆、RO4830 熱固性層壓闆等。

Isola(伊索拉):Isola 為汽車和運輸行業 PCB 設計提供了可靠且高成本效益的材料。Isola 開發了工程師所需的具有卓越熱耐久性的材料,通過專利填料技術,在工作溫度和熱循環 性能方面滿足或超過最苛刻的客戶要求。同時 Isola 成功開發出極具成本效益的 PTFE 和其 他商用微波層壓材料的替代品,應用于先進的汽車和運輸安全和駕駛員輔助系統。

松下:松下在高速覆銅闆領域具有領先地位,客戶群體龐大。根據美國 Prismark 2021 年 全球覆銅闆相關統計,在高速 CCL 領域,松下電工以 35%的占比位列全球排名第一。其推 出的“無鹵素超低傳輸損耗多層基闆材料”,适用于毫米波段天線,面向車載毫米波雷達 和 5G 無線通信基站,已于 2021 年量産,同時作為芯闆的覆銅層壓闆(R-5515)也已列 為系列産品,可根據設計需求分别使用。客戶方面,公司合作對象包括森思泰克、天馬、 華聯電子、鳳凰光學、京東方等。

5.2. 國内廠商:預計新産品供應/研發進展順利,深度受益國際合作

5.2.1. 整機/整機方案供應商:多家已釋出機型/取得訂單

我們看好國内毫米雷達波廠商依托原有技術積累、産業合作,有望深度受益産品疊代下成 本降低和量産趨勢。從國内公司行業進展來看,其多已釋出 4D 毫米波雷達樣機并與國内 車企達成合作。主要整機廠商包括經緯恒潤(Arbe 合作協定),威孚高科(Arbe 合作協 議),楚航科技(國産初創公司),聯合光電(4D 毫米波雷達研發中)。

經緯恒潤:是中國領先的進階駕駛輔助系統一級供應商。2022 年其被山東日照港選中,将 向其提供基于 Arbe 晶片組的感覺雷達。該雷達已經部署在中國一汽的卡車以及無人搬運 車上,為車輛提供了自動駕駛能力、進階感覺和真正的安全性。首批搭載 Arbe 晶片組的 卡車将在山東日照港開始營運,未來預計會拓展至更多港口。 威孚高科:中國汽車市場的知名生産廠商,是中國汽車零部件三十強企業。基于 Arbe 芯 片組制造的完整系統進入測試送樣階段,傳遞後将進行道路測試。計劃于 2022 年底實作 全面量産。威孚高科是 Arbe 在中國的合作企業。

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聯合光電:布局全資子公司發力智能駕駛業務,具備 4D 毫米波雷達供應能力。公司于 2019 年成立全資子公司中山聯合汽車技術有限公司,重點開拓智能駕駛領域業務,專注于該領 域相關産品(如車載鏡頭、毫米波雷達及相關産品、車内投影及 AR-HUD 相關産品等) 的研發、設計、生産、銷售等。截至 2023 年初,公司的毫米波雷達及相關産品、AR-HUD 相關産品、車内投影産品已獲得多家新能源汽車廠商定點。目前的毫米波雷達産品品種有 角雷達、車路協調雷達、車内生命體征探測雷達、4D 毫米波雷達等。 楚航科技第六代雷達方案已經成形,預計 2025 年左右落地,在第六代雷達的研釋出局上, 楚航科技與華為是國内唯二兩家走在前面的企業。産品發展趨勢上看,第六代雷達疊代的 主要方向是縮小體積、降低成本,以及提升性能。在下一代産品上,楚航科技會與合作方 做晶片定制化開發。 華域汽車是市場上最早一批可量産的成像雷達的公司之一。公司 4D 成像毫米波雷達實作 對友道智途相關項目的小批量供貨。正在基于恩智浦 S32R45 平台開發 4 片 MMIC 級聯 4D 毫米波雷達,這一雷達可以達到 350 米的距離,水準和俯仰實作 1 度和 2 度的分辨率,FOV 可以進一步擴充到正負 75 度,盲區可以進一步縮小。

5.2.2. 射頻&處理器晶片:加特蘭設計領先

加特蘭:公司于 2022 年末釋出毫米波雷達 SoC 晶片全新系列産品——Alps-Pro 與 Andes, 其中 Andes 支援 4D 毫米波雷達應用。 Alps-Pro 晶片具有更高性能、高可靠性、高成本效益特點。晶片內建了 4T4R、76–81 GHz 的 FMCW 收發前端系統、高速 ADC、支援雷達信号全處理流程的基帶加速器、雙核處理 器、網絡安全引擎,支援 CAN、CAN-FD、100 Mbps 以太網接口,且在 4 發 4 收占空比 為 50%的情況下,典型功耗僅有 1.8 W。前向雷達可實作最遠 240 米的探測距離,角度精 度為±0.1°,最高水準分辨率可達到 3°。有着更強性能的 Alps-Pro 将更好地滿足 L2+級 智能駕駛的要求。 Andes 晶片采用 22 nm 制程的 4T4R SoC 晶片,多核 CPU,含 DSP(數字信号處理器) 與 RSP(雷達信号處理器)滿足 ASIL-B & AEC-Q100 Grade 1 要求。在功能上,擁有的超 強算力,可實作高吞吐率的資料處理與進階算法;靈活的架構,可滿足不同使用場景與波 形需求;便捷的調試,能實作開發過程簡化;以及頂級的網絡安全子產品,可适應日益增長 的安全需求。

5.2.3. PCB 材料:深耕汽車業務,已步入 4D 供應鍊

滬電股份:滬電股份與國際領先企業合作,持續深耕 4D 車載雷達的研發。其是大陸和博 世的闆材供應商,目前已就 24GHz 和 77GHz 高頻雷達用 PCB 産品與國際頂尖廠商 Schweizer 開展合作,且其持有 Schweizer 19.74%股權。汽車闆是公司重點業務之一,占公 司 PCB 營收 25%左右,目前主要向 Tier1 類汽車電子廠商提供産品,亦有部分産品直接供 給終端新能源汽車品牌廠商。在客戶方面,巨頭雲集,包括華為、Tesla、比亞迪、甯德時 代、中興、諾基亞、愛立信、微軟、亞馬遜、思科等通訊網際網路和汽車巨頭。在具體産品 方面,應用于 4D 車載雷達、自動駕駛域控制器等領域的産品已實作量産。針對新一代 4D 車載雷達的垂直互聯線路闆技術正在研發。

生益科技(子公司生益電子):生益科技是國内外衆多著名 PCB 廠家的指定供應商,在毫 米波雷達領域取得重要進展。公司是全方位覆寫的産品戰略,銷售産品 99%由自主研發, 産品性能達到國際先進水準,大部分産品填補了國内空白,是國内外衆多著名 PCB 廠家的 指定供應商。根據美國 Prismark 2021 年全球剛性覆銅闆統計和排名,公司剛性覆銅闆銷 售總額全球排名第二。在客戶方面,公司主導産品已獲得華為、中興、博世、聯想、索尼、 飛利浦等國際知名企業的認證,擁有較大的競争優勢,産品銷美洲、歐洲、南韓、日本、 東南亞等世界多個國家和地區。在具體産品方面,其子公司生益電子目前公司已經向客戶 提供包含 4D 毫米波雷達産品在内的多種進階輔助智能駕駛産品,毫米波雷達材料陸續獲 得一些汽車終端客戶的材料認證項目認證,且已有一些項目已進入小批量量産雷達階段。 未來,公司将持續加大在汽車專線的投入,以應對日益增長的汽車 PCB 訂單需求。

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(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫】。「連結」

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