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盖世汽车研究院:车载毫米波雷达国产化替代正当时

2024-06-12 来源:盖世汽车

随着乐道L60搭载赛恩领动4D毫米波雷达,以及华为发布新一代4D雷达,毫米波雷达再次成为自动驾驶感知的焦点,车载毫米波雷达进入4D成像时代。传统的车载毫米波雷达市场一直由海外厂商主导,而国内企业则处于追赶阶段。在迅速崛起的4D毫米波雷达细分市场,国内厂家纷纷加快布局,力求在这一新赛道中突围。



产业概况


毫米波雷达凭借可直接测距测速、不受恶劣天气影响、可全天候工作等优势,成为智能汽车ADAS系统的核心传感器之一,且单车搭量随着自动驾级别的提高而上升,自动驾驶是毫米波需达发展的长期驱动力。


在频段上,汽车毫米波雷达将统一至77-79GHz,77GHz已成为主流。按照安装位置,车载毫米波雷达可分为前向雷达、角雷达和舱内雷达,前雷达主要实现AEB和ACC等功能,角雷达主要实现BSD、LCA等功能,舱内雷达主要实现驾驶员监测、儿童监测、手势识别等功能。目前多数高阶智驾产品采用4颗短程角雷达和1颗远程前向雷达的5R方案。


市场方面


在供给端,毫米波雷达上游的MMIC芯片、DSP芯片、PCB板等关键零部件市场基本由国外大厂主导,国产实力相对薄弱。中游毫米波雷达整机市场集中度较高,以博世、大陆、电装等国际 Tier1 为主,国内毫米波雷达企业凭借性价比及定制化的优势切入市场,从角雷达突围,逐渐向前向雷达过渡,目前部分企业已经实现77GHz产品前装量产,产品在测距和精度上已经接近国际先进水平,代表企业有承泰科技、森思泰克等。


4D毫米波雷达方面,国外初创企业如Arbe、傲酷、Vayyar等集中布局,国外传统Tier1或自研推出4D产品,或通过投资初创企业间接布局4D业务。国内企业紧抓4D雷达这一风口,纷纷加快布局,部分企业如华为、华域汽车、森思泰克、楚航科技、赛恩领动等已经先后推出4D成像雷达产品,部分已实现批量装车。在4D毫米波雷达这一新赛道,国内企业有望实现领先,打破传统毫米波雷达市场的跟随局面。


在需求端,2023年,国内搭载毫米波雷达的车型销量约1425.4万辆,占整体乘用车销量的67.5%,其中搭载五颗毫米波雷达的车型,同比增长38.3%,搭载六颗毫米波雷达的车型,同比增长559.2%;角雷达搭载量增幅超过了前向雷达的增幅,汽车毫米波雷达需求正从单一的1R前向主雷达搭载方案,向3R-5R多雷达搭载方案延伸,以实现更多的ADAS功能。


车企也在加速4D毫米波雷达的落地,到目前为止,中国市场包括蔚来、上汽、理想、长安、吉利等多个品牌已经上车4D成像毫米波雷达,随着4D毫米波雷达的价格下探,预计会有更多车型搭载。


发展趋势


随着毫米波雷达芯片的工艺迭代至COMS工艺,MMIC 、MCU、DSP等芯片将集成至一颗SOC芯片中,毫米波雷达芯片将向高分辨率、低成本、小尺寸、低功耗的方向发展。同时,天线从微带天线向波导天线演进,在雷达信号处理中,AI深度学习将成为提升的方向之一。



毫米波雷达产业链上游为零部件供应商,中游为毫米波雷达整机厂商,下游为OEM、自动驾驶公司及车路云一体化公司。上游核心部件基本被国外主导,国产实力相对薄弱,中下游逐步追赶。


毫米波雷达主要包括雷达射频前端、数字信号处理器、后端算法三部分。射频前端由天线和射频前端MMIC芯片构成。射频前端MMIC芯片和数字信号处理芯片是毫米波雷达的两大功能性器件。在雷达系统中,算法所占成本份额为50%;射频前端MMIC所占成本份额为25%;PCB板所占成本份额为10%,信号处理器芯片占比7.5%;控制电路占成本的5%;其他部分占比2.5%。


典型的毫米波雷达解决方案包括1R、3R和5R方案。1R方案仅使用一个前向雷达,主要实现AEB、FCW、ACC、LKA等功能。3R方案增加两个前角雷达,覆盖更多驾驶辅助功能,如BSD和RCW。5R方案则是主流配置,增加两个后角雷达,功能更全面,包括RCTA和DOW。目前多数高阶智驾产品采用4颗短程角雷达和1颗远程前向雷达的5R方案。


目前,许多厂商推出了舱内雷达和4D毫米波雷达。舱内雷达用于OMS监测,确保车内乘客安全。4D毫米波雷达增加了高度信息测量,提升了车辆对物体和行人的识别能力,主要应用于高阶智能驾驶和行泊一体。



在产业链上游,核心元器件如MMIC芯片、PCB板、软件算法等基本被国外主导,国内厂商在局部领域实现了国产替代。目前,MMIC芯片已经部分国产化,代表性公司有加特兰微电子、岸达科技、矽杰微、矽典微和微度芯创等。4D毫米波雷达芯片目前主要依赖NXP、TI、英飞凌等国外传统芯片厂的通用方案。除了大陆推出的全球首款4D成像毫米波雷达(ARS540)采用FPGA方案外,其余方案基本基于TI或NXP的芯片方案开发。


2023年,毫米波雷达总搭载量为2229.7万颗。从供应商竞争格局看,前雷达约70%市场被博世、大陆等外资企业占领,国内承泰科技、森思泰克排名靠前。此外,2023年国内搭载毫米波雷达的车型销量约1425.4万辆,占整体乘用车销量的67.5%,其中搭载两颗毫米波雷达的车型同比增长71.8%。



2023年,前向雷达的安装量达1044万台,比2022年增加15.9%;角雷达安装量从2022年的838.1万台增加到2023年的1080.9万台,增长了29%;后雷达的安装量增长最为显著,增幅达118.2%。汽车毫米波雷达需求正从单一的1R前向主雷达方案向3R-5R多雷达方案延伸,以实现更多ADAS系统功能。


国内各类厂商在毫米波雷达领域积极布局,不同公司在技术进展和市场应用方面均有亮点,毫米波雷达的开发和量产成为当前的重要趋势。目前,包括蔚来、上汽、理想、长安等多个品牌已经在中国市场上搭载4D成像毫米波雷达,随着4D毫米波雷达的价格下探,预计会有更多车型搭载,如蔚来ET9、乐道L60等。



未来,车载毫米波雷达将向高分辨率、低成本、小尺寸、低功耗方向发展。新材料、新工艺、新架构、新算法的采用将推动毫米波雷达技术不断进步。微带天线因低剖面、低成本被广泛用于车载雷达,但在毫米波频段损耗大、辐射效率低。未来,4D成像雷达将采用波导天线,降低损耗,提高辐射效率,增加探测距离并减小雷达体积。


随着4D毫米波雷达点云数量的增加,数据处理需求也在增长。传统算法处理能力有限,而AI深度学习算法可应对更多数据,成为未来趋势。同时,E/E架构的进化提升了整车算力,使深度学习的边缘加速成为可能。


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