毫米波雷達：無人駕駛的“核心傳感器”
華為輪值董事長徐直軍10月22日在世界智能網聯(lián)汽車大會上透露，將利用自己的5G技術來開發(fā)毫米波雷達和激光雷達。
傳感器生態(tài)是華為汽車想要打造的生態(tài)之一，包括激光雷達、毫米波雷達、攝像頭等等，讓這些傳感器方便與MDC連接在一起。作為選擇之一，華為也會利用自己的5G技術來開發(fā)毫米波雷達，實現(xiàn)全天候的成像，同時也將充分利用全球領先的光電子技術，開發(fā)激光雷達，真正解決激光雷達面臨的成本問題與性能問題。
業(yè)內人士表示從基礎的自適應巡航（ACC）、自動緊急制動（AEB）、前方碰撞預警（FCW）、到盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)（BSD），以及后來的智能駕駛泊車出入、后方車輛警示系統(tǒng)（RCTA）等，都要有毫米波雷達的參與。
據(jù)介紹，華為所開發(fā)的激光雷達和毫米波雷達將搭載于合作伙伴的車型上，每輛車預計標配1至3個激光雷達，幾個主機廠加起來，華為的激光雷達會有數(shù)十萬的年出貨量。
隨著汽車智能化、電子化的推進，無人駕駛已經是未來汽車發(fā)展的必然趨勢，智能汽車（ADAS）和車聯(lián)網（V2X）分別是實現(xiàn)無人駕駛的內部和外部要求。
ADAS的各項功能需要多種傳感器才能實現(xiàn)。ADAS的傳感器主要有攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達四種。其中，攝像頭國產化難度大、超聲波雷達門檻低、激光雷達尚未商業(yè)化，而隨著自動駕駛等級提升，毫米波雷達需求最大。毫米波雷達已經實現(xiàn)量產，隨著大規(guī)模產品上市，預計將快速應用。
市場空間看，在自動駕駛技術的推動下，Yole預計到2022年汽車毫米波雷達模塊的市場空間將達到75億美元，6年CAGR將達到25％。預計到2020年，全球汽車毫米波雷達將近7000萬顆，若中國汽車銷售量中有15%裝配汽車毫米波雷達，按每輛車裝配2個，預計2020年的毫米波雷達需求量近900萬個，國內車載毫米波雷達的市場規(guī)模則有望達50億元人民幣左右。
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毫米波雷達：現(xiàn)階段核心的傳感器
毫米波雷達是指工作在毫米波波段（頻域30-300GHz，波長1-10mm）的探測雷達，通過天線向外發(fā)射毫米波，波束在接觸到目標物體后反射，被雷達接收到以后，通過后方計算單元的處理，來獲取目標的運動狀態(tài)信息，包括位置、速度、運動方向、運動角度等。
作為自動駕駛感知層的重要傳感部件，毫米波雷達接收到的信息被傳至自動駕駛決策層進行計算分析，為自動駕駛系統(tǒng)主動干預汽車行駛或對駕駛員進行預警等提供數(shù)據(jù)源。
毫米波雷達主要由天線、射頻組件、信號處理模塊以及控制電路等部分構成，其中天線和射頻組件是最核心的硬件部分。
隨著雷達技術的發(fā)展，毫米波雷達在汽車電子、無人機、智能交通等領域得到廣泛應用。
車載毫米波雷達的研究始于20世紀60年代，研究主要在以德、美、日等發(fā)達國家內展開。早期車載毫米波雷達發(fā)展緩慢，21世紀后隨著汽車市場需求增長開始進入蓬勃發(fā)展期。
隨著ADAS技術的發(fā)展，毫米波雷達將逐漸從高端車型向中低端車型滲透同時加快技術升級革新，相關市場有望獲得快速成長。
▌毫米波雷達產業(yè)鏈
汽車毫米波雷達本質上是一套毫米波收發(fā)系統(tǒng)，硬件結構拆開來看，主要包括毫米波射頻收發(fā)芯片、高頻PCB、毫米波天線陣列、MCU等核心部件。與此同時，多波束掃描、短中長多范圍覆蓋、3D檢測等能力要求給汽車雷達的架構設計帶來了新的挑戰(zhàn)，芯片制造商通過不斷增加通道數(shù)量以滿足多種現(xiàn)實需求。
汽車雷達系統(tǒng)可分為三個子類別：短程（SRR），中程（MRR）和遠程（LRR）。每種都有不同的應用，遠程（超過100米）通常用于前向碰撞避免，而短程和中程（100米以內）用于盲點檢測、停車輔助系統(tǒng)、預碰撞警報、車道偏離警告或停停走走應急系統(tǒng)。
基于成熟的130nmSiGe平臺的汽車77GHz雷達芯片，恩智浦和英飛凌是全球最大的供應商。由于德州儀器公司（TI）在過去十年中開發(fā)了RFCMOS技術，該平臺正在迅速成為現(xiàn)實，德州儀器和ADI也在提供基于先進CMOS平臺（低至28nm）的芯片產品。
產業(yè)鏈相關公司主要包括有機會參與毫米波芯片代工制造的三安光電，毫米波雷達產品供應商德賽西威，具備高頻PCB加工制造能力的深南電路、景旺電子、滬電股份。
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毫米波雷達優(yōu)勢明顯，商業(yè)化程度高
ADAS技術在環(huán)境感知的過程中，需要采用攝像頭、雷達、激光和超聲波等傳感器，來探測光、熱、壓力或其它可以監(jiān)測汽車狀態(tài)的變量。
其中，毫米波雷達能夠利用天線發(fā)射電磁波，對前后方障礙物反射的回波進行不斷檢測，從而計算出前方或后方障礙物的相對速度與距離。
與其他各類車載傳感器相比，毫米波雷達具有體積小、質量輕的特點，其探測距離遠大于超聲波，且基本不受天氣和夜間情況的影響，實現(xiàn)穩(wěn)定檢測。同時相對于激光雷達高昂的生產成本，毫米波雷達價格更加低廉，實現(xiàn)商業(yè)化的程度更高。
▌毫米波雷達產品上國內外主要差距
在毫米波雷達產品上，目前國內和國外也存在較大的差距。國外主要毫米波雷達供應商的產品技術性能好，產品質量高，且全面覆蓋了24GHz和77GHz等多個頻段。目前國內量產的毫米雷達波產品主要仍為24GHz產品，量產公司主要包括德賽西威和華域汽車等。
77GHz毫米雷達波的技術含量高，制造難度較大，要克服精確度、可靠性以及性能等多方面的挑戰(zhàn)，同時國內公司還面臨芯片供應以及產品測試環(huán)節(jié)的困難。目前國內還沒有大批量產的77GHz毫米波雷達產品，其中德賽西威的77GHz雷達產品預計2019年達到量產狀態(tài)，華域汽車的77/79GHz雷達產品也正在加快研制中。
毫米波雷達已實現(xiàn)國產化、隨著新產品上市將大規(guī)模應用。毫米波雷達成本在激光雷達、超聲波雷達兩者之間，雖然技術主要掌握在TRW、博世、大陸等公司手中，但是有望最先實現(xiàn)國產化，毫米波價格也并非遙不可及。
國內毫米波雷達已實現(xiàn)量產，國內廠商取得突破。國內24GHZ毫米波（中短距）雷達已實現(xiàn)量產，77GHZ毫米波（長距）雷達實現(xiàn)技術突破。2018年我國毫米波雷達出貨量達到358萬顆，同時也伴隨著國產毫米波雷達芯片廠商包括廈門意行、清能華波、上海矽杰微、上海加特蘭等崛起。
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毫米波雷達：
國外零部件公司市場份額較高
毫米波雷達技術壁壘較高，從全球市場情況來看，目前市場份額主要由國外零部件巨頭所占據(jù)。
2018年全球毫米波雷達市場前五大供應商分別為博世、大陸、海拉、富士通天、電裝（Denso），合計占有了68%的市場份額。
此外，TRW、德爾福、Autoliv、法雷奧等公司也是重要的毫米波雷達供應商。
從國外主要毫米波雷達供應商的產品技術參數(shù)來看，各公司在毫米波雷達發(fā)展上各有不同。
博世的毫米波雷達產品主要以76-77GHz為主，產品技術先進，主要包括MRR（中距離）和LRR（遠距離）兩個系列，其中LLR4產品最大探測距離可以達到250米，在同類產品中處于領先位置。大陸的毫米波雷達產品全面覆蓋24GHz和77GHz兩個頻率，且以77GHz產品為主，產品類別豐富，包括ARS441、ARS510、SRR520、SRR320等多個系列。
大陸ARS441遠程毫米波雷達的最大探測距離可以達到250米，在同類產品中領先。大陸的毫米波雷達產品的探測視角在對比中也較為突出。
海拉同樣也是毫米波雷達的最大的幾家供應商之一，早在2004年，海拉的第一代24GHz毫米波雷達即進行量產。目前海拉的毫米波產品主要以24GHz為主，是市場上的重要生產商。德爾福公司的毫米波雷達產品也主要以77GHz產品為主，從探測距離上來看主要以中近程為主。
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激光雷達
激光雷達與毫米波雷達原理類似，通過向外發(fā)射并接收的波束的方式來探測計算目標物體的位置和速度等信息，所不同的是，激光雷達使用的是激光，而毫米波雷達使用的是毫米波。激光雷達使用飛行時間（ToF，TimeofFlight）技術，在發(fā)射激光脈沖之后，使用時間分辨探測器計算激光脈沖遇到目標物體后的折返時間來進行測距。
目前激光雷達在國內外整體都處于研究發(fā)展階段，技術差距相對較小。但由于國內在芯片技術上的落后，因此在激光雷達芯片中的發(fā)射器和探測器等核心部件都相對薄弱，造成激光雷達的信號接收質量、分辨率等性能受到一定的限制。
目前，國內以鐳神智能為代表的公司已經可以自主研制激光雷達接收端的模擬信號處理芯片ASIC芯片。同時，隨著激光雷達的固態(tài)化發(fā)展，國內公司和國外公司基本處在同一起跑線上。預計隨著國內公司技術的快速發(fā)展，國內外在激光雷達上的技術差距會進一步縮小。
在激光雷達產品方面，目前全球僅有法雷奧等少數(shù)廠商實現(xiàn)了量產。法雷奧和Ibeo合作開發(fā)的激光雷達（SCALA激光掃描儀）在2017年開始為奧迪的量產L3級別自動駕駛汽車奧迪A8供貨。隨著國內L3及以上級別自動駕駛汽車的快速發(fā)展，預計國產的量產激光雷達也將推出。
根據(jù)自動駕駛級別、傳感器安裝數(shù)量、傳感器單價、自動駕駛汽車的滲透率以及乘用車銷量的假設，預計自動駕駛汽車傳感器市場規(guī)模到2020年、2025年約為230億元、600億元左右，2020年至2025年年均增長約22%左右。
從單車價值量來看，實現(xiàn)L1/L2級別自動駕駛傳感器單車價值量約1300至2000元左右，實現(xiàn)L3、L4級別自動駕駛的成本仍較高。隨著技術進步，規(guī)?；a及成本下降，預計到2025年，L3/L4級別自動駕駛的傳感器單車價值量有望降至8000至14000元左右。
隨著汽車智能化、電子化的推進，無人駕駛已經是未來汽車發(fā)展的必然趨勢，智能汽車（ADAS）和車聯(lián)網（V2X）分別是實現(xiàn)無人駕駛的內部和外部要求，而5G技術即成為車聯(lián)網V2X中的關鍵制衡。5G催化下，無人駕駛產業(yè)發(fā)展有望提速，產業(yè)鏈將全面迎來機遇。
