2023年4D毫米波雷達(dá)行業(yè)研究 4D發(fā)展到了哪個(gè)階段-

2023年4D毫米波雷達(dá)行業(yè)研究4D發(fā)展到了哪個(gè)階段_4D毫米波什么是4D毫米波雷達(dá)？4D毫米波雷達(dá)是傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)的升級版，4D指的是速度、距離、水平角度、垂直高度四個(gè)維度。相比傳統(tǒng)3D毫米波雷達(dá)，4D毫米波雷達(dá)增加了“高度”的探測，將第四個(gè)維度整合到傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)中，這使得4D毫米波雷達(dá)1）獲取信息的維度更加豐富，可以測量俯仰角度，且角度分辨率可以達(dá)到1度左右；2）探測距離更長，最遠(yuǎn)探測距離可達(dá)300多米；3）目標(biāo)點(diǎn)云更密集，可以形成點(diǎn)云成像級的輸出，進(jìn)而可以使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行圖像識別?？傮w而言，4D毫米波雷達(dá)具有更佳的探測能力，更高的分辨率和精度，在人工智能技術(shù)的加持下，能夠?qū)崿F(xiàn)更加智能化的感知和跟蹤，從而為自動(dòng)駕駛、智能交通等領(lǐng)域提供更加可靠的數(shù)據(jù)支持。目前，特斯拉Hardware4.0或?qū)募償z像頭的視覺方案回歸到4D毫米波雷達(dá)的視覺方案，國內(nèi)的上汽飛凡R7、飛凡F7、深藍(lán)SL03都已經(jīng)搭載了4D毫米波雷達(dá)，4D毫米波雷達(dá)正在成為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)傳感器的“明日之星”。4D毫米波雷達(dá)探測性能包括距離、速度、方位角、俯仰角四個(gè)方面：1)在距離探測中，主要性能指標(biāo)包括最大探測距離、距離精度、距離分辨率，主要影響因素是ADC采樣率、調(diào)頻斜率、輸出功率、掃頻帶寬和信噪比等。2)在速度探測中，主要性能指標(biāo)包括最大探測速度、速度精度、速度分辨率，主要影響因素是Chirp周期、有效幀周期和信噪比等。3)在方位角探測中，主要性能指標(biāo)包括視場角、角度精度、角度分辨率，主要影響因素是天線間距、方位角和天線個(gè)數(shù)等。4)在俯仰角探測中，主要性能指標(biāo)包括最大俯仰角、俯仰角精度和俯仰角分辨率；主要影響因素是天線間距、方位角和天線個(gè)數(shù)等。4D毫米波雷達(dá)測距三大指標(biāo)、測速三大指標(biāo)由雷達(dá)“一個(gè)幀的基本參數(shù)”決定。雷達(dá)性能受限于毫米波、模擬電路的性能、處理能力等因素。毫米波雷達(dá)測速和測距性能進(jìn)步主要取決于MMIC芯片本身性能提升。對于4D毫米波雷達(dá)而言，最大探測距離主要受限于ADC采樣率、調(diào)頻斜率、輸出功率、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等因素，這些與MMIC芯片本身性能、設(shè)計(jì)息息相關(guān)；距離精度和速度精度主要取決于毫米波雷達(dá)系統(tǒng)信噪比的提升，系統(tǒng)信噪比主要受到MMIC芯片的噪聲系數(shù)、相位噪聲等指標(biāo)的影響。因此，MMIC芯片的各類參數(shù)對于距離和速度的探測質(zhì)量至關(guān)重要。天線的口徑?jīng)Q定雷達(dá)的角度分辨率，因此，天線的間距、設(shè)計(jì)方式(級聯(lián)/單芯片)對于角度探測質(zhì)量至關(guān)重要?；仡櫍?D發(fā)展到了哪個(gè)階段？目前，4D毫米波雷達(dá)主流產(chǎn)品一般采用2片或4片MMIC級聯(lián)的技術(shù)方案，也有部分廠商采用單芯片集成的技術(shù)方案。其中，4片級聯(lián)的4D毫米波雷達(dá)最為主流，它具有12個(gè)發(fā)射天線，16個(gè)接收天線(12發(fā)16收)，192個(gè)通道，其方位和俯仰皆可達(dá)到1度左右的分辨率，理論上可以達(dá)到0.1的精度，最遠(yuǎn)探測距離可達(dá)300多米，代表性生產(chǎn)商有德國大陸、采埃孚、麥格納、安波福和博世。2021年，華為在上海車展發(fā)布12發(fā)24收的4D毫米波雷達(dá)，采用4片3發(fā)6收的芯片級聯(lián)而成。以色列公司vayyar采用單芯片技術(shù)方案，通過密集天線陣列來實(shí)現(xiàn)更高、更好的效果，推出了24發(fā)24收，576通道的4D毫米波雷達(dá)。以色列雷達(dá)供應(yīng)商Arbe研制了目前最大的48發(fā)、48收、2304通道的4D毫米波雷達(dá)，配合其自研專用處理器芯片，大大提升了毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的角度分辨率。毫米波按照安裝位置分可分為前向雷達(dá)與角雷達(dá)。已有部分廠商在前向雷達(dá)產(chǎn)品中引入俯仰維度。目前，大陸集團(tuán)的ARS540，博世的第五代、森思泰克的STA77-6、福瑞泰克的FVR40等產(chǎn)品都支持俯仰角度探測，其中在分辨率上，性能較高的毫米波雷達(dá)產(chǎn)品是福瑞泰克的FVR40，支持1度的角度分辨率；在精度上，性能較高的產(chǎn)品是大陸集團(tuán)的ARS540，可以達(dá)到0.1度的角度精度。在這些毫米波雷達(dá)中，最遠(yuǎn)探測距離可達(dá)300米。角雷達(dá)的性能要求沒有前向雷達(dá)苛刻。博世的第五代引入了俯仰維度，但其角度分辨率較差，且最大探測距離為160米。我們認(rèn)為，隨著智能駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，4D毫米波雷達(dá)的性能或?qū)⒌玫竭M(jìn)一步的優(yōu)化，滲透率有望提升。展望：毫米波還有多少想象空間？我們認(rèn)為，4D毫米波雷達(dá)未來的發(fā)展趨勢是成本/雷達(dá)尺寸/功耗的下降與產(chǎn)品性能的提升。1)成本方面：Yole預(yù)測，4D成像雷達(dá)當(dāng)前的成本約為300美元，未來的成本目標(biāo)是100美元。我們認(rèn)為，4D毫米波雷達(dá)成本的下降或?qū)⒅饕獊碜杂冢孩僭O(shè)計(jì)層面，CMOS工藝的改進(jìn)、天線封裝技術(shù)的優(yōu)化、MCU+DSP在SoC上的系統(tǒng)集成；以及②工程層面，技術(shù)成熟度提升，規(guī)模效益帶來的成本攤薄。2)尺寸方面：Yole認(rèn)為，可接受的4D毫米波前向雷達(dá)的尺寸為11*11*3cm，角雷達(dá)的尺寸為6*7*2cm。車載毫米波雷達(dá)的尺寸受限，我們認(rèn)為通過算法的優(yōu)化、天線內(nèi)置等方式可以在保障性能的前提下，壓縮尺寸，便于車企進(jìn)行靈活的設(shè)計(jì)安裝。3)功耗方面：Yole測算，4D毫米波雷達(dá)當(dāng)前功耗約為20W。但考慮到車載傳感器、通信模塊數(shù)量的增加，單顆功耗下降或?qū)⒈阌谡囅到y(tǒng)設(shè)計(jì)。Yole預(yù)測，4D毫米波雷達(dá)單顆功耗有望降至10W以下。隨著汽車電氣化的發(fā)展，設(shè)備的功耗將變得愈發(fā)重要。此外，4D毫米波雷達(dá)的靈活性與可擴(kuò)展性，多目標(biāo)檢測的能力也有望得到提升。毫米波雷達(dá)始終在尋求性能與成本的平衡。我們可以將毫米波雷達(dá)的發(fā)展拆分成成本/性能兩個(gè)驅(qū)動(dòng)力的相互作用：1）成本驅(qū)動(dòng)（從基于GaAs的傳統(tǒng)雷達(dá)到基于CMOS的單芯片集成方案）：探尋了成本最優(yōu)解。為了降低成本，采用了硬件集成、CMOS工藝轉(zhuǎn)換，工藝改進(jìn)的同時(shí)提高了雷達(dá)的性能表現(xiàn)。2）性能驅(qū)動(dòng)（從CMOS單芯片集成到4D成像雷達(dá)）：為了最優(yōu)化雷達(dá)的性能表現(xiàn)，級聯(lián)，CMOS成為主流；算法優(yōu)化；信號收發(fā)虛擬通道數(shù)量提高；點(diǎn)云密度提升，部分成像級雷達(dá)像素升級到2k。毫米波雷達(dá)的復(fù)雜度與成本均有所上升。我們認(rèn)為，4D成像毫米波雷達(dá)或?qū)⑦M(jìn)入新一輪的成本驅(qū)動(dòng)發(fā)展階段。在物理設(shè)計(jì)、天線性能設(shè)計(jì)、電連接、封裝工藝和材料、散熱處理、可靠性與自動(dòng)化測試等方面進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，推出可大規(guī)模量產(chǎn)的高性能毫米波雷達(dá)解決方案。從市場空間的角度看，全球毫米波雷達(dá)市場增長潛力大。根據(jù)Yole，2021年全球毫米波雷達(dá)市場規(guī)模為58億美元；其中標(biāo)準(zhǔn)/4D/成像/OMS毫米波雷達(dá)分別為54/3/<1/<1億美元；預(yù)計(jì)到2027年全球毫米波雷達(dá)市場規(guī)模有望到達(dá)128億美元；2021-2027E的CAGR為14%；其中標(biāo)準(zhǔn)/4D/成像/OMS毫米波雷達(dá)分別為45/35/43/5億元，2021-2027E的CAGR分別為-3/48/109/119%。4D毫米波vs其它傳感器技術(shù)上看，替代還是互補(bǔ)？我們認(rèn)為性能上看，4D毫米波雷達(dá)未來或可在分辨率上逼近16-64線的激光雷達(dá)。4D毫米波相較于激光雷達(dá)的主要優(yōu)缺點(diǎn)有：優(yōu)點(diǎn)：1）不受天氣影響。毫米波的分辨率越高，穿透能力越強(qiáng)、大氣衰減小、受雨雪煙塵等天氣影響小，故而毫米波雷達(dá)具有全天時(shí)全天候的工作能力。2）測速?？赏ㄟ^多普勒效應(yīng)直接測速，并且測速精度較高，可以對攝像頭等其他傳感器形成互補(bǔ)。3）成本低。4D毫米波雷達(dá)主流方案是基于硅基的CMOS，成本較激光雷達(dá)更低。4）測距長。4D毫米波雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)300m甚至更遠(yuǎn)范圍的覆蓋，激光雷達(dá)一般感知距離在210-250m左右；5）穿透性強(qiáng)在一些場景上表現(xiàn)更優(yōu)。例如理論上可以直接通過穿透實(shí)現(xiàn)對前前車的識別與探測。缺點(diǎn)：1）性能不及激光雷達(dá)。目前4D毫米波雷達(dá)的方位角*俯仰角分辨率1*1度左右；激光雷達(dá)可達(dá)到0.1*0.1度。2）多普勒效應(yīng)的局限性。在對橫向移動(dòng)的物體、距離較近的兩輛車、人車等場景的識別上尚存在缺陷。基于毫米波雷達(dá)/激光雷達(dá)分別在全天候工作能力/對物體的精準(zhǔn)檢測識別等方面有一定程度的不可替代性，我們認(rèn)為長期來看，在自動(dòng)駕駛、高級別輔助駕駛階段，4D毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)并非替代關(guān)系。另一方面，如何實(shí)現(xiàn)感知層的前融合、算法處理能力的提升或?qū)⑹羌す饫走_(dá)、4D毫米波雷達(dá)充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，將“科技感”、“安全感”轉(zhuǎn)化為自動(dòng)駕駛性能提升的關(guān)鍵。短期考慮低階輔助駕駛對傳感器性能的要求較低、主機(jī)廠的降本壓力較大，4D毫米波雷達(dá)或?qū)⒙氏葘?shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)上車。成本上看，共生還是共滅？從單個(gè)傳感器的角度看：毫米波雷達(dá)的成本區(qū)間大致為30-80美元，4D毫米波雷達(dá)的成本約為300美元。硬件BOM拆分：射頻前端MMIC（包括發(fā)射、接收、及信號處理器）的成本約占50%、PCB（包括接收、發(fā)射天線）的成本約占20%、DSP/FPGA的成本約占20%；其它硬件成本約占10%。由此可見，MMIC芯片與天線是4D毫米波雷達(dá)成本的重要組成部分，也是未來降本的關(guān)鍵領(lǐng)域。根據(jù)加特蘭微電子在接受EET的采訪時(shí)表示，毫米波雷達(dá)成本在CMOSSoC+AiP的技術(shù)下可實(shí)現(xiàn)大幅縮減，較CMOSSoC/CMOS/SiGe/GaAs方案分別節(jié)約25/50/70/85%的成本?？紤]到車企對智能駕駛配置的選擇決策不單依賴于某一種傳感器的價(jià)格，而是綜合考慮整個(gè)智能駕駛硬件BOM成本、自動(dòng)駕駛數(shù)據(jù)采集的長遠(yuǎn)訴求、以及品牌形象定位。我們對智能駕駛硬件的BOM進(jìn)行拆解。從整個(gè)智能駕駛硬件BOM的角度看：我們基于市面上主流高級別輔助駕駛的硬件配置成本測算1。當(dāng)前各品牌旗艦車型智能駕駛硬件的平均總成本為10,531元；其中激光雷達(dá)占26.8%、攝像頭占24.4%、毫米波雷達(dá)占17.6%、芯片占11.6%、高精度地圖與定位占10.2%、V2X占5.7%、超聲波雷達(dá)占3.7%。4D毫米波的市場規(guī)模測算1）汽車銷量：根據(jù)公安部2022年3月數(shù)據(jù)，我國千人汽車保有量約為210輛，距離發(fā)達(dá)國家每千人四百輛的汽車保有量仍有差距。疊加經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇等宏觀因素向好，我們預(yù)測2022-2030年中國新能源汽車銷量的CAGR為20%；整體汽車銷量的CAGR為2%，維持低個(gè)位數(shù)增長。2）智能駕駛：乘用車L2級輔助駕駛將成為標(biāo)配?？紤]到L3級以上級別自動(dòng)駕駛所面臨的法規(guī)、權(quán)責(zé)、以及技術(shù)長尾問題，我們預(yù)測2025年之前，輔助駕駛配置向L2/L2+級別升級（ADAS）將是大規(guī)模商業(yè)化落地的主要方向。具體而言，我們預(yù)測L0/L1級車型將向L2升級，L2以下級別滲透率將由2021年的71.6%下降到2030年的29.3%，而L2級別智能駕駛滲透率將由2021年的28.4%上升至2030年的59.9%，L3及以上級別智能駕駛?cè)〉靡欢ǖ耐黄啤?）4D毫米波雷達(dá)：受汽車智能化趨勢的影響，我們預(yù)測2030年中國4D毫米波雷達(dá)市場規(guī)模有望達(dá)到449億元。4D毫米波的技術(shù)路線探討前端收發(fā)模塊MMIC：級聯(lián)、CMOS、AiP設(shè)計(jì)：級聯(lián)、單芯片、虛擬孔徑4D毫米波雷達(dá)的技術(shù)路線主要分為三種，分別是多級聯(lián)、級聯(lián)+虛擬孔徑成像技術(shù)、以及集成芯片。（1）多級聯(lián)：級聯(lián)方案以成熟的標(biāo)準(zhǔn)雷達(dá)芯片為基礎(chǔ)，在業(yè)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。級聯(lián)方案通常應(yīng)用德州儀器、英飛凌、恩智浦等公司的標(biāo)準(zhǔn)雷達(dá)芯片，通過2級聯(lián)、4級聯(lián)或8級聯(lián)方式增加天線數(shù)量，形成多發(fā)多收通道。由于該方案基于成熟芯片打造，前期開發(fā)難度低，有利于加快產(chǎn)品上市節(jié)奏。目前，大陸集團(tuán)、采埃孚、博世、安波福、華為、華域汽車等零部件供應(yīng)商，均基于級聯(lián)方案打造4D毫米波雷達(dá)。但由于級聯(lián)方案由多顆芯片級聯(lián)而成，產(chǎn)品尺寸較大、功耗較高。另一方面，天線之間存在互相干擾的問題，零部件供應(yīng)商需要解決信噪比較低的問題。（2）集成芯片：集成芯片方案集成度更高，對技術(shù)應(yīng)用的要求提升。集成芯片方案通過將多發(fā)多收天線集成在一顆芯片中，以ASIC芯片實(shí)現(xiàn)上述功能。與級聯(lián)方案相比，集成芯片方案集成度更高，有利于大幅縮小4D毫米波雷達(dá)的體積，降低產(chǎn)品功耗。但由于芯片方案尚未完全成熟，該方案成本較高。根據(jù)Vehicle數(shù)據(jù)，現(xiàn)階段集成芯片方案的4D毫米波雷達(dá)單價(jià)約為300-400美元，級聯(lián)方案則為150-200美元。同時(shí)，采用集成芯片方案的廠商需要解決天線密集布置、天線之間互相干擾等問題，對技術(shù)應(yīng)用的要求更高。目前，Arbe、Uhnder、Vayaar為該技術(shù)路線的代表性企業(yè)。（3）級聯(lián)+虛擬孔徑成像：級聯(lián)+虛擬孔徑成像方案通過算法實(shí)現(xiàn)天線數(shù)量倍增。對于傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)而言，產(chǎn)生多種波形的唯一方法是增加接收天線數(shù)量。級聯(lián)+虛擬孔徑成像方案在標(biāo)準(zhǔn)雷達(dá)芯片的基礎(chǔ)上，借助虛擬孔徑成像算法進(jìn)行相位調(diào)制，使得每根接收天線在不同時(shí)間產(chǎn)生不同的相位響應(yīng)，從而將原有物理天線虛擬至十倍甚至數(shù)十倍，角分辨率能夠從10°提升至1°。與級聯(lián)方案相比，該方案使用的芯片數(shù)量更少，有利于縮小產(chǎn)品尺寸，降低產(chǎn)品功耗。與集成芯片方案相比，該方案使用的芯片更加成熟，且不依賴于特定廠商的芯片方案，兼容度更高。該方案在虛擬孔徑成像算法、天線布局等方面具有較高壁壘，目前的主要參與者為傲酷和幾何伙伴。級聯(lián)方案開發(fā)難度低、產(chǎn)品落地快，成為國外內(nèi)為主流技術(shù)路線。TI在公司早期推出的毫米波雷達(dá)芯片AWR1243中通過發(fā)射FMCW信號來探測目標(biāo)的距離和速度，而使用時(shí)分波形的方式將三個(gè)發(fā)射和四個(gè)接收構(gòu)成的12個(gè)虛擬通道來探測角度，然而受限于角度分辨率，其獲取的目標(biāo)信息有效。而毫米波雷達(dá)系統(tǒng)級聯(lián)方案，通過將四個(gè)三發(fā)四收的單個(gè)MIMO芯片級聯(lián)方案可以構(gòu)成12發(fā)16收的MIMO雷達(dá)陣列，此時(shí)雷達(dá)系統(tǒng)的虛擬通道數(shù)可從12提升到了192，該方法可以極大地提升雷達(dá)系統(tǒng)的角度分辨率。目前大部分毫米波雷達(dá)公司，包括國內(nèi)、國外、傳統(tǒng)、頭部的雷達(dá)供應(yīng)商，都采用級聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)，一般采用2片或者4片級聯(lián)的技術(shù)方案。級聯(lián)的方式很多時(shí)候比單芯片方式更合適，效果和可行性更好。比如一個(gè)芯片的集成度非常高，單個(gè)芯片就要做得很大，因?yàn)閱稳雴纬龇浅Ｕ济娣e，成本也會(huì)很高。另外一個(gè)問題就是單芯片天線通道高頻段耦合互耦非常強(qiáng)，這是一個(gè)很不好的設(shè)計(jì)。即使通過精心設(shè)計(jì)消除互耦，也存在同一芯片中通道拉的遠(yuǎn)的傳輸距離遠(yuǎn)導(dǎo)致?lián)p耗大的問題，但如果采用分布式或級聯(lián)的解決方案，就能很好的解決這個(gè)問題。MMIC工藝：GaAs-SiGe-CMOSMMIC芯片工藝改進(jìn)（GaAs-SiGe-CMOS）推動(dòng)車載毫米波雷達(dá)系統(tǒng)成本持續(xù)下行。1）GaAs工藝時(shí)代（1990年-2009年）：早期PCBA上大部分的器件都可以使用硅來制造，只有射頻部分沒有辦法使用，主流都是采用砷化鎵（GaAs）的工藝來制造；由于砷化鎵工藝所需要的材料比較稀缺，不管是材料成本和制造成本都比較高，對于生產(chǎn)線的要求也很高。因此在2009年之前，毫米波雷達(dá)中的前端射頻芯片最初也是使用的GaAs工藝，而且集成度很低，一個(gè)毫米波雷達(dá)需要7-8顆MMICs、3-4顆BBICs。2）SiGe工藝時(shí)代（2009年至今）：SiGe（鍺硅）擁有硅工藝的集成度、良率和成本優(yōu)勢，從2009年開始SiGe工藝逐漸代替GaAs工藝，毫米波雷達(dá)前端射頻芯片的集成度大幅提升，一個(gè)毫米波雷達(dá)只需要2-5顆MMICs、1-2顆BBICs，毫米波雷達(dá)整個(gè)系統(tǒng)成本降低50%。3）CMOS工藝時(shí)代（2017年至今）：最初CMOS工藝沒法用在毫米波雷達(dá)芯片，是因?yàn)椴荒芄ぷ髟诟哳l中，以180nm為例，SiGe可以工作在180GHz以上，而CMOS工作頻率只能達(dá)到40GHz；直到2010年工藝進(jìn)步到40nm，才使得CMOS用于77GHz毫米波雷達(dá)成為可能。由于CMOS晶圓價(jià)格便宜且集成度非常高，一個(gè)毫米波雷達(dá)只需要1顆MMIC芯片、1顆BBIC芯片。波形：FMCW、PMCW目前車載毫米波雷達(dá)多采用連續(xù)調(diào)頻式（FMCW）。顧名思義，調(diào)頻連續(xù)波是連續(xù)發(fā)射調(diào)頻信號，以測量距離、角度和速度等。在該方法中，在特定周期T內(nèi)對特定頻率的連續(xù)波進(jìn)行調(diào)頻，同時(shí)傳輸該連續(xù)波。以這種方式傳輸?shù)男盘柨梢员灰暈椤皫в袝r(shí)間戳”。發(fā)射波到達(dá)目標(biāo)，其中一部分被反射。雷達(dá)接收到的反射波與原始信號混合、比較，進(jìn)行信號處理。相對其他電磁波雷達(dá)，調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)發(fā)射功率較低、成本低且信號處理相對簡單，被毫米波雷達(dá)廠商廣泛使用。調(diào)相連續(xù)波（PMCW）雷達(dá)會(huì)根據(jù)碼序列，由正交調(diào)制器對載波進(jìn)行相位調(diào)制后發(fā)送，接收來自目標(biāo)的反射信號，由正交檢測器根據(jù)發(fā)送的載波信號進(jìn)行正交檢波，在LPF中消除諧波。用ADC將檢波輸出的實(shí)部（I）和虛部（Q）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，用數(shù)字濾波器進(jìn)行頻帶限制后，用相關(guān)器計(jì)算發(fā)送碼系列和接收碼系列的相關(guān)值，通過峰值檢測來檢測目標(biāo)。PMCW毫米波雷達(dá)技術(shù),相較于傳統(tǒng)的FMCW雷達(dá)，具備探測距離更遠(yuǎn)、分辨率更高、抗干擾能力更強(qiáng)等優(yōu)勢。目前，Uhnder有一款28nm，具有12TX/16RX通道收發(fā)器的產(chǎn)品，使用自己的軟件來實(shí)現(xiàn)帶數(shù)字編碼調(diào)制（DCM）的相位調(diào)制連續(xù)波形（PMCW），有助于通過使用幾乎獨(dú)特的相位編碼探測信號來消除相互的雷達(dá)干擾。天線：分立-AoB-AiP射頻前端收發(fā)模塊集成有分立模式、AoB、AiP三次技術(shù)路線。AoB(板載天線)是指將天線貼在高頻PCB板上；AiP(封裝天線)是指將天線和芯片集成封裝到一起，天線采用IC封裝工藝制作。相比于AoB，AiP具有以下優(yōu)勢：1)帶有天線封裝的雷達(dá)傳感器的板級面積比采用AoB的傳感器的天線所占板級空間的面積小約30%。2)降低高頻PCB基板面積，可以降低BOM成本。3)由毫米波雷達(dá)芯片廠商做了天線設(shè)計(jì)部分，毫米波雷達(dá)系統(tǒng)廠商無需做天線設(shè)計(jì)和開發(fā)，可以降低工程成本。4)由于從硅芯片到天線的路徑更短，因此可以實(shí)現(xiàn)更高的效率和更低的功耗。小型化、增加新的應(yīng)用場景、易安裝、低成本是AiP技術(shù)的核心優(yōu)勢。考慮到未來車載4D毫米波雷達(dá)的發(fā)展趨勢，采用AiP技術(shù)將帶來更小的雷達(dá)尺寸、更低的雷達(dá)成本、更靈活的應(yīng)用場景。系統(tǒng)：分立-模塊合成-SoC集成4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集成技術(shù)經(jīng)歷了分立模式、模組合成、SoC集成三次技術(shù)升級，我們認(rèn)為，SoC集成是未來發(fā)展趨勢。MMIC、DSP(數(shù)字信號處理器)、MCU(微控制器)是4D毫米波雷達(dá)的核心部件，不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集成技術(shù)代表了這三個(gè)部件不同的集成方式：1)分立模式：指MMIC,DSP和MCU模塊都分開，可由不同的供應(yīng)商提供產(chǎn)品2)模組合成：MMIC與DSP集成，或者DSP與MCU集成3)SoC集成：SoC(SystemonaChip)是指將多個(gè)電子元件、模塊或者子系統(tǒng)集成到一塊芯片上的技術(shù)。這里指將MMIC，DSP，MCU集成在雷達(dá)SoC芯片上。低成本、小型化、高性能、低功耗是SoC集成最大優(yōu)勢，也符合車載4D毫米波雷達(dá)未來的發(fā)展趨勢：1)高集成帶來的直接優(yōu)勢就是高性價(jià)比，因?yàn)榭梢杂脝蜸oC方案解決以前用三個(gè)子系統(tǒng)組成的毫米波雷達(dá)傳感器，這顯著降低了毫米波雷達(dá)的成本，大幅拉低了車載毫米波雷達(dá)硬件的開發(fā)難度。2)將各個(gè)部件集中在一塊芯片上，可以減小毫米波雷達(dá)體積。3)各部件排布更為緊密，有效較少了各部件之間信息傳輸?shù)膿p耗，提高了信息傳輸效率。4D毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈主要分為上游射頻MMIC芯片、高頻PCB、處理芯片以及后端算法等相關(guān)企業(yè)，中游包括成品毫米波雷達(dá)的生產(chǎn)企業(yè)，下游則為主機(jī)廠。1）MMIC芯片目前主要來自恩智浦、英飛凌、德州儀器、Mobileye等海外芯片設(shè)計(jì)公司，我國國產(chǎn)實(shí)力相對薄弱，國內(nèi)廠商有加特蘭微電子、清能華波、矽杰微電子等。2）上游PCB方面，主要企業(yè)包括Rogers、Isola以及國內(nèi)的滬電股份、生益電子、深南電路等。3）整機(jī)/解決方案供應(yīng)商方面，傳統(tǒng)Tier1普遍采用級聯(lián)技術(shù)在4D產(chǎn)品量產(chǎn)方面走在前列，主要為Arbe、博世、大陸、海拉等，新進(jìn)入廠商或依托專用芯片組和虛擬孔徑方案實(shí)現(xiàn)換道超車，如Arbe產(chǎn)品通道數(shù)具備較強(qiáng)競爭力。國內(nèi)主要整機(jī)廠商包括經(jīng)緯恒潤、威孚高科、華域汽車、森思泰克等。傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)市場：主要被海外企業(yè)主導(dǎo)。毫米波雷達(dá)市場主要被海外企業(yè)主導(dǎo)，國外企業(yè)包括博世、大陸、電裝Denso、海拉、富士通、采埃孚等。根據(jù)高工智能汽車測算，2021年僅博世、大陸兩家企業(yè)就占據(jù)了國產(chǎn)乘用車市場超過50%的市場份額。4D毫米波市場：國內(nèi)上車量產(chǎn)快，MMIC芯片和軟件算法仍是稀缺標(biāo)的。國內(nèi)市場方面，4D毫米波雷達(dá)已搭載于上汽集團(tuán)旗下飛凡汽車、長安汽車旗下深藍(lán)品牌等量產(chǎn)車型，產(chǎn)品量產(chǎn)速度領(lǐng)先。但是，在車載毫米波雷達(dá)中，MMIC芯片和軟件算法等關(guān)鍵部件仍被國外企業(yè)掌控，而如博世、恩智浦等企業(yè)在軟件硬件層面具備雙重優(yōu)勢，各類MMIC、DSP、FPGA、CMOS芯片產(chǎn)品也以過硬的品質(zhì)成為業(yè)內(nèi)首選。軟件方面：國內(nèi)目前急缺類似華為這種能夠在軟件算法軟件有所突破的供應(yīng)商；芯片供應(yīng)商方面：開始有了一定的積累，如CMOS供應(yīng)商中國電科、加特蘭、岸達(dá)科技等。MMIC芯片英飛凌英飛凌科技公司于1999年在德國慕尼黑正式成立，是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司之一。公司和博世合作非常緊密，長期為博世定制雷達(dá)芯片。英飛凌在2009年推出了全球首款基于SiGe技術(shù)的77GHz車用毫米波雷達(dá)芯片，迄今為止英飛凌在77GHz毫米波雷達(dá)MMIC市場占據(jù)2/3份額。2017年英飛凌發(fā)布了RTN7735PL，3發(fā)4收。2020年英飛凌發(fā)布RXS816x，可以支持4D雷達(dá)級聯(lián)，3發(fā)4收方案。2022年11月英飛凌發(fā)布新一代CTRX8181收發(fā)器，4發(fā)4收，這也是英飛凌發(fā)布的首款采用28nmCMOS工藝的MMIC，此前英飛凌所有的MMIC都是130nmSiGe工藝，CTRX8181的發(fā)布說明英飛凌直接跳過了40/45nmCMOS工藝。在毫米波雷達(dá)專用MCU上，英飛凌主要有TC3x和TC4x，TC4x相比于TC3x升級了信號處理單元SPU，增加了可以運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)算法的并行計(jì)算單元PPU。其中TC3x系列中可以用做毫米波雷達(dá)專用處理器的是TC336、TC356/357、TC397，性能最強(qiáng)的TC397可以支持3片/5片RXS8162級聯(lián)。而下一代TC4x系列基于臺(tái)積電28nm，首批樣品將于2023年底提供給客戶，將最快于2024年開啟交付，其信號處理單元從上一代的SPU2.0升級為了SPU3.0，使得FFT等信號處理運(yùn)算延遲大幅減少；增加了并行計(jì)算單元PPU，可以運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)算法。德州儀器德州儀器于1930年在美國德克薩斯州成立，是一家全球性的半導(dǎo)體公司，致力于設(shè)計(jì)、制造、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片。TI在2018年就開始提供基于AWR2243的4片級聯(lián)方案，是最早布局4D成像毫米波雷達(dá)的廠商之一。TI現(xiàn)在已經(jīng)推出了兩代毫米波雷達(dá)芯片產(chǎn)品，第一代主要用來做角雷達(dá)，第二代用于前雷達(dá)和高端前角雷達(dá)，TI是三家芯片大廠中唯一一家已經(jīng)將MMIC和雷達(dá)MCU集成在一起打包售賣的廠商：其中第一代（AWR1XXX）一共發(fā)布了5款芯片；第二代（AWR2XXX）有2款芯片，第二代MMIC射頻性能比第一代整體高50%，另外SoC數(shù)字信號處理性能也比第一代好，DSP、MCU核心、HWA等均進(jìn)行了升級。TI的毫米波雷達(dá)芯片集成度越來越高，集成度提升的好處在于成本下降，節(jié)省PCB面積。第一代產(chǎn)品主要用來做角雷達(dá)，其中用AWR1642做后角雷達(dá)，用AWR1843做4D角雷達(dá)；第二代產(chǎn)品用來做前雷達(dá)和高端角雷達(dá)，其中AWR2243用來做4D成像毫米波雷達(dá)，用AWR2943和AWR2944做高端前角雷達(dá)和前雷達(dá)。恩智浦恩智浦半導(dǎo)體創(chuàng)立于2006年，總部位于荷蘭埃因霍溫，是全球領(lǐng)先的嵌入式應(yīng)用安全連接解決方案提供商。NXP目前主推的MMIC芯片一共有兩代：TEF81XX和TEF82XX。NXP從飛思卡爾時(shí)代就和大陸集團(tuán)有長期合作，為大陸集團(tuán)ARS300和ARS400系列提供射頻芯片和雷達(dá)MCU，但是為大陸提供的MMIC芯片不對中國銷售，這一時(shí)期NXP提供的MMIC都是基于SiGe工藝。2018年NXP開始提供基于40nmCMOS工藝的MMIC也就是TEF810X系列，TEF810X系列包含7個(gè)型號，包括最低端的1發(fā)3收、中端2發(fā)4收、高端的3發(fā)4收。2020年NXP發(fā)布了新一代MMIC芯片TEF82系列，3發(fā)4收。NXP針對4D成像毫米波雷達(dá)主要有兩個(gè)芯片組：（1）第一個(gè)芯片組是TEF82系列，第二代CMOS射頻芯片，預(yù)計(jì)最快2022年下半年量產(chǎn)；（2）后端信號處理芯片S32R45系列和S32R41系列：45系列已經(jīng)在2022年初量產(chǎn)，支持4片MMIC級聯(lián)；41系列新版本芯片在2022年底量產(chǎn)，支持2片MMIC級聯(lián)。S32R45相比S32R41增加了LAX矩陣加速器，擁有300GFLops算力，可以支持超分辨算法計(jì)算。加特蘭微電子加特蘭微電子科技創(chuàng)立于2014年，是CMOS工藝毫米波雷達(dá)芯片開發(fā)與設(shè)計(jì)的領(lǐng)導(dǎo)者。公司匯聚了射頻毫米波電路設(shè)計(jì)、雷達(dá)系統(tǒng)算法研發(fā)、大規(guī)模數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)、高頻天線設(shè)計(jì)以及汽車級芯片量產(chǎn)運(yùn)營等領(lǐng)域的頂尖人才，并于2017年成功量產(chǎn)了全球首個(gè)汽車級CMOS工藝77/79GHz毫米波雷達(dá)射頻前端芯片，率先實(shí)現(xiàn)了在汽車前裝市場的突破。隨著汽車自動(dòng)駕駛和駕駛輔助技術(shù)的快速發(fā)展，高性能、易開發(fā)、小型化成為毫米波雷達(dá)發(fā)展的熱點(diǎn)和趨勢。加特蘭率先推出了集成雷達(dá)基帶處理的SoC芯片，為毫米波雷達(dá)傳感器的開發(fā)實(shí)現(xiàn)帶來了全新的變革。公司又進(jìn)一步推出了AiP技術(shù)，通過在芯片封裝內(nèi)部集成天線陣列，減少用戶天線設(shè)計(jì)和高頻板材投入，并大幅縮短模塊研發(fā)和生產(chǎn)周期，加速毫米波雷達(dá)在汽車和行業(yè)市場的普及。公司堅(jiān)持汽車級可靠性和安全性的設(shè)計(jì)理念，通過了ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證和ISO26262功能安全管理體系認(rèn)證。產(chǎn)品滿足AEC-Q100的可靠性規(guī)范，包含計(jì)算單元的SoC產(chǎn)品達(dá)到ASIL-B的功能安全等級。2022年12月20日，加特蘭舉辦“NextWave”CalterahDay活動(dòng)，發(fā)布了下一代全新毫米波雷達(dá)SoC芯片系列——Andes，代表了目前毫米波雷達(dá)技術(shù)的前沿。Andes系列芯片可實(shí)現(xiàn)4D高端雷達(dá)以及成像雷達(dá)功能。加特蘭CEO陳嘉澍博士在新品發(fā)布會(huì)上提到，車載毫米波雷達(dá)有三大發(fā)展趨勢：小尺寸低功耗雷達(dá)、高性價(jià)比雷達(dá)和4D成像雷達(dá)。加特蘭擁有全面的毫米波雷達(dá)芯片產(chǎn)品組合，可滿足三大雷達(dá)發(fā)展趨勢的需求。截至2022年12月20日，加特蘭已服務(wù)超400家客戶，與20余家OEM車企達(dá)成合作，賦能70余款乘用車，累計(jì)汽車芯片出貨量超過300萬片。4D毫米波雷達(dá)整機(jī)/解決方案ArbeArbeRobotics是新一代4D成像雷達(dá)解決方案的頭部企業(yè)，總部位于以色列特拉維夫，于2021年10月通過SPAC的方式在納斯達(dá)克上市，是第一家在美國公開上市的汽車成像雷達(dá)公司。ArbeRobotics公司自主開發(fā)的雷達(dá)芯片組解決方案鳳凰，適用于L2.5/L3/L4/L5場景的4D點(diǎn)云高清成像雷達(dá)，四個(gè)維度分別為Azimuth（水平夾角），Elevation（高程），Range（距離）和Speed（本車速度矢量），優(yōu)點(diǎn)是支持全天候測量，易車規(guī)，測速準(zhǔn)，成本低，并且可以高清點(diǎn)云成像，達(dá)到高角分辨率，特別是高程角分辨率。Arbe2022年全年?duì)I收350萬美元，同比增長59.1%。2022年全年的新訂單營收為160萬美元，截至2022年12月31日，積壓訂單金額為20萬美元。2022年全年的毛利潤為63.5%，上年同期為36.0%，主要與規(guī)模經(jīng)濟(jì)、收入構(gòu)成和Arbe逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)而降低單位成本有關(guān)。公司2023年的預(yù)期營收將在500萬美元至700萬美元之間，同比增長大約71%。Arbe目前一共發(fā)布了2款產(chǎn)品：48發(fā)48收毫米波雷達(dá)芯片組Phoenix，作為前雷達(dá)；以及24發(fā)12收毫米波雷達(dá)芯片Lynx，作為角雷達(dá)。（1）Phoenix：Arbe的毫米波雷達(dá)芯片組Phoenix由發(fā)射器（單顆12發(fā)）、接收器（單顆24收）、處理器三部分構(gòu)成，Arbe在2018年發(fā)布的RF射頻芯片，在2020年發(fā)布雷達(dá)處理器。雷達(dá)處理器最多可以支持4顆發(fā)射器和2顆接收器，也就是48發(fā)48收射頻信號的處理，采用格羅方德半導(dǎo)體公司22nm射頻CMOS工藝，幀率約30Hz。（2）Lynx：Lynx發(fā)布于2022Q1，Lynx也是由發(fā)射器、接收器、專用處理芯片三部分構(gòu)成，但是由于是24發(fā)12收的方案，因此虛擬通道數(shù)為288個(gè)，成本和性能較Phoenix更低，適合用做角雷達(dá)和更低價(jià)位車型前雷達(dá)。博世博世集團(tuán)從事汽車與智能交通技術(shù)、工業(yè)技術(shù)、消費(fèi)品和能源及建筑技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)，總部設(shè)在德國南部斯圖爾加市，是全球領(lǐng)先的技術(shù)和服務(wù)供應(yīng)商。2023年4月4日，博世首次在中國市場推出了其第五代雷達(dá)極致版——4D成像雷達(dá)，采用76-77GHz頻段，最遠(yuǎn)探測距離可達(dá)302米，水平視場可達(dá)120度，垂直視場可達(dá)24度。今年3月，博世宣布與芯片代工廠GlobalFoundries達(dá)成合作協(xié)議，開發(fā)用于自動(dòng)駕駛功能的雷達(dá)芯片，其德國工廠將開始生產(chǎn)高頻雷達(dá)芯片。根據(jù)計(jì)劃，博世基于新解決方案的首個(gè)雷達(dá)SoC將于今年下半年交付，用于新一代汽車?yán)走_(dá)的進(jìn)一步測試和驗(yàn)證。在公司經(jīng)營方面，2022年公司營業(yè)收入為961.6億美元，同比增長12.0%，集團(tuán)息稅前利潤為40.3億美元，同比增長15.6%。其中，集團(tuán)汽車與智能交通技術(shù)業(yè)務(wù)取得了17%的銷售額增長，達(dá)到了572.2億美元。大陸大陸集團(tuán)是德國運(yùn)輸行業(yè)制造商，主要產(chǎn)品為輪胎，制動(dòng)系統(tǒng)，車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)噴射系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速表，以及其他汽車和運(yùn)輸行業(yè)零部件，總部設(shè)在德國漢諾威。大陸集團(tuán)深耕車載毫米波雷達(dá)數(shù)十年，自2016年推出劃時(shí)代的ARS4XX77GHz毫米波前向雷達(dá)和BSD3XX24GHz毫米波盲區(qū)檢測雷達(dá)，目前前向雷達(dá)和角雷達(dá)產(chǎn)品已更迭至第五代，客戶包括了戴姆勒、寶馬、大眾、豐田等知名主機(jī)廠。2020年大陸推出了4D成像雷達(dá)ARS540，采用4顆射頻芯片級聯(lián)的方式，實(shí)現(xiàn)12發(fā)射通道，16接收通道高分辨率雷達(dá)，采用賽靈思Xillinx的ZynqUltraScale+MPSoC處理雷達(dá)信號，支持300米的探測距離和的視場角。在公司經(jīng)營方面，2022年公司營業(yè)收入為428.6億美元，同比增長16.7%，集團(tuán)息稅前利潤為21.8億美元，同比增長5.2%。經(jīng)緯恒潤經(jīng)緯恒潤成立于2003年，專注于為汽車、無人運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的客戶提供電子產(chǎn)品、研發(fā)服務(wù)和高級別智能駕駛整體解決方案。經(jīng)緯恒潤基于Arbe雷達(dá)芯片組開發(fā)的4D毫米波雷達(dá)具有48路發(fā)射和48路接收通道，探測距離達(dá)350m，并可實(shí)現(xiàn)方位向1°和俯仰向1.5°的真實(shí)孔徑分辨率，相比傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)，成像雷達(dá)分辨率提