毫米波雷達(dá)行業(yè)深度研究

毫米波雷達(dá)行業(yè)深度研究：國產(chǎn)替代拐點(diǎn)已至1.毫米波雷達(dá)持續(xù)降本推動滲透至中低端車型1.1降本主因：核心芯片工藝改進(jìn)，成本下降70%毫米波雷達(dá)核心元器件主要是MMIC、毫米波雷達(dá)專用處理器、PCB，占BOM比重分別為20%、30%、10%。毫米波雷達(dá)MMIC芯片集成了鋸齒波發(fā)生器、合成器、功率放大器PA、低噪聲放大器LNA、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC等器件；主要作用是產(chǎn)生并放大、接收毫米波信號，最后將毫米波信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。毫米波雷達(dá)專用處理器集成了CPU、雷達(dá)信號專用處理單元、存儲（SRAM、Flash、DDR/LPDDR），其中雷達(dá)信號專用處理單元可以是FPGA、DSP、或者專用單元。從毫米波雷達(dá)工作流程也可以看出，“MMIC”芯片和“雷達(dá)專用處理器”是毫米波雷達(dá)最核心的兩大元器件。以77GHz車載毫米波雷達(dá)為例，MMIC芯片上的鋸齒波發(fā)生器和合成器生成25.3-27GHz周期性的Chirp信號，經(jīng)過3倍頻器將Chirp信號的頻率變換為76-81GHz，一部分信號被傳輸至混頻器另一部分傳輸至移相器將信號的相位移動一定角度，再經(jīng)過功率放大器（PA）放大信號之后通過發(fā)射天線將Chirp信號發(fā)射到遠(yuǎn)方物體上，經(jīng)過物體反射由接收天線接收反射回來的信號。反射回來的信號經(jīng)過低噪聲放大器（LNA）放大天線接收到的信號并且降低噪聲干擾之后，傳到混頻器將Rx信號和Tx信號進(jìn)行混頻得到IF中頻信號，傳輸?shù)降屯V波器（用于限制信號，僅允許頻率之差的信號通過）,通過ADC進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換最終將中頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號——以上所有過程由MMIC芯片器件完成處理。之后，數(shù)字信號再傳輸?shù)郊闪薉SP和MCU的毫米波雷達(dá)專用處理器上經(jīng)過算法計(jì)算出距離、速度、方位角和俯仰角，并進(jìn)行目標(biāo)分類和識別。MMIC芯片工藝改進(jìn)（GaAs-SiGe-CMOS）推動車載毫米波雷達(dá)系統(tǒng)成本持續(xù)下行至初代工藝對應(yīng)成本的30%。（1）GaAs工藝時(shí)代（1990-2007）：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)只需要7-8顆MMICs、3-4顆BBICs，所以前端射頻芯片成本非常高占毫米波雷達(dá)整體成本大約40%左右。（2）SiGe工藝時(shí)代（2007-2017）：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%，其中前端射頻芯片MMIC占總成本比重從40%下降至36%。（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)格非常便宜（SiGe是8英寸晶圓，CMOS是12英寸晶圓，1個(gè)12英寸晶圓比8英寸晶圓產(chǎn)出的芯片數(shù)量要多很多，SiGe單顆芯片成本比CMOS高約20%）而且集成度非常高（可以把MMIC和數(shù)字處理芯片同時(shí)集成到一起），一個(gè)毫米波雷達(dá)只需要1顆MMIC芯片、1顆BBIC芯片；CMOS工藝與上一代SiGe相比，毫米波雷達(dá)整體系統(tǒng)成本進(jìn)一步下降了40%，其中MMIC占系統(tǒng)總成本比重從36%下降至18%。（4）SoC時(shí)代（2019年至今）：還會帶來30%的成本降低，而CMOSAiP（封裝天線）將會讓成本進(jìn)一步下降。1.2降本次因：國產(chǎn)突破，打破壟斷利潤國內(nèi)77GHz毫米波雷達(dá)啟動是在2015年，國內(nèi)最早量產(chǎn)國產(chǎn)24GHz毫米波雷達(dá)是在2018年，國產(chǎn)廠商最早量產(chǎn)國產(chǎn)77GHz毫米波雷達(dá)是在2019年。2015年左右，NXP向國內(nèi)少數(shù)本土企業(yè)開放77GHzCMOS毫米波雷達(dá)芯片，國產(chǎn)毫米波雷達(dá)的征程由此開始。2016年TI向任意客戶全面開放77GHzCMOS毫米波雷達(dá)芯片，引發(fā)了第一波車載毫米波雷達(dá)創(chuàng)業(yè)熱潮。2018年，以森思泰克、華域汽車為代表的國產(chǎn)毫米波雷達(dá)廠商率先量產(chǎn)24GHz毫米波雷達(dá)。2019年森思泰克、納瓦電子率先量產(chǎn)77GHz毫米波雷達(dá)，隨后華域汽車、德賽西威、楚航科技等國產(chǎn)廠商也陸續(xù)量產(chǎn)77GHz雷達(dá)。從2018年以來毫米波雷達(dá)價(jià)格呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢，主要由于雷達(dá)獲得國產(chǎn)突破，國內(nèi)廠商將長期占據(jù)壟斷地位的海外雷達(dá)廠商價(jià)格打了下來。目前角雷達(dá)單價(jià)大約250元，普通3D/4D前雷達(dá)單價(jià)大約500元，4D成像毫米波雷達(dá)單價(jià)大約1500元，而4D成像雷達(dá)價(jià)格將從1500元下降至1000元左右。1.3降本次因：77GHz全面替代24GHz77GHz毫米波雷達(dá)必然將完全取代24GHz毫米波雷達(dá)，一方面是因?yàn)樾阅苌希?7GHz毫米波雷達(dá)的波長比24GHz更小，并且可用帶寬比24GHz更大，從原理上來講就可以實(shí)現(xiàn)更好的性能。A.波長差異：77GHz毫米波波長是3.9mm，24GHz毫米波波長大約12.5mm。B.可用帶寬差異：76-77GHz有1G頻段可以用，而77-81有4G頻段可以用；而在24GHz這個(gè)頻段只有250M可以用。上述兩個(gè)原理上的差異會直接導(dǎo)致以下性能指標(biāo)上的差異：（1）距離分辨率：掃頻帶寬越寬，距離分辨率越小。77GHz的掃頻帶寬是24GHz的4倍甚至16倍，77GHz毫米波雷達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)更小的距離分辨率，性能更好。實(shí)際上，77GHz雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)的距離分辨率通常為4cm，24GHz雷達(dá)分辨率為75cm。（2）速度分辨率：假設(shè)幀周期相同，和波長越小，速度分辨率越小。77GHz的波長是24GHz的1/3，所以77GHz毫米波雷達(dá)的速度分辨率要比24GHz精細(xì)3倍以上。（3）角分辨率：假定PCB面積相當(dāng)，那么角分辨率是和PCB天線陣的電尺寸大小是正相關(guān)的。在相等的PCB面積下，波長越小，能夠擺放的天線和天線陣就越大（因?yàn)樘炀€間距一般設(shè)為波長的一半），所以能夠提升角分辨率。另一方面是因?yàn)閺某杀旧现v，77GHz雷達(dá)工作波長變小，對應(yīng)雷達(dá)天線尺寸和口徑變小能夠讓雷達(dá)尺寸變小進(jìn)而成本降低。天線間隔一般取波長的一半，而77GHz的電磁波波長是24GHz的1/3，因此整體天線陣列尺寸也可以分別在長和寬上減小約3倍。1.42025年中國市場規(guī)模預(yù)計(jì)204億2021年中國乘用車前雷達(dá)、后角雷達(dá)、前角雷達(dá)的前裝滲透率分別為34%、14%、2%。2021年中國乘用車前裝毫米波雷達(dá)出貨量總計(jì)1360萬顆，同比+42.3%，其中：前雷達(dá)692萬顆，同比+27%，滲透率為33.9%。角雷達(dá)668萬顆，同比+63%，其中：后角雷達(dá)580萬顆，滲透率14%；前角雷達(dá)88萬顆，滲透率2%。預(yù)計(jì)行泊一體5V5R方案占比提升+ADAS滲透率提升將帶動中國乘用車毫米波雷達(dá)市場規(guī)模從2021年的52億升至2025年的204億。2021年，L1級ADAS系統(tǒng)的主流感知方案1R1V和1R的市場份額開始萎縮，3R1V方案（1個(gè)前雷達(dá)+2個(gè)后角雷達(dá)）占比上升；L2級ADAS系統(tǒng)感知方案中，1R1V份額下滑，但仍然是市場主流，3R1V占比上升，5R1V方案（1個(gè)前雷達(dá)+2個(gè)后角雷達(dá)+2個(gè)前角雷達(dá)）逐步增長。根據(jù)下表中的假設(shè)，我們計(jì)算得到2021年中國乘用車毫米波雷達(dá)市場規(guī)模為52億，其中前雷達(dá)35億，后角雷達(dá)14億，前角雷達(dá)2億；我們預(yù)計(jì)2025年毫米波雷達(dá)市場規(guī)模為204億，其中前雷達(dá)92億（4D成像雷達(dá)占48億），后角雷達(dá)67億，前角雷達(dá)45億。2.雷達(dá)的兩大難點(diǎn)：設(shè)計(jì)和量產(chǎn)雷達(dá)設(shè)計(jì)能力核心體現(xiàn)在天線設(shè)計(jì)和軟件算法兩個(gè)環(huán)節(jié)。天線設(shè)計(jì)是各家雷達(dá)廠商能夠做出差異化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，決定了方位角和俯仰角性能（視場角、角分辨率、角度精度）。以天線布局設(shè)計(jì)為例：同樣是3發(fā)4收雷達(dá)，大陸集團(tuán)、維寧爾、采埃孚在天線陣列設(shè)計(jì)上就很不一樣，水平和垂直方向上的天線間隔和天線數(shù)量不同，進(jìn)一步影響了方位角和俯仰角性能（視場角、角度精度、角分辨率，具體關(guān)系見最后一節(jié)附錄中的公式）。例如大陸集團(tuán)3發(fā)4收MRR虛擬陣列水平孔徑有31個(gè)單位，垂直孔徑有2個(gè)單位；Veoneer的3發(fā)4收SRR水平孔徑有13個(gè)單位，垂直孔徑有2個(gè)單位——這兩款雷達(dá)物理天線數(shù)量都是相同的，但是對應(yīng)虛擬陣列水平孔徑不同，是由天線布局上的差異帶來的。軟件算法包括信號處理算法和數(shù)據(jù)處理算法，分別針對“信號處理”和“數(shù)據(jù)處理”兩個(gè)雷達(dá)計(jì)算環(huán)節(jié)，前者在DSP上計(jì)算，后者在MCU上計(jì)算?！靶盘柼幚怼杯h(huán)節(jié)是將ADC采樣后的原始數(shù)據(jù)計(jì)算處理轉(zhuǎn)化為點(diǎn)云數(shù)據(jù)的過程；“數(shù)據(jù)處理”是對點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的過程，包括追蹤、目標(biāo)分類、數(shù)據(jù)融合等環(huán)節(jié)以及更上層的ACC/AEB/BSD等應(yīng)用算法。舉例說明算法對雷達(dá)性能的影響：（1）案例1-超分辨算法：如何提升雷達(dá)角分辨率是各家雷達(dá)廠商最關(guān)注的問題之一，為了提升角分辨率最近超分辨算法開始從深度學(xué)習(xí)視覺領(lǐng)域應(yīng)用到雷達(dá)領(lǐng)域（超分辨算法主要作用是把低分辨率圖像轉(zhuǎn)化為高分辨率圖像）。（2）案例2-虛擬孔徑成像算法：雷達(dá)初創(chuàng)公司傲酷利用虛擬孔徑成像算法，其6發(fā)8收的2片級聯(lián)雷達(dá)EAGLE宣稱可以達(dá)到0.5°方位角分辨率，1°俯仰角分辨率，而大陸集團(tuán)12發(fā)16收4片級聯(lián)的雷達(dá)方位角分辨率為1°，俯仰角分辨率為2.3°，傲酷硬件配置更低但通過軟件算法將角分辨率等表觀性能指標(biāo)做到比硬件更強(qiáng)的雷達(dá)還要好的性能。毫米波雷達(dá)軟件人員配置遠(yuǎn)大于硬件人員配置，由此可見軟件算法對毫米波雷達(dá)的重要性。凌波微步創(chuàng)始人于勝民認(rèn)為在毫米波雷達(dá)總成本里算法大概占70%，硬件占30%。從毫米波雷達(dá)公司人員配置上來說，研發(fā)人員中軟件人員：硬件人員大概是5:1的比例。由此可以看出軟件算法在毫米波雷達(dá)研發(fā)中的重要程度。量產(chǎn)主要是指生產(chǎn)制造能力，良率直接影響了產(chǎn)品成本，多家雷達(dá)廠商創(chuàng)始人都認(rèn)為如何把雷達(dá)良率做高、成本做到足夠低是最難的環(huán)節(jié)。納瓦電子總裁李建林提到過：“如果將供應(yīng)商能力的滿分?jǐn)?shù)設(shè)置為一百的話，研發(fā)占三十分，生產(chǎn)則占七十分”。產(chǎn)品的直通率（從物料加工到組裝成品一次性成功合格品的比率）和良率直接決定了產(chǎn)品的穩(wěn)定性可靠性和成本的高低。從行業(yè)來看，目前業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品直通率為70-80%左右，納瓦電子的直通率在2020年10月已經(jīng)達(dá)到97%。楚航科技創(chuàng)始人楚詠焱也在高工智能汽車會議上提到過“毫米波雷達(dá)的性能倒不是最難的，其實(shí)如何把價(jià)格做到最便宜把良率做到最高是比較難的”。小批量的雷達(dá)產(chǎn)品樣件是容易的，但是實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)是件門檻很高的事，不僅需要嚴(yán)格把控品質(zhì)，將產(chǎn)線調(diào)試跑通，還要做到快速標(biāo)定，以保證產(chǎn)品品質(zhì)的一致性。形成“產(chǎn)能上升-良率上升-BOM成本下降-銷量上升”的正循環(huán)，可以使得雷達(dá)價(jià)格足夠便宜，目前楚航能做到97-98%的良率。森思泰克創(chuàng)始人秦屹也說過：“搞明白雷達(dá)怎么研發(fā)只是第一步，而后續(xù)的測試流程和量產(chǎn)與質(zhì)量管控體系才是重中之重（雷達(dá)的研發(fā)、測試和制造流程）”。3.為什么此前國產(chǎn)替代進(jìn)展緩慢？競爭格局：前雷達(dá)和角雷達(dá)前五都是海外Tier1；而且前雷達(dá)集中度明顯高于角雷達(dá)，門檻更高，CR3份額分別為80%和60%，CR5份額分別為98%和85%。前雷達(dá)集中度高于角雷達(dá)說明前雷達(dá)行業(yè)門檻和競爭難度明顯高于角雷達(dá)。角雷達(dá)也成為國產(chǎn)廠商相對而言容易突破的細(xì)分市場，森斯泰克在角雷達(dá)市場排名第6（國內(nèi)本土廠商中排名第1），但是在前雷達(dá)市場份額卻幾乎為0。由于2015年之前雷達(dá)芯片禁售，因此中國毫米波雷達(dá)起步時(shí)間比國外晚了近17年，——這是導(dǎo)致目前國內(nèi)雷達(dá)市場仍由國外Tier1主導(dǎo)的最根本原因。國外車載毫米波雷達(dá)起步于1998年，歷經(jīng)24GHz、77GHz、4D雷達(dá)、4D成像雷達(dá)四個(gè)階段。（1）24GHz雷達(dá)：1998年24GHz毫米波雷達(dá)首次搭載在奔馳上，國外24GHz毫米波雷達(dá)由此起步。（2）77GHz雷達(dá)：2010年77GHz雷達(dá)MMIC問世，相較于24GHz毫米波雷達(dá)，77GHz能夠讓雷達(dá)尺寸變小進(jìn)而成本降低，另外能夠多集成幾個(gè)通道，性能大幅提升，這是汽車?yán)走_(dá)大規(guī)模量產(chǎn)裝車的重要里程碑。（3）4D雷達(dá)：在2015年之前毫米波雷達(dá)只能獲得3D信息（距離、速度、方位角）只能做水平探測，不能獲得高度信息；到2015年大陸博世發(fā)布第四代雷達(dá)，整個(gè)雷達(dá)行業(yè)進(jìn)入4D雷達(dá)時(shí)代，相比于3D雷達(dá)新增俯仰角，從而能夠獲得高度維度信息。（4）4D成像雷達(dá)：2020年9月大陸發(fā)布成像雷達(dá)大陸ARS540，雷達(dá)開始進(jìn)入4D成像時(shí)代，雷達(dá)從此可以生成相對密集的點(diǎn)云，毫米波雷達(dá)作用也從對外輸出目標(biāo)變?yōu)閷χ車h(huán)境建模。國內(nèi)毫米波雷達(dá)起步于2015年，2018年少數(shù)幾家廠商開始量產(chǎn)24GHz雷達(dá)，2019年量產(chǎn)77GHz雷達(dá)，在第五代成像雷達(dá)上仍然是追趕狀態(tài)。相比之下，國內(nèi)廠商從2015年才逐步拿到毫米波雷達(dá)芯片開始研發(fā)24GHz毫米波雷達(dá)，此時(shí)國外已經(jīng)量產(chǎn)第四代4D雷達(dá)而且開始著手研發(fā)第五代4D成像毫米波雷達(dá)。在4D成像毫米波雷達(dá)上，2021年大陸集團(tuán)已經(jīng)量產(chǎn)ARS540，采埃孚4D成像雷達(dá)2022年也已經(jīng)搭載到上汽飛凡R7，博世進(jìn)展稍慢在2021年10月首次展示了第五代雷達(dá)（至尊版），但是沒有公布具體量產(chǎn)時(shí)間；而絕大多數(shù)國內(nèi)Tier1仍在研發(fā)中，僅少數(shù)廠商拿到4D成像雷達(dá)定點(diǎn)（例如福瑞泰克拿到吉利路特斯定點(diǎn)并預(yù)計(jì)2022年底量產(chǎn)，楚航科技也將在2022年底量產(chǎn)）。另外，還需要特別說明的是：前雷達(dá)市場的國產(chǎn)替代難度比角雷達(dá)市場更高（因此前雷達(dá)市場集中度更高），主要因?yàn)榍袄走_(dá)涉及到控制功能和功能安全。一個(gè)完整的ADAS系統(tǒng)涉及感知、決策規(guī)劃、控制執(zhí)行三大環(huán)節(jié)，角雷達(dá)更多是輔助功能，前雷達(dá)會涉及到控制功能，所以前雷達(dá)漏報(bào)率和誤報(bào)率要求比角雷達(dá)要求更高，前雷達(dá)的進(jìn)入門檻也高于角雷達(dá)。具體而言，角雷達(dá)提供的是BSD（盲點(diǎn)監(jiān)測）、LCA（變道輔助）、RCTA（后方交通穿行提示）、DOW（開門預(yù)警）、RCW（后向碰撞預(yù)警）、FCTA（前方交通穿行提示）、FCW（前防撞預(yù)警）等預(yù)警性功能，最終輸出的結(jié)果是警告提示；而前雷達(dá)提供的是AEB（緊急剎車制動）、ACC（自適應(yīng)巡航），最終輸出的結(jié)果是進(jìn)行剎車、加減速等控制功能。因此國內(nèi)本土毫米波雷達(dá)廠商通常是從“乘用車角雷達(dá)”市場開始切入，再切入“商用車前雷達(dá)”市場（重卡和客車強(qiáng)制性安裝），最后進(jìn)入“乘用車前雷達(dá)”市場。4.雷達(dá)國產(chǎn)替代時(shí)機(jī)已至雖然此前毫米波雷達(dá)國產(chǎn)替代進(jìn)展緩慢，但是我們認(rèn)為從現(xiàn)在開始國產(chǎn)毫米波雷達(dá)廠商替代國外廠商的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，主要因?yàn)椋涸?：行泊一體趨勢已經(jīng)確定，我們預(yù)計(jì)行泊一體滲透率將從5%（2022年）提升至45%（2025年）。行泊一體是從2022年下半年興起的行業(yè)趨勢，之前行車系統(tǒng)和泊車系統(tǒng)各自用一套獨(dú)立的傳感器和控制器，感知單元和算力都是獨(dú)立的無法復(fù)用；行泊一體就是把行車和泊車算法同時(shí)運(yùn)行在一個(gè)SoC上，同時(shí)實(shí)現(xiàn)算力和傳感器的深度復(fù)用，整體成本相較于行車和泊車兩套系統(tǒng)的形式可以節(jié)省20-30%。行泊一體對于雷達(dá)國產(chǎn)替代的意義在于：行泊一體趨勢讓國產(chǎn)系統(tǒng)廠商開始掌握行車系統(tǒng)話語權(quán)；如果行車系統(tǒng)仍由海外Tier1把控，那么和系統(tǒng)一起搭售的毫米波雷達(dá)是不可能用國產(chǎn)廠商的，必然會用海外Tier1自己的雷達(dá)。國外在行泊一體方案上比國內(nèi)反應(yīng)慢，至今仍然沒有5V5R行泊一體方案儲備應(yīng)對已經(jīng)火起來的市場趨勢?？梢钥吹讲┦?V5R行泊一體方案預(yù)計(jì)于2024年量產(chǎn)。博世與文遠(yuǎn)知行合作開發(fā)的L2+級別高階智能駕駛方案（覆蓋城市、高架以及高速等應(yīng)用場景）已獲得定點(diǎn)，預(yù)計(jì)將于2023年量產(chǎn)，但是是基于大算力域控制器（5R13VxL）而非5V5R低算力行泊一體方案。原因2：國內(nèi)雷達(dá)性能已經(jīng)和國外大廠接近。理想汽車已經(jīng)搭載了森思泰克的前雷達(dá)和角雷達(dá)。此前2021款理想ONE采用的是博世第五代毫米波雷達(dá)，但是由于芯片短缺，理想汽車也找到國內(nèi)頭部毫米波雷達(dá)公司森思泰克進(jìn)行補(bǔ)充。2019年森思泰克在研車載雷達(dá)項(xiàng)目16個(gè)，2021年定點(diǎn)車型100多個(gè)。森思泰克全套5R毫米波雷達(dá)解決方案已經(jīng)拿下兩家國內(nèi)排名前三的頭部車企定點(diǎn)，并且分別在2022年底和2023年Q2末量產(chǎn)上市。楚航科技也已經(jīng)獲得長城汽車、長安、奇瑞、哪吒汽車、零跑汽車等30多家整車廠50多款車型的前裝定點(diǎn)（其中哪吒和零跑定點(diǎn)項(xiàng)目包括前雷達(dá)）。德賽西威毫米波雷達(dá)也已經(jīng)在奇瑞、通用五菱量產(chǎn)。國產(chǎn)雷達(dá)逐漸在一線自主品牌和新勢力拿到定點(diǎn)并且量產(chǎn)，說明國內(nèi)雷達(dá)產(chǎn)品和國外同級別產(chǎn)品相比性能已經(jīng)十分接近。原因3：海外廠商較為封閉，不開放雷達(dá)原始數(shù)據(jù)。大陸、博世的第四代和第五代毫米波雷達(dá)既提供目標(biāo)數(shù)據(jù)（Object數(shù)據(jù)）也提供更原始的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)（Cluster數(shù)據(jù)）輸出；其中Cluster數(shù)據(jù)是經(jīng)過CFAR采樣后得到的目標(biāo)的原始信息（位置、速度、信號強(qiáng)度等），Object數(shù)據(jù)是將Cluster數(shù)據(jù)經(jīng)過識別算法、跟蹤算法處理之后對目標(biāo)的識別結(jié)果（車、人、自行車等），因此輸出Object數(shù)據(jù)需要消耗更多的算力。由于Cluster數(shù)據(jù)保留了更多的原始信息，因此能夠檢測的目標(biāo)數(shù)量也更多，以大陸集團(tuán)ARS408為例，Cluster模式可以檢測的目標(biāo)數(shù)量最多可達(dá)250個(gè)，而Object模式可以檢測與跟蹤的目標(biāo)最大數(shù)量為100個(gè)。蠻酷科技聯(lián)合創(chuàng)始人朱旻提到：“外資企業(yè)與自主品牌車企合作過程中存在技術(shù)壁壘。有些中國客戶要求外資毫米波雷達(dá)提供更多的目標(biāo)數(shù)據(jù)，但外資品牌不夠開放，無法提供更多的目標(biāo)數(shù)據(jù)。但國產(chǎn)毫米波雷達(dá)廠商就可以滿足自主品牌車企的這些需求?！?.份額終局的關(guān)鍵：競爭策略的不同5.1芯片選型是前提普通的3D/4D毫米波雷達(dá)大家芯片選型幾乎沒有什么差異，大部分廠商都是用的英飛凌、NXP、TI等大廠的芯片；但是在4D成像雷達(dá)上中游廠商的芯片選型出現(xiàn)了分化，對中游廠商4D成像毫米波雷達(dá)的產(chǎn)品競爭力有至關(guān)重要的影響。因此先就主流的芯片廠商產(chǎn)品做簡單介紹，方便闡述中游廠商競爭力。英飛凌、NXP、TI三家雷達(dá)芯片中，英飛凌和NXP于2020年發(fā)布4D成像雷達(dá)方案，TI在2018年就開始提供基于AWR2243的4片級聯(lián)方案，是三家中最早布局4D成像毫米波雷達(dá)的廠商。英飛凌MMIC有RXS8156、RXS8157、RXS8161、RXS8162，都是基于SiGe工藝；今年新發(fā)布CTRX8181，基于28nmCMOS工藝。英飛凌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。但是英飛凌在4D成像毫米波雷達(dá)領(lǐng)域布局緩慢，導(dǎo)致英飛凌在這一市場落后于TI和NXP。2019年12月19日，英飛凌和傲酷達(dá)成戰(zhàn)略合作，英飛凌準(zhǔn)備使用傲酷虛擬孔徑成像軟件提升77GHz單芯片毫米波雷達(dá)的角分辨率性能。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在毫米波雷達(dá)專用處理器的市場份額高達(dá)50%，先后推出了MPC5775K、S32R27x、S32R37x、S32R29x、S32R45、S32R41等產(chǎn)品。S32R27單價(jià)為14-17美元/顆，S32R37單價(jià)10-12美元/顆。在S32R出來之前，毫米波雷達(dá)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是非常復(fù)雜的，需要中游雷達(dá)廠商自己把ADC、DAC和做信號處理的FPGA、存儲大量雷達(dá)數(shù)據(jù)的SRAM、用于安全的MCU貼在一個(gè)PCB板上，恩智浦的S32R的出現(xiàn)解決了這個(gè)問題，把信號處理器、安全MCU、SRAM都集成為一片，毫米波雷達(dá)處理器的集成度大幅提升。整個(gè)S32R系列的雷達(dá)專用處理器最核心的在于SPT計(jì)算單元，專門用于雷達(dá)信號處理加速。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。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。沿著橫軸從左到右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)（2018年TI就開始提供基于AWR2243的4片級聯(lián)方案），用AWR2943和AWR2944做高端前角雷達(dá)和前雷達(dá)（2022年1月發(fā)布）。TI芯片出現(xiàn)“弱化DSP加強(qiáng)HWA”的趨勢，信號處理環(huán)節(jié)有可能變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)品，存在中游雷達(dá)廠商能夠進(jìn)行差異化競爭的環(huán)節(jié)之一被上游剝奪的風(fēng)險(xiǎn)。在TI的第一代產(chǎn)品中，信號處理和數(shù)據(jù)處理的計(jì)算任務(wù)幾乎都是由DSP承擔(dān)，MCU只是承擔(dān)簡單的配置、控制和管理任務(wù)；但是到了TI的第二代產(chǎn)品，DSP的作用被弱化（由上一代的C674核心換成了C66的核心，處理頻率從600MHz變?yōu)?60MHz），信號處理部分計(jì)算任務(wù)幾乎都由HWA承擔(dān)，另外ARM被加強(qiáng)（不僅用于配置和控制，還可以用于數(shù)據(jù)處理），進(jìn)一步削弱了DSP的作用。TI毫米波雷達(dá)芯片上的HWA實(shí)際上是將許多先進(jìn)信號處理算法固定下來，將信號處理環(huán)節(jié)逐漸變?yōu)椤皹?biāo)準(zhǔn)品”。Arbe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)。Arbe已經(jīng)確定了5家Tier1和車廠客戶：維寧爾、法雷奧、經(jīng)緯恒潤、威孚高科，北汽集團(tuán)的L2+車型將搭載基于Arbe芯片的雷達(dá)；另外還有2家非汽車前裝客戶，即中國L4無人出租車公司AutoX和瑞典公司Qamcom。其中：維寧爾選用Arbe的Phoenix芯片組做前雷達(dá)、用Lynx芯片做角雷達(dá)，預(yù)計(jì)將于2023年年中進(jìn)入預(yù)生產(chǎn)階段；經(jīng)緯恒潤和威孚高科的毫米波雷達(dá)將在2023年中量產(chǎn)，其中經(jīng)緯恒潤向Arbe訂購了34萬個(gè)芯片組；AutoX預(yù)計(jì)將在5年內(nèi)將40萬個(gè)基于Arbe芯片的雷達(dá)集成到L4無人出租車隊(duì)中。公司預(yù)計(jì)上述客戶能夠在未來帶來每年40-100萬片的需求量。之前媒體報(bào)導(dǎo)特斯拉曾經(jīng)想選用Arbe的Phoenix芯片來做毫米波雷達(dá)，但是之后特斯拉又放棄了這一方案，改為自研的6發(fā)8收4D成像毫米波雷達(dá)方案。我們認(rèn)為Arbe單芯片實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模虛擬陣列的路線優(yōu)勢在于可以形成致密點(diǎn)云，但是關(guān)鍵在于價(jià)格是否能控制在比多芯片級聯(lián)方案更低的水平，這主要取決于Arbe芯片銷量，Arbe預(yù)計(jì)3年內(nèi)芯片單價(jià)將從260美元降低至111美元。根據(jù)Arbe披露的基于Phoenix芯片的毫米波雷達(dá)性能參數(shù)，Arbe的48發(fā)48收方案和大陸集團(tuán)ARS540用4芯片級聯(lián)所實(shí)現(xiàn)的12發(fā)16收方案相比，在探測距離、視場角、角分辨率等指標(biāo)上性能相當(dāng)；而虛擬通道數(shù)量就好比是攝像頭生成圖像的像素?cái)?shù)量，Arbe虛擬通道數(shù)量2304個(gè)明顯要比大陸192個(gè)虛擬通道更多，因此點(diǎn)云更密集，前者大約是后者的10倍。Arbe的硬件設(shè)計(jì)已經(jīng)決定了其性能比多芯片級聯(lián)方案更有優(yōu)勢，但關(guān)鍵是性價(jià)比上如何超越多芯片級聯(lián)方案，如果Arbe能夠在成本和價(jià)格上做到和大陸ARS540相當(dāng)甚至更低，從邏輯上推測Arbe是很有希望提升市占率替代多芯片級聯(lián)方案的。根據(jù)Arbe在2021年3月投資者日PPT上的數(shù)據(jù)，Arbe預(yù)計(jì)遠(yuǎn)期基于Phoenix設(shè)計(jì)的前雷達(dá)價(jià)格能降到150美金/個(gè)，基于Lynx設(shè)計(jì)的角雷達(dá)價(jià)格能降到100美金/個(gè)，2021年大陸ARS540單價(jià)大約200美元/個(gè)；并且預(yù)計(jì)當(dāng)2022年雷達(dá)芯片銷量在5萬片時(shí)對應(yīng)芯片單價(jià)260美元，當(dāng)2025年芯片銷量281萬片時(shí)對應(yīng)芯片單價(jià)可降至111美元。中國國產(chǎn)毫米波雷達(dá)芯片廠商走在最前面的是加特蘭微電子。截止至2022年底加特蘭定點(diǎn)車型已經(jīng)超過50款，車廠客戶包括奇瑞、比亞迪、上汽、東風(fēng)、智己、飛凡、蔚來、賽力斯、極氪、通用等，2022年全年出貨量大于250萬片，2021年出貨量103萬片。針對車載毫米波雷達(dá)領(lǐng)域，加特蘭微電子一共推出了Alps系列和Andes系列兩個(gè)平臺，前者用于普通3D/4D雷達(dá)和艙內(nèi)活體檢測雷達(dá)，后者用于4D成像毫米波雷達(dá)。（1）Alps系列：主要有Alps、Alps-Mini、Alps-Pro三類，Alps用于普通單芯片3D/4D雷達(dá)，有2發(fā)4收、4發(fā)4收兩類，另外還推出了AiP版60GHz和77GHz產(chǎn)品用于艙內(nèi)活體檢測；Alps-mini是AiP版60GHz和77GHz艙內(nèi)活體檢測雷達(dá)，相比于Alps系列同類產(chǎn)品，區(qū)別主要在于收發(fā)通道變?yōu)?發(fā)2收，因此尺寸功耗也相應(yīng)減??；Alps-Pro是2022年12月最新發(fā)布的新品，預(yù)計(jì)2023年2月送樣，模擬、基帶、數(shù)字三方面性能都較上一代Alps顯著提升，探測距離更遠(yuǎn)、精度更高、分辨率更好，雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)量大幅提升。（2）Andes系列：Andes是加特蘭第三代雷達(dá)平臺，專門針對高端4D成像雷達(dá)市場，預(yù)計(jì)2023年Q2送樣，22nm制程的4發(fā)4收SoC芯片，包含MMIC（射頻前端）、DSP（數(shù)字信號處理器）與RSP（雷達(dá)信號處理器）。5.2普通3D/4D雷達(dá)不同廠商的競爭策略普通3D/4D毫米波雷達(dá)和4D成像毫米波雷達(dá)這兩個(gè)市場不一樣，所以分別來分析。首先是3D/4D毫米波雷達(dá)市場：策略1：“價(jià)格優(yōu)勢+本地化服務(wù)優(yōu)勢”的打法（典型代表：絕大多數(shù)本土雷達(dá)廠商）。這是幾乎所有國產(chǎn)毫米波雷達(dá)廠商都會采取的策略以及自帶的優(yōu)勢。以目前獲得國內(nèi)角雷達(dá)市場本土廠商第一的森思泰克為例，創(chuàng)始人秦屹在接受車東西采訪時(shí)提到：“在角雷達(dá)領(lǐng)域，其BSD雷達(dá)較Tier1巨頭的產(chǎn)品能有20%的價(jià)格優(yōu)勢，因此用價(jià)格優(yōu)勢率先突破BSD等提醒類ADAS功能的雷達(dá)市場”。承泰科技創(chuàng)始人陳承文曾經(jīng)提到在2018年后裝預(yù)警雷達(dá)實(shí)現(xiàn)出貨3000多顆之后，開始進(jìn)入前裝市場，這個(gè)時(shí)候，承泰再以低于對手30%左右的價(jià)格和更好的配套服務(wù)體系來搶占車企客戶（資料來源：車東西）。凌波微步創(chuàng)始人于勝民也提到“在產(chǎn)品性能上，客戶直接拿我們和國外的品牌作對比，最后認(rèn)可我們的性能。同樣性能產(chǎn)品，我們的價(jià)格可以降低30%到40%”。另外，承泰科技表示“基于國產(chǎn)加特蘭雷達(dá)芯片方案，應(yīng)用于商用車FCW前向雷達(dá)的方案，價(jià)格還可以繼續(xù)下探10%左右?！辈呗?：前融合/中融合（典型代表：德賽西威、縱目科技、華為）。德賽西威的L2+行泊一體方案IPU04，其自研的毫米波雷達(dá)只輸出點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過前/中融合的方式，做到傳感器和算力深度復(fù)用，從而提升系統(tǒng)整體性價(jià)比，以此路徑實(shí)現(xiàn)毫米波雷達(dá)國產(chǎn)替代。在低速泊車領(lǐng)域，縱目科技推出的HPP&AVP產(chǎn)品基于4顆環(huán)視攝像頭+12顆超聲波雷達(dá)+4顆自研的4D角雷達(dá)，縱目科技副總經(jīng)理李旭陽提到“因?yàn)榭v目毫米波雷達(dá)自研，因此可以獲得原始數(shù)據(jù)，從而可以通過將視覺數(shù)據(jù)和點(diǎn)云數(shù)據(jù)融合，把融合的結(jié)果做數(shù)據(jù)標(biāo)記，再利用特殊算法可以將識別精度做到10cm以下的水平，得到更好的物體識別”。華為在2020年9月北京車展期間提到華為“擁有自主研發(fā)的毫米波雷達(dá)，因此可以拿到毫米波雷達(dá)最原始的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將三種傳感器同時(shí)進(jìn)行像素級前融合”。雖然大陸博世等國外Tier1的毫米波雷達(dá)也能同時(shí)輸出Cluster點(diǎn)云數(shù)據(jù)和Object目標(biāo)數(shù)據(jù)，但是從點(diǎn)云數(shù)據(jù)到生成目標(biāo)數(shù)據(jù)所需要經(jīng)過的識別算法、跟蹤算法是在MCU上運(yùn)行的，因此對于只需要Cluster點(diǎn)云數(shù)據(jù)的L2+系統(tǒng)而言，帶MCU的毫米波雷達(dá)實(shí)則浪費(fèi)了一片MCU的成本。這種情況下，ADAS系統(tǒng)廠商出于智能駕駛系統(tǒng)算法特點(diǎn)的角度自研不帶MCU的毫米波雷達(dá)，可以節(jié)省系統(tǒng)整體成本，還可以提升系統(tǒng)性能。毫米波雷達(dá)和視覺數(shù)據(jù)的融合分為三個(gè)層次：數(shù)據(jù)級融合、特征級融合、目標(biāo)級融合；上述排序越靠前數(shù)據(jù)損失越少，但算力消耗越高。（1）數(shù)據(jù)級融合（前融合）：指將雷達(dá)點(diǎn)云和圖像像素匹配。（2）特征級融合（中融合）：指各類傳感器僅完成障礙物的特征提取但不進(jìn)行跟蹤，由融合算法來完成聚類和跟蹤。（3）目標(biāo)級融合（后融合）：將攝像頭和毫米波雷達(dá)各自經(jīng)特征提取后的障礙物結(jié)果（各傳感器獨(dú)立完成對目標(biāo)的檢測和跟蹤）再由融合算法輸出一個(gè)最合適的屬性進(jìn)行輸出，毫米波雷達(dá)提供的數(shù)據(jù)是一個(gè)目標(biāo)物體列表，每個(gè)目標(biāo)物體都有對應(yīng)的速度、距離、角度信息。對于Tier1而言，后融合便于做標(biāo)準(zhǔn)模塊化開發(fā)，只需要把接口封裝好提供給車廠就可以實(shí)現(xiàn)即插即用。華為的毫米波雷達(dá)也針對不同算力域控制器支持3種架構(gòu)：對接小算力域控，雷達(dá)僅輸出目標(biāo)；對接大算力域控，所有跟蹤處理在域控完成，僅輸出4D點(diǎn)云；或點(diǎn)云+目標(biāo)混合輸出模式。除了上述商業(yè)策略上的差異，“先發(fā)優(yōu)勢”和“戰(zhàn)略決策的前瞻性”也是在競爭中能夠突圍的關(guān)鍵原因，典型如目前國內(nèi)本土毫米波雷達(dá)Tier1中份額排名第一的森思泰克。森思泰克總經(jīng)理秦屹表示，TI2016年在行業(yè)內(nèi)率先推出高度集成的AWR1642，是第一家采用CMOS工藝，將雷達(dá)前端和處理器集成在單芯片中。從2017年起，森思泰克就采用德州儀器第一代車載毫米波雷達(dá)AWR1642，基于1642芯片，2019年森思泰克在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)前裝77G車載毫米波雷達(dá)的量產(chǎn)上市。也正因此當(dāng)森思泰克推出采用單芯片的77GHz毫米波雷達(dá)時(shí)，“大部分競爭對手還采用24GHz”，無論性能、成本等方面都具有明顯代差優(yōu)勢，也使得森思泰克作為新入局者可以迅速搶占市場。2018年，森思泰克在北京車展上推出了第一個(gè)4D成像角雷達(dá)產(chǎn)品。到了2021年，森思泰克與長安汽車達(dá)成了4D成像前向雷達(dá)定制與開發(fā)合作，此后的2022年又陸續(xù)與理想（前雷達(dá)和角雷達(dá)）、紅旗、吉利等公司達(dá)成多項(xiàng)合作，其中包括4D成像前向雷達(dá)，也包括了4D成像角雷達(dá)項(xiàng)目。5.34D成像雷達(dá)不同廠商的技術(shù)路線之爭4D成像毫米波雷達(dá)由于價(jià)格偏貴（目前1500元，未來800-1000元），因此目前主要應(yīng)用在30萬價(jià)位及以上高級智能駕駛車型中，這種車型一般還會搭載激光雷達(dá)，大算力域控制器、10+顆攝像頭；待未來價(jià)格下降再往中端車型滲透去替代普通4D雷達(dá)。根據(jù)目前中游雷達(dá)廠商芯片選型方案，可以概括出4D成像雷達(dá)分為兩條路線：路線一：多芯片級聯(lián)。將多顆MMIC級聯(lián)形成大規(guī)模虛擬陣列，這是目前最主流的路線，大陸（4片級聯(lián)）、博世（4片級聯(lián)）、采埃孚（4片級聯(lián)）、安波福、華為、森思泰克、德賽西威、楚航科技、華域汽車、納瓦電子等都是采用的多芯片級聯(lián)方案，其中森思泰克、華域汽車既推出了2片級聯(lián)又有4片級聯(lián)雷達(dá)，納瓦電子是6片級聯(lián)18發(fā)24收方案。多芯片級聯(lián)方案優(yōu)點(diǎn)在于前期開發(fā)難度低上市周期短，缺點(diǎn)在于成本偏高且量產(chǎn)門檻高（量產(chǎn)難度體現(xiàn)在例如“中頻同步”問題導(dǎo)致良品率偏低）。路線二：單芯片超大規(guī)模虛擬陣列。在單顆ASIC芯片上實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模虛擬陣列，這種路線的典型代表是Arbe和Mobileye兩家廠商，目前Arbe的產(chǎn)品已經(jīng)可以商用，但是Mobileye仍在研發(fā)中預(yù)計(jì)最早2025年量產(chǎn)，而且Mobileye更有可能作為Tier1直接提供雷達(dá)而非定位Tier2向雷達(dá)廠商提供雷達(dá)芯片（2023年1月Mobileye宣布和臺灣啟碁科技合作生產(chǎn)毫米波雷達(dá)）。九章智駕有文章指出這種路線的挑戰(zhàn)主要在于“如何在極小的密閉空間里布置那么多天線”、“天線之間干擾問題”、“ASIC芯片之上算法固化問題”等。還有一家廠商Unhder也是這種路線，Unhder由麥格納支持，單片16發(fā)12收，但是其波形調(diào)制方式比較特殊，是PMCW（調(diào)相連續(xù)波）方式，而非主流FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）方式，缺點(diǎn)在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜、增加成本、損失動態(tài)范圍等。路線二相較于路線一最大優(yōu)勢在于點(diǎn)云數(shù)量更加密集，但主要障礙在于價(jià)格偏高（約$550元VS￥1500元），2025年價(jià)格若能下降到150美金一顆，則路線二是更有性價(jià)比優(yōu)勢的方案。從Arbe的Phoenix和大陸集團(tuán)ARS540、博世第五代至尊版這三款4D成像雷達(dá)性能來看，以Arbe為代表的單芯片超大規(guī)模虛擬陣列路線的雷達(dá)方位角和俯仰角分辨率、視場角和大陸博世為代表的多芯片級聯(lián)方案性能其實(shí)差不多，但是前者相較于后者最大的優(yōu)勢在于點(diǎn)云數(shù)量更加密集，在幀率相同的情況下，具有2304個(gè)虛擬通道的雷達(dá)其每秒產(chǎn)生的點(diǎn)云數(shù)量是具有192個(gè)虛擬通道雷達(dá)的12倍。從性能的角度上說，路線二（單芯片超大陣列）確實(shí)比路線一（多芯片級聯(lián)）更有優(yōu)勢，但是目前價(jià)格也更貴，Arbe預(yù)計(jì)單芯片價(jià)格在2023年大約降到192美元/片，如果按雷達(dá)芯片占BOM一半計(jì)算，整體物料成本約384美金，不算軟件價(jià)值量，假設(shè)雷達(dá)毛利率為30%，對應(yīng)售價(jià)約為550美金/顆，現(xiàn)在大陸、博世等多芯片級聯(lián)4D成像雷達(dá)價(jià)格大約1500元人民幣，以速騰聚創(chuàng)M1為代表的激光雷達(dá)價(jià)格大約4000元。除了上述兩種芯片選型上的兩種不同主要路線，還有一些廠商在4D成像雷達(dá)某些技術(shù)細(xì)節(jié)點(diǎn)上做了創(chuàng)新，這些創(chuàng)新點(diǎn)可以使用在上述兩種不同芯片路線的雷達(dá)上，因此我們不作單獨(dú)分類，僅做說明：軟件算法創(chuàng)新：虛擬孔徑成像。虛擬孔徑成像算法通過改變雷達(dá)電磁波的幅度、相位、頻率來增加天線數(shù)，主要是傲酷在推。這種方法的缺陷在于通過軟件算法做出的虛擬陣列效果比通過硬件多芯片級聯(lián)做出的虛擬陣列效果要差，優(yōu)勢就是在于通過挖掘軟件算法潛力這種低成本方式提升角分辨率性能。2021年10月安霸收購傲酷之后，將傲酷虛擬孔徑成像算法搭載到安霸大算力芯片CV3上，可以把毫米波雷達(dá)原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)去和攝像頭數(shù)據(jù)做前融合，可以提升雷達(dá)點(diǎn)云密度和角分辨率。天線材料創(chuàng)新：超材料。例如Metawave、Lunewave、Echodyne等廠商。Echodyne設(shè)計(jì)的超材料天線陣列是在速度分辨率、角分辨率、幀率三者之間做權(quán)衡，而且由于使用特殊的超材料因此成本高昂，更有可能在國防車輛、無人駕駛車上應(yīng)用，而非前裝量產(chǎn)乘用車。6.變數(shù)：幾個(gè)重要的雷達(dá)行業(yè)趨勢補(bǔ)充6.1天線趨勢：從AoB發(fā)展為AiPAiP在近場毫米波雷達(dá)領(lǐng)域（特別是60GHz艙內(nèi)活體檢測雷達(dá)）將成為確定性趨勢，但是前雷達(dá)和角雷達(dá)將仍然以AoB板載天線為主。現(xiàn)在毫米波雷達(dá)天線與芯片的集成主要有兩種方式：（1）AoB（板載天線）：將天線貼在高頻PCB板上。（2）AiP（封裝天線）：將天線、MMIC、雷達(dá)專用處理芯片集成封裝到一起。高性能、小型化易安裝、低成本等是AiP芯片的核心競爭優(yōu)勢。AiP相比于AoB主要有以下好處：（1）帶有天線封裝的雷達(dá)傳感器比PCB傳感器的天線小約30％。（2）減少高頻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，中游毫米波雷達(dá)系統(tǒng)廠商無需做天線設(shè)計(jì)和開發(fā)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。AiP相比于AoB也存在劣勢：由于AiP采用了小型天線，因此降低了雷達(dá)增益，進(jìn)而導(dǎo)致探測距離下降，所以AiP毫米波雷達(dá)主要用于近距離感知；除此之外，AiP天線孔徑過小，還會導(dǎo)致空間角分辨率能力減弱。AiP不會降低前雷達(dá)和角雷達(dá)的市場進(jìn)入門檻，不會對現(xiàn)有格局造成破壞。按照產(chǎn)業(yè)規(guī)律，上游往中游模組環(huán)節(jié)越做越多，會造成中游進(jìn)入門檻降低（例如山寨機(jī)）。AiP意味著芯片廠商把天線設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)也做了（天線設(shè)計(jì)原本是中游雷達(dá)廠商核心能力之一），會打擊中游競爭格局。但是由于AiP只能用在艙內(nèi)和泊車等短距離場景，而角雷達(dá)前雷達(dá)所在的ADAS場景往往要求探測距離100-350m，不適用AiP技術(shù)。因此暫時(shí)不用擔(dān)心AiP技術(shù)會大幅降低車外前雷達(dá)和角雷達(dá)的市場進(jìn)入門檻，使得雷達(dá)廠商盈利能力受損，競爭格局變得分散。6.2算力趨勢：更多計(jì)算任務(wù)從雷達(dá)轉(zhuǎn)移到域控普通的4D/3D毫米波雷達(dá)升級為4D成像毫米波雷達(dá)之后，對后端毫米波雷達(dá)處理芯片的算力要求大幅提高——所以全球第一款4D成像毫米波雷達(dá)大陸集團(tuán)的ARS540選擇了FPGA來做計(jì)算；毫米波雷達(dá)數(shù)字處理芯片大廠NXP看到4D成像毫米波雷達(dá)對算力需求的轉(zhuǎn)變，隨即開發(fā)了適用于4D成像毫米波雷達(dá)的后端信號處理芯片S32R45系列和S32R41系列：其中S32R45已經(jīng)在2022年初量產(chǎn)，支持12發(fā)16收（即支持4片前端MMIC芯片級聯(lián)）；S32R41在2022年底量產(chǎn)，支持6發(fā)8收或者8發(fā)8收（支持2片MMIC級聯(lián)）。24GHz雷達(dá)算力要求一般在1GFlops以下，77GHz普通3D/4D雷達(dá)算力要求15-20GFlops，4D成像毫米波雷達(dá)算力要求在350GFlops以上。多傳感器前融合將使得毫米波雷達(dá)MCU有“被去掉”的風(fēng)險(xiǎn)，目前MCU負(fù)責(zé)的計(jì)算任務(wù)將被轉(zhuǎn)移到智能駕駛域控制器上計(jì)算。毫米波雷達(dá)與其他傳感器融合主要有三種形式：后融合、中融合、前融合。多傳感器融合越偏底層，毫米波雷達(dá)后端專用處理器越多的計(jì)算任務(wù)將被轉(zhuǎn)移到智能駕駛域控制器上。2021年底安霸收購的傲酷在毫米波雷達(dá)軟件算法上具有獨(dú)特優(yōu)勢，傲酷有70%以上的工程師都是算法及軟件相關(guān)開發(fā)人員，安霸收購的主要目的在于把毫米波雷達(dá)和攝像頭的前融合放到域控制器上進(jìn)行計(jì)算，其大算力智能駕駛芯片CV3集成了傲酷的毫米波雷達(dá)處理算法（VAI軟件），支持視頻像素和雷達(dá)點(diǎn)云做原始數(shù)據(jù)級融合——安霸收購傲酷，已經(jīng)證明毫米波雷達(dá)MCU“被去掉“的趨勢已經(jīng)正在發(fā)生。6.34D成像毫米波雷達(dá)替代激光雷達(dá)？以Arbe和Mobileye為代表的單芯片超大虛擬陣列毫米波雷達(dá)廠商，其競爭策略就是想憑借4D成像毫米波雷達(dá)的相對密集點(diǎn)云替代激光雷達(dá)。根據(jù)Mobileye在招股書上披露的信息，在自研的4D成像毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)開發(fā)出來之前，“真正冗余”方案將采用第三方廠商的激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)；但是2025年自研4D成像雷達(dá)上車之后，可以將激光雷達(dá)數(shù)量由3顆減配到1顆，顯著降低智能化成本。而Mobileye的4D成像毫米波雷達(dá)技術(shù)路線是和Arbe一樣通過單芯片實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模虛擬陣列，優(yōu)勢在于點(diǎn)云數(shù)量相比級聯(lián)方案更加密集，從而可以在一定程度上替代激光雷達(dá)。但是由于目前性能最強(qiáng)的4D成像毫米波雷達(dá)角分辨率才做到1°，相比于激光雷達(dá)0.1-0.2°角分辨率仍然偏低；另外4D成像毫米波雷達(dá)的點(diǎn)云數(shù)量和激光雷達(dá)相比也仍然有很大差距——因此4D成像毫米波雷達(dá)短期還無法替代激光雷達(dá)。車自動駕駛需要判斷40米之外的涵洞能不能通過，這時(shí)候要求垂直向角分辨率是1.4°，水平線要求在100米之外區(qū)分兩個(gè)車道上的兩輛車，這要求水平角分辨率是1.7°，也就是說4D成像毫米波雷達(dá)要求水平和垂直都是1°左右角分辨率，目前4D成像雷達(dá)剛剛達(dá)到這個(gè)水平；而前裝量產(chǎn)的激光雷達(dá)前雷達(dá)角分辨率普遍在0.1-0.2°。速騰聚創(chuàng)M1每秒能夠輸出150萬個(gè)點(diǎn)，禾賽AT128也是每秒153萬個(gè)點(diǎn)，而現(xiàn)在4D成像毫米波雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)量才幾千個(gè)（楚航4D成像毫米波雷達(dá)是6000個(gè)點(diǎn)云；大陸集團(tuán)ARS548最大輸出點(diǎn)云數(shù)量為800個(gè)，實(shí)測下來350個(gè)左右；縱目SDR1每幀點(diǎn)云數(shù)512；幾何伙伴4D成像毫米波雷達(dá)單幀6000個(gè)點(diǎn)云）。激光雷達(dá)目前也無法替代毫米波雷達(dá)，其一是因?yàn)闃O端天氣毫米波雷達(dá)必不可少，其二是因?yàn)榧す饫走_(dá)價(jià)格偏貴。首先，針對30萬價(jià)位以上高端車型，激光雷達(dá)在雨雪霧等極端天氣條件下感知效果會大幅降低，而毫米波雷達(dá)仍然能夠較為可靠地工作。另外對于30萬以下中低價(jià)位車型，現(xiàn)在最便宜的前向激光雷達(dá)價(jià)格大約4000元，相比于毫米波雷達(dá)前雷達(dá)價(jià)格500元仍然有很大差距，最便宜的補(bǔ)盲激光雷達(dá)價(jià)格大約1000-1500元，相比于毫米波雷達(dá)角雷達(dá)200元單價(jià)也仍然貴很多，因此激光雷達(dá)還無法滲透到中低端價(jià)位，30萬以下中低價(jià)位仍然會以配置毫米波雷達(dá)和攝像頭為主。7．產(chǎn)業(yè)鏈重點(diǎn)公司分析上游-芯片環(huán)節(jié)（2025年中國市場規(guī)模預(yù)計(jì)102億）：英飛凌、NXP、TI三家占據(jù)了毫米波雷達(dá)芯片行業(yè)近90%份額，國內(nèi)加特蘭微電子隨著中游國產(chǎn)雷達(dá)廠商崛起正加速替代海外份額。四家廠商最新進(jìn)展已經(jīng)在第5.1節(jié)詳細(xì)說明，在此不再贅述。上游-高頻PCB環(huán)節(jié)（2025年中國市場規(guī)模預(yù)計(jì)20億）：高頻PCB是電磁頻率較高的特種電路板，高頻的頻率在1GHz以上；高頻PCB的主要原材料是高頻覆銅板，一般覆銅板約占PCB成本40%。上游-雷達(dá)專用塑料環(huán)節(jié)（2025年中國市場規(guī)模預(yù)計(jì)）：主要廠商有l(wèi)aird（美國）、巴斯夫BASF、帝斯曼DSM、SABIC（沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司）、寶理（日本）、東麗（日本）、南京聚隆（300644.SZ）、沃特股份（002886.SZ）、朗盛化學(xué)。毫米波雷達(dá)要用到塑料的結(jié)構(gòu)有天線罩（前蓋）、底板（后蓋）、電磁屏蔽材料（吸波罩）：天線罩主要用于保護(hù)內(nèi)部高頻PCB天線、芯片的強(qiáng)度，以及讓電磁波穿透的作用，理想的天線罩應(yīng)對電磁波透明；吸波板用來吸收天線附近的電磁噪音，從而提高雷達(dá)信噪比。透波材料用于天線罩、吸波材料用于吸波罩。2020年以來南京聚隆開發(fā)了24G