无人驾驶的眼睛：毫米波雷达
汽车已经进入无人驾驶探索阶段，可以主动防护汽车驾驶安全的高级驾驶辅助系统(以下简称：ADAS)技术也正在逐步的完善。
ADAS简单来说就是让汽车有感知系统，可感受环境的变化并随时做出响应。如何完成这种感知呢？
这就需要ADAS利用车上的各种传感器来收集汽车在行驶时周围的环境状态，比如静态、动态物体的识别等，收集之后再进行系统的运算和分析，让驾驶者可以准确的预判即将发生的危险，从而保证驾驶安全。
伴随着汽车智能化发展改革不断推进，毫米波雷达前景广阔。 80%的毫米波雷达应用于汽车领域，毫米波雷达是汽车辅助驾驶重要传感器之一，近年在车企持续加码辅助驾驶下，毫米波雷达搭载量明显增多
01
行业概述
1、概念及构成
毫米波雷达是一种使用天线发射波长1-10mm、频率24-300GHz的毫米波作为放射波的雷达传感器。通过处理回波测得汽车与探测目标的相对距离、速度、角度及运动方向等信息的传感器。在环境监测传感器中毫米波雷达是除车载摄像头外另一主流方案。
目前车载毫米波雷达多采用连续调频式（FMCW）。顾名思义，调频连续波是连续发射调频信号，以测量距离、角度和速度等。相对其他电磁波雷达，调频连续波雷达发射功率较低、成本低且信号处理相对简单，被毫米波雷达厂商广泛使用。
2、毫米波雷达类别
车载毫米波雷达根据毫米波频率可以分为24GHz、77GHz和79GHz毫米波雷达三大种类。目前各个国家对车载毫米波雷达的频段各有不同，除了少数国家（如日本）采用60GHz频段外，主要集中在24GHz和77GHz两个频段。世界无线电通信大会已将77.5~78.0GHz频段划分给无线电定位业务，以促进短距高分辨车用雷达的发展。
毫米波雷达主要实现四个作用：测距、测速、测方位角、测俯仰角。对应以上作用，衡量毫米波雷达性能的主要指标也分成三类：（1）测距：最远距离、距离精度、距离分辨率；（2）测速：最大速度、速度精度、速度分辨率；（3）测方位角：视场角、角度精度、角度分辨率。（4）测俯仰角：视场角、角度精度、角度分辨率。除上述指标之外，还有两个重要性能指标分别为：检测目标数/跟踪目标数，刷新周期。
毫米波雷达测距三大指标、测速三大指标由雷达“一个帧的基本参数”决定，而这些参数都是根据雷达设计的性能参数来设定的，实现上没有难度也没有太大差异化空间。“一个帧的基本参数”包括Tc（Chirp周期）、B（扫频带宽）、S（调频斜率）、Tf（帧周期）、N（一个帧内包含的Chirp数）、Fs（ADC采样率）。
毫米波雷达测速和测距性能进步主要取决于MMIC芯片本身性能提升。对于前雷达而言，最大探测距离主要受限于ADC采样率，而ADC采样率主要由MMIC芯片本身性能所决定。距离精度和速度精度主要取决于毫米波雷达系统信噪比的提升，系统信噪比主要受到MMIC芯片的噪声系数、相位噪声等指标的影响。
测角性能是毫米波雷达厂商能够做出差异化的竞争高地；方位角三大指标和俯仰角三大指标主要取决于各家的天线布局方案和虚拟通道数量。孔径大小是提升雷达角分辨率的关键，而天线的数量、天线间的排布间隔又会影响到孔径大小。角分辨率作为雷达的指向精度，其数值高低与波长与孔径大小有关，即波长越长，角分辨率越低，孔径越大，分辨率越高。天线孔径是指天线的方位向尺寸（单位：m），代表天线可以以多大的有效面积去吸收电磁波。天线在某个方向的波束宽度和天线沿该方向的尺寸成反比。无论如何时间和空间是相互矛盾的，虚拟出更多的天线，意味着雷达的帧周期越长。
毫米波雷达的优势在于不受天气影响，即使是恶劣天气和光照情况下也能正常工作，穿透烟雾、雨雪、灰尘能力强，具有全天候、全天时的工作特性，且探测距离远、精度较高、被广泛用于车载距离探测，具体应用包括自适应巡航、碰撞预警、自动紧急制动、盲区探测等。
毫米波雷达的劣势在于包括无法识别物体颜色，视场角较小，需要多个雷达组合使用，同时对行人的反射波较弱，难以识别，并且对金属表面非常敏感，一个弯曲的金属表面会被误认为是一个很大面积的表面，在隧道里效果不佳。未来随着搭载毫米波雷达车辆增加，相近频率的毫米波会相互干扰、降低了信噪比、严重时甚至会使雷达“致盲”。
5、行业发展历程
（1）国外
国外车载毫米波雷达起步于1998年，历经24GHz、77GHz、4D雷达、4D成像雷达四个阶段。（1）24GHz雷达：1998年24GHz毫米波雷达首次搭载在奔驰上，国外24GHz毫米波雷达由此起步。（2）77GHz雷达：2010年77GHz雷达MMIC问世，相较于24GHz毫米波雷达，77GHz能够让雷达尺寸变小进而成本降低，另外能够多集成几个通道，性能大幅提升，这是汽车雷达大规模量产装车的重要里程碑。（3）4D雷达：在2015年之前毫米波雷达只能获得3D信息（距离、速度、方位角）只能做水平探测，不能获得高度信息；到2015年大陆博世发布第四代雷达，整个雷达行业进入4D雷达时代，相比于3D雷达新增俯仰角，从而能够获得高度维度信息。（4）4D成像雷达：2020年9月大陆发布成像雷达大陆ARS540，雷达开始进入4D成像时代，雷达从此可以生成相对密集的点云，毫米波雷达作用也从对外输出目标变为对周围环境建模。
（2）国内
国内毫米波雷达起步于2015年，2018年少数几家厂商开始量产24GHz雷达，2019年量产77GHz雷达，在第五代成像雷达上仍然是追赶状态。相比之下，国内厂商从2015年才逐步拿到毫米波雷达芯片开始研发24GHz毫米波雷达，此时国外已经量产第四代4D雷达而且开始着手研发第五代4D成像毫米波雷达。在4D成像毫米波雷达上，2021年大陆集团已经量产ARS540，采埃孚4D成像雷达2022年也已经搭载到上汽飞凡R7，博世进展稍慢在2021年10月首次展示了第五代雷达（至尊版），但是没有公布具体量产时间；而绝大多数国内Tier1仍在研发中，仅少数厂商拿到4D成像雷达定点（例如福瑞泰克拿到吉利路特斯定点并预计2022年底量产，楚航科技也将在2022年底量产）。
行业发展趋势
1、77GHz逐渐成为主流
法规对智能驾驶安全性要求越来越高，从最开始检测到前面一辆车，变为要求检测到多个车、行人、自行车等，这要求毫米波雷达的测速、测距、测角性能都需要大幅提升；而从原理上讲77GHz毫米波雷达在上述三方面性能上都能比24GHz更强，因此77GHz取代24GHz已经是大势所趋。
2、4D毫米波雷达或成为智驾感知新方案
在智能驾驶感知系统中，单目视觉系统是最为基础的方案之一，其原理是通过图像匹配进行目标识别，并通过目标在图像中的大小估算目标距离。这一方案在横向测距上精准度较高，但对纵向维度的探测则较弱，且无法对非标准障碍物进行判断，因此智能车企业大多会选择增加毫米波雷达或激光雷达的融合方案。激光雷达目前最被国内业界看好，但其成本高、可量产性等问题仍是该方案大规模落地上车的痛点。在此背景下，头部零部件企业对4D毫米波雷达的开发进程正在提速。
（1）感知范围广，分辨率与低线激光雷达差距较小
4D毫米波雷达通过增加发射、接收通道数量，提升纵向分辨能力，提供更高质量点云成像。传统毫米波雷达可探测物体的二维水平坐标信息（距离、方位角）及相对速度，4D雷达增加了纵向天线及处理器，可实现对物体高度的探测，提供更高密度、高分辨率的点云信息。4D雷达探测范围超过300米，可有效过滤虚假警报，是目前唯一能在各种天气下实现1度角分辨率的传感器。
当前激光雷达单价约为600-2000美元，采埃孚、大陆集团等tier1的4D毫米波雷达单价约为150-200美元，4D毫米波雷达性价比优势凸显。
雷达的难点
雷达的两大难点体现在设计和量产上。
1、设计
雷达设计能力核心体现在天线设计和软件算法两个环节。
（1）天线设计
天线设计是各家雷达厂商能够做出差异化的关键环节之一，决定了方位角和俯仰角性能（视场角、角分辨率、角度精度）。以天线布局设计为例：同样是3发4收雷达，大陆集团、维宁尔、采埃孚在天线阵列设计上就很不一样，水平和垂直方向上的天线间隔和天线数量不同，进一步影响了方位角和俯仰角性能（视场角、角度精度、角分辨率）。例如大陆集团3发4收MRR虚拟阵列水平孔径有31个单位，垂直孔径有2个单位；Veoneer的3发4收SRR水平孔径有13个单位，垂直孔径有2个单位。这两款雷达物理天线数量都是相同的，但是对应虚拟阵列水平孔径不同，是由天线布局上的差异带来的。
软件算法包括信号处理算法和数据处理算法，分别针对“信号处理”和“数据处理”两个雷达计算环节，前者在DSP上计算，后者在MCU上计算。“信号处理”环节是将ADC采样后的原始数据计算处理转化为点云数据的过程；“数据处理”是对点云数据处理的过程，包括追踪、目标分类、数据融合等环节以及更上层的ACC/AEB/BSD等应用算法。
从案例看算法对雷达性能的影响：（1）超分辨算法：如何提升雷达角分辨率是各家雷达厂商最关注的问题之一，为了提升角分辨率最近超分辨算法开始从深度学习视觉领域应用到雷达领域（超分辨算法主要作用是把低分辨率图像转化为高分辨率图像）。（2）虚拟孔径成像算法：雷达初创公司傲酷利用虚拟孔径成像算法，其6发8收的2片级联雷达EAGLE宣称可以达到0.5°方位角分辨率，1°俯仰角分辨率，而大陆集团12发16收4片级联的雷达方位角分辨率为1°，俯仰角分辨率为2.3°，傲酷硬件配置更低，但通过软件算法能将角分辨率等表观性能指标做到比硬件更强的雷达还要好的性能。
毫米波雷达软件人员配置远大于硬件人员配置，由此可见软件算法对毫米波雷达的重要性。凌波微步创始人认为在毫米波雷达总成本里算法大概占70%，硬件占30%。从毫米波雷达公司人员配置上来说，研发人员中软件人员：硬件人员大概是5:1的比例。由此可以看出软件算法在毫米波雷达研发中的重要程度。
量产主要是指生产制造能力，良率直接影响了产品成本，如何把雷达良率做高、成本做到足够低是最难的环节。
若将供应商能力的满分数设置为一百的话，那么研发占三十分，生产则占七十分。产品的直通率（从物料加工到组装成品一次性成功合格品的比率）和良率直接决定了产品的稳定性可靠性和成本的高低。从行业来看，目前业内的产品直通率为70-80%左右。
毫米波雷达的性能不是最难的，如何把价格做到最便宜把良率做到最高是比较难的。小批量的雷达产品样件是容易的，但是实现量产是件门槛很高的事，不仅需要严格把控品质，将产线调试跑通，还要做到快速标定，以保证产品品质的一致性。形成“产能上升-良率上升-BOM成本下降-销量上升”的正循环，可以使得雷达价格足够便宜。
04
产业链分析
毫米波雷达的产业链上游为毫米波雷达的核心元器件包括射频前端MMIC、基带数字信号处理器、天线高频PCB板。中游主要是毫米波雷达生产企业。下游毫米波雷达主要用于无人机、车联网、ADAS等领域。
上游主要是MMIC、基带数字信号处理器、PCB，占BOM比重分别为20%、30%、10%。
毫米波雷达MMIC芯片集成了锯齿波发生器、合成器、功率放大器PA、低噪声放大器LNA、滤波器、模数转换器ADC等器件；主要作用是产生并放大、接收毫米波信号，最后将毫米波信号转化为数字信号。MMIC电路中核心芯片目前基本来自恩智浦（NXP）、英飞凌、德州仪器（TI）等海外芯片设计公司，我国国产实力相对薄弱，国内厂商有加特兰微电子、清能华波，矽杰微电子等。
（2）基带数字信号处理器
基带数字信号处理器集成了CPU、雷达信号专用处理单元、存储（SRAM、Flash、DDR/LPDDR），其中雷达信号专用处理单元可以是FPGA、DSP、或者专用单元。高端DSP芯片和FPGA芯片主要被国外企业垄断，DSP芯片供应商有飞思卡尔、英飞凌、亚德诺半导体、意法半导体等公司，FPGA芯片供应商有赛灵思、阿尔特拉、美高森美、莱迪思等公司。
（3）天线高频PCB板
毫米波雷达天线的主流方案是微带阵列，将多根天线集成在PCB基板上实现天线的功能。由于毫米波频率较高，对于电路尺寸精度有一定要求，因此选用高频板材PCB作为印刷电路板。目前雷达天线高频PCB板由沪电股份、罗杰斯、Isola、施瓦茨、松下电工、雅龙等少数公司掌握。国内大多数高频PCB板厂商暂无技术储备，只能根据图纸代加工，元器件仍需国外进口。国内的沪电股份是大陆和博世的PCB板材供应商，目前已就24GHz和77GHz高频雷达用PCB产品与国际顶尖厂商Schweizer开展合作。生益科技于2016年实现了产品出货，年产150万平方米高频PCB板一期项目已于2019年3月试产。
（4）工作流程
从毫米波雷达工作流程也可以看出，“MMIC”芯片和“雷达专用处理器”是毫米波雷达最核心的两大元器件。以77GHz车载毫米波雷达为例，MMIC芯片上的锯齿波发生器和合成器生成25.3-27GHz周期性的Chirp信号，经过3倍频器将Chirp信号的频率变换为76-81GHz，一部分信号被传输至混频器另一部分传输至移相器将信号的相位移动一定角度，再经过功率放大器（PA）放大信号之后通过发射天线将Chirp信号发射到远方物体上，经过物体反射由接收天线接收反射回来的信号。反射回来的信号经过低噪声放大器（LNA）放大天线接收到的信号并且降低噪声干扰之后，传到混频器将Rx信号和Tx信号进行混频得到IF中频信号，传输到低通滤波器（用于限制信号，仅允许频率之差的信号通过），通过ADC进行采样和模数转换最终将中频信号转化为数字信号——以上所有过程由MMIC芯片器件完成处理。之后，数字信号再传输到集成了DSP和MCU的毫米波雷达专用处理器上经过算法计算出距离、速度、方位角和俯仰角，并进行目标分类和识别。
中游为毫米波雷达的生产。国外企业包括博世、大陆、电装Denso、海拉、富士通Fujitsu、采埃孚天合TRW等。而国内布局毫米波雷达领域的公司包括传统零部件企业和初创企业两类。传统零部件公司包括德赛西威、华域汽车、保隆科技等。初创公司包括森思泰克、行易道、安智杰、安智汽车、承泰科技、楚航科技、川速微波等。
从竞争格局来看，毫米波雷达市场被海外企业主导。前雷达和角雷达前五都是海外Tier1；而且前雷达集中度明显高于角雷达，门槛更高，CR3份额分别为80%和60%，CR5份额分别为98%和85%。前雷达集中度高于角雷达说明前雷达行业门槛和竞争难度明显高于角雷达。角雷达也成为国产厂商相对而言容易突破的细分市场，森斯泰克在角雷达市场排名第6（国内本土厂商中排名第1），但是在前雷达市场份额却几乎为0。
目前，4D毫米波雷达的技术路线主要分为三种，分别是多级联、级联+虚拟孔径成像技术、以及集成芯片。
（1）多级联
级联方案以成熟的标准雷达芯片为基础，在业内得到广泛应用。级联方案通常应用德州仪器、英飞凌、恩智浦等公司的标准雷达芯片，通过2级联、4级联或8级联方式增加天线数量，形成多发多收通道。由于该方案基于成熟芯片打造，前期开发难度低，有利于加快产品上市节奏。目前，大陆集团、采埃孚、博世、安波福、华为、华域汽车等零部件供应商，均基于级联方案打造4D毫米波雷达。但由于级联方案由多颗芯片级联而成，产品尺寸较大、功耗较高。另一方面，天线之间存在互相干扰的问题，零部件供应商需要解决信噪比较低的问题。
集成芯片方案集成度更高，对技术应用的要求提升。集成芯片方案通过将多发多收天线集成在一颗芯片中，以ASIC芯片实现上述功能。与级联方案相比，集成芯片方案集成度更高，有利于大幅缩小4D毫米波雷达的体积，降低产品功耗。但由于芯片方案尚未完全成熟，该方案成本较高。根据Vehicle数据，现阶段集成芯片方案的4D毫米波雷达单价约为300-400美元，级联方案则为150-200美元。同时，采用集成芯片方案的厂商需要解决天线密集布置、天线之间互相干扰等问题，对技术应用的要求更高。目前，Arbe、Uhnder、Vayaar为该技术路线的代表性企业。
级联+虚拟孔径成像方案通过算法实现天线数量倍增。对于传统毫米波雷达而言，产生多种波形的唯一方法是增加接收天线数量。级联+虚拟孔径成像方案在标准雷达芯片的基础上，借助虚拟孔径成像算法进行相位调制，使得每根接收天线在不同时间产生不同的相位响应，从而将原有物理天线虚拟至十倍甚至数十倍，角分辨率能够从10°提升至1°。与级联方案相比，该方案使用的芯片数量更少，有利于缩小产品尺寸，降低产品功耗。与集成芯片方案相比，该方案使用的芯片更加成熟，且不依赖于特定厂商的芯片方案，兼容度更高。该方案在虚拟孔径成像算法、天线布局等方面具有较高壁垒，目前的主要参与者为傲酷和几何伙伴。
（1）核心芯片工艺改进
MMIC芯片工艺改进（GaAs-SiGe-CMOS）推动车载毫米波雷达系统成本持续下行至初代工艺对应成本的30%。
1）GaAs工艺时代（1990-2007）：早期PCBA上大部分的器件都可以使用硅来制造，只有射频部分没有办法使用，主流都是采用砷化镓（GaAs）的工艺来制造；由于砷化镓工艺所需要的材料比较稀缺，不管是材料成本和制造成本都比较高，对于生产线的要求也很高。因此在2009年之前，毫米波雷达中的前端射频芯片最初也是使用的GaAs工艺，而且集成度很低，一个毫米波雷达只需要7-8颗MMICs、3-4颗BBICs，所以前端射频芯片成本非常高占毫米波雷达整体成本大约40%左右。
2）SiGe工艺时代（2007-2017）：SiGe（锗硅）拥有硅工艺的集成度、良率和成本优势，从2009年开始SiGe工艺逐渐代替GaAs工艺，毫米波雷达前端射频芯片的集成度大幅提升，一个毫米波雷达只需要2-5颗MMICs、1-2颗BBICs，毫米波雷达整个系统成本降低50%，其中前端射频芯片MMIC占总成本比重从40%下降至36%。
3）CMOS工艺时代（2017年至今）：最初CMOS工艺没法用在毫米波雷达芯片，是因为不能工作在高频中，以180nm为例，SiGe可以工作在180GHz以上，而CMOS工作频率只能达到40GHz；直到2010年工艺进步到40nm，才使得CMOS用于77GHz毫米波雷达成为可能。由于CMOS晶圆价格非常便宜，而且集成度非常高，一个毫米波雷达只需要1颗MMIC芯片、1颗BBIC芯片；CMOS工艺与上一代SiGe相比，毫米波雷达整体系统成本进一步下降了40%，其中MMIC占系统总成本比重从36%下降至18%。
4）SoC时代（2019年至今）：还会带来30%的成本降低，而CMOS AiP（封装天线）将会让成本进一步下降。
（2）国产突破，打破垄断利润
国内77GHz毫米波雷达启动是在2015年，国内最早量产国产24GHz毫米波雷达是在2018年，国产厂商最早量产国产77GHz毫米波雷达是在2019年。2015年左右，NXP向国内少数本土企业开放77GHzCMOS毫米波雷达芯片，国产毫米波雷达的征程由此开始。2016年TI向任意客户全面开放77GHzCMOS毫米波雷达芯片，引发了第一波车载毫米波雷达创业热潮。2018年，以森思泰克、华域汽车为代表的国产毫米波雷达厂商率先量产24GHz毫米波雷达。2019年森思泰克、纳瓦电子率先量产77GHz毫米波雷达，随后华域汽车、德赛西威、楚航科技等国产厂商也陆续量产77GHz雷达。
从2018年以来毫米波雷达价格呈现持续下降趋势，主要由于雷达获得国产突破，国内厂商将长期占据垄断地位的海外雷达厂商价格打了下来。目前角雷达单价大约250元，普通3D/4D前雷达单价大约500元，4D成像毫米波雷达单价大约1500元，而4D成像雷达价格将从1500元下降至1000元左右。
（3）77GHz将全面替代24GHz
77GHz毫米波雷达必然将完全取代24GHz毫米波雷达，一方面是因为性能上：77GHz毫米波波长为3.9mm，而24GHz毫米波波长大约12.5mm，相比之下77GHz毫米波雷达的波长更小；并且76-77GHz有1G频段可以用，77-81有4G频段可以用；而在24GHz这个频段只有250M可以用，77GHz可用带宽比更大。这两个原理上的差异会使77GHz毫米波雷达能够实现更小的距离分辨率、更精细的速度分辨率以及高角分辨率，可以实现更好的性能。
另一方面是因为从成本上讲，77GHz雷达工作波长变小，对应雷达天线尺寸和口径变小能够让雷达尺寸变小进而成本降低。天线间隔一般取波长的一半，而77GHz的电磁波波长是24GHz的1/3，因此整体天线阵列尺寸也可以分别在长和宽上减小约3倍。
05
商业策略
3D/4D雷达商业策略可以分为两种。
1、“价格优势+本地化服务优势”的打法
绝大多数本土雷达厂商会采取“价格优势+本地化服务优势”的商业策略。以目前获得国内角雷达市场本土厂商第一的森思泰克为例，在角雷达领域，其BSD雷达较Tier1巨头的产品能有20%的价格优势，因此用价格优势率先突破BSD等提醒类ADAS功能的雷达市场。而以承泰科技为例，在2018年后装预警雷达实现出货3000多颗之后，开始进入前装市场，这个时候，承泰再以低于对手30%左右的价格和更好的配套服务体系来抢占车企客户。
2、前融合/中融合
毫米波雷达和视觉数据的融合分为三个层次：数据级融合、特征级融合、目标级融合；上述排序越靠前数据损失越少，但算力消耗越高。（1）数据级融合（前融合）：指将雷达点云和图像像素匹配。（2）特征级融合（中融合）：指各类传感器仅完成障碍物的特征提取但不进行跟踪，由融合算法来完成聚类和跟踪。（3）目标级融合（后融合）：将摄像头和毫米波雷达各自经特征提取后的障碍物结果（各传感器独立完成对目标的检测和跟踪）再由融合算法输出一个最合适的属性进行输出，毫米波雷达提供的数据是一个目标物体列表，每个目标物体都有对应的速度、距离、角度信息。对于Tier1而言，后融合便于做标准模块化开发，只需要把接口封装好提供给车厂就可以实现即插即用。
以德赛西威、纵目科技、华为为代表的企业，一般会采用前融合/中融合的商业策略。例如德赛西威的L2+行泊一体方案IPU04，其自研的毫米波雷达只输出点云数据，通过前/中融合的方式，做到传感器和算力深度复用，从而提升系统整体性价比，以此路径实现毫米波雷达国产替代。在低速泊车领域，纵目科技推出的HPP&AVP产品基于4颗环视摄像头+12颗超声波雷达+4颗自研的4D角雷达。因为纵目毫米波雷达自研，因此可以获得原始数据，从而可以通过将视觉数据和点云数据融合，把融合的结果做数据标记，再利用特殊算法可以将识别精度做到10cm以下的水平，得到更好的物体识别。华为“拥有自主研发的毫米波雷达，因此可以拿到毫米波雷达最原始的点云数据，将三种传感器同时进行像素级前融合”。
06
国产替代时机已至
虽然此前毫米波雷达国产替代进展缓慢，但是能够认为从现在开始国产毫米波雷达厂商替代国外厂商的时机已经成熟，主要因为：
1、行泊一体趋势已经确定
行泊一体趋势已经确定，预计行泊一体渗透率将从22年的5%提升至25年的45%。行泊一体是从2022年下半年兴起的行业趋势，之前行车系统和泊车系统各自用一套独立的传感器和控制器，感知单元和算力都是独立的无法复用；行泊一体就是把行车和泊车算法同时运行在一个SoC上，同时实现算力和传感器的深度复用，整体成本相较于行车和泊车两套系统的形式可以节省20-30%。
行泊一体趋势让国产系统厂商开始掌握行车系统话语权；若行车系统仍由海外Tier1把控，那么和系统一起搭售的毫米波雷达是不可能用国产厂商的，必然采用海外Tier1的雷达。国外在行泊一体方案上比国内反应慢，至今仍然没有5V5R行泊一体方案储备应对已经火起来的市场趋势。可以看到博世5V5R行泊一体方案预计于2024年量产。博世与文远知行合作开发的L2+级别高阶智能驾驶方案（覆盖城市、高架以及高速等应用场景）已获得定点，预计将于2023年量产，但是是基于大算力域控制器（5R13VxL）而非5V5R低算力行泊一体方案。
2、国内雷达性能已经和国外大厂接近
目前理想汽车已经搭载了森思泰克的前雷达和角雷达。此前2021款理想ONE采用的是博世第五代毫米波雷达，但是由于芯片短缺，理想汽车也找到国内头部毫米波雷达公司森思泰克进行补充。2019年森思泰克在研车载雷达项目16个，2021年定点车型100多个。森思泰克全套5R毫米波雷达解决方案已经拿下两家国内排名前三的头部车企定点，并且分别在2022年底和2023年Q2末量产上市。楚航科技也已经获得长城汽车、长安、奇瑞、哪吒汽车、零跑汽车等30多家整车厂50多款车型的前装定点（其中哪吒和零跑定点项目包括前雷达）。德赛西威毫米波雷达也已经在奇瑞、通用五菱量产。国产雷达逐渐在一线自主品牌和新势力拿到定点并且量产，说明国内雷达产品和国外同级别产品相比性能已经十分接近。
3、海外厂商较为封闭，不开放雷达原始数据大陆、博世的第四代和第五代毫米波雷达既提供目标数据（Object数据）也提供更原始的点迹数据（Cluster数据）输出；其中Cluster数据是经过CFAR采样后得到的目标的原始信息（位置、速度、信号强度等），Object数据是将Cluster数据经过识别算法、跟踪算法处理之后对目标的识别结果（车、人、自行车等），因此输出Object数据需要消耗更多的算力。由于Cluster数据保留了更多的原始信息，因此能够检测的目标数量也更多，以大陆集团ARS408为例，Cluster模式可以检测的目标数量最多可达250个，而Object模式可以检测与跟踪的目标最大数量为100个。而外资企业与自主品牌车企合作过程中存在技术壁垒。有些中国客户要求外资毫米波雷达提供更多的目标数据，但外资品牌不够开放，无法提供更多的目标数据。但国产毫米波雷达厂商就可以满足自主品牌车企的这些需求。
07
相关公司及产品
1、芯片企业
普通的3D/4D毫米波雷达大家芯片选型几乎没有什么差异，大部分厂商都是用的英飞凌、NXP、TI等大厂的芯片；但是在4D成像雷达上的芯片选型出现了分化，这对4D成像毫米波雷达的产品竞争力有至关重要的影响。因此我们就主流的芯片厂商及产品做简单介绍。
（1）英飞凌
公司和博世合作非常紧密，长期为博世定制雷达芯片。英飞凌在2009年推出了全球首款基于SiGe技术的77GHz车用毫米波雷达芯片，迄今为止英飞凌在77GHz毫米波雷达MMIC市场占据2/3份额。2017年英飞凌发布了RTN7735PL，3发4收。2020年英飞凌发布RXS816x，可以支持4D雷达级联，3发4收方案。2022年11月英飞凌发布新一代CTRX8181收发器，4发4收，这也是英飞凌发布的首款采用28nm CMOS工艺的MMIC，此前英飞凌所有的MMIC都是130nm SiGe工艺，CTRX8181的发布说明英飞凌直接跳过了40/45nm CMOS工艺。
在毫米波雷达专用MCU上，英飞凌主要有TC3x和TC4x，TC4x相比于TC3x升级了信号处理单元SPU，增加了可以运行机器学习算法的并行计算单元PPU。其中TC3x系列中可以用做毫米波雷达专用处理器的是TC336、TC356/357、TC397，性能最强的TC397可以支持3片/5片RXS8162级联。而下一代TC4x系列基于台积电28nm，首批样品将于2023年底提供给客户，将最快于2024年开启交付，其信号处理单元从上一代的SPU2.0升级为了SPU3.0，使得FFT等信号处理运算延迟大幅减少；增加了并行计算单元PPU，可以运行机器学习算法。
英飞凌在2020年发布4D成像雷达方案，但4D成像毫米波雷达领域布局缓慢，导致英飞凌在这一市场落后于TI和NXP。2019年12月19日，英飞凌和傲酷达成战略合作，英飞凌准备使用傲酷虚拟孔径成像软件提升77GHz单芯片毫米波雷达的角分辨率性能。
NXP目前主推的MMIC芯片一共有两代：TEF81XX和TEF82XX。NXP从飞思卡尔时代就和大陆集团有长期合作，为大陆集团ARS300和ARS400系列提供射频芯片和雷达MCU，但是为大陆提供的MMIC芯片不对中国销售，这一时期NXP提供的MMIC都是基于SiGe工艺。2018年NXP开始提供基于40nmCMOS工艺的MMIC也就是TEF810X系列，TEF810X系列包含7个型号，包括最低端的1发3收、中端2发4收、高端的3发4收。2020年NXP发布了新一代MMIC芯片TEF82系列，3发4收。
NXP在毫米波雷达专用处理器的市场份额高达50%，先后推出了MPC5775K、S32R27x、S32R37x、S32R29x、S32R45、S32R41等产品。在S32R出来之前，毫米波雷达的系统设计是非常复杂的，需要中游雷达厂商自己把ADC、DAC和做信号处理的FPGA、存储大量雷达数据的SRAM、用于安全的MCU贴在一个PCB板上，恩智浦的S32R的出现解决了这个问题，把信号处理器、安全MCU、SRAM都集成为一片，毫米波雷达处理器的集成度大幅提升。整个S32R系列的雷达专用处理器最核心的在于SPT计算单元，专门用于雷达信号处理加速。
NXP针对4D成像毫米波雷达主要有两个芯片组：（1）第一个芯片组是TEF82系列，第二代CMOS射频芯片，预计最快2022年下半年量产；（2）后端信号处理芯片S32R45系列和S32R41系列：45系列已经在2022年初量产，支持4片MMIC级联；41系列新版本芯片在2022年底量产，支持2片MMIC级联。S32R45相比S32R41增加了LAX矩阵加速器，拥有300GFLops算力，可以支持超分辨算法计算。
TI在2018年就开始提供基于AWR2243的4片级联方案，是三家中最早布局4D成像毫米波雷达的厂商。TI现在已经推出了两代毫米波雷达芯片产品，第一代主要用来做角雷达，第二代用于前雷达和高端前角雷达，TI是三家芯片大厂中唯一一家已经将MMIC和雷达MCU集成在一起打包售卖的厂商：其中第一代（AWR1XXX）一共发布了5款芯片；第二代（AWR2XXX）有2款芯片，第二代MMIC射频性能比第一代整体高50%，另外SoC数字信号处理性能也比第一代好，DSP、MCU核心、HWA等均进行了升级。TI的毫米波雷达芯片集成度越来越高，集成度提升的好处在于成本下降，节省PCB面积。第一代产品主要用来做角雷达，其中用AWR1642做后角雷达，用AWR1843做4D角雷达；第二代产品用来做前雷达和高端角雷达，其中AWR2243用来做4D成像毫米波雷达，用AWR2943和AWR2944做高端前角雷达和前雷达。
TI芯片出现“弱化DSP加强HWA”的趋势，信号处理环节有可能变为标准品，存在中游雷达厂商能够进行差异化竞争的环节之一被上游剥夺的风险。在TI的第一代产品中，信号处理和数据处理的计算任务几乎都是由DSP承担，MCU只是承担简单的配置、控制和管理任务；但是到了TI的第二代产品，DSP的作用被弱化，信号处理部分计算任务几乎都由HWA承担，另外ARM被加强，进一步削弱了DSP的作用。TI毫米波雷达芯片上的HWA实际上是将许多先进信号处理算法固定下来，将信号处理环节逐渐变为“标准品”。
Arbe一共发布了2款产品：48发48收毫米波雷达芯片组Phoenix，作为前雷达；以及24发12收毫米波雷达芯片Lynx，作为角雷达。（1）Phoenix：Arbe的毫米波雷达芯片组Phoenix由发射器（单颗12发）、接收器（单颗24收）、处理器三部分构成，Arbe在2018年发布的RF射频芯片，在2020年发布雷达处理器。雷达处理器最多可以支持4颗发射器和2颗接收器，也就是48发48收射频信号的处理，采用格罗方德半导体公司22nm射频CMOS工艺，帧率约30Hz。（2）Lynx：Lynx发布于2022Q1，Lynx也是由发射器、接收器、专用处理芯片三部分构成，但是由于是24发12收的方案，因此虚拟通道数为288个，成本和性能较Phoenix更低，适合用做角雷达和更低价位车型前雷达。
Arbe已经确定了5家Tier1和车厂客户：维宁尔、法雷奥、经纬恒润、威孚高科，北汽集团的L2+车型将搭载基于Arbe芯片的雷达；另外还有2家非汽车前装客户，即中国L4无人出租车公司AutoX和瑞典公司Qamcom。
中国国产毫米波雷达芯片厂商走在最前面的是加特兰微电子。截止至2022年底加特兰定点车型已经超过50款，车厂客户包括奇瑞、比亚迪、上汽、东风、智己、飞凡、蔚来、赛力斯、极氪、通用等，2022年全年出货量大于250万片，2021年出货量103万片。
针对车载毫米波雷达领域，加特兰微电子一共推出了Alps系列和Andes系列两个平台，前者用于普通3D/4D雷达和舱内活体检测雷达，后者用于4D成像毫米波雷达。（1）Alps系列：主要有Alps、Alps-Mini、Alps-Pro三类，Alps用于普通单芯片3D/4D雷达，有2发4收、4发4收两类，另外还推出了AiP版60GHz和77GHz产品用于舱内活体检测；Alps-mini是AiP版60GHz和77GHz舱内活体检测雷达，相比于Alps系列同类产品，区别主要在于收发通道变为2发2收，因此尺寸功耗也相应减小；Alps-Pro是2022年12月最新发布的新品，预计2023年2月送样，模拟、基带、数字三方面性能都较上一代Alps显著提升，探测距离更远、精度更高、分辨率更好，雷达点云数量大幅提升。（2）Andes系列：Andes是加特兰第三代雷达平台，专门针对高端4D成像雷达市场，预计2023年Q2送样，22nm制程的4发4收SoC芯片，包含MMIC（射频前端）、DSP（数字信号处理器）与RSP（雷达信号处理器）。
2、雷达生产企业
（1）森思泰克
森思泰克是目前获得乘用车前装定点以及出货量最多的专业毫米波雷达公司，2022年出货量400万颗，累计定点车型200多个。森思泰克2021年出货量大约120万颗，2022年预计400万颗，已经获得200+个车型定点（其中10+前雷达，20+舱内雷达）。森思泰克2018年安防和交通收入占比70%；2019年营收2亿，汽车占比40%。客户包括理想汽车、一汽红旗、吉利汽车、长安汽车、长城汽车、东风汽车等。
森思泰克前雷达主要有三款：STA77-5（单芯片）、STA77-6（双芯片级联，6发8收）、STA77-8（4芯片级联，12发16收）。角雷达有STA79-1（后角雷达）、STA79-2Pro（四角）、STA79-8（级联，四角）。舱内雷达有STA60-4Pro、STA79-4Pro。
（2）德赛西威
德赛西威立足汽车座舱、并行发力智能驾驶，实现77GHz毫米波雷达量产。德赛西威自2016年起进军智能驾驶领域汽车电子赛道，致力于智能座舱、智能驾驶、网联服务三大板块的深耕。公司在智能驾驶领域积极布局毫米波雷达业务，是国内第一批布局毫米波雷达的企业。德赛西威初代角雷达是24GHz雷达，2019年已经量产；第一代77GHz角雷达在2020年量产，第二代77GHz角雷达在2022年已经量产；第一代前雷达已经有定点预计将于2023年量产。主要客户包括奇瑞、通用五菱、长城汽车等。目前西威角雷达前装市场份额仅次于森思泰克，是本土雷达Tier1里量产规模排名第二的厂商。
（3）经纬恒润
经纬恒润是综合性汽车电子供应商，全领域赋能智能汽车。经纬恒润是汽车电子综合供应商，业务模式在软硬件领域均有涉猎。公司的电子产品涉足方向包括智能驾驶、智能网联、底盘控制、新能源和动力系统等，全领域赋能智能汽车。在智能驾驶领域，公司的汽车感知类产品如毫米波雷达、车载摄像头已逐步向江铃汽车、江淮汽车、广汽集团、一汽集团等厂商供货。
公司的4D成像雷达使用Arbe的Phoenix雷达芯片，48发48收，探测距离达到350m，可以实现方位向1°和俯仰向1.5°的角分辨率，2022年11月Arbe宣布经纬恒润向其订购了34万个芯片，预计于2023年实现量产。除此之外，经纬恒润还推出了前雷达MRR、角雷达SRR、舱内雷达VODR，已经定点江铃（江铃福特领睿）、江淮、重汽等多家整车厂。
（4）楚航科技
楚航科技创始团队背景深厚，虽然成立时间偏晚，发展速度很快，目前已经获得了大量乘用车雷达定点项目，估值15亿，员工300人。目前公司已经发布了77GHz前雷达ARF1和ARF2、77GHz角雷达ARC1和ARC2、60GHz舱内生命体征探测雷达ARS101，已经累计获得近50款车型定点。2022年获得哪吒汽车前雷达、零跑汽车前雷达和角雷达定点，并且角雷达在海马汽车、东风乘用车等车厂完成量产交付。楚航科技已经获得了长城汽车、北汽新能源、奇瑞汽车、上汽红岩、宇通客车等30多家主机厂，近50款主力车型前装定点项目。2021年楚航科技与保隆科技成立了合资公司保航科技，两家公司合作的4D毫米波雷达预计2022年底量产。楚航在安庆拥有年产能180万只雷达生产基地，2022年3月规划年产能为500万只的工厂开工建设。
（5）华域汽车
华域汽车是国内最早实现24GHz毫米波雷达量产的公司之一，于2018年量产；主要供上汽体系下的上汽乘用车、上汽大通、上汽通用五菱，以及金龙客车等商用车客户。华域汽车毫米波雷达由旗下华域汽车电子分公司负责研发制造，除了毫米波雷达还有摄像头、激光雷达、域控制器等产品。华域已经推出了77GHz多模毫米波雷达MMR10，79GHz近场毫米波雷达NFR10；4D成像雷达包括2芯片级联的前雷达和角雷达LRR30（基于NXPMCU，可输出1024点点云和64个跟踪目标，2021Q4量产）、4芯片级联的前雷达LRR40（基于NXPS32R45，可输出3072点点云和128个跟踪目标）。华域汽车电子分公司24GHz后向毫米波雷达实现对上汽乘用车、上汽大通等客户的稳定供货；AEB功能的77GHz前向毫米波雷达已实现对金龙客车的批产供货。
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市场规模测算
2021年中国乘用车前雷达、后角雷达、前角雷达的前装渗透率分别为34%、14%、2%。2021年中国乘用车前装毫米波雷达出货量总计1360万颗，同比+42.3%，其中：前雷达692万颗，同比+27%，渗透率为33.9%。角雷达668万颗，同比+63%，其中：后角雷达580万颗，渗透率14%；前角雷达88万颗，渗透率2%。
预计行泊一体5V5R方案占比提升+ADAS渗透率提升将带动中国乘用车毫米波雷达市场规模从2021年的52亿升至2025年的204亿。2021年，L1级ADAS系统的主流感知方案1R1V和1R的市场份额开始萎缩，3R1V方案（1个前雷达+2个后角雷达+1个摄像头）占比上升；L2级ADAS系统感知方案中，1R1V份额下滑，但仍然是市场主流，3R1V占比上升，5R1V方案（1个前雷达+2个后角雷达+2个前角雷达+1个摄像头）逐步增长。根据下表中的假设，计算得到2021年中国乘用车毫米波雷达市场规模为52亿，其中前雷达35亿，后角雷达14亿，前角雷达2亿；预计2025年毫米波雷达市场规模为204亿，其中前雷达92亿（4D成像雷达占48亿），后角雷达67亿，前角雷达45亿。
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