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中欧体育登录入口芯片算法成本占比竟超四分之三!国产毫米波雷达如何破局?这家企业做好了示范

2023-08-24 23:17:08
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  中欧体育登录入口芯片算法成本占比竟超四分之三!国产毫米波雷达如何破局?这家企业做好了示范今年2月特斯拉“放弃纯视觉,新车加装毫米波雷达”的消息一经传出,就着实在中国A场掀起了一股毫米波雷达热。资本市场确实会早于行业爆发前几年就提前预知,这就像2015年充电桩股票大热,那时大众还不知道所谓充电桩是何物,而充电桩真正走进大众视野,已经是2018年以后的事情了。

  不管这波毫米波雷达概念股大热是资本市场的提前布局,还是资本的炒作?我们都有必要搞清楚毫米波雷达究竟解决了什么行业问题?以及除了众所周知的芯片“卡脖子”问题外,我国毫米波雷达的发展,是否还有的“卡脖子”问题?

  “据盖世汽车统计,截至6月30日,今年智能电动汽车领域至少已经披露了98起融资事件,其中69起与智能驾驶相关。而在去年同期,整个智能电动汽车赛道披露的融资不过70余起,其中智能驾驶相关融资事件不到60起。”在这个资本寒冬的2023,还有大量资本涌入自动驾驶赛道,恐怕跟2022年工信部的一则征求意见稿有关。

  2022年11月2日,工信部会同,针对L3、L4级自动驾驶汽车,起草了《关于开展智能网联汽车准入和上路通行试点工作的通知(征求意见稿)》。在征求意见稿中提到,对于符合条件的L3、L4级自动驾驶功能的智能网联汽车,可以在试点城市的限定公共道路区域内开展上路通行试点。这则征求意见稿把自动驾驶又推向了一个热度,而对于自动驾驶的真正未来,众说纷纭。

  业界大佬比亚迪的王传福说,自动驾驶是忽悠,被资本裹挟的噱头。而另一方面,据联合国安全和安保部的数据显示每年全球有130万人死于交通事故和5000万人在事故中受伤;另一个业界大佬特斯拉的马斯克则发声说:“年底实现全面自动驾驶”,自动驾驶是解决交通事故的最终钥匙。

  自动驾驶到底是资本的噱头,还是那把最终的钥匙?无人敢妄下定论。然而,在某些驾驶场景下,用自动驾驶的技术逻辑去进行高阶辅助驾驶,是当下消费者的真实需求,解决当下需求,也才是在自动驾驶领域耕耘的公司活下去的唯一可能。

  目前用于ADAS高阶辅助驾驶上的主流传感技术,有摄像头、激光雷达和毫米波雷达三种,它们各有优缺点。尽管毫米波雷达在测距和测速的直接性上优于另两种传感方式,然而由于普通3D毫米波雷达分辨率低且无法测高等原因,曾经一度被特斯拉舍弃。今年特斯拉被爆出,重新装回毫米波雷达,其背后的逻辑应该有二:

  1.毫米波雷达具有全天候和受环境天气影响小的优点,在摄像头和激光雷达使用受限的场景下,提供可靠的传感支持;2.随着技术的进步,毫米波雷达找到了低成本解决分辨率低的办法。在可测速、测距和测宽基础上,又增添了测高的功能,自此,毫米波雷达就进入了4D时代,且随着芯片算法和天线D毫米波雷达也可以生成大量点云从而可以成像。

  也正是由于毫米波雷达天生的受环境和天气影响小的特点,再加上其性能进一步的提高,毫米波雷达现在被行业定义为“must have”“必需”要装配的传感技术。Yole2022汽车行业研究报告(图5)中指出了不同自动驾驶级别(L0到L5)需要的毫米波雷达数量:L0和L1需要3个毫米波雷达;L2需要3到5个毫米波雷达;L3需要大于5个毫米波雷达;L4和L5需要7-11个毫米波雷达。

  毫米波的波长介于微波和厘米波之间,因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。同厘米波导引头相比,毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比,毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强,具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外,毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头。

  根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年中国毫米波雷达行业发展前景战略及投资风险预测分析报告》显示:

  毫米波雷达的研制是从上世纪40年始的。50年代出现了用于机场交通管制和船用导航的毫米波雷达(工作波长约为8毫米),显示出高分辨力、高精度、小天线口径等优越性。但是,由于技术上的困难,毫米波雷达的发展一度受到限制。这些技术上的困难主要是:随着工作频率的提高,功率源输出功率和效率降低,接收机混频器和传输线损失增大。

  上世纪70年代中期以后,毫米波技术有了很大的进展,研制成功一些较好的功率源:固态器件如雪崩管(见雪崩二极管)和耿氏振荡器(见电子转移器件);热离子器件如磁控管、行波管、速调管、扩展的相互作用振荡器、返波管振荡器和回旋管等。此外,在高增益天线、集成电路和鳍线波导等方面的技术也有所发展。70年代后期以来,毫米波雷达已经应用于许多重要的民用和军用系统中,如近程高分辨力防空系统、导弹制导系统、目标测量系统等。

  国外毫米波雷达实现产业化,国产毫米波处于起步阶段中欧体育官方网站。从毫米波雷达的产业布局来看,系统目前是被海外的巨头控制着,例如、博世、海拉等,核心元器件也主要被英飞凌(Infineon)、德州仪器、意法半导体、亚德诺半导体等垄断。相比于国外企业,车载毫米波雷达在国内仍属于起步阶段。在24GHz雷达方面,国内少数企业研发已有成果,市场化产品即将问世;但在77GHz毫米波雷达方面仍属于初级阶段,国内只有极少数企业能做到77GHz雷达的样机阶段,产业化进程仍待突破。其中深圳安智杰24GHz后向雷达已出货上千套,芜湖森斯泰克的24GHz雷达产品也已量产成功。此外雷科防务的“77GHz毫米波汽车防撞雷达”成为百度阿波罗生态合作伙伴的首个国产毫米波雷达,目前已经实现批量生产。

  截至2021年底,全国汽车保有量达3.02亿辆,按照每年0.2%的毫米波雷达汽车改装量,单车平均安装2个计算,2021年国内毫米波雷达汽车后装市场需求规模将达到120.8万个。

  目前各个国家对车载毫米波雷达分配的频段各有不同,但主要集中在 24GHz 和 77GHz,少数国家(如日本)采用 60GHz 频段。由于 77G 相对于 24G 的诸多优势,未来全球车载毫米波雷达的频段会趋同于 77GHz 频段(76-81GHz)。目前车载雷达的频率主要分为 24GHZ 频段和 77GHZ 频段。与 24GHz 毫米波雷达相比,77GHz 的距离分辨率更高,体积更是小了三分之一。2018 年,中国新车评价规程(C-NCAP)将自动紧急制动系统(AEBS)纳入评分体系,从而将带动 77GHz 毫米波雷达在未来的市场需求。而从长远来看,77GHz 毫米波雷达的体积更小、探距更长,使得其较 24GHz 毫米波雷达将具备更大的市场空间。

  相较于激光雷达、摄像头等传感器,毫米波雷达由于具备全天候全天时的探测能力,即使在雨雪、尘雾等恶劣环境条件下依旧可以正常工作,再加上通过直接测量距离和速度,更容易实现对目标运动状态的检测,正逐渐在越来越多的新车上搭载。据高工智能汽车研究院数据显示,2021年1-11月国内上市新车搭载前向/角毫米波雷达上险量为1186.91万颗,同比上年同期增长44.55%。

  国内毫米波雷达的民用市场主要集中于汽车、智能家居、安防和交通四大领域,其中汽车与智能家居市场尤为突出。在车载雷达领域,毫米波雷达主要受益于智能驾驶技术的发展。调研显示,毫米波雷达是自动驾驶的重要基础之一,L3级别的自动驾驶技术需要5个毫米波雷达支持,未来L5自动驾驶技术所依赖的毫米波雷达预计将达到8-9个。

  而目前汽车市场整体渗透率低,因此有极大的市场空间。2021年,我国车载毫米波雷达市场规模约64亿人民币,据预测,2025年有望达到114亿人民币,年复合增长率为19%。此外,针对预防疲劳驾驶、醉酒驾驶等问题,应用于智能座舱的车内雷达市场尚待探索并具有广阔前景。

  经过多年发展,毫米波雷达越发集成化,产业链已非常成熟。上游为软件算法及硬件零部件企业,其中射频前端MMIC、信号处理芯片及高频PCB(微带贴片天线)为核心部件,中游为各大毫米波雷达生产集成厂商,下游为国内外各大车企及造车新势力。

  近些年,因TI芯片开发门槛较低,助力国内诞生了一众中游毫米波雷达创业企业。而上游零部件厂商以芯片和高频PCB供应商为主,目前国内厂商较少,依旧为国外所主导。

  随着国内大批毫米波雷达创业企业的涌现,国内外市场上已经存在着大量的市场参与者;从地域分布上看,北京、上海、广东三地毫米波雷达企业最多,并以各自为中心向周边地区扩散;其中,上海市聚集了大量国外厂商的中国分公司,如海拉、采埃孚、法雷奥、安波福、维宁尔、现代摩比斯等。广东省创业企业较多,如电目科技、凌波微步、宇磐科技、雷博泰克等。

  另外,当今市场上毫米波雷达已被大范围采用,从配置方案上主要有1前Radar、1前Radar+2角Radar、1前Radar+4角Radar、2前Radar+2角、2前Radar+4角Radar几种选择。从市场上所装载的车型来看,目前车载毫米波雷达渗透率比较高,但市场依然由国外巨头垄断。国内虽雷达厂商众多,但上车进度缓慢,僧多粥少的情形下国内毫米波雷达该如何破局?

  国内毫米波雷达想要实现国产替代,不仅要从中游雷达制造厂商入手,还要与上游企业共同发力。从供应链角度来看,国内上游企业力量薄弱,尤其在算法、芯片、高频PCB方面实力竞争者数量较少。因此,毫米波雷达的国产替代之路,不是仅有雷达整机制造企业的替代,而是整条毫米波雷达供应链的替代之路。

  毫米波雷达成本由软件硬件共同构成,其中,国内雷达算法测量精度和范围具有一定局限性,而国外算法受专利保护,价格非常昂贵,成本占比约50%;硬件则由射频前端MMIC(25%),信号处理芯片(10%),高频PCB(10%)构成主要成本。总体来说,芯片算法成本占毫米波雷达总成本四分之三以上,体现了毫米波雷达高度芯片化集成化的趋势。

  车载毫米波雷达中,MMIC芯片、信号处理芯片和软件算法等关键部件仍被国外企业掌控,而如博世、恩智浦等企业在软件硬件层面具备双重优势,各类MMIC、DSP、FPGA、CMOS厂商的芯片产品也以过硬的品质成为业内首选。

  国内目前急缺能够在软件算法方面有所突破的供应商,芯片供应商则开始有了一定的积累,如CMOS供应商中国电科、加特兰、岸达科技等。除CMOS芯片,国内也有涉足SoC芯片的厂商如问智微电子、晟德微、矽杰微等,它们具备经验丰富的研发团队,正在为芯片国产化贡献自己的力量。

  高频PCB板的合格供应商较少,国际市场上主要是看罗杰斯、Isola和Schweizer等,国内仍需从国外进口;国内厂商沪电股份收购了Schweizer 19.74%的股权,期待未来将能填补国产毫米波雷达天线PCB板的空白。

  专注于毫米波雷达研发与制造的楚航科技,不仅在2023上海国际车展上首次展示了最新的前瞻性研发第N代创新产品——隐形雷达ART和首次公开的第六代创新雷达产品及技术,还展示了已实现国产化替代的全线第五代量产雷达产品和第五+代4D成像雷达产品。我们也有幸与楚航科技首席射频科学家陶骏先生就品牌在产品技术等方面进行了深入沟通。

  从楚航科技展示的隐形雷达ART产品可以看出,ART将雷达天线与PCB板及芯片分离,使用高精度印刷和刻蚀技术将其无痕式安装在汽车玻璃上。

  天线模组可以贴合不同车体弧度,获得更大的视场范围,避免雷达罩对天线电磁辐射性能的影响。开阔的玻璃面积也为雷达天线提供了更大的阵面设计自由度,实现高增益、高分辨率、高精度测量,拥有更出色的探测效果与感知能力,获取更广阔的探测角度和更精准的探测数据。另外,该款隐形雷达的软硬件解耦设计,还可加速产品研发与迭代效率,为客户提供更加便捷高效更为灵活的贴身服务。

  楚航科技的4D成像毫米波雷达已获得苇渡科技和国内某头部知名车企两大量产车型项目定点,实现了在乘用车和商用车双领域内的覆盖。而最新推出的四片级联(12发16收)超高性能4D雷达产品,也即将实现量产,该款雷达点云数量可达6000多个,角度探测精度可提升至0.1°(水平)*0.2°(垂直),能够实现复杂场景的多目标跟踪,更好地匹配L3级以上自动驾驶场景。

  对于楚航4D成像毫米波雷达的发展,楚航科技首席射频科学家陶骏觉得现在关键不是追求更多的通道数,而是在保证性能安全的前提下,如何在成本上找到平衡之处,让消费者和厂家都能接受。他也表示,2025年应该是个时间节点。届时,4D雷达该走上量产的基本就走上量产了。

  楚航科技现在是两步走,第一步是国产替代,目前基本与国外指标相抗衡了。同时,也在积极构建研发体系,包括软件安全,硬件质量等等都在构建中。第六代雷达技术的波导天线是楚航想要实现国产超越的产品技术,非常关键。

  站在毫米波雷达国产化替代的潮头,楚航科技已拥有包括77 GHz角雷达、77 GHz前向雷达、77GHz商用车盲区检测系统和60 GHz生命体征探测雷达等多款车规级产品,帮助实现BSD、FCW、ACC、AEB等高级辅助驾驶功能。目前,楚航科技的第五代量产毫米波雷达产品已与东风乘用车、长城汽车、奇瑞汽车、北汽集团、零跑汽车、海马汽车、宇通客车等30多家主机厂达成合作,并在50多款车型上搭载。

  楚航科技第五代规模化量产产品的国产化替代,已打破海外Tier1的技术垄断。同时,楚航科技目前已成功进入德国某知名车企供应体系,并在对接欧洲项目,同时与日韩、东南亚等企业展开相关业务合作,逐步走向国际市场。

  而从技术角度来看,陶骏却表示楚航科技依然是在稳扎稳打,需要专注于自己的领域,然后慢慢地,根据需要再做外延扩。“因为楚航科技起步相对较晚,所以前期是在追赶国外的进度,注重于指标、性能这方面。现在,我们会去思考做一些差异化、小型化的创新,做差异化的竞争力。比如隐形雷达就是这样一个创新,但最重要的还是在性能侧,以及安全可靠。”

  随着第五+代、第六代以及第N代雷达产品的产业化进程不断加快,以及今年年底年产能达500万只的上海智慧工厂建成投产,楚航科技将快速完成从“国产化替代”到“国产化超越”的蜕变。

  同时,楚航科技也清楚自己的使命,不仅要推动中国自动驾驶技术的快速普及,更要使中国在智能感知领域拥有更多的话语权和自主控制权。未来,楚航科技在深耕自动驾驶领域外,还将向智慧交通、智慧城市、人工智能等领域开拓,布局产业上下游完整的感知地图,为客户提供更为本土化更具创新性的一体化感知解决方案。

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