電子發燒友報道(文/黃山明)2021年注定將成為電動汽車大爆發的一年,造車新勢力的股價不斷高漲,吸引眾多企業紛紛挹注電動汽車行業。同時,傳統整車廠商也在加速智能汽車的研發進程,奔馳、寶馬、奧迪、沃爾沃、大眾等車企已經開始上馬高級別自動駕駛項目,而對于智能電動汽車而言,傳感器是必不可少的關鍵器件,而車載毫米波雷達則是其中重要的一環。
ADAS和自動駕駛傳感器正在成為越來越多汽車的標配,以ADAS為例,乘用車上ADAS信息感知部分(主要用于辨別前方)使用的(半導體技術)傳感器主要包括攝像頭、雷達、激光和超聲波,可以檢測光、熱、壓力或其他用于監測汽車狀態的變量,通常位于前后保險杠,后視鏡,轉向柱內或車輛擋風玻璃上。可以看到,在大多數智能汽車功能應用上,毫米波雷達都是最佳搭配方案。
圖源:天風證券
24GHz與77GHz組合將長期存在 但79GHz才是未來
毫米波雷達指的是工作在30-300GHz頻域(波長為1-10mm)的雷達。由于其波長特性,可以輕易的穿透灰塵及雨滴,可以保證在惡劣情況下也能有較強工作性能;同時毫米波也不受物體表面形狀、顏色及大氣流的影響,探測的穩定性較高;此外,毫米波雷達制造工藝,其集成度高,元器件體積,尺寸,重量較小,價格適中,適合作為小平臺感知傳感器使用。
車載毫米波雷達的工作頻率為一般為24GHz和77GHz,77GHz、79GHz毫米波雷達主要負責遠距離探測,可以實現70-200米的感知距離,而24GHz為中短毫米波雷達,可以實現10-70米的感知距離。通常而言,實現ADAS功能需要“1長+4中短”毫米波雷達即可,不過各車企方案可能略有不同。
如長安汽車UNI-T采用6個攝像頭、5個毫米波雷達、12個超聲波雷達作為主要傳感器,而比亞迪漢使用的是5個攝像頭、3個毫米波雷達、12個超聲波雷達作為主要傳感器。
而在智能駕駛領域,有機構發布預測稱,L1/2級別配備1個77GHz和1-2個24GHz毫米波雷達,L3/L4/L5級別將配備1-2個77GHz和4-6個24GHz毫米波雷達。
24GHz一般安裝在汽車側面和尾部,運用于盲區防撞報警(BSD)、變道輔助(LCA)、開門輔助、倒車防撞報警,而77GHz通常安裝在汽車前方或側方,用于前防撞預警、自動巡航(ACC)、智能制動(AEBS)、橫向來車預警。
業界認為,未來77GHz、79GHz產品將取代24GHz,相比24GHz產品,77GHz探測性能雖然更強,但成本也更高。長沙莫之比智能科技有限公司行業總監陳宇在接受電子發燒友網記者采訪時指出,隨著國家5G基站的布局與縱深推進,70GHz以下頻段將在不久的將來被征用為5G基站所用頻段,高頻段將相較與低頻少很多的干擾,79GHz帶寬與處理速度遠遠大于低頻段芯片,所以從長遠看,未來79GHz是大勢所趨。
其實77GHz與79GHz相比差距并不大,不過77GHz雷達技術目前主要掌握在大陸、博世、德爾福、英飛凌等跨國零部件企業手中。同濟大學教授白杰便認為,國內在77GHz雷達技術上已經落后了,現在必須通過發展79GHz雷達技術,來與國外保持同步。
此外,77GHz雷達僅能獲取點目標,探測目標物的距離、速度、方位等信息,卻不能識別目標物是什么,而79GHz雷達可以通過成像技術獲取被測物體的圖像,彌補現有毫米波雷達技術在目標識別方面的不足,同時在分辨率、探測距離等方面達到與77GHz雷達相同的效果。同時,79GHz雷達更具成本優勢,也能滿足當前智能電動汽車的需求。
不過需要注意的是,目前,關于79GHz頻段的使用,僅在歐盟和美國被獲得允許,而在中國、日本等地區還沒得正式獲批。
全球及中國車載毫米波雷達市場規模|ICV Tank
從價格上來看,目前77GHz的毫米波雷達系統單價在1000元左右,24GHz 毫米波雷達單價500 元左右。有機構預測,到2025年,新能源汽車新車銷量占比將達到25%,而中國市場新能源汽車銷量將突破500萬輛。
按照“1長+4中短”毫米波雷達配置,500萬輛新能源汽車將需要3000萬顆毫米波雷達,因此換算可得出,2025年中國新能源汽車車載毫米波雷達市場將達到150億元。而在2019年,全球車載毫米波雷達市場為42億美元,預計在2025年全球車載毫米波雷達市場可以達到130億美元。綜合來看,整車采用長+中短的毫米波雷達方案將長期存在。
海外企業主導車載毫米波市場 國內企業追趕勢頭迅猛
雖然車載毫米波雷達發展勢頭火熱,但值得注意的是,全球汽車毫米波雷達主要供應商為傳統汽車電子優勢企業,比如博世、大陸集團,其次為海拉、富士通天、電裝、采埃孚、德爾福、奧托立夫、法雷奧等,9家企業的全球市場份額總計達到88%。據中國產業信息網數據顯示,博世、大陸集團、海拉這三家廠商在2018年的市場份額分別為19%、16%、12%。國內自主車載毫米波雷達產品總體仍處于研制階段,24GHz目前是主流方向,77GHz進入起步階段。
陳宇認為,從芯片市場占有來看,確實國外占絕大部分,當然也有以加特蘭為國內高頻雷達的先驅探索者,已開始量產投放市場,莫之比也在著手加強與國內芯片廠家的合作與技術對接。隨著國產芯片技術沉淀及優化,國產化的進程將大大提前。
2014 年成立的上海加特蘭微電子,是亞洲第一家通過車規認證的77GHz毫米波雷達芯片公司。2017年10月,加特蘭發布了包括用于車載毫米波雷達的77GHz芯片——Yosemite(2T4R)、Yosemite(4T8R)和用于工業級消費市場的60GHz芯片Yellowstone。
全球毫米波雷達主要生產商
莫之比正在進軍79GHz毫米波領域,有成品的產品形態ADAS與LCA車輛接近預警,EAF開門預警,AOA開門預警,RCTA倒車橫向預警等。
此外,如華域汽車目前已經實現24GHz毫米波雷達量產,77GHz雷達產品小規模量產;德賽西威24GHz雷達已搭配在小鵬、奇瑞等車上,77GHz雷達拿到量產訂單;承泰科技的77GHz毫米波雷達已經在2019年9月推出外部測試;而森思泰克24GHz雷達已有少量供貨,77GHz實現量產,并搭載于紅旗HS5上。
除了芯片以外,在配套工藝上,如PCB、雷達外殼等器件的制作工藝,尤其是高頻產品對于加工工藝更為敏感,這些器件生產的一致性也會對雷達性能產生影響。如上游的MMIC(單片微波集成電路芯片),基本由國外廠商所領導,如NXP、英飛凌、TI等,國內僅有幾家公司能夠供應,如清能華波、意行半導體、加特蘭、南京米勒等。從市場看,2019年全球射頻MMIC市場總值達到了619億元,預計2026年可以增長到1479億元,年復合增長率為13.1%。
而在雷達天線高頻PCB板上,由于毫米波雷達天線的主流方案是微帶陣列,需要將高頻PCB板集成在普通的PCB基板上實現天線的功能,這就要求在較小的集成空間中保持天線足夠的信號強度。國內的滬電股份已經與德國Schweizer在汽車RF PCB領域開展合作,同時也是大陸和博世的PCB供應商,深南電路、景旺電子也具備車載高頻PCB板供應能力,生益科技的毫米波雷達高速高頻基板也具備量產能力。
同時為了保證產品的穩定性,陳宇提到,除雷達外殼塑料材質,高頻電路板及元器件我司均為高頻進口材料,并有嚴格的檢驗入庫流程,為了保證產品的一致性穩定性,莫之比建有微波暗室,全自動化生產組裝線,年產60萬顆產能,目前為國內第一條自主產權與專利自動化線。
小結
總體而言,國內公司在車載雷達上較國外廠商還有一定差距,但隨著新能源電動汽車市場的發展,帶動著毫米波雷達市場不斷成長,相信會有更多人才和企業加入到這個市場當中。
隨著市場客戶對產品體驗與感知的越來越多樣化、智能化,毫米波雷達還有很多的應用場景與待開發領域。結合國家有關交通政策支持,車載雷達在商用車、工程車的安全輔助駕駛大有可為,在前裝廠與后裝電子市場的對接與開拓亟待大力推進。而未來車載毫米波雷達的終極應用呈現方式為圖形成像,這也是所有從業者的奮斗方向。
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