盖世汽车研究院：国内厂家有望在4D毫米波雷达赛道突围
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特斯拉最新的HW4.0平台硬件加入了4D毫米波雷达，使得毫米波雷达再度成为自动驾驶的感知焦点。传统的车载毫米波市场一直被海外厂商主导，国内处于起步追赶阶段。在逐渐兴起的4D毫米波雷达细分市场，国内厂家纷纷加速布局，力求在新赛道突围。
基于此背景，盖世汽车研究院从毫米波雷达的产业概况、市场供需端、发展趋势三个层面对车载毫米波雷达产业进行研究分析。本报告部分内容如下：
毫米波雷达系统主要由天线、射频前端组件、数字信号处理器和雷达控制电路等组成，核心硬件是射频芯片MMIC、信号处理器和天线PCB板。MMIC由发射器、接收器、功率放大器、低噪声放大器、混频器、滤波器及压控振荡器7部分构成，主要负责调制、发射、接收及解调毫米波信号。PCB板上有多根天线通过微带列阵方式铺设，主要负责发射和接收信号。信号处理器通过嵌入不同的算法，如波束形成和扫描算法，测距测向算法、信息融合算法等，从信号中提取距离、速度和角度信息，从信号中提取目标物体的距离、速度和角度信息。
毫米波雷达是智能汽车ADAS的核心传感器之一，且单车搭量随着自动驾级别的提高而上升，自动驾驶是毫米波需达发展的长期驱动力。
在频段上，我国汽车毫米波雷达将统一至77-79GHz，目前77GHz高频雷达已成为主流。按照安装位置，车载毫米波雷达分为前向雷达、角雷达和舱内雷达，前雷达主要实现AEB和ACC等功能，角雷达主要实现BSD、LCA等功能，舱内雷达主要实现驾驶员监测、儿童监测等功能。
目前多数L2+产品采用4颗短程角雷达和1颗远程前向雷达的5R方案，未来自动驾驶向L3~L5级进阶时，可采用“1-2个前向雷达+6个角雷达”的环绕车身分布，实现V2X、城市领航NOA及自动代客泊车AVP等高阶功能。
普通毫米波雷达依靠多普勒效应原理探测物体，利用回波计算并输出距离、速度、水平角度三个维度的信息，但因为缺少俯仰角信息，无法成像，在处理雷达信号时，会进行“静态杂波滤除”，因此对静止物体的目标检测效果较弱。
4D毫米波雷达通过增加高度信息，具备测量俯仰角能力，能显著提升车辆感知精度。4D雷达还能接受更多的目标数据点，具备更高的分辨率，会对目标做更好的分类，实现更高质量的点云成像，与其他传感器做更好的融合，提高感知置信度。
在应用方面，4D毫米波雷达主要有两个方向：（1）可以替代传统低分辨率前向雷达，满足高阶智能驾驶多感知融合性能的提升，这意味着激光雷达可以作为高配或选装，而4D可以作为标配。（2）用于行泊一体4D环绕高分辨率（分为点云增强和成像）雷达，性能会略低于前向雷达，补缺超声波雷达性能，提升在低速场景下（尤其是地下停车场）的行人预警和AEB性能。
毫米波雷达产业链主要分为上游射频 MMIC芯片、高频 PCB、处理芯片以及后端算法等相关企业，中游包括毫米波雷达整机的生产企业，下游为OEM、自动驾驶公司及车路协同公司。从上游价值量来看，软件算法壁垒较高，占比达50%，其次则分别为射频芯片、处理器芯片和高频 PCB。
上游芯片方面，主要包括射频芯片MMIC和信号处理器芯片，也可以是将二者集成的专用芯片，市场基本被国外芯片大厂主导，主要企业包括德州仪器、赛灵思、恩智浦、英飞凌等。国内企业方面，加特兰是CMOS工艺毫米波雷达芯片开发与设计的领导者。随着4D成像雷达算力诉求的提升，信号处理器逐渐分化出FPGA和DSP两大路线方案，高端DSP芯片和FPGA芯片也基本被国外垄断。
4D毫米波雷达芯片方面，目前主要依赖NXP、TI、英飞凌等国外传统芯片厂的通用芯片方案。目前除大陆推出的全球首款4D成像毫米波雷达(ARS540选用的是FPGA方案外，其余方案基本都基于TI和NXP的芯片方案所开发。国内企业加特兰微电子已推出4D成像雷达SoC芯片，性能可与国外大厂媲美。
中游毫米波雷达整机市场集中度较高，以博世、大陆、海拉等国际 Tier1 为主，国内毫米波雷达企业凭借价格及定制化的优势切入市场，从安全性能需求较弱的角雷达突围，逐渐向前向雷达过渡，部分企业已经实现77GHz产品前装量产，产品在测距和精度上已经接近国际先进水平，后续市场份额将逐步扩大。
4D毫米波雷达方面，国外初创企业如Arbe、傲酷、Vayyar、Metawave等进行集中布局。国外传统Tier1或自研推出4D产品，如博世、大陆、采埃孚、安波福等；或通过投资初创企业间接布局4D业务，如电装、海拉通过投资傲酷、Metawave等。国内企业紧抓4D雷达这一风口，也纷纷加快布局，部分企业如华为、华域汽车、森思泰克、楚航科技等已经先后推出4D成像雷达产品并与车企达成合作，少数已批量装车。在4D毫米波雷达这一新赛道，国内企业有望实现领先，打破传统毫米波雷达市场的跟随局面。
国内厂家方面，楚航科技在射频前端，电路设计，信号处理芯片系统架构，高级雷达算法等方面有着深厚的技术储备和自主知识产权，其车规级量产雷达已达5款，涵盖乘用车前向、角雷达、生命体征探测雷达、商用车盲区检测雷达以及4D成像雷达。截止目前，楚航科技雷达产品累计出货量近50万颗，已获得30+家OEM的80+款车型的前装定点项目，并且已在新势力车企上率先实现前向雷达的国产替代。在产能保障上，楚航科技目前在安庆自建拥有年产能180万只的雷达生产基地，位于上海安亭的车规级毫米波雷达智慧工厂将于2023年投产，届时可增加500万只的年产能。未来，楚航科技的产品不仅局限于车规级的智能驾驶和智能座舱领域，还将拓展至V2X、智慧家居、健康监侧等消费领域。
在下游乘用车市场，2022年国内搭载毫米波雷达的车型销量约867万辆，占整体乘用车销量的43%，其中搭载5颗毫米波雷达的车型销量增长最快，增长率约108%。整体毫米波雷达搭载的增速水平远高于国内汽车市场的整体增速水平，按目前的搭载率情况来看，未来中国汽车市场尚有巨大的智能化渗透空间。
主机厂方面，到目前为止，包括特斯拉、通用、宝马、上汽、比亚迪、理想、吉利、红旗、长安等多个品牌已经定点或上车4D成像毫米波雷达，部分车型已实现交付，已公布使用4D毫米波雷达的新车型SOP节点预计在2022年底~2023年。
从发展趋势来看，在芯片技术上，短期内SiGe芯片仍为市场主流，目前各厂商产品中CMOS芯片方案趋增，逐步取代SiGe工艺，是未来的发展方向。在CMOS工艺技术的推动下，毫米波雷达芯片将进一步集成化，体积更小。
在4D毫米波雷达的技术路线上，传统 Tier1 普遍采用级联技术，在 4D 产品量产方面走在前列，例如大陆、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。新进入厂商或依托专用芯片组和虚拟孔径方案实现换道超车，如Arbe、Mobileye等产品的通道数具备竞争力。多芯片级联方案以成熟的标准雷达芯片为基础，相比其他方案技术成熟度高，前期开发难度低，有利于加快产品上市节奏，有望成为4D雷达的主流方案。
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