毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈！

發(fā)布時(shí)間：2021-12-29作者來(lái)源：金航標(biāo)瀏覽：1619

一、什么是毫米波雷達(dá)

毫米波雷達(dá)是指利用波長(zhǎng)1-10nm,頻率30GHZ-300GHZ的毫米波，通過(guò)測(cè)量回波的時(shí)間差算出距離。隨著技術(shù)水平的提升，開(kāi)始逐漸應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。

毫米波雷達(dá)優(yōu)劣勢(shì)

目前各個(gè)國(guó)家對(duì)車載毫米波雷達(dá)分配的頻段各有不同，但主要集中在24GHz和77GHz，少數(shù)國(guó)家（如日本）采用60GHz頻段。由于77G相對(duì)于24G的諸多優(yōu)勢(shì)，未來(lái)全球車載毫米波雷達(dá)的頻段會(huì)趨同于77GHz頻段（76-81GHz）。

▲毫米波雷達(dá)24GHz和77GHz比較

77 GHz在性能和體積上都更具優(yōu)勢(shì)。目前車載雷達(dá)的頻率主要分為24GHZ頻段和77GHZ頻段。與24GHz毫米波雷達(dá)相比，77GHz的距離分辨率更高，體積更是小了三分之一。2018年，中國(guó)新車評(píng)價(jià)規(guī)程（C-NCAP）將自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEBS）納入評(píng)分體系，從而將帶動(dòng)77GHz毫米波雷達(dá)在未來(lái)的市場(chǎng)需求。而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，77GHz毫米波雷達(dá)的體積更小、探距更長(zhǎng)，使得其較24GHz毫米波雷達(dá)將具備更大的市場(chǎng)空間。

24GHz與77GHz毫米波雷達(dá)兼?zhèn)溆贏DAS的長(zhǎng)短距檢測(cè)。毫米波雷達(dá)因其硬件體積小，且不受惡劣天氣影響，被廣泛應(yīng)用在ADAS系統(tǒng)之中。24GHz目前大量應(yīng)用于汽車的盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)、變道輔助。雷達(dá)安裝在車輛的后保險(xiǎn)杠內(nèi)，用于監(jiān)測(cè)車輛后方兩側(cè)的車道是否有車、可否進(jìn)行變道。77GHz雷達(dá)在探測(cè)精度與距離上優(yōu)于24GHz雷達(dá)，主要用來(lái)裝配在車輛的前保險(xiǎn)杠上，探測(cè)與前車的距離以及前車的速度，實(shí)現(xiàn)的主要是緊急制動(dòng)、自動(dòng)跟車等主動(dòng)安全領(lǐng)域的功能。完全實(shí)現(xiàn)ADAS各項(xiàng)功能一般需要“1長(zhǎng)+4中短”5個(gè)毫米波雷達(dá)，奧迪A8搭載5個(gè)毫米波雷達(dá)（1LRR+4MRR），奔馳S級(jí)搭載6個(gè)毫米波雷達(dá)（1LRR+6SRR）。目前77GHz的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)單價(jià)在1000元左右，24GHz毫米波雷達(dá)單價(jià)在500元左右。

▲奔馳S級(jí)搭載6個(gè)毫米波雷達(dá)

二、車載毫米波雷達(dá)的原理

車載毫米波雷達(dá)通過(guò)天線向外發(fā)射毫米波，接收目標(biāo)反射信號(hào)，經(jīng)后方處理后快速準(zhǔn)確地獲取汽車車身周圍的物理環(huán)境信息（如汽車與其他物體之間的相對(duì)距離、相對(duì)速度、角度、運(yùn)動(dòng)方向等），然后根據(jù)所探知的物體信息進(jìn)行目標(biāo)追蹤和識(shí)別分類，進(jìn)而結(jié)合車身動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，最終通過(guò)中央處理單元（ECU）進(jìn)行智能處理。經(jīng)合理決策后，以聲、光及觸覺(jué)等多種方式告知或警告駕駛員，或及時(shí)對(duì)汽車做出主動(dòng)干預(yù)，從而保證駕駛過(guò)程的安全性和舒適性，減少事故發(fā)生幾率。

▲毫米波雷達(dá)工作路徑簡(jiǎn)圖

根據(jù)輻射電磁波方式不同，毫米波雷達(dá)主要有脈沖體制以及連續(xù)波體制兩種工作體制。其中連續(xù)波又可以分為FSK（頻移鍵控）、PSK（相移鍵控）、CW（恒頻連續(xù)波）、FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）等方式。

根據(jù)輻射電磁波方式不同，毫米波雷達(dá)主要有脈沖體制以及連續(xù)波體制兩種工作體制。其中連續(xù)波又可以分為FSK(頻移鍵控)、PSK（相移鍵控）、CW(恒頻連續(xù)波)、FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)等方式。

由于可測(cè)量多個(gè)目標(biāo)、分辨率較高、信號(hào)處理復(fù)雜度低、成本低廉、技術(shù)成熟，F(xiàn)WCW雷達(dá)成為最常用的車載毫米波雷達(dá)，德?tīng)柛！㈦娧b、博世等Tier 1供應(yīng)商均采用FMCW調(diào)制方式。

FMCW雷達(dá)系統(tǒng)主要包括收發(fā)天線、射頻前端、調(diào)制信號(hào)、信號(hào)處理模塊等。毫米波雷達(dá)通過(guò)接收信號(hào)和發(fā)射信號(hào)的相關(guān)處理實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)距離、方位、相對(duì)速度。

三、車載毫米波雷達(dá)的核心零部件及成品

MMIC芯片和天線PCB板是毫米波雷達(dá)的硬件核心，以FMCW汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)為例，主要包括天線、收發(fā)模塊、信號(hào)處理模塊。

1、MMIC(單片微波集成電路)

MMIC具有電路損耗低、噪聲低、頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大、功率大、抗電磁輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)。它包括多種功能電路，如低噪聲放大器（LNA）、功率放大器、混頻器、檢波器、調(diào)制器、壓控振蕩器(VCO)、移相器等。

毫米波雷達(dá)的核心芯片來(lái)自國(guó)外廠商，幾乎被他們壟斷。從毫米波雷達(dá)芯片國(guó)內(nèi)外企業(yè)的市場(chǎng)占有率來(lái)看，目前國(guó)際市場(chǎng)主要被恩智浦（NXP）、英飛凌、德州儀器（TI）等芯片設(shè)計(jì)公司占據(jù)。

代表廠商：得捷電子、富士通、飛思卡爾、英飛凌、安森美、恩智浦、意法半導(dǎo)體、瑞薩電子

國(guó)內(nèi)的毫米波雷達(dá)芯片業(yè)目前還未形成規(guī)模。毫米波芯片是涉及學(xué)科范圍非常廣的高難度工程，國(guó)內(nèi)企業(yè)在以下兩個(gè)方面還與國(guó)外大公司有一定的差距：

●芯片核心技術(shù)積累少，創(chuàng)新應(yīng)用基本由國(guó)外巨頭引領(lǐng)；

●差異化產(chǎn)品創(chuàng)新、品牌信譽(yù)度還有待進(jìn)一步提升。

隨著我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加快，國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始布局毫米波雷達(dá)領(lǐng)域。

清華大學(xué)、清能華波等單位在毫米波雷達(dá)芯片領(lǐng)域有著深厚的積累，東南大學(xué)毫米波國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已完成8mm波段混頻器、倍頻器、開(kāi)關(guān)、放大器等單功能芯片的研制，目前正在開(kāi)展單片接收/發(fā)射前端的設(shè)計(jì)與研制；國(guó)內(nèi)24GHz/77GHz MMIC關(guān)鍵技術(shù)也在不斷獲得突破，其中由意行半導(dǎo)體自主研發(fā)的24GHz SiGe雷達(dá)射頻前端MMIC套片，率先實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域零的突破，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)和供貨。前年，加特蘭微電子發(fā)布了其國(guó)內(nèi)[敏感詞]77GHz CMOS車載毫米波雷達(dá)收發(fā)芯片。南京米勒也正在研發(fā)雷達(dá)MMIC。

長(zhǎng)期以來(lái)，在國(guó)家項(xiàng)目、企業(yè)合作和社會(huì)資本的通力支持下，部分企業(yè)已經(jīng)完成了毫米波雷達(dá)全集成核心芯片的研發(fā)，并逐步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，毫米波雷達(dá)核心芯片將會(huì)在未來(lái)3到5年之內(nèi)逐步實(shí)現(xiàn)部分自主可控。

2、雷達(dá)天線高頻PCB板

天線是汽車毫米波雷達(dá)有效工作的關(guān)鍵設(shè)計(jì)之一，同時(shí)也是毫米波車用雷達(dá)能否贏得市場(chǎng)的關(guān)鍵。毫米波雷達(dá)天線的主流方案是微帶陣列，簡(jiǎn)單說(shuō)將高頻PCB板集成在普通的PCB基板上實(shí)現(xiàn)天線的功能，需要在較小的集成空間中保持天線足夠的信號(hào)強(qiáng)度。77Ghz雷達(dá)更高規(guī)格的高頻PCB板，77GHz雷達(dá)的大范圍運(yùn)用將帶來(lái)相應(yīng)高頻PCB板的巨大需求。例如博世的LRR3,相比于第2代LRR需要用幾個(gè)砷化鎵芯片生成、放大并檢測(cè)77GHz微波，Bosch第3代LRR極大簡(jiǎn)化了雷達(dá)天線PCB板，僅使用1或2個(gè)英飛凌硅鍺芯片。

由于ADAS的功能，往往是通過(guò)傳感器+處理器的方式捆綁銷售，使得系統(tǒng)供應(yīng)商在里面擔(dān)當(dāng)了產(chǎn)業(yè)鏈中核心角色，基于毫米波雷達(dá)的ADAS技術(shù)主要由大陸、博世、電裝、奧托立夫等傳統(tǒng)零部件系統(tǒng)供應(yīng)商巨頭所壟斷。國(guó)內(nèi)高頻PCB板廠商暫無(wú)技術(shù)儲(chǔ)備，只能根據(jù)圖紙代加工，元器件仍需國(guó)外進(jìn)口。滬電股份是大陸和博世的板材供應(yīng)商，目前已就24GHz和77GHz高頻雷達(dá)用PCB產(chǎn)品與國(guó)際[敏感詞]廠商Schweizer開(kāi)展合作。

目前雷達(dá)天線高頻PCB板由滬電股份、Rogers(羅杰斯)、Isola、Schweizer（施瓦茨，目前滬電股份持有公司19.74%股權(quán)）等少數(shù)公司掌握。國(guó)內(nèi)高頻PCB板廠商暫無(wú)技術(shù)儲(chǔ)備，只能根據(jù)圖紙代加工，仍需國(guó)外進(jìn)口。國(guó)內(nèi)的滬電股份是大陸和博世的PCB板材供應(yīng)商。

3、全球毫米波雷達(dá)主要供貨廠商分布

國(guó)外：

毫米波雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)被外商壟斷，集中度較高。在全球毫米波雷達(dá)市場(chǎng)上，占主導(dǎo)地位的是德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)家。目前毫米波雷達(dá)技術(shù)主要被博世（Bosch）、大陸集團(tuán)（Continental）、天合汽車集團(tuán)（TRW）、法雷奧（Valeo）、海拉（Hella）、德?tīng)柛＃―elphi）、電裝（Denso）、奧托立夫（Autoliv）、富士通（Fujitsu）等廠商壟斷；其中，77GHz毫米波雷達(dá)技術(shù)被壟斷于博世、大陸、德?tīng)柛！㈦娧b、TRW、富士通天、Hitachi等公司手中。2016年，博世和大陸全球毫米波雷達(dá)市場(chǎng)占有率均為17%，并列第一；電裝、海拉并列第二，市場(chǎng)份額為11%，采埃孚占據(jù)8%，德?tīng)柛Ｕ紦?jù)6%，奧托立夫占據(jù)4%。前七大供應(yīng)商巨頭市場(chǎng)占有率達(dá)到73%。

▲毫米波雷達(dá)海外主要供應(yīng)商及產(chǎn)品

目前中國(guó)24GHz雷達(dá)市場(chǎng)主要由法雷奧（Valeo）、海拉（Hella）和博世（Bosch）主導(dǎo)，合計(jì)出貨量占總出貨量的60%以上；中國(guó)77GHz雷達(dá)主要由大陸集團(tuán)（Continental）、博世（Bosch）和德?tīng)柛＃―elphi）主導(dǎo)，合計(jì)出貨量約占總出貨量的80%。

國(guó)內(nèi)：
國(guó)內(nèi)企業(yè)加速追趕，24GHz仍是主流方向

國(guó)內(nèi)毫米波雷達(dá)依賴進(jìn)口，受限國(guó)外技術(shù)封鎖，24GHz毫米波雷達(dá)是主流方向。目前中國(guó)市場(chǎng)中高端汽車裝配的毫米波雷達(dá)傳感器全部都依賴國(guó)外進(jìn)口，市場(chǎng)被美、日、德企業(yè)壟斷，價(jià)格昂貴，并采取了技術(shù)封鎖，自主可控迫在眉睫。國(guó)內(nèi)自主車載毫米波雷達(dá)產(chǎn)品總體仍處于研制階段。考慮到研發(fā)成本和77GHz開(kāi)發(fā)技術(shù)受限，目前國(guó)內(nèi)廠商對(duì)于毫米波雷達(dá)的研發(fā)方向集中于24GHz。據(jù)麥姆斯咨詢研究表明，2016年中國(guó)汽車預(yù)裝毫米波雷達(dá)的數(shù)量達(dá)到105萬(wàn)個(gè)，其中24GHz雷達(dá)占比63.8%，77GHz 雷達(dá)占比36.2%。

▲24GHz毫米波雷達(dá)是主流方向

中國(guó)第一批做毫米波雷達(dá)的創(chuàng)業(yè)企業(yè)，大多都成立在2014-2016這幾年，團(tuán)隊(duì)往往是科研背景、[敏感詞]背景、或供應(yīng)商跳槽創(chuàng)業(yè)背景。比如海歸派：森思泰克、杭州智波。科研院所派：行易道、南京隼眼、蘇州安智、蘇州豪米波。實(shí)業(yè)轉(zhuǎn)型派：深圳安智杰、深圳承泰、湖南納雷。還有依萊達(dá)、德賽西威、木牛、雷博泰克、深圳卓影等。

目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上24GHz毫米波雷達(dá)的產(chǎn)品體系已經(jīng)相對(duì)成熟，供應(yīng)鏈已經(jīng)相對(duì)穩(wěn)定，24GHz的核心芯片射頻芯片能從英飛凌、飛思卡爾等芯片供應(yīng)商獲得。

但是，目前在全球范圍內(nèi)77GHz毫米波雷達(dá)芯片并沒(méi)有穩(wěn)定的供應(yīng)體系，由于相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)與合作協(xié)議的原因，英飛凌、飛思卡爾、意法半導(dǎo)體等芯片商對(duì)中國(guó)并沒(méi)有放開(kāi)77GHz雷達(dá)芯片的供應(yīng)，因此國(guó)內(nèi)77GHz毫米波雷達(dá)的開(kāi)發(fā)受到一些限制。

目前，行易道、德賽西威、森斯泰克等企業(yè)已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)77GHz毫米波雷達(dá)的量產(chǎn)，開(kāi)始和國(guó)內(nèi)整車廠展開(kāi)合作，并占有了部分的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額。華域汽車2017年24GHz后向毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，保隆科技于2月發(fā)布其自主研發(fā)的24GHz和77Ghz毫米波雷達(dá)產(chǎn)品。納雷科技、杭州智波科技等公司也都取得一定的市場(chǎng)化進(jìn)展。