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突圍戰(zhàn) | 本土毫米波雷達(dá)廠商的桎梏與突破

2020/02/26
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閱讀需 36 分鐘
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目前,隨著大家對行車安全、智能駕駛的愈發(fā)關(guān)注,自動(dòng)駕駛、高級駕駛輔助系統(tǒng)ADAS)逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn),ADAS 是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的基礎(chǔ),汽車智能化推動(dòng) ADAS 的快速發(fā)展。

根據(jù)美國高速公路安全管理局的定義,目前全球正處于汽車自動(dòng)化程度的第 2 個(gè)階段??梢?,自動(dòng)駕駛和 ADAS 在未來存在廣闊的市場空間。

自動(dòng)駕駛或 ADAS 是利用車載傳感器來感知車輛周圍環(huán)境,并根據(jù)感知所獲得的道路、車輛位置和障礙物信息,控制車輛的轉(zhuǎn)向和速度,從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛,因此,高精度、高靈敏度的傳感器是無人駕駛汽車中最為核心部件之一。目前,車用傳感器有很多種類,包括毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)超聲波雷達(dá)和攝像頭等,它們會(huì)分置在汽車的各個(gè)角落,實(shí)現(xiàn)對周圍環(huán)境高精度感知。

其中,毫米波雷達(dá)憑借多種優(yōu)勢在 ADAS 和自動(dòng)駕駛的發(fā)展過程中充當(dāng)起重要角色,成為相關(guān)企業(yè)競爭、搶占市場的關(guān)鍵。

本文就來介紹一下車載毫米波雷達(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)格局,以及國內(nèi)廠商的突圍之勢。

概述

·毫米波雷達(dá)工作原理

毫米波雷達(dá)工作頻段為 30~300GHz、波長 1~10mm,介于厘米波和光波之間,因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。與激光雷達(dá)相比,目前毫米波雷達(dá)技術(shù)更加成熟、應(yīng)用更加廣泛、成本更加低廉;相較于可見光攝像頭,毫米波雷達(dá)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性更好,價(jià)格差距也在不斷縮小。尤其是毫米波雷達(dá)具有全天候全天時(shí)工作特點(diǎn),無懼雨雪、霧霾、黑夜等惡劣天氣,在汽車主動(dòng)安全領(lǐng)域,毫米波雷達(dá)已成為 ADAS 可靠性保障不可或缺的核心部件之一。

毫米波雷達(dá)檢測原理(點(diǎn)擊可看大圖,下同)

圖片來源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、CSDN

雷達(dá)通過天線向外發(fā)射毫米波,接收目標(biāo)反射信號,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距離、相對速度、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、光及觸覺等多種方式告知或警告駕駛員,或及時(shí)對汽車做出主動(dòng)干預(yù),從而保證駕駛過程的安全性和舒適性,減少事故發(fā)生幾率。

·歷史進(jìn)展

圖片來源:蓋世汽車研究院

發(fā)展萌芽期:20 世紀(jì) 40 年代,毫米波雷達(dá)開始出現(xiàn);早期研究應(yīng)用主要集中在汽車領(lǐng)域,但由于體積龐大、價(jià)格昂貴等原因,發(fā)展一度陷入停滯;80 年代初,毫米波雷達(dá)首先應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,后期,歐洲也在“歐洲高效安全交通系統(tǒng)計(jì)劃”指導(dǎo)下開啟了對車載毫米波雷達(dá)的重新研制;

開發(fā)期:20 世紀(jì) 90 年代,隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,使得產(chǎn)品小型化、集成化成了可能,雷達(dá)開發(fā)進(jìn)程開始提速。1999 年,奔馳 S 級轎車率先采用 77GHz 毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航功能;

實(shí)用化到普及期:21 世紀(jì),隨著汽車市場需求增長,產(chǎn)業(yè)進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段。2013 年,國外 24GHz 雷達(dá)進(jìn)入中國市場,77GHz 對中國采取技術(shù)封鎖。到 2017 年左右,國產(chǎn) 24GHz 開始實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),77GHz 雷達(dá)進(jìn)入樣機(jī)階段,未來將會(huì)繼續(xù)加快滲透。

·毫米波雷達(dá)頻段現(xiàn)狀

此前,各國對車載毫米波雷達(dá)使用的頻段較為混亂,牽制了毫米波雷達(dá)在汽車領(lǐng)域的發(fā)展。2015 年世界通訊大會(huì)為車載毫米波雷達(dá)制訂了專屬的頻段,頻率范圍規(guī)定在 76~81GHz。目前,各個(gè)國家對車載毫米波雷達(dá)分配的頻段各有不同,但主要集中在 24GHz 和 77GHz 兩種,少數(shù)國家(如日本)采用 60GHz 頻段。

圖片來源:蓋世汽車研究院

根據(jù)其探測距離范圍毫米波雷達(dá)可分為:短程毫米波雷達(dá) SRR(60 米以下)、中程毫米波雷達(dá) MRR(100 米左右)、長程毫米波雷達(dá) LRR(200 米以上)。通常 24GHz 雷達(dá)檢測范圍為中短距離,77GHz 為長距離。

24GHz 頻段

24.0GHz 到 24.25GHz 的頻段是窄帶(NB),帶寬為 250MHz。其中,24GHz 頻帶還包括一個(gè)帶寬為 5GHz 的超寬帶(UWB)。

在短程雷達(dá)中,24GHz 頻段的 NB 和 UWB 雷達(dá)已經(jīng)應(yīng)用于傳統(tǒng)的汽車傳感器上。通常 NB 雷達(dá)可以完成盲點(diǎn)檢測、變道輔助等簡單應(yīng)用,但在大多數(shù)情況下包括超短距離的情況下,由于高頻分辨率的需求,需要使用 UWB 雷達(dá)。

77GHz 頻段

反觀 77GHz 頻段,其中 76-77GHz 頻段可用于遠(yuǎn)程車載雷達(dá),并且該頻段有等效同性各向輻射功率(EIRP)的優(yōu)勢,可控制前端遠(yuǎn)程雷達(dá),適用于緊急制動(dòng)、自適應(yīng)巡航控制等功能。

該頻段在日本和歐洲可用于交通基礎(chǔ)設(shè)施中的雷達(dá)系統(tǒng),可以完成車輛計(jì)數(shù)、交通阻塞、事故檢測、車速測量和通過檢測車輛激活交通燈等任務(wù)。77-81GHz 短程雷達(dá)(SRR)頻段是新加入的頻段。該頻段可提供高達(dá) 4GHz 的寬掃描帶寬,顯著提高了距離分辨率(雷達(dá)傳感器能夠分離兩個(gè)相鄰物體的能力)和精度(測量單個(gè)目標(biāo)時(shí)的精確度),非常適合需要高范圍分辨率(HRR)的應(yīng)用。

77GHz 汽車?yán)走_(dá)的主要優(yōu)點(diǎn)是分配的頻段更寬,距離分辨率更高,體積相比 24GHz 雷達(dá)小,目標(biāo)探測能力強(qiáng),但是 77GHz 雷達(dá)的生產(chǎn)加工工藝要求更高,國外企業(yè)在此工藝水平大幅領(lǐng)先于國內(nèi)市場。

從 ADAS 到自動(dòng)駕駛的演進(jìn)促進(jìn)了毫米波雷達(dá)的需求。就單車裝載量看,目前,L2 階段配置基本是 1 個(gè)長距+2 個(gè)短距,到 L3 級別自動(dòng)駕駛系統(tǒng)時(shí),中長距離毫米波雷達(dá)至少需要 4-5 個(gè),L4/L5 級別再加上側(cè)向需求,毫米波雷達(dá)甚至需要 8 個(gè)以上。

根據(jù)美國 FCC 和歐洲 ESTI 的規(guī)劃,24GHz 的寬頻段(21.65-26.65GHz)將在 2022 年過期,之后 24GHz 能用的僅剩下 24.05-24.25GHz 范圍的窄帶頻譜。24GHz 頻段缺乏寬帶寬,再加上新興雷達(dá)應(yīng)用中對更高性能的需求,使得 24GHz 頻段對新興雷達(dá)沒有吸引力,尤其是在當(dāng)前對自動(dòng)停車和全景視圖感興趣的汽車領(lǐng)域。

反之,在 77GHz 頻段,汽車?yán)走_(dá)將能使用 77-81GHz 高達(dá) 4GHz 的帶寬。同時(shí),2018 年,中國新車評價(jià)規(guī)程(C-NCAP)將自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)(AEBS)納入評分體系,從而將帶動(dòng) 77GHz 毫米波雷達(dá)在未來的市場需求??梢?,隨著車用雷達(dá)系統(tǒng)對精度要求的提升和規(guī)劃走向,未來車載毫米波雷達(dá)將以 77GHz(76-81GHz)為趨勢。

·毫米波雷達(dá)工藝進(jìn)程

毫米波雷達(dá)技術(shù)工藝經(jīng)歷了三段發(fā)展歷程:1990~2007 年的砷化鎵(GaAs)工藝;2007~2017 年的鍺硅(SiGe)工藝;2017 至今的 CMOS 工藝。目前,高集成的 CMOS 工藝將迎來增長期。

砷化鎵(GaAs)工藝

1990 年初用的是 GaAs 工藝,其最大特點(diǎn)是速度快。但在砷化鎵的毫米波雷達(dá)當(dāng)中,由于金屬層少、芯片集成度低,需要大量芯片搭建毫米波射頻前端(7-8 顆 MMIC/3-4 顆 BBIC),導(dǎo)致雷達(dá)模塊體積和價(jià)格不具備吸引力。導(dǎo)致半導(dǎo)體廠家都不愿意用這種工藝制造雷達(dá)。

鍺硅(SiGe)工藝

從 2007 年開始毫米波雷達(dá)市場滲透率開始有了質(zhì)的飛躍,目前 SiGe 制程在 24GHz 和 77GHz 毫米波雷達(dá)中有著廣泛的使用。

SiGe 工藝最早是由 IBM 于 1998 年推出的量產(chǎn)方案,之后便廣泛用于無線通信 IC 制程技術(shù)之一,也是目前較高端車型中普遍采用的量產(chǎn) 77GHz 毫米波雷達(dá)。

其主要優(yōu)勢在于噪聲低,動(dòng)態(tài)范圍大,且制程成熟,既擁有硅工藝的集成度、良率和成本優(yōu)勢,又具備第 3 到第 5 類半導(dǎo)體(如砷化鎵(GaAs)和磷化銦(InP))在速度方面的優(yōu)點(diǎn)。成本相對 GaAs 工藝來講也有大幅下降。

CMOS 工藝

CMOS 制程是 77GHz 雷達(dá)的后起之秀。相對于 SiGe 而言,CMOS 整體造價(jià)又下降了 40%。其次,CMOS 的集成度非常高,所以 RF 前端芯片占比也下降了。整個(gè)雷達(dá)模塊設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和難度的降低,也加速了整個(gè)設(shè)計(jì)開發(fā)的時(shí)間周期。

而在研發(fā)生產(chǎn)過程中,CMOS 工藝研發(fā)的難點(diǎn)一個(gè)是在 CMOS 本身能承受的功率較少,在低功率下要保證距離范圍的覆蓋需要一些技術(shù)手段。另一個(gè)就是 CMOS 噪聲較大,需要在硬件設(shè)計(jì)和降噪算法上多下功夫?;?CMOS 工藝的 77GHz 雷達(dá)進(jìn)入市場時(shí)間較短,性能優(yōu)化空間還非常大,國內(nèi)廠商還需在 CMOS 上做更多的技術(shù)積累,有利于提高未來的市場競爭力。

說到 CMOS 工藝,上海加特蘭微電子公司值得一提,他們是全球首家量產(chǎn) CMOS 毫米波雷達(dá)收發(fā)單芯片的公司,也是亞洲第一家通過車規(guī)認(rèn)證的 77GHz 毫米波雷達(dá)芯片公司,并且還是全球首家成功導(dǎo)入前裝車輛并量產(chǎn)的 CMOS-77GHz 毫米波雷達(dá)芯片的公司。

小結(jié)

頻段上,77GHz 毫米波雷達(dá)在距離分辨率和精度等性能上有大幅提升,正逐漸替代 24GHz 成為未來的主流;

工藝上,毫米波雷達(dá)芯片的重要趨勢是 CMOS 工藝成為主流,CMOS 工藝不僅可將 MMIC 做得更小,甚至可以與微控制單元(MCU)和數(shù)字信號處理(DSP)集成在一起,做成 SoC,實(shí)現(xiàn)更高的集成度,顯著地降低系統(tǒng)尺寸、功耗和成本,還能嵌入更多的功能,也將處于快速增長期。

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毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

據(jù)市場研究機(jī)構(gòu) Plunkeet Research 預(yù)測,2020 年全球毫米波雷達(dá)的出貨量將達(dá)到 7000 萬個(gè),市場規(guī)模將達(dá)到 50 億美元,2015-2020 年的年均復(fù)合增速約為 24%。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì),2018 年國產(chǎn)車載毫米波雷達(dá)為 42 億元,預(yù)計(jì)到 2020 年中國毫米波雷達(dá)或?qū)⒊?70 億元。

圖片來源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

可見,雖然距離 L5 或 L4 級自動(dòng)駕駛大規(guī)模落地還有相當(dāng)一段時(shí)間,但作為自動(dòng)駕駛關(guān)鍵器件的毫米波雷達(dá)的市場規(guī)模卻在以驚人的速度增長。

·產(chǎn)業(yè)鏈市場格局

毫米波雷達(dá)主要包括雷達(dá)射頻前端、信號處理系統(tǒng)、后端算法三部分。其中射頻的技術(shù)難度較高,而毫米波雷達(dá)射頻前端 MMIC(單片微波集成電路)芯片以及天線 PCB 板則是毫米波雷達(dá)的硬件核心。

接下來,我們來看一下毫米波雷達(dá) MMIC 芯片、PCB 板材、成品雷達(dá)市場的格局。

圖片來源:與非網(wǎng)自制,使用請標(biāo)注來源

MMIC 芯片

毫米波雷達(dá)的核心芯片主要來自國外廠商,幾乎呈壟斷格局。從 MMIC 芯片國內(nèi)外企業(yè)的市場占有率來看,目前國際市場主要被恩智浦、英飛凌德州儀器、意法半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)公司占據(jù)。

相比國外企業(yè),車載毫米波雷達(dá)在國內(nèi)仍屬于起步階段。國內(nèi)毫米波雷達(dá)芯片公司因?yàn)槠鸩酵?,芯片核心技術(shù)積累少,目前尚未形成規(guī)模。

國內(nèi)企業(yè)在以下兩個(gè)方面還與國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。

基于此,突破高頻率毫米波雷達(dá)的技術(shù)瓶頸,對我國毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)而言具有極為重要的意義。

盡管國內(nèi)企業(yè)尚未形成規(guī)模,但隨著我國集成電路產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加快,以及面向更為廣闊的 ADAS 和自動(dòng)駕駛市場,國內(nèi)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)已經(jīng)開始布局毫米波雷達(dá)領(lǐng)域。

清華大學(xué)、清能華波、東南大學(xué)毫米波國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等單位在毫米波雷達(dá)芯片領(lǐng)域有著深厚的積累,目前正在開展單片接收 / 發(fā)射前端的設(shè)計(jì)與研制;國內(nèi) 24GHz / 77GHz MMIC 關(guān)鍵技術(shù)也在不斷獲得突破,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)了國內(nèi)該領(lǐng)域零的突破,現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)和供貨;加特蘭微電子發(fā)布了國內(nèi)首款 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...。

可見,在國家項(xiàng)目、企業(yè)合作和社會(huì)資本長期以來的通力支持下,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)核心芯片將有望在未來 2 到 4 年之內(nèi)逐步實(shí)現(xiàn)部分自主可控。

然而,國產(chǎn)雷達(dá)芯片雖然已經(jīng)起步,但是國產(chǎn)雷達(dá)芯片企業(yè)主要開發(fā)射頻收發(fā)組件,而收發(fā)單元在整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)中功能和成本比例并不算太高。國產(chǎn)的雷達(dá)芯片還不具備雷達(dá)信號處理相關(guān)算法的核心功能。

·雷達(dá)天線高頻 PCB 板材

毫米波雷達(dá)天線的主流方案是微帶陣列,簡單說將高頻 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強(qiáng)度。

PCB 天線的性能對于這些車載雷達(dá)系統(tǒng)來說至關(guān)重要,它們需要向目標(biāo)發(fā)射并幾乎瞬間接收反射信號。關(guān)鍵的 PCB 天線性能參數(shù)包括增益,方向性和效率,低損耗電路材料對于獲得良好的 PCB 天線性能至關(guān)重要。 PCB 天線的長期可靠性也非常重要,因?yàn)檫@些緊湊型天線及其高頻收發(fā)電路同時(shí)還必須可持續(xù)不間斷地工作(當(dāng)車輛運(yùn)行時(shí)),并能在更具挑戰(zhàn)性的操作環(huán)境上可靠地運(yùn)行。

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)等少數(shù)公司掌握。國內(nèi)高頻 PCB 板廠商暫無技術(shù)儲(chǔ)備(滬電股份是收購了 Schweizer 19.74%的股權(quán),展開的深度合作),只能根據(jù)圖紙代加工,仍需國外進(jìn)口。國內(nèi)的滬電股份是大陸和博世的 PCB 板材供應(yīng)商,希望隨著合作的深入,未來能夠填補(bǔ)國產(chǎn)毫米波雷達(dá)天線 PCB 板的空白。

·國產(chǎn)毫米波雷達(dá)成品供應(yīng)商現(xiàn)狀

美國、歐洲和日本在車載雷達(dá)技術(shù)和研究方面處于領(lǐng)先地位。從競爭格局來看,全球毫米波雷達(dá)設(shè)備市場主要被博世、大陸集團(tuán)、法雷奧、海拉、德爾福、電裝、奧托立夫、富士通等廠商占領(lǐng)。

全球毫米波雷達(dá)市場占比(圖片來源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院)

回看中國市場,中國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、軍工背景、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、德賽西威、雷博泰克、深圳卓穎等。

目前國內(nèi)市場上 24GHz 毫米波雷達(dá)的產(chǎn)品體系已經(jīng)相對成熟,供應(yīng)鏈已經(jīng)相對穩(wěn)定,24GHz 的核心芯片射頻芯片能從英飛凌、恩智浦等芯片供應(yīng)商獲得。但目前中國 24GHz 雷達(dá)市場依然主要由法雷奧、海拉和博世等公司主導(dǎo),合計(jì)出貨量占總出貨量的 60%以上。

再來看 77GHz 毫米波雷達(dá),由于全球范圍內(nèi) 77GHz 毫米波雷達(dá)芯片并沒有穩(wěn)定的供應(yīng)體系問題,相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)與合作協(xié)議的原因,英飛凌、恩智浦、意法半導(dǎo)體等芯片商早期對中國并沒有放開 77GHz 雷達(dá)芯片的供應(yīng)(大概 2017 年左右解除限制,已恢復(fù)供應(yīng)),因此導(dǎo)致國內(nèi) 77GHz 毫米波雷達(dá)的開發(fā)受到一些限制。中國 77GHz 雷達(dá)市場主要由大陸集團(tuán)、博世和德爾福等企業(yè)主導(dǎo),合計(jì)出貨量約占總出貨量的 80%。(數(shù)據(jù)來源:《2016—2022 年中國毫米波雷達(dá)行業(yè)市場供需預(yù)測及投資戰(zhàn)略研究報(bào)告》)

隨著國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)和國產(chǎn)替代趨勢的加速,行易道、加特蘭微電子、岸達(dá)科技、德賽西威、森斯泰克、華域汽車等企業(yè)目前已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn) 77GHz 毫米波雷達(dá)的量產(chǎn),開始和國內(nèi)外整車廠展開合作,逐漸占有了部分國內(nèi)市場份額。

小結(jié)

我國企業(yè)進(jìn)入毫米波雷達(dá)領(lǐng)域較晚,經(jīng)過幾年的努力已經(jīng)有了較大的進(jìn)步,但發(fā)展依然受到國際廠商的制肘。

除了開發(fā)難度高以及相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)與合作協(xié)議的原因,國內(nèi) 77GHz 產(chǎn)品的缺乏和毫米波雷達(dá)芯片(MMIC)的材料工藝發(fā)展及其影響有著密切關(guān)系。

現(xiàn)階段,國內(nèi) 24GHz 毫米波(中短距)雷達(dá)已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),77GHz 毫米波(長距)雷達(dá)實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破,逐漸有企業(yè)已經(jīng)或即將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。隨著國內(nèi) ADAS 市場快速增長,自主品牌紛紛加快研發(fā)進(jìn)度,預(yù)計(jì)未來 1-2 年具有量產(chǎn)產(chǎn)品的自主企業(yè)將越來越多。

但本土企業(yè)目前主要集中在 MMIC 設(shè)計(jì)和模塊設(shè)計(jì)領(lǐng)域,產(chǎn)品需要通過差異化設(shè)計(jì)來面對行業(yè)巨頭高性價(jià)比的壟斷優(yōu)勢。這也需要下游車企給國內(nèi)創(chuàng)企多一些機(jī)會(huì)和耐心,共同壯大國內(nèi)產(chǎn)業(yè)實(shí)力。

參看國外產(chǎn)業(yè)鏈模式,我國企業(yè)需要在材料和技術(shù)工藝的制造和封測上填補(bǔ)空白,整合 MMIC 設(shè)計(jì)企業(yè),向 IDM 模式轉(zhuǎn)型,提高產(chǎn)業(yè)鏈整體效率和產(chǎn)品性價(jià)比。

國內(nèi)市場痛點(diǎn)所在

通過上述產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀可以看到,國內(nèi)車載毫米波雷達(dá)領(lǐng)域還存在諸多不足。

·國內(nèi) 77GHz 毫米波雷達(dá)企業(yè)還處于起步階段

此前,各國高頻毫米波雷達(dá)芯片對我國長期實(shí)行禁運(yùn)管制,致使國內(nèi) 77GHz 毫米波雷達(dá)企業(yè)成立晚,體量小,前裝經(jīng)驗(yàn)有限;

·國內(nèi)毫米波雷達(dá)市場主要被國外大廠占據(jù)

目前,中國毫米波雷達(dá)尚未全部國產(chǎn)化,市場大部分份額被國外大廠占據(jù)。國內(nèi) 24GHz 毫米波集成電路已量產(chǎn)試用,但是 77GHz 毫米波雷達(dá)芯片的國產(chǎn)化工作仍在持續(xù)進(jìn)行中。

車載毫米波雷達(dá)產(chǎn)品技術(shù)門檻高、標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格,開發(fā)驗(yàn)證周期長,國外品牌相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)經(jīng)歷了近十年的持續(xù)迭代。毫米波雷達(dá)完全國產(chǎn)化替代仍需較長的時(shí)間,需要這條產(chǎn)業(yè)鏈的上下游合作伙伴團(tuán)結(jié)奮斗、不斷完善。

·77GHz 雷達(dá)芯片開發(fā)、量產(chǎn)存在難點(diǎn)

國內(nèi)企業(yè)研發(fā)毫米波雷達(dá)產(chǎn)品在信噪比、檢測精度和實(shí)用性方面存在差距。同時(shí),在量產(chǎn)上也存在良率不足的問題出現(xiàn),導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè) 77GHz 產(chǎn)品量產(chǎn)環(huán)節(jié)較差。

·缺乏資金

缺錢也是國內(nèi)毫米波雷達(dá)企業(yè)的短板之一,想搞好毫米波雷達(dá)這個(gè)東西,做個(gè) demo 很快,但是要考慮到體系建設(shè)、市場推廣、車載適配、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、校準(zhǔn)和穩(wěn)定性、工藝難度和生產(chǎn)穩(wěn)定性,就需要大量的資金投入。倘若想做 Tier1,更是需要幾千萬元的資金準(zhǔn)備,毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)少有互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的小步快跑,只有做到體系完善,足夠優(yōu)秀,才能敲開主機(jī)廠的大門。

因此,可以看到,由于我國毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)起步較晚,目前形成了關(guān)鍵芯片技術(shù)落后、市場被外企嚴(yán)重瓜分、產(chǎn)業(yè)鏈條不夠完善以及企業(yè)缺乏資金投入等多種問題。

國產(chǎn)廠商如何突破?

面對痛點(diǎn)和不足,毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展自然離不開研發(fā)企業(yè)人才、資金、技術(shù)的持續(xù)投入以及政策的大力支持。但除此之外,國產(chǎn)廠商還應(yīng)如何突圍?

筆者就此問題,找到了國內(nèi)毫米波廠商們的一些觀點(diǎn)。

·從夾縫中尋扎出口,差異中尋找機(jī)遇

在“2019 汽車智能駕駛技術(shù)創(chuàng)新峰會(huì)”上,蘇州毫米波雷達(dá)董事長白杰向媒體表示:“現(xiàn)階段毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè),雖然國外“ABCD(奧托立夫、博世、大陸、德爾福)”四家企業(yè)表現(xiàn)強(qiáng)勢,毫米波雷達(dá)似乎已是一個(gè)成熟的產(chǎn)業(yè)。其實(shí)這只是表象,從近期智能駕駛的幾起事故中不難發(fā)現(xiàn),在簡單的工況下,“ABCD”的毫米波雷達(dá)或者 ADAS 系統(tǒng)仍會(huì)出錯(cuò)并導(dǎo)致事故,這說明當(dāng)前國外的 ADAS 系統(tǒng)或“ABCD”的毫米波雷達(dá),還都有很大的提升空間,至少在技術(shù)層面,還不是一個(gè)絕對成熟的技術(shù)。

另外,在系統(tǒng)層面,目前歐盟和中國的新車評價(jià)規(guī)程中前向碰撞預(yù)警(FCW)和自動(dòng)緊急制動(dòng)(AEB)測試評價(jià)工況僅關(guān)注了我國道路交通約 46%的危險(xiǎn)場景。換言之,在我國道路交通條件下約 54%的危險(xiǎn)還未采取有效措施。因此,在國外的雷達(dá)技術(shù)還沒覆蓋完全或技術(shù)尚未成熟的前提下,開發(fā)針對中國道路交通特征的雷達(dá)產(chǎn)品和 ADAS 系統(tǒng),將給國內(nèi)的雷達(dá)廠商帶來更多的發(fā)展機(jī)遇?!?/p>

·向前裝發(fā)展,聚焦細(xì)分市場和特定需求

結(jié)合中國 ADAS 市場發(fā)展現(xiàn)狀和增長趨勢,深圳承泰科技 CEO 陳承文表示,隨著 ADAS 和汽車主動(dòng)安全功能的發(fā)展,在商用車和乘用車領(lǐng)域,毫米波雷達(dá)將進(jìn)入各款車型成為選配乃至標(biāo)配。ABCD 等國際 Tier1 并不能有效滿足國內(nèi)眾多主機(jī)廠的需求,國產(chǎn)車載毫米波雷達(dá)產(chǎn)品必然會(huì)進(jìn)入前裝序列,且逐步成為主流。

因此,國內(nèi)廠商一方面要苦練內(nèi)功,不斷提升產(chǎn)品性能、品質(zhì)和交付能力;另一方面,針對細(xì)分市場和特定需求,能夠推出一些可以快速落地變現(xiàn)的產(chǎn)品。根據(jù)中國這個(gè)巨大市場,提前做好技術(shù)儲(chǔ)備和創(chuàng)新意識,在市場前進(jìn)中伺機(jī)而上。

·專注新工藝,以技術(shù)帶動(dòng)市場

加特蘭微電子 CEO 陳嘉澍向記者表示,“公司聚焦于毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè),希望通過提供的高集成度、低造價(jià)和易使用的 CMOS 工藝,能夠?qū)⒑撩撞ɡ走_(dá)系統(tǒng)的成本顯著降低,讓更多的 Tier1 和更多的 OEM 盡快導(dǎo)入毫米波雷達(dá)傳感器,使其不僅僅被高端車使用,在中端車、低端車上也能使用?!?/p>

2014 年成立于上海的加特蘭微電子,創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)來自硅谷海歸,是 CMOS 毫米波技術(shù)的開創(chuàng)者。加特蘭微電子擁有毫米波雷達(dá)設(shè)計(jì)自主知識產(chǎn)權(quán)和經(jīng)過驗(yàn)證的完整車規(guī)級芯片開發(fā)流程,是全球第一家量產(chǎn) CMOS 毫米波雷達(dá)收發(fā)單芯片的公司,是亞洲第一家通過車規(guī)認(rèn)證的 77GHz 毫米波雷達(dá)芯片公司,也是全球第一家成功導(dǎo)入前裝車輛并量產(chǎn)的 CMOS-77GHz 毫米波雷達(dá)芯片公司。

2017 年加特蘭微電子就發(fā)布第一代 77GHz 毫米波雷達(dá)射頻單芯片,此后在 2019 年,又發(fā)布了更高集成度的系統(tǒng)單芯片——Alps 系列芯片,其集成了高速 ADC、完整的雷達(dá)信號處理 baseband 以及高性能的 CPU 核,具有更快捷、更靈活、更友好、更可靠的特點(diǎn)。

當(dāng)時(shí)同步推出的 Alps AiP 產(chǎn)品更是將天線單元集成到芯片封裝層,極大降低了雷達(dá)開發(fā)的難度和成本,能夠更好的滿足短距、超短距雷達(dá)的需求。加特蘭微電子系列芯片為用戶提供了從長距、中距到短距、超短距的全方位完整解決方案。

自 2017 年第一代 CMOS 毫米波雷達(dá)芯片發(fā)布后,加特蘭微電子與下游應(yīng)用廠商開展了廣泛的合作,成功在汽車前裝市場量產(chǎn)。

·伺機(jī)擠進(jìn)供應(yīng)鏈條,循序漸進(jìn)

對于國內(nèi)毫米波雷達(dá)廠商的,行易道創(chuàng)始人兼 CEO 趙捷認(rèn)為,毫米波雷達(dá)市場,國內(nèi)企業(yè)被國際大廠圍剿的現(xiàn)象依然存在。但壟斷這個(gè)事,不管是 Tire1、主機(jī)廠還是我們,可能都不會(huì)覺得能真正發(fā)生。

趙捷的樂觀不排除對自身產(chǎn)品的自信:“在技術(shù)積累、技術(shù)源頭、工程能力和工程實(shí)現(xiàn)的經(jīng)驗(yàn)上來說,行易道的產(chǎn)品都具備足夠的競爭力?!壁w捷補(bǔ)充道,技術(shù)積累和技術(shù)源頭相差不多,即國內(nèi)外的雷達(dá)公司專家基本上來源于各國的軍用雷達(dá)領(lǐng)域,所以就技術(shù)積累和來源上來說不分伯仲。此外,工程能力,工程實(shí)現(xiàn)的經(jīng)驗(yàn)在行業(yè)里面屬于比較高的水準(zhǔn)。產(chǎn)品經(jīng)過 5 年的打磨,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商用化,實(shí)現(xiàn)了客戶的認(rèn)可,商用化本身證實(shí)我們的雷達(dá)在同類雷達(dá)里面是有競爭力的。

另外,從智能駕駛發(fā)展的趨勢來看,智能化是主機(jī)廠的核心技術(shù)之一。趙捷認(rèn)為,從戰(zhàn)略角度來看,主機(jī)廠不會(huì)放棄這個(gè)主動(dòng)權(quán),他們希望在配件上做拆分,自己控制和判斷。傳統(tǒng) Tier 1 在推進(jìn)產(chǎn)品銷售時(shí)較看重整個(gè)汽車零部件,習(xí)慣將整套系統(tǒng)打包出售給主機(jī)廠,而主機(jī)廠希望獲得主導(dǎo)權(quán),進(jìn)行戰(zhàn)略拆分,這就給了專注于某個(gè)領(lǐng)域(比如毫米波雷達(dá))的初創(chuàng)企業(yè)敞開了市場的大門。

因此,為了更好地生存下去,國內(nèi)毫米波雷達(dá)公司應(yīng)努力把自己的產(chǎn)品整合進(jìn)其他大型零部件商的供應(yīng)鏈條里,這是實(shí)現(xiàn)市場突破的有效途徑之一。但此舉也并非易事,還得通過循序漸進(jìn)的方式。

除了 ABCD 等廠商外,對于國外中型的 Tier 1 來說,國內(nèi)廠商是很好的選擇,前提是產(chǎn)品性能夠硬。全球汽車供應(yīng)鏈里面 Tier 1 是很大的集合,但是這些 Tier 1 里面有毫米波雷達(dá)能力的公司很少,除去 ABCD 等幾家大廠之外,剩下的大多數(shù)的 Tier 1 如果想共贏,實(shí)現(xiàn) ADAS 功能,但不具備毫米波雷達(dá)的產(chǎn)品能力,就給了國內(nèi)毫米波雷達(dá)廠商機(jī)會(huì)。

因?yàn)槿绻麄內(nèi)ベ徺I同樣是 Tier 1 公司雷達(dá)產(chǎn)品的話,不會(huì)拿到一個(gè)長期且大批量的供應(yīng),就相當(dāng)于從競爭對手手里買東西一樣,對于企業(yè)來說是比較困難的狀況。因此,國內(nèi)企業(yè)只要確保產(chǎn)品質(zhì)量方面過硬,就能撬開這一市場。然后后期的循序漸進(jìn),則是不斷擴(kuò)大自身市場規(guī)模的必要條件。

此外,相比于國外大廠,國內(nèi)企業(yè)或許還具備另一個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢,即其定位并不必要固著在 Tier 1,合適情況下,可作為二級供應(yīng)商,將產(chǎn)品提供給 Tier 1,Tier 1 再提供系統(tǒng)給主機(jī)廠。如此以來,可以更好擴(kuò)大國內(nèi)企業(yè)的市場發(fā)展空間,爭取到更多的機(jī)會(huì)。

行易道成立于 2014 年,是國內(nèi)雷達(dá)制造商頭部企業(yè)之一,2019 年行易道正式發(fā)布了基于 77GHZ 的新款中程和近程毫米波雷達(dá),通過與主機(jī)廠開放融合、差異化功能以及彌補(bǔ)供應(yīng)鏈,破冰現(xiàn)有毫米波雷達(dá)市場格局。

·性價(jià)比、重服務(wù)

很顯然,從目前競爭格局上看,國內(nèi)雷達(dá)廠商的競爭重點(diǎn)不是國內(nèi)同行,而是國際 Tier1 的圍剿。國際 Tier1 掌握著成熟的雷達(dá)技術(shù)、市場份額、產(chǎn)業(yè)鏈等關(guān)鍵環(huán)節(jié),似乎競爭壁壘已經(jīng)牢不可破,市場普遍對國產(chǎn)雷達(dá)廠商缺乏信心。

對此,倒車?yán)走_(dá)和車機(jī)的國產(chǎn)化具有很大的借鑒意義。2010 年前后,倒車?yán)走_(dá)的前裝裝配率不足 5%,市場幾乎在博世、法雷奧等廠商占據(jù)。但隨著國內(nèi)奧迪威在傳感器技術(shù)上突破后,豪恩等集成商迅速啟動(dòng),本土企業(yè)往往具備服務(wù)能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、產(chǎn)品性價(jià)比高的優(yōu)勢。先從小客戶做起,積累經(jīng)驗(yàn),擴(kuò)大規(guī)模,錘煉品質(zhì),逐步抓住重要客戶成長起來。再看現(xiàn)在,倒車?yán)走_(dá)的前裝率已經(jīng)提高到了 70%的成熟期,國內(nèi)一線自主品牌基本上都切到了國內(nèi)的供應(yīng)商,豪恩還切下了大眾一定的份額。

總結(jié)倒車?yán)走_(dá)和車機(jī)國產(chǎn)化經(jīng)驗(yàn),毫米波雷達(dá)的國產(chǎn)化也終會(huì)到來,性價(jià)比、重服務(wù)或成國內(nèi)毫米波雷達(dá)突圍法寶之一。當(dāng)下,國際 Tier1 已有警覺,已經(jīng)把價(jià)格直接打到了微利模式,對開發(fā)費(fèi)用上也沒有以往那么計(jì)較。但是國際 Tier 1 主要精力在一線車廠,出貨在 20 萬臺(tái)左右的中小車企是真空地帶。國內(nèi)廠商可以通過農(nóng)村包圍城市戰(zhàn)略,先鍛煉隊(duì)伍,做大規(guī)模并完成品質(zhì)提升,彼時(shí),國內(nèi) Tier1 適應(yīng)國內(nèi)主機(jī)廠車型眾多的特點(diǎn),性價(jià)比和重服務(wù)的優(yōu)勢將得到充分的發(fā)揮,將有望切入一線車企的供應(yīng)鏈。畢竟競爭如此激烈,降本永遠(yuǎn)是主機(jī)廠緊握的主題。

國內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品一旦品質(zhì)得到了認(rèn)可,在主機(jī)廠里站穩(wěn)腳跟,研發(fā)本土化的靈活性將成為一大優(yōu)勢。近幾年國內(nèi) Tier1 的進(jìn)步還是值得肯定,雖然在基層原創(chuàng)技術(shù)上還需要提高,但應(yīng)用開發(fā)的能力是國內(nèi) Tier1 的強(qiáng)項(xiàng)。

所以,性價(jià)比、重服務(wù)也將是國內(nèi)企業(yè)有機(jī)會(huì)尋到的突圍之路。

寫在最后

未來幾年,毫米波雷達(dá)市場或許還是跑馬圈地的幾年,有人成長有人離去,國產(chǎn)奮力追擊、在巨頭瘋狂打壓下艱難謀生或另辟蹊徑。

在這個(gè)汽車智能化的發(fā)展浪潮中,希望本土企業(yè)能夠抓住機(jī)遇,以不斷加大技術(shù)研發(fā)為不變原則,在產(chǎn)業(yè)市場、細(xì)分領(lǐng)域、新興技術(shù)等不斷變化的環(huán)境中謀求新的可能。以此不變應(yīng)之萬變。

縱然過程仍舊艱難,好在總會(huì)浮現(xiàn)那讓人憧憬的倒車?yán)走_(dá)和車機(jī)中控的那幾年。

畢竟,所有衷心的祝愿和精心的策略,都不及那個(gè)曾切實(shí)出現(xiàn)的借鑒令人心安。
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文章參考:

《國產(chǎn)毫米波雷達(dá)的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)在哪里?》,電子說;

《行易道趙捷:深耕毫米波雷達(dá)》,億歐;

《細(xì)數(shù)毫米波雷達(dá)在中國的這幾年》,車云網(wǎng);

《一文看懂車載毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈》,搜狐;

《淺析汽車毫米波雷達(dá)市場格局及未來趨勢》,IC 咖啡;

《2018 年中國自動(dòng)駕駛行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與市場趨勢》,前瞻產(chǎn)業(yè)研究院;

《毫米波雷達(dá):自主開始發(fā)力,格局有望重塑》,華強(qiáng)微電子;

《全球毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈全景》,談?wù)勑荆?/span>

《一文說透毫米波雷達(dá)技術(shù)發(fā)展、市場及應(yīng)用》,芯智界。

更多對產(chǎn)業(yè)生態(tài)文章的梳理,請點(diǎn)擊與非大視野

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