一、提纲概述
1. 毫米波雷达介绍:
毫米波雷达为感知类的传感器,依靠电磁波工作,接收端接收返回电磁波进行信号处理,例如经过三次傅里叶转换得到速度、距离、角度以及高度等信息点(统称4D)。对信息点进行聚类成目标,可以实现具体功能,例如行车端ACC、AEB,泊车端AVP和HPA进行远距离的感知。
低端毫米波雷达:为2发4收、1发3收,收发天线少,小雷达偏多。缺点为单位时间内点云的信息较少,精度较低。适用于防冲撞的报警功能,主要用于判断是否有风险,具体位置输出较困难。低端雷达市场中占比最大。
高端毫米波(4D毫米波)雷达:4D毫米波雷达的使用场景为高阶自动驾驶场景,尤其是偏低速的场景,例如泊车端HPA或代客泊车AVP,以及城市内的NOA(相对于高速,城市道路状况会更加复杂)。
l 非成像级:为3发4收,相比于2发4收多一根收发天线,可以进行高度测量和判断,点云数据也相对较少,主要运用于L2功能场景。
l 成像级(如特斯拉):点云密度高,共有3种技术路线。最终目的就是提高单位时间内点云的数量,普通的3发4收在单位时间内(50毫秒/1周期)点云的数量在256个或128个,而成像级雷达点云数量猛增至1000-2000多个。点云数量增加后不仅可以描述障碍物,同时可以构造三维环境,应用于更为高阶的自动驾驶环境。
其一:通过多个芯片级联,受传统供应商推崇,如博世、Continental,通过堆砌收发天线完成。
其二:通过革新手段,例如傲酷通过虚拟孔径在算法上提升点云的数量。
其三:自研4D毫米波雷达通讯芯片,例如Arbe。
对比:普通毫米波雷达对于躺倒的行人等弱势群体(VRU)的反射波较弱,4D毫米波雷达会有更稳定的探测,类似激光雷达可以描绘整体环境。整体的环境会包含非常多的特征信息,可以通过算法进行机器的深度学习等。
2. 毫米波雷达与其他传感器的优缺点:
毫米波雷达:
l 优点:感知距离远,基本为300米外。激光雷达感知距离仅为150-200米。因此在更高阶的行车场景中具有优势。同时对于天气的适应性强,在夜晚以及极端天气的条件下仍可完成探测。
l 缺点:对静止的障碍物探测有待提高,动态物体的识别更为准确。其次毫米波雷达的噪点多,对金属敏感,会在高速上将井盖识别为悬空障碍物造成误触发。市面上单雷达的置信度需要辅助于视觉加以判断。泊车场景中,在地下停车场的多径反射会导致一部分噪点,进而对融合层形成污染。
视觉:
l 单目摄像头:视觉受天气影响强,晚上低道路性能差。同时视觉的纵向距离测算的准确度不如毫米波雷达,纵向视觉误差为5%-10%(即100米外的物体,视觉误差在5-10米)。纵向测距主要依靠毫米波雷达。横向视觉比毫米波雷达更准确,视觉可以通过车道线等进行定位。
l 双目视觉:如国内算法公司中科慧眼、tire 1公司大疆通过两个相机的视差进行三角定位,可以描绘道路环境的深度信息。该技术类似于激光雷达,可以描绘3D整体环境。缺点:视觉仍受天气光照的影响,同时对于算力的要求高,一般一个立体双目需要的算力为8套,需要TDA4这样一个算力的SOT。
超声波:
主要为近距离的感知,感知范围为5-6米,点云没有高度信息,只可以输出高低属性。
激光雷达:
为成像级传感器,可以渲染3D环境,优势为成像干净,与其技术路线的工作原理相关,依靠光束计算飞行时间,进行3D环境重构。不像毫米波雷达这么多的噪点,融合层没有那么多需要去判断和被污染的点。缺点:受天气和光照的条件明显,极端的大雾沙尘暴天气下准确性降低。同时,感知范围较近,150-200米,适用于低速/城区,高速行车上有欠缺。
3. 毫米波雷达的竞争格局:
市场:
稳步攀升,到2027年中国市场雷达前向和角雷达量达到3600万颗,整体市场份额约为82亿。现在整体市场份额被global tire1占据,比如博世、海拉、安波福、大陆、维宁尔等。森思泰克作为国内的供应商属于异军突起的状态,承泰也有大量的积累。国内主要先从角雷达做起,相较于主机厂的门槛较低,主要做一些非主动安全类功能(报警相关),目前也逐渐做前雷达。
l 高端市场:对雷达性能要求高,需要输出感知信息和点云信息,支持L2或L2+的自动驾驶系统感知和定位,整车4-6颗。
l 低端市场:雷达输出报警和目标功能,支持低阶L0-L2,整车配置1-3颗。
4类玩家:
领先者:引领技术的global tire 1,比如博世、Continental、海拉、安波福,走传统的技术路线,追求性价比。
务实者:聚焦毫米波雷达,如低端的1发3收、2发4收,成本很低,森思泰克的1发3收雷达成本在150内,追求极致成本。
挑战者:积极进取的国内tire 1,走传统技术路线,但是是微创的新者,也追求性价比,产量不大,比如纵目、华为、几何伙伴、华域等。
革命者:颠覆技术的初创,如Arbe依靠4D成像芯片,傲酷依靠虚拟孔径。
4. 毫米波雷达的未来演化趋势:
市场分化越来越明显。
低端:价格会越来越低,主要做报警功能,未来价格会低至120甚至100。
高端:如成像级4D毫米波会应用于更为高阶的市场,目前成像级4D毫米波的量还未发展起来,无论是大陆还是博士,雷达没有实现真正批产,成像雷达的设计端和开发端还存在问题。
5. 毫米波雷达的成本构成:
毫米波雷达的成本包含MCU,依靠其进行信号处理及之后的逻辑控制,为毫米波雷达的大脑。NXP、TI一个芯片(角雷达)的成本为70-80元。
收发天线的芯片MMIC,芯片的大厂包括NXP、TI、英飞凌以及国内的大厂加特兰,市面上的价格位于50-60元。接口芯片和电源芯片合计约为4美金,以及PCBA的收发天线的基板天线,PCB的两块板(普通毫米波)的整体费用为30人民币,整体的BOM为150-160元。
毫米波雷达的整体供应链体系包括MCU、MMIC,主要还是国外大厂TI、英飞凌、NXP以及国内加特兰。存在不同的技术路线,比如TI把MCU和MMIC结合形成SOC。
二、问答环节
Q:国内市场4D毫米波雷达上车的多吗?
A:现在上车的不多,在市面上做4D毫米波雷达的还是主要的厂商,如国外的安波福、博世、大陆、德尔福、傲酷,国内的楚航科技、华域汽车、森思泰克、华为、德赛西威、安智杰、威孚高科都有做这样一款产品的规划。
Q:威孚高科之前的业务偏向于机械件,如发动机内的喷水装置,对于4D毫米波雷达它是生产模组还是外壳?
A:它生产毫米波雷达整机,外采阿里的芯片,基于芯片进行开发,但是它的开发进步并不乐观。2021年,其在干线物流公司做推销的时候就已经做出A样了,2022年推销的时候仍然是A样,因此推断他们的开发遇到了一些问题。
Q:4D毫米波雷达相比于角雷达、传统的毫米波雷达、前向雷达,在硬件和软件上都有提升,它具体的技术壁垒有哪些?
A:传统的方法是倚靠几个收发天线的堆叠,但不是简单的堆叠,需要解决一些问题,例如如何在硬件及算法角度上解决收发天线的布置角度产生的干扰、由于收发天线通道太多而产生的散热及功耗问题、通道的轮巡收发电磁波次序、过滤噪点问题。
Q:关于MMIC芯片,4D毫米波雷达的方案是通过两个、三个或多个芯片级联的方式吗?
A:是的。传统毫米波雷达是一颗MMIC,4D毫米波雷达是通过贴片的方式将两颗芯片贴在PCB,彼此之间是有通信交互的。
Q:4D毫米波雷达被特斯拉带火,未来生产激光雷达的厂商会和其有冲突吗?彼此在某些领域或某些应用会不会产生一些替代关系?
A:4D毫米波雷达和激光雷达不会存在真正的替代关系,这两个传感器各有各的优势,各自解决一些不同的功能场景。
激光雷达:感知范围更近,成像质量更高,适应于复杂场景。如低速的城市NOA常有横穿行人,如果用毫米波雷达,其反射的波会非常弱而无法感知,以及地下停车场毫米波雷达会存在多径反射的问题。4D毫米波雷达仍然存在这些问题。
毫米波雷达:感知范围更远(大于300米),主要应用场景如高速NOA感知300米外的车,这也是高阶自动驾驶摄像头需要达到800万像素。
结论:4D毫米波雷达和激光雷达在未来会共存于高端汽车,自动驾驶级别为L3的汽车到2025年的量不会特别高,大概在1%,这类汽车对于成本的敏感度没那么高。
Q:4D毫米波雷达在车上一般装几个,比如角雷达的成本很低,目前来看不会用4D毫米波雷达这种较贵的方案。
A:一般整车安装1个前向雷达即可;角雷达只需要3发4收的雷达即可。无论是高速还是低速场景,高速场景对于横向目标能看到80~100米即可。从长期来看,国内整车厂会效仿特斯拉方案。
Q:关于4D毫米波雷达的频段问题。
A:4D毫米波雷达的频段主要是77GHz及79GHz,相当于长距,最长距离可达250~300米,普通的3发4收车都可到达这个距离,因此4D毫米波雷达达到300米是没有问题的。
Q:传统主流的技术方案为3发4收、6发8收,4D毫米波雷达的技术方案是如何呢?
A:6发8收已经是级联的成像雷达了。特斯拉现在用的是两个3发4收,也就是6发8收的级联,它是通过两颗TI芯片做级联,大陆的540、博世的第五代4D毫米波雷达都是用这样的数量级。
Q:把4D毫米波雷达拆开来看,机械上就是上下壳加连接器,关于雷达信号专用处理单元DSP以及不成熟的厂商使用FPGA。这方面国内有相关有潜力的配套厂商吗?
A:赛灵思主导FPGA,但它并不是一个主流方案,相比SOC它的难度更高。
Q:国内的复旦微电在做军工级的FPGA,这和车规级的难度差距有多大?复旦微可以开发出车规级的吗?
A:存在开发的可能性,但是军工级产品能不能民用、会不会涉及到保密问题还需要再确认。
国内除了复旦微电,还有做MCU的国芯科技也有DSP及FPGA这类的产品,这块还是依赖进口。
Q:关于加特兰微电子的问题。
A:加特兰毫米波雷达芯片Alps以及下一代Andes,它是做SOC,相当于把MMIC和MCU做集成。如果做级联,直接把SOC进行提炼即可。
关于定点项目,国内主要看加特兰,其他的如森思泰克、诚泰电子等都是有加特兰的方案开发以及主机厂在推。加特兰在比亚迪、长安都获得了客户认可,在长安已有业务。
Q:关于电源问题。
A:电源芯片主要是用于供电的芯片,可以理解成类似PMIC。一般SOC、MCU或者MMIC厂家会做出指定,比如使用的是NXP的方案就会指定用NXP的电源芯片。
Q:关于电源方案国内的厂商有没有机会,比如加特兰或博世推荐一个方案,比如英飞凌的方案+英飞凌的电源,或者NXP的方案+NXP的电源,有没有可能英飞凌的方案+国产电源的方案?
A:这个机会现在可能不大,如加特兰推荐的方案主要还是对接进口的厂商,这一块国产化特别是在SOC上可能有难度。加特兰最有潜力。
可能跟主流的相比,加特兰降价空间可能会在10~15%,甚至可以到20%。加特兰在成本上很有优势。
Q:关于接口问题。
A:接口芯片主要是使用海外的,厂商有TI、NXP。接口芯片使用一颗即可,而且Type-C成本并不高。像纳芯微电子、思瑞浦也在陆续推出CAN等产品,未来可能有机会进入市场。
Q:高频PCB国内厂家做的多吗?
A:PCB目前使用的厂家是超声电子,国内还有其他厂家也是可以做的,这一方面国产化还是有潜力的。
Q:现在4D毫米波雷达是级联方案,未来会不会有把几个MMIC做成一个MMIC芯片的趋势?
A:未来可能是统一的SOC去级联可能会多一点,这是与很多芯片厂家交流的结果,他们觉得这样可以把整体的体积做的更小。提升到一颗芯片会有一些优势,目前各个厂商还没有成套的方案。
预测趋势:毫米波雷达会变成一个传感器,把天线进行集成,把所有的算力都放在域控里实现,这样整个传感器成本能做到极致,也能把更大的算力的超算的域控运用于运算。相当于只剩一个MMIC加上一个高频天线,电源、DSP都集成到域控里,单纯从价值上讲4D毫米波成本会降很多。无论是4D毫米波雷达还是普通的毫米波雷达都会降很多,变成一个纯传感器,与超声一样。
Q:角雷达成本已经降至200以内?
A:对,可能在150-160范围左右。
Q:该雷达是指三发四收还是两发三收?
A:目前,低端的毫米波雷达价格基本上在这样的数量级:
森斯泰克的sta79-1(用的是TI的1642方案),价格在150-160左右;
博世的CR5CB(MCU用的英飞凌的337,MMIC用的英飞凌的8156),价格在200左右;
安波福是190;
海拉是160左右;
福瑞泰克(用的TI的1642)价格应该在170
Q:小雷达价格水平已经较低了吗?高端的呢?
A:对,高端的三发四收毫米波雷达:
Continental(用的NXP的三发四收方案)的价格在220左右;
博世(CR5CP用的英飞凌的TC357+8160)2022年的价格在260;
最便宜的森斯泰克sta79-2(用的TI的1843)在180左右。
Q:传统毫米波雷达包括未来的4D毫米波雷达,是否具备功能安全的要求?
A:有的。毫米波雷达应用场景为行车场景,因此对其功能安全的要求至少为a和b。
Q:毫米波雷达上车后的故障率情况?
A:毫米波雷达上车后故障率情况较好,故障率不高。但由于毫米波雷达放在汽车前档下面及车标位置,其次对位置敏感度较高,因此事故后都需要对其重新标定。更多纪要关注:财富club。
Q:国内已上市的企业中,出货量情况如何?
A:
Q:多少万以上的车会配毫米波雷达,配多少颗?
A:
Q:相当于25万以上的车,随着4D毫米波雷达的应用,5r中的前4个传统毫米波雷达都会被4D毫米波雷达取代吗?
A:
Q:4D毫米波雷达的市场售价(tier 1供给成车厂的售价)?
A:
Q:上汽飞凡号称已经搭配了4D毫米波雷达?
A:
Q:传闻Tesla的4D毫米波雷达方案成本极低,其技术方案是什么?
A:
Q:据说传统毫米波通过CAN、IVD接口芯片传输数据至域控,但4D毫米波点云数据量大,CAN的传输速度是否不足,未来是否会使用百兆的以太网PHY?
A:一般传统CAN和CAN-FD传输数据带宽在8兆或10兆,而成像雷达(类似激光雷达)点云的速率非常高,用CAN和CAN-FD传输会滤掉或丢失部分信息,一般还是需要使用以太网PHY传输。
结论:相当于4D毫米波用以太网PHY,域控有一个端对端的PHY。
Q:毫米波雷达的上市公司和非上市公司哪些比较有潜力?
A:大部分有潜力的毫米波雷达企业都尚在开发阶段。国内最快的加特兰较有前景。
Q:森思泰克国内出货量量级?
A:去年出货量在80-100万,逼近百万级出货量,对应相当于30-40万量级整车。
Q:在PCB和机械件等方面,4D毫米波雷达未来是否有成本优化的空间?
A:主要成本优化空间不在PCB和外壳方面,而在DSP和MMIC。随着未来量的增加,DSP和MMIC价格会下探较快。例如,800万像素摄像头模组,起初价格在500元左右,后续上量后,目前仅在350元左右。
此外,主芯片竞争也会带动价格下降,随着加特兰价格降低,TI和英飞凌特别在中低端市场会感到竞争压力。
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