毫米波雷达是一种使用天线发射波长1-10mm、频率24-300ghz 的毫米波(millimeter wave,mmw)作为放射波的雷达传感器。毫米波雷达根据接收和发射毫米波的时间差,结合毫米波传播速度、载体速度及监测目标速度,可以获得汽车与其他物体相对距离、相对速度、角度及运动方向等物理环境信息。毫米波的波长介于厘米波和光波之间,因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。与激光雷达(lidar)相比,目前毫米波雷达技术更加成熟、应用更加广泛、成本更加低廉;与可见光摄像头相比,毫米波雷达的准确性和稳定性更好,价格差距也在不断缩小。尤其是全天候工作无可替代的优势,已成为汽车电子厂商公认的主流选择,拥有巨大的市场需求。
77ghz 正在取代24ghz 成为主流
车载毫米波雷达根据毫米波频率可以分为24ghz、77ghz 和79ghz 毫米波雷达三大种类。目前各个国家对车载毫米波雷达的频段各有不同,除了少数国家(如日本)采用60ghz 频段外,主要集中在24ghz 和77ghz 两个频段。世界无线电通信大会已将77.5~78.0ghz 频段划分给无线电定位业务,以促进短距高分辨车用雷达的发展。由于77ghz 相对于24ghz 的诸多优势,未来全球车载毫米波雷达的频段会趋同于77ghz 频段(76-81ghz)。
根据探测距离的不同,毫米波雷达可分为短程毫米波雷达(srr)、中程毫米波雷达(mrr)、远程毫米波雷达(lrr)三种。24ghz 主要是以srr 和mrr 雷达为主,77ghz 主要以lrr 雷达为主。一般情况下,srr 的探测距离小于60 米,mrr 的探测距离在100 米左右,lrr 的探测距离大于200 米。
77 ghz 车载激光雷达优势显著,正在逐渐替代24ghz 成为主流。(1)77ghz雷达的分辨率和精度更高:由于速度分辨率和精度与射频成反比,更高的射频频率导致更好的速度分辨率和精度。77ghz 的毫米波雷达比24ghz 的速度分辨率和精度提高了3 倍;(2)77ghz 雷达的体积更小:77ghz 天线列阵的间距仅为24ghz 的三分之一,因此整个毫米雷达的体积也可以实现其三分之一。
海外厂商正主导市场,国内正起步追赶
国外毫米波雷达发展历史悠久,国产正在逐步追赶。1973 年德国首次出现汽车防撞雷达,欧美大型毫米波雷达制造商已累积近40 年的技术经验。早期的毫米波雷达采用高电子迁移晶体管制作集成电路,集成度低且成本高昂,直到2012年,英飞凌及飞思卡尔成功推出芯片级别的毫米波射频芯片,降低了毫米波波雷达的技术门槛,同时降低其制造成本,推动毫米波雷达在各领域的应用。2013年,24ghz 毫米波雷达产品开始进入中国,2018 年,实现24ghz 毫米波雷达国产,但是在77ghz 毫米波雷达产品仍未实现大规模国产化,只有少数国内厂商具备77ghz 产品的量产能力,国产毫米波雷达仍在持续追赶中。
毫米波雷达的硬件占比约50%,主要由射频前端(mmic)、数字信号处理器、天线及控制电路等部分构成,软件算法占比约50%。
射频前端(mmic):是核心射频部分,占总成本的25%左右。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组成,起到调制、发射、接收及解调毫米波信号的作用。在技术趋势上,集成度更高、体积更小的高集成趋势下,cmos 工艺有望成为主流。在供应商方面,加特兰微电子、意行半导体、矽杰微电子、矽典微等本土厂商已有能力自行研发生产低频24ghz 芯片,且价格较海外有30%以上的优势。但在高频段77ghz 芯片方面,主要由恩智浦、英飞凌、德州仪器、意法半导体等供应。
数字信号处理器:通过嵌入不同的信号处理算法,分析前端收集的信号获取目标信息,是保证毫米波雷达稳定性及可靠性的核心部件,主要通过dsp 芯片或fpga 芯片实现,占总成本的10%左右。在技术趋势上,dsp芯片在复杂算法处理上具备优势,fpga 在大数据底层算法上具备优势,“dsp+fpga”融合在实时信号处理系统中的应用逐渐广泛。在供应商方面,高端dsp 芯片和fpga 芯片主要被国外企业垄断,dsp 芯片供应商有飞思卡尔、英飞凌、亚德诺半导体、意法半导体等,fpga 芯片供应商有赛灵思、阿尔特拉、美高森美、莱迪思等公司。
高频pcb:天线是毫米波雷达发射和接收信号的重要组件,毫米波雷达可通过微带列阵方式将多根天线集成到pcb 板上。由于毫米波频率高,对电路尺寸精度要求高,所需印制电路板为高频板材pcb,占总成本的10%。主要供应商为罗杰斯、isola、施瓦茨为主,国内主要是沪电股份等公司。
博世、大陆、电装、海拉等国外厂商占据全球毫米波雷达的七成市场份额。全球毫米波雷达主要供应商有博世、大陆、电装、海拉、天合、安波福、奥托立夫等。博世、大陆、电装、海拉等国外巨头占据行业73%的市场空间,行业集中度较高。
维宁尔、大陆、海拉占据srr 市场,博世、大陆、电装等占据lrr 市场。根据佐斯汽研的数据显示,维宁尔、大陆、海拉、安波福和法雷奥五家企业占据中国短程毫米波雷达(srr)96.4%的市场空间,其中维宁尔排名第一,市占率32%;博世、大陆、电装和安波福占据长距毫米波雷达(lrr)95.7%的市场空间,博世排名第一,市占率高达40%。
24ghz 国产化率较高,77ghz 仅少部分国产玩家实现量产。国产厂商已实现24ghz 毫米波雷达产品市场化供货,而仅少数玩家具备77ghz 毫米波雷达产品的量产能力,其中森思泰克是目前国内乘用车前装77ghz 毫米波雷达市场份额排名首位的国产供应商,正在逐渐缩小与海外厂商的差距,其毫米波雷达的定点车型接近100 个,而德赛西威、华域汽车等公司也已达到77ghz 雷达的量产条件。
空间测算:预计到2025 年全球市场规模380 亿元,cagr 26%
毫米波雷达作为最常用的车载传感器之一,目前l1 或l2 级一般需要搭载0-3个左右,l3 级一般需要搭载3-6 个左右,而l4 或l5 级一般需要6-10 个左右,随着高阶辅助驾驶功能的渗透率逐渐提升,也将带动平均单车搭载个数的提升。目前毫米波雷达正在逐渐从24ghz 朝着77ghz 迁移,24ghz 毫米波雷达平均单价300 元左右,77ghz 的在400 元左右,有望带动平均毫米波雷达的价格提升。根据我们的测算,预计到2025 年全球毫米波雷达市场规模将达到384 亿元,复合增长率为25.5%,全球毫米波雷达搭载量将达到1.1 亿颗,复合增长率为23.7%。在中国市场方面,预计到2025 年,中国毫米波雷达市场规模将达到149 亿元,中国毫米波雷达搭载量将达到4250 万颗。
全球毫米波雷达市场空间测算
智能硬件村田能提供哪些无线技术
华为nova8怎么升级为鸿蒙系统
数字逻辑电路应用案例
齐纳(稳压)二极管特性的测定
面板价格持续下跌,群创光电第3季营收较去年同期减少14.4%
车载毫米波雷达77GHz 正在取代24GHz成为主流
等面积PWM调制在变频调速系统的实现
振动试验机,在操作的过程中,有哪些注意事项?
面向物联网系统的连接芯片组或模块:破解难题
倾角传感器物联网解决方案
国际巨头与国内新锐齐聚,加速工业传感器“四化”进程
华为怎么了?华为遭英国调查 华为回应退出美国都是怎么回事?
网约车新政带动二手车市需求 车鉴定为车辆信息成功“导盲”
如何实现信息化技术与教育教学的深度结合
Instagram Lite回来了
PT8M3101A可多次编程A/D型8位MCU概述及特性
英特尔又曝漏洞 必须升级处理器固件
谷歌发布远程安全访问零信任方案,向员工提供内网的安全访问服务
粮以俭为先,广州米果智能设备有限公司以智慧科技助推粮食节约行动
华天科技公布联合收购Unisem公司进展 将进一步完善公司全球化的产业布局