CMOS制程毫米波雷达何时能够普及？中国厂商又如何抢夺市场？
作为汽车adas系统的重要传感器，77ghz毫米波雷达未来将替代24ghz成为主流，并且朝着79ghz发展。另外，随着工艺和技术的提升，体积更小、功耗更低、性能更好、价格更低的毫米波雷达又一次展现出在自动驾驶汽车应用中的重要性。cmos制程毫米波雷达何时能够普及?百亿市场的毫米波雷达市场，中国厂商如何在市场中分一杯羹?
cmos制程化提升毫米波雷达集成度降低成本 但上量仍需三到五年
“技术的进步看起来是芯片的进步，但背后其实是材料技术的支撑。” 苏州豪米波技术有限公司董事长白杰表示。对于毫米波雷达同样如此，过去雷达射频芯片多采用砷化镓(gaas)、锗硅(sige)技术，基于sige技术的77ghz汽车雷达系统也能满足自适应巡航控制时的高速度要求，但它们体积过大、过于笨重，占用了大量电路板空间。2009年半导体工艺进入40纳米之后，互补金属氧化物半导体(cmos)制程技术已经相对成熟并逐渐渗透取代传统较高成本的材料工艺制程。尤其锗硅多用于8吋晶圆制造，cmos制程则以12吋晶圆量产，光是产出与成本优势就比锗硅明显很多，加上采用单芯片与单一封装设计，在集成度、成本与散热表现等诸多方面都较锗硅更进一步。
苏州豪米波技术有限公司董事长白杰
具体来说，cmos技术的传统优势包括更高的晶体管密度和更低功率，cmos内的数字缩放降低了功率，缩小了尺寸，并且提高了每个节点的性能。在数字晶体管改进的推动下，cmos的速度不断提高，现已足以满足79ghz应用的需要。基于cmos制程的诸多优势，在谈及cmos是否会取代锗硅时木牛科技技术总监冀连营说到：“当年sige代替gaas，汽车雷达从万元级别到了千元级，那么cmos工艺代替sige也是一样的，会推动汽车雷达的普及，迈向更高的集成度。”
木牛科技技术总监冀连营
cmos制程将带来的优势毋庸置疑，但一位业内人士同时表示：“cmos与锗硅的差异点，也就是难点所在，cmos本身能承受的功率较少，在低功率下要保证距离范围的覆盖需要一些技术手段，另一个就是cmos噪声较大，需要在硬件设计和降噪算法上多下功夫。”冀连营从另一个角度分析：“cmos制程带来很多好处，价格降低，硬件可靠性提高等，但软件也更加复杂。目前看，无论是多核还是多核加上硬件加速模块，都会使得软件处理更复杂，需要复杂的多核多线程同步通信机制，这个与汽车雷达要求安全性是对立的，设计验证会变得更复杂。从雷达硬件设计者的角度，也就是使用芯片的人的角度看并没有什么改变。更多是在软件层面体现出的变化。尤其是cmos如果射频基带集成度更高，比如单片解决方案，那么系统揉在一起，软件开发更复杂一些。当然，coms制程也降低了行业门槛，竞争更激烈。”
cmos制程的77ghz毫米波雷达优势与挑战同在，厂商也相继发布了新品，但规模化量产仍需等待。业内某领先厂商的专家表示：“目前车载毫米波雷达产品还是以sige为主，rfcmos产品大部分将会在明年量产，真正起量至少还需要两到三年时间。”白杰也表示：“业界都在推cmos制程， cmos制程从长期来看将会使毫米波雷达的成本降低，但是新技术的应用在刚开始并不会很便宜，价格的优势还要等大规模量产之后才能逐步体现，所以sige毫米波雷达的产品仍将持续一段时间，采用cmos制程的毫米波雷达产品普及和量产还需要三到五年时间。” digitimes research也预估高频毫米波雷达因导入cmos制程后要到2022年价格才会大幅下跌。
77ghz与cmos制程化为毫米波雷达带来百亿市场 差异化路线帮中小厂商抢夺市场
随着自动驾驶汽车的发展，汽车电子正逐步成为推动电子行业发展的重要力量。以adas为例，到2020年，预计全球车载毫米波雷达出货量可达7200万颗。按国内adas渗透率在2020年达到30%估算，每套adas需要4个短距离毫米波雷达+1个长距离毫米波雷达，国内出货量可达4500万颗，市场规模将超200亿元。另外，digitimes research观察车用毫米波雷达系统发展重点在制程cmos化及高带宽79ghz频段重要性提升。digitimes research预估高频毫米波雷达因导入cmos制程后2022年价格相较2017年跌幅将达50%，24ghz因大陆业者杀价竞争，亦将有50%跌幅，又因毫米波雷达为adas系统中必要搭载的传感器，至2022年市场规模将达159.6亿美元。
车载毫米波雷达市场这样的盛宴引无数英雄竞折腰，那么如何才能找准定位、看清趋势驰骋市场?冀连营表示：“与垄断市场的巨头不同，初创企业创新以及提高性价比的主动性更强更快更激进，对于cmos制程和79ghz也更积极。另外市场是多层次的，国内这一大批初创企业可以满足复杂的市场里某个或者几个特定的需求，再进一步壮大发展。国内厂商的发展路线，是走着一条农村包围城市的路线。即从自动驾驶方案商的合作，从和低端的车型合作中逐步发展，实现小批量的量产。然后待技术水平有一定的提升后，再谋求向乘用车领域发展。我们的策略是充分发挥技术领先和创新能力强的优势，两条腿走路。木牛科技成立2年，从成立伊始主攻无人机领域，并在取得了无人机行业雷达的技术领先后，2017年9月正式发布3款领先的下一代77g汽车毫米波雷达产品，为acc、aeb、bsd、lca以及自动驾驶提供配套产品和完整方案。”
苏州毫米波技术有限公司与纳雷科技同样在走差异化的路线。白杰明确表示：“我们不会去做毫米波雷达芯片的设计，这些需要持续大量的投资，这对小公司而言来说非常困难，我们开发毫米波雷达方案与其他厂商合作。另外，77ghz的产品我们将摄像头与毫米波雷达融合，并且在货运汽车上也得到了应用。” 湖南纳雷科技有限公司总经理周坤明也表示会避开巨头的锋芒，强调聚焦个性化与充分理解中国客户的需求赢得市场。
简单总结，毫米波雷达作为自动驾驶中必不可少的传感器件有着广阔的市场机会，在集成度、分辨率、体积等的需求下正在从24ghz向77ghz方向演进，未来还将向79ghz发展。在24ghz向77ghz演进的过程中，cmos制程相比目前的sige不仅能提升集成度，更重要的是能够降低成本，推动毫米波雷达的普及。但对于中国的中小厂商来说，在人才、技术、资金都缺乏的情况下，想要获得持续的发展24ghz产品目前依旧十分重要，突破77ghz差异化的道路或许是更好的选择。
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“技术的进步看起来是芯片的进步，但背后其实是材料技术的支撑。” 苏州豪米波技术有限公司董事长白杰表示。对于毫米波雷达同样如此，过去雷达射频芯片多采用砷化镓(gaas)、锗硅(sige)技术，基于sige技术的77ghz汽车雷达系统也能满足自适应巡航控制时的高速度要求，但它们体积过大、过于笨重，占用了大量电路板空间。2009年半导体工艺进入40纳米之后，互补金属氧化物半导体(cmos)制程技术已经相对成熟并逐渐渗透取代传统较高成本的材料工艺制程。尤其锗硅多用于8吋晶圆制造，cmos制程则以12吋晶圆量产，光是产出与成本优势就比锗硅明显很多，加上采用单芯片与单一封装设计，在集成度、成本与散热表现等诸多方面都较锗硅更进一步。
苏州豪米波技术有限公司董事长白杰
具体来说，cmos技术的传统优势包括更高的晶体管密度和更低功率，cmos内的数字缩放降低了功率，缩小了尺寸，并且提高了每个节点的性能。在数字晶体管改进的推动下，cmos的速度不断提高，现已足以满足79ghz应用的需要。基于cmos制程的诸多优势，在谈及cmos是否会取代锗硅时木牛科技技术总监冀连营说到：“当年sige代替gaas，汽车雷达从万元级别到了千元级，那么cmos工艺代替sige也是一样的，会推动汽车雷达的普及，迈向更高的集成度。”
木牛科技技术总监冀连营
cmos制程将带来的优势毋庸置疑，但一位业内人士同时表示：“cmos与锗硅的差异点，也就是难点所在，cmos本身能承受的功率较少，在低功率下要保证距离范围的覆盖需要一些技术手段，另一个就是cmos噪声较大，需要在硬件设计和降噪算法上多下功夫。”冀连营从另一个角度分析：“cmos制程带来很多好处，价格降低，硬件可靠性提高等，但软件也更加复杂。目前看，无论是多核还是多核加上硬件加速模块，都会使得软件处理更复杂，需要复杂的多核多线程同步通信机制，这个与汽车雷达要求安全性是对立的，设计验证会变得更复杂。从雷达硬件设计者的角度，也就是使用芯片的人的角度看并没有什么改变。更多是在软件层面体现出的变化。尤其是cmos如果射频基带集成度更高，比如单片解决方案，那么系统揉在一起，软件开发更复杂一些。当然，coms制程也降低了行业门槛，竞争更激烈。”
cmos制程的77ghz毫米波雷达优势与挑战同在，厂商也相继发布了新品，但规模化量产仍需等待。业内某领先厂商的专家表示：“目前车载毫米波雷达产品还是以sige为主，rfcmos产品大部分将会在明年量产，真正起量至少还需要两到三年时间。”白杰也表示：“业界都在推cmos制程， cmos制程从长期来看将会使毫米波雷达的成本降低，但是新技术的应用在刚开始并不会很便宜，价格的优势还要等大规模量产之后才能逐步体现，所以sige毫米波雷达的产品仍将持续一段时间，采用cmos制程的毫米波雷达产品普及和量产还需要三到五年时间。” digitimes research也预估高频毫米波雷达因导入cmos制程后要到2022年价格才会大幅下跌。
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随着自动驾驶汽车的发展，汽车电子正逐步成为推动电子行业发展的重要力量。以adas为例，到2020年，预计全球车载毫米波雷达出货量可达7200万颗。按国内adas渗透率在2020年达到30%估算，每套adas需要4个短距离毫米波雷达+1个长距离毫米波雷达，国内出货量可达4500万颗，市场规模将超200亿元。另外，digitimes research观察车用毫米波雷达系统发展重点在制程cmos化及高带宽79ghz频段重要性提升。digitimes research预估高频毫米波雷达因导入cmos制程后2022年价格相较2017年跌幅将达50%，24ghz因大陆业者杀价竞争，亦将有50%跌幅，又因毫米波雷达为adas系统中必要搭载的传感器，至2022年市场规模将达159.6亿美元。
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