汽车自动驾驶传感器芯片研究
前言
从2023年上海车展来看，“重感知，轻地图”、“城市noa”、“bev+transformer”被主机厂和tier 1广泛提及，各大厂商陆续转向“重感知+轻地图” 技术路线，以加快城市noa部署，摆脱对高精度地图的依赖。在“重感知”技术路线驱动下，车用传感器愈发重要，前向和补盲激光雷达、4d成像雷达、800万像素cis等新品快速上车应用，带动传感器芯片需求攀升，车用传感器和芯片技术正进入快速迭代演进、快速降本发展新阶段。
01
毫米波雷达芯片
车用毫米波雷达芯片市场主要被nxp、英飞凌、ti等公司占据；在国内厂商中，加特兰属于起步较早的厂商，目前已与20余家车企达成合作，定点超70余款乘用车，累计芯片出货量超过300万片，其中1/3来自海外客户。
国产毫米波雷达芯片供应商产品布局
来源：佐思汽研《2023年汽车自动驾驶传感器芯片产业研究报告》
4d毫米波雷达在中高端车型及自动驾驶车型中快速渗透，宝马、通用等主机厂，大陆、采埃孚等tier 1 都完成了该领域的布局。理想、长安、比亚迪、吉利等多个国产品牌已经定点或量产搭载4d毫米波雷达，特斯拉下一代hw4.0自动驾驶平台搭载“ phoenix” 4d成像雷达更是成为市场引爆点。
传统毫米波雷达芯片领域，英飞凌和nxp几乎处于垄断地位，而4d成像雷达作为毫米波雷达的主要发展方向，可以更好服务城区noa等高阶自动驾驶功能，国产厂商也正加快部署4d毫米波雷达芯片。
加特兰：2022年12月公布了下一代全新毫米波雷达soc芯片系列——andes，可实现4d成像雷达功能，促进l3+级自动驾驶发展，核心特点包括：
·采用22nm制程的4t4r soc芯片
·多核cpu，含dsp（数字信号处理器）与rsp（雷达信号处理器）
·带rgmii/sgmii的千兆以太网
·支持灵活级联
·满足asil-b & aec-q100 grade 1要求
牧野微：4d毫米波雷达芯片领域的初创公司，专注于4d高精度成像雷达领域。2022年12月，成功研发首款77g毫米波雷达芯片；2023年3月，获得“1so-26262功能安全体系最高等级asil-d认证”；2023年4月，完成亿元pre-a轮融资，融资资金将用于芯片产品化的持续投入和alpha客户的量产交付。
02
激光雷达芯片
2022年以来，激光雷达上车数量大幅增长，中国乘用车激光雷达装车量约17万颗，激光雷达主要应用于l2+++（具备高速+城区noa功能）乘用车及robotaxi，多为25万元+高端新能源车，预计2026年中国乘用车激光雷达装车量将超过370万颗。若激光雷达需配套至15万元级别乘用车，仍然需要更大幅度的降本，短期来看可能难以实现。
进入2023年，激光雷达价格战打响，出货价格已大幅降至500美元上下，但相对4d毫米波雷达200-300美元的价格仍然偏贵。下一步，激光雷达将通过soc芯片化以实现进一步集成和持续降本。
收发芯片集成化
激光雷达要实现大批量装车首先要控制成本，各厂商激光雷达路线不同导致成本也会有所差异，但是收发芯片是主要的成本构成，将收发芯片集成化可以有效降低激光雷达的成本。
·发射芯片：将集成模组替代分立式模组，可大幅降低物料成本和调试成本，降本幅度达 70% 以上；
·接收芯片：spad方案尺寸小，利于和readout电路集成，可以进一步降低成本。
禾赛科技：近些年一直致力于激光雷达的芯片化开发，禾赛科技从2018年开始研发激光雷达soc芯片，规划了v1.0、v1.5、v2.0、v3.0等多代核心收发单元芯片化的发展战略。其中芯片化v2.0中接收端由sipm升级为spad阵列，实现在cmos工艺下的探测器和电路功能模块的集成；v3.0架构预计完成vcsel面阵驱动芯片以及基于spad探测器的面阵式soc芯片开发。
·禾赛科技远距离半固态激光雷达at128，搭载了自研车规级芯片，单个电路板集成了128个扫描通道，实现了芯片化固态电子扫描。
·禾赛科技新一代全固态补盲雷达ft120，单个芯片集成了由数万个激光接收通道组成的面阵，实现了激光发射与接收 完全通过芯片完成，总元器件数量相比传统激光雷达大大减少，相比at系列更具性价比。
·禾赛科技新一代舱内激光雷达et25，采用禾赛自研的新一代的自研收发芯片，更先进的激光收发模块使et25接收芯片灵敏度有数倍的提升，从而针对 10% 反射率的物体，将905nm激光雷达的测距能力提升到250m以上。
禾赛科技ft120
单芯片激光雷达方案
激光雷达降本需要利用光子集成工艺对各光电器件进行集成，且正在从异质材料集成向单芯片集成演进。单芯片集成就是对制作好的硅晶圆开槽，直至单晶硅衬底，而后使用选取外延的方式在单晶硅衬底上生长 iii-v 族材料，虽然生产工艺难度大，但具有损耗低、易于封装、可靠性强、集成度高等诸多优点。
2023年初，mobileye首次对外展示了下一代fmcw激光雷达，准确来说是激光雷达单芯片soc，1320nm波长，产品基于英特尔的芯片级硅光子技术工艺生产，可以同时测量距离和速度。
芯片化的硅光fmcw固态激光雷达技术路线可能成为未来激光雷达发展的优选方向，其关键技术包括fmcw、固态色散扫描和硅光技术等。作为新技术路线，fmcw激光雷达仍然有大量技术难题需要克服，除了国外的mobileye、aeva、aurora等厂商外，国内已有映讯芯光、洛微科技等厂商布局。
cis向着高像素发展
随着高级别自动驾驶的发展，对车载摄像头的成像质量要求也越来越高。一般来说，摄像头的像素越高，成像质量就越好，整车厂商/自动驾驶方案商就可以得到更多的有用信息。800万像素摄像头上车速度加快，2023年初上市的小鹏p7i在智能辅助驾驶方案中，就搭载了800万像素的辅助驾驶摄像头。
对800万像素高分辨率摄像头需求最迫切的应用场景是前视，目前车载cis主流供应商都已成功部署800万像素的cis产品。
主要厂商800万像素cis产品
来源：佐思汽研《2023年汽车自动驾驶传感器芯片产业研究报告》
思特威：2022年11月推出sc850at，支持830万像素分辨率，采用思特威创新的smartclarity-2成像技术架构，升级的自研raw域算法能有效地保护图像细节信息，从整体上提升图像效果，除支持staggered hdr外，还支持思特威特有的pixgain hdr技术，实现140db高动态范围，能够捕捉更为准确的图像信息，保障了其在复杂的光照条件下仍然拥有准确捕捉亮部和暗部细节的能力。
isp：向着集成化演进
isp有独立和集成两种方案。其中独立的isp芯片性能强大，但成本高，而集成型的isp具有成本低、面积小、功耗低的优点，但处理能力相对较弱。近年来各大厂商除了布局集成isp的cis，也在积极布局集成isp的soc。
集成isp的cis：将isp集成到cis中可以实现节约空间、降低功耗的目的。主要是一些cis头部企业推出相关方案。豪威科技2023年1月发布了360度环视系统（svs）和后视摄像头（rvc）的全新130万像素ox01e20系统级芯片（具备业界领先的140db hdr和lfm），搭载了3微米图像传感器、高级图像信号处理器（isp）以及全功能失真校正/透视校正（dc/pc）和屏幕显示（osd）。
来源：豪威科技
集成isp的soc：将isp从cis中移除，直接集成到自动驾驶主控soc中，可显著降低感知硬件的成本，而摄像头取消 isp 既可以解决高像素摄像头带来的严重散热问题，也可以帮助车载摄像头进一步缩小电路板尺寸、降低功耗。自动驾驶域控soc基本都集成了isp模块。
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01
毫米波雷达芯片
车用毫米波雷达芯片市场主要被nxp、英飞凌、ti等公司占据；在国内厂商中，加特兰属于起步较早的厂商，目前已与20余家车企达成合作，定点超70余款乘用车，累计芯片出货量超过300万片，其中1/3来自海外客户。
国产毫米波雷达芯片供应商产品布局
来源：佐思汽研《2023年汽车自动驾驶传感器芯片产业研究报告》
4d毫米波雷达在中高端车型及自动驾驶车型中快速渗透，宝马、通用等主机厂，大陆、采埃孚等tier 1 都完成了该领域的布局。理想、长安、比亚迪、吉利等多个国产品牌已经定点或量产搭载4d毫米波雷达，特斯拉下一代hw4.0自动驾驶平台搭载“ phoenix” 4d成像雷达更是成为市场引爆点。
传统毫米波雷达芯片领域，英飞凌和nxp几乎处于垄断地位，而4d成像雷达作为毫米波雷达的主要发展方向，可以更好服务城区noa等高阶自动驾驶功能，国产厂商也正加快部署4d毫米波雷达芯片。
加特兰：2022年12月公布了下一代全新毫米波雷达soc芯片系列——andes，可实现4d成像雷达功能，促进l3+级自动驾驶发展，核心特点包括：
·采用22nm制程的4t4r soc芯片
·多核cpu，含dsp（数字信号处理器）与rsp（雷达信号处理器）
·带rgmii/sgmii的千兆以太网
·支持灵活级联
·满足asil-b & aec-q100 grade 1要求
牧野微：4d毫米波雷达芯片领域的初创公司，专注于4d高精度成像雷达领域。2022年12月，成功研发首款77g毫米波雷达芯片；2023年3月，获得“1so-26262功能安全体系最高等级asil-d认证”；2023年4月，完成亿元pre-a轮融资，融资资金将用于芯片产品化的持续投入和alpha客户的量产交付。
02
激光雷达芯片
2022年以来，激光雷达上车数量大幅增长，中国乘用车激光雷达装车量约17万颗，激光雷达主要应用于l2+++（具备高速+城区noa功能）乘用车及robotaxi，多为25万元+高端新能源车，预计2026年中国乘用车激光雷达装车量将超过370万颗。若激光雷达需配套至15万元级别乘用车，仍然需要更大幅度的降本，短期来看可能难以实现。
进入2023年，激光雷达价格战打响，出货价格已大幅降至500美元上下，但相对4d毫米波雷达200-300美元的价格仍然偏贵。下一步，激光雷达将通过soc芯片化以实现进一步集成和持续降本。
收发芯片集成化
激光雷达要实现大批量装车首先要控制成本，各厂商激光雷达路线不同导致成本也会有所差异，但是收发芯片是主要的成本构成，将收发芯片集成化可以有效降低激光雷达的成本。
·发射芯片：将集成模组替代分立式模组，可大幅降低物料成本和调试成本，降本幅度达 70% 以上；
·接收芯片：spad方案尺寸小，利于和readout电路集成，可以进一步降低成本。
禾赛科技：近些年一直致力于激光雷达的芯片化开发，禾赛科技从2018年开始研发激光雷达soc芯片，规划了v1.0、v1.5、v2.0、v3.0等多代核心收发单元芯片化的发展战略。其中芯片化v2.0中接收端由sipm升级为spad阵列，实现在cmos工艺下的探测器和电路功能模块的集成；v3.0架构预计完成vcsel面阵驱动芯片以及基于spad探测器的面阵式soc芯片开发。
·禾赛科技远距离半固态激光雷达at128，搭载了自研车规级芯片，单个电路板集成了128个扫描通道，实现了芯片化固态电子扫描。
·禾赛科技新一代全固态补盲雷达ft120，单个芯片集成了由数万个激光接收通道组成的面阵，实现了激光发射与接收 完全通过芯片完成，总元器件数量相比传统激光雷达大大减少，相比at系列更具性价比。
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禾赛科技ft120
单芯片激光雷达方案
激光雷达降本需要利用光子集成工艺对各光电器件进行集成，且正在从异质材料集成向单芯片集成演进。单芯片集成就是对制作好的硅晶圆开槽，直至单晶硅衬底，而后使用选取外延的方式在单晶硅衬底上生长 iii-v 族材料，虽然生产工艺难度大，但具有损耗低、易于封装、可靠性强、集成度高等诸多优点。
2023年初，mobileye首次对外展示了下一代fmcw激光雷达，准确来说是激光雷达单芯片soc，1320nm波长，产品基于英特尔的芯片级硅光子技术工艺生产，可以同时测量距离和速度。
芯片化的硅光fmcw固态激光雷达技术路线可能成为未来激光雷达发展的优选方向，其关键技术包括fmcw、固态色散扫描和硅光技术等。作为新技术路线，fmcw激光雷达仍然有大量技术难题需要克服，除了国外的mobileye、aeva、aurora等厂商外，国内已有映讯芯光、洛微科技等厂商布局。
cis向着高像素发展
随着高级别自动驾驶的发展，对车载摄像头的成像质量要求也越来越高。一般来说，摄像头的像素越高，成像质量就越好，整车厂商/自动驾驶方案商就可以得到更多的有用信息。800万像素摄像头上车速度加快，2023年初上市的小鹏p7i在智能辅助驾驶方案中，就搭载了800万像素的辅助驾驶摄像头。
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主要厂商800万像素cis产品
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思特威：2022年11月推出sc850at，支持830万像素分辨率，采用思特威创新的smartclarity-2成像技术架构，升级的自研raw域算法能有效地保护图像细节信息，从整体上提升图像效果，除支持staggered hdr外，还支持思特威特有的pixgain hdr技术，实现140db高动态范围，能够捕捉更为准确的图像信息，保障了其在复杂的光照条件下仍然拥有准确捕捉亮部和暗部细节的能力。
isp：向着集成化演进
isp有独立和集成两种方案。其中独立的isp芯片性能强大，但成本高，而集成型的isp具有成本低、面积小、功耗低的优点，但处理能力相对较弱。近年来各大厂商除了布局集成isp的cis，也在积极布局集成isp的soc。
集成isp的cis：将isp集成到cis中可以实现节约空间、降低功耗的目的。主要是一些cis头部企业推出相关方案。豪威科技2023年1月发布了360度环视系统（svs）和后视摄像头（rvc）的全新130万像素ox01e20系统级芯片（具备业界领先的140db hdr和lfm），搭载了3微米图像传感器、高级图像信号处理器（isp）以及全功能失真校正/透视校正（dc/pc）和屏幕显示（osd）。
来源：豪威科技
集成isp的soc：将isp从cis中移除，直接集成到自动驾驶主控soc中，可显著降低感知硬件的成本，而摄像头取消 isp 既可以解决高像素摄像头带来的严重散热问题，也可以帮助车载摄像头进一步缩小电路板尺寸、降低功耗。自动驾驶域控soc基本都集成了isp模块。
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同为1399元，乐Max2和360N5，你选谁？
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PLC 8种错误类型及其修复方法
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诺基亚6真机赏图： 骁龙430+打磨3D机身+中国特供
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