2023年車載毫米波雷達行業研究毫米波雷達能夠全天候工作01毫米波雷達與其它車載傳感器互補，研發及量產門檻較高毫米波雷達是一種以波長位于1-10mm、頻率在30-300GHz的電磁波作為放射波的雷達傳感器。毫米波雷達利用毫米波波束進行工作。①檢測障礙物時：直接通過有無回波確認；②測距時：通過波束的飛行時間（TOF）計算距離；③測速時：利用多普勒效應或通過跟蹤障礙物位置并進行微分得到速度；④測方位時：通過有向天線或天線陣列與陣列算法將波束收窄進行方位測量。毫米波雷達工作流程涉及信號發射、接收以及解讀：由芯片控制天線發射一定頻率的毫米波電磁波，電磁波碰到障礙物后反射回來并被天線接收，數字信號處理模塊對接收到的電磁波信號進行處理，通過算法計算出障礙物的距離、速度和方向等信息。車載領域為當前毫米波雷達最大的應用場景，主要用于輔助駕駛和座艙監控。2022年中國毫米波雷達市場中，車載毫米波雷達占比達26%。作為輔助駕駛傳感器的重要組成部分，毫米波雷達已大量應用于輔助駕駛系統中作為前向雷達。而隨著毫米波雷達成本不斷降低、性能的不斷提升，毫米波雷達搭載位置正從傳統的前向向四角、后向、側向等位置延展，以實現盲區檢測、自動泊車、后碰撞預警等更高階、更豐富的輔助駕駛功能；在近年座艙智能化的風潮下，毫米波雷達正加速應用于座艙內兒童遺留檢測、手勢識別等領域。除車載領域外，毫米波雷達亦廣泛應用于智慧交通、安防監控以及智能家居等場景。如在智能家居場景中，毫米波雷達相較攝像頭在滿足智能控制功能基礎上能提供更好的私密性。在健康監護中，毫米波雷達能夠以非接觸、無感的形式檢測心跳。第一，毫米波雷達能夠全天候工作，提升智能駕駛穩定性：相較于攝像頭和激光雷達受氣候影響較大，容易受雨雪霧等不良天氣影響。毫米波由于具有優秀的穿透性使毫米波雷達是主流車載傳感器中唯一可在惡劣天氣下工作的，能夠確保在極端環境下車載感知系統持續工作。第二，毫米波雷達具有較遠的探測距離：超聲波雷達使用超聲波信號并根據該信號發出與返回的時間差計算與障礙物之間的距離，雖其精度可以達到毫米級且成本低廉，但探測距離僅為15-500cm，因而僅用于短距離測量。傳統毫米波雷達探測距離可達150-200m，新一代4D毫米波雷達如安波福FLR7的最大測距普遍達到了300m級別，能較好地滿足遠處障礙物的探測。第三，毫米波雷達更易小型化，符合車載對體積的嚴苛要求：和微波相比，毫米波頻率更高，波長短，因此元器件尺寸要小得多，上車裝配靈活度大。毫米波雷達芯片需要做到高精度、高功率、高靈敏度，研發的難點涉及毫米波放大器抗阻匹配、輸出功率提高、相控陣等技術。毫米波放大器抗阻匹配：為了實現雷達信號源的高精度，需要提高毫米波放大器的工作帶寬，但同時將會帶來芯片的功耗上升、面積增大等問題。輸出功率的提高：提高寬帶發射機的功率一般采用晶體管堆疊或多路功率合成技術，核心難點在于如何選擇晶體管的并聯個數以及堆疊個數。相控陣技術：相控陣技術的采用可實現寬帶接收機的高靈敏度，該技術主要關注毫米波移相器的設計，設計需考慮移相范圍、移相精度和誤差等問題，同時兼顧對相控陣芯片的信噪比、功耗、線性度的影響。毫米波雷達上車需在探測精度問題，頻率、發射功率等層面合相關車規驗證標準。車規級芯片在設計、開發、生產和測試階段要求更高，開發周期更長。車規級元件對環境要求、抗振動沖擊、可靠性和一致性等方面要求嚴格，如毫米波抗干擾的電子兼容性EMC測試通過難度大。要求雷達及芯片廠商與Tier-1或主機廠緊密配合，對廠商下游需求理解、下游資源關系有較高要求。在對接與后續供貨階段，下游客戶對雷達及芯片廠商供應鏈能力、持續供貨能力和服務能力亦有要求。主機廠對產品供應穩定性要求較高，同時由于國內相關產業起步較晚、積累不足，下游客戶在需求對接階段往往需要雷達及芯片廠商提供從硬件設計參考、完整的信號處理算法軟件包、配備專業的應用到現場支持等全面的支持服務，因而對廠商全面服務能力具有較高要求。02“CMOS+AiP+SoC”與4D毫米波雷達推動產業越過大規模發展臨界點MMIC芯片工藝經GaAs、SiGe已發展至CMOS時代，CMOSMMIC具有更低成本、更高集成度的優勢。工藝的主要變化發生在MMIC芯片的射頻材料部分，目前SiGe仍為主流工藝。SiGe雖在高頻特性、導熱性等方面據有優勢，但SiGeMMIC大多為分立式，造成雷達整體體積較大使其應用前景受到限制，同時相較集成度更高的CMOSMMIC在成本、尺寸和研發周期上占劣勢，未來將逐步被CMOS工藝所替代。CMOSMMIC集成度更高，帶來成本、體積和研發周期的優勢。CMOS晶圓的低價、CMOS工藝在大規模生產上的成本優勢，基于CMOS工藝的MMIC占系統總成本比重相較SiGe的36%下降至18%，結合SoC。受益于更高集成度，CMOS工藝的毫米波雷達體積進一步縮小、雷達適配性更好，同時前端射頻芯片需要量從AsGa和SiGe的7-8顆、2-5顆降低至1顆，雷達模塊設計復雜度和難度大幅降低，從而使研發周期縮短。AoB（AntennaonBoard，板載天線）將天線以及電源管理電路、閃存等集成在PCB基板上，AoB方案中的天線放置在高頻PCB基板材料上，增加了PCB的成本和結構復雜性，因而成本較高。AoB是當前前向毫米波雷達的主流天線設計方案。AiP（AntennainPackage，封裝天線）是將收發天線、MMIC芯片以及雷達專用處理芯片集成在同一封裝內，是將毫米波雷達向更高集成化推進的技術方案。由于整體面積大幅縮小且繞過高頻PCB材料需求，AiP技術帶動體積更小、成本更低的毫米波雷達誕生。同時更緊湊集成化的設計使芯片到天線的路徑更短，帶來更低功耗和更高效率，但因使用小型天線將導致雷達探測距離以及角分辨率下降。在毫米波雷達CMOS工藝、AiP封裝技術走向成熟并大量應用的背景下，毫米波雷達已逐步從不同模塊分立向模塊高度集成的“毫米波雷達SoC”形態進化。毫米波雷達SoC技術將收發模塊（MMIC、RF）和處理模塊（DSP、MCU）集成于同一塊芯片中，充分滿足汽車及IoT行業對于整體小型化、集成化要求，是毫米波雷達產品形態的一次巨大提升，并使產品的平臺化、系列化發展和下游模組研發變得更容易。4D毫米波雷達通過增加虛擬通道數在輸出信息數量以及質量上有所提升，克服傳統毫米波雷達短板。數量上：4D毫米波雷達能夠輸出z維度的信息，進行靜物識別。傳統毫米波雷達無法獲得高度信息，使用時會發生靜物誤識別、漏識別等問題，造成“幽靈剎車”或是車禍撞擊，4D毫米波雷達通過增加虛擬通道的數量實現俯仰角度的測量，用立體化的測量信息彌補缺陷；質量上：虛擬通道數量的增加使得4D毫米波雷達輸出距離、速度和角度信息的分辨率大幅提升。以以色列毫米波雷達公司Arbe的4D毫米波雷達產品Phoenix為例，其水平分辨率較傳統產品提升了5-10倍。4D毫米波點云相較傳統毫米波能形成更多、更豐富的點云數據，一定程度上具備成像功能，或在中低端場景成為激光雷達的平替，因而具備更加廣闊的應用空間。03自動駕駛、與外延場景需求快速增長打開市場空間純視覺自動駕駛路線是通過以光學攝像頭為傳感器結合大量算法訓練以模擬人類視覺駕駛為邏輯的自動駕駛方案。純視覺方案“輕硬件、重軟件”，由于其采用的攝像頭成本較低，純視覺方案的整體硬件成本較低。多傳感器融合自動駕駛路線的原理是通過多種類型傳感器共同收集路況信息和數據，并通過算法自動分析和綜合完成自動駕駛決策的方案。多傳感器融合路線能夠集合不同傳感器的優點，對艙外路況的情況掌握更加全面，但由于使用種類和數量較多的傳感器，因而硬件成本較純視覺方案高。國內毫米波雷達迎來“裝配車輛整體規模”和“單車搭載量”的同步增長，需求基礎的不斷增長使得毫米波雷達及芯片市場空間不斷打開。一方面，在主機廠推出的新款車型中，輔助駕駛功能逐步成為標配并帶來搭載毫米波雷達汽車整體規模增長。2022年中國乘用車搭載毫米波雷達車型銷量達867萬輛，相較2021年711.5萬輛同比增長21.9%，未搭載毫米波雷達的車型銷量則同比下降15.0%；2022年1-9月內推出的新款車型中，未配備毫米波雷達的車型占比從2021年的59.7%下降至46.5%，搭載毫米波雷達成為趨勢。另一方面，在全球L2及以上級別自動駕駛加速滲透背景下，毫米波雷達單車搭載量增長空間巨大。當前上車的毫米波雷達主要為前向雷達，通過一顆前向毫米波雷達探測前方車距以及角度，用于完成自主緊急制動和自適應巡航控制的中遠程雷達應用。在L2+及以上自動駕駛中，如變道輔助、碰撞預警等更高階的自動駕駛功能離不開毫米波雷達支持，除前向外，后向、角、側向、艙內等都將成為毫米波雷達配備的新位置。單車毫米波雷達搭載情況將不僅發生“從無到有”的變化，更將不斷從0-1發展階段向1-10的階段加速邁進，為毫米波雷達打開更廣闊的需求空間；根據佐思汽研的數據，2022年搭載3顆、4顆、5顆和6顆毫米波雷達的銷量增速分別達到44%、87%、108%和43%。2020-2022年由新冠與地緣政治黑天鵝事件導致全球汽車產業經歷“缺芯”危機。配備高階輔助駕駛功能的智能汽車搭載的芯片數量相對傳統燃油車和低等級輔助駕駛汽車已大幅增加。但反復帶來全球芯片產能和運力不足、俄烏沖突等地緣政治黑天鵝事件以及在此背景下主機廠/TierOne采取“飽和時訂購”的策略導致過去3年內汽車芯片供需失衡放大，汽車芯片平均交付周期從爆發時的12周攀升至頂峰時的27.1周。國內汽車產能面臨巨大壓力，來自海外的汽車芯片供應鏈受到考驗。同時，從中美科技競爭的中長期視角看，培育獨立、穩定的本土供應鏈對于國產主機廠而言亦具有較強動力和緊迫性。座艙內的毫米波雷達將成應用新熱點。智能座艙已成為智能汽車未來競爭的熱點之一，安裝在座艙車頂的毫米波雷達能夠進行全區域、全目標的探測識別，且不受遮擋物影響。在毫米波雷達技術迭代驅動成本下降的背景下，小型化、低成本、私密性更好的座艙內毫米波雷達存在大量潛在需求。近年來，車內乘員感知監控系統（OMS）重視度不斷提升。如EuroNCAP已將對兒童車內遺留檢測（ChildPresenceDetection）納入打分系統，標準要求檢測出獨自留在車內的孩子