電子行業(yè)專題研究：4D毫米波雷達(dá)：平衡成本性能的標(biāo)配傳感器自動(dòng)駕駛再添新翼

行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明14D毫米波雷達(dá)：平衡成本&性能的標(biāo)配傳感器，自動(dòng)駕駛再添新翼Tesla“多傳感器融合”、“純視覺”和“4D毫米波雷達(dá)+視覺”34D毫米波雷達(dá)有所布局，部分車型已實(shí)現(xiàn)交付，部分在2023。D解“4D”是指對(duì)探測(cè)物體距離、方位、速度和高度全面解析，且具備超高分辨率。實(shí)現(xiàn)4D成像主要有級(jí)聯(lián)、單芯片集成和算法虛擬孔徑三種技術(shù)路線。當(dāng)前級(jí)聯(lián)技術(shù)應(yīng)用相對(duì)廣泛。Arbe的4D毫米波雷達(dá)集成超大陣列射頻芯片組+專用處理芯片，通道數(shù)達(dá)2304，量產(chǎn)價(jià)格為100-150美金，為當(dāng)再進(jìn)一步光雷達(dá)形成替代，與高線激光雷達(dá)形成互補(bǔ)，后續(xù)或?qū)⒃诟黝愜囆椭谐掷m(xù)放量。與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，D檢測(cè)、高度識(shí)別、相鄰物區(qū)分和隱藏車輛探測(cè)等局限。與成本僅為其十分之一。軟件定義汽車方面，4D毫米波雷達(dá)可提供更豐富數(shù)據(jù)和可靠方案以支持自動(dòng)駕駛。PCB有望全面提升。據(jù)我們測(cè)算，2023/2025/2030年全球車載4D毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模分別達(dá)erD華為，楚航科技，聯(lián)合光電等。上游芯片方面，上游芯片主要包括射頻芯片和處理器，也可能是將上游PCB方面，主要企業(yè)包括Rogers、Isola、松下以及國(guó)內(nèi)的滬電股份、生益科技(生益電子)等。建議關(guān)注4D毫米波雷達(dá)相關(guān)企業(yè)：(1)芯片封裝：長(zhǎng)電科技等(2)PCB：滬電股份(天風(fēng)通信團(tuán)合覆蓋)、華域汽車、保隆科技(天風(fēng)汽車團(tuán)隊(duì)聯(lián)合覆蓋)、聯(lián)合光電等證券研究報(bào)告2023年03月22日級(jí)級(jí))暕分析師SACS0517070005zqcom勢(shì)圖電子滬深3004%1%6%-11%-16%-21%-26%2022-032022-072022-11資料來源：聚源數(shù)據(jù)報(bào)告成長(zhǎng)創(chuàng)新，抓住內(nèi)需和供給側(cè)拉動(dòng)》代光學(xué)看什么？光學(xué)標(biāo)的未來誰能走還是汽車、虛擬顯示、中游擴(kuò)產(chǎn)》行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明21.行業(yè)催化：TeslaHW4.0或重啟毫米波雷達(dá)方案，4D毫米波雷達(dá)有望加速滲透 5 1.2.其余車廠及Tier1：已上市/2023年有交付計(jì)劃 72.4D毫米波雷達(dá)：“3D+高度”實(shí)現(xiàn)四維感知，“專用集成”為量產(chǎn)優(yōu)解 72.1.工藝迭代：4D毫米波雷達(dá)受益集成度提高、小型化和低成本迭代趨勢(shì) 92.2.技術(shù)趨勢(shì)：級(jí)聯(lián)技術(shù)為量產(chǎn)主流，專用集成、虛擬孔徑技術(shù)打開想象空間 102.3.下游應(yīng)用：2025年自動(dòng)駕駛領(lǐng)域空間有望超110億美元，場(chǎng)景多元快速滲透 132.3.1.自動(dòng)駕駛領(lǐng)域：短、中、遠(yuǎn)程雷達(dá)全面覆蓋車內(nèi)外感知應(yīng)用 142.3.2.大健康與智能家居領(lǐng)域：相比攝像頭監(jiān)控隱私性更佳 142.3.3.安防領(lǐng)域：歐美機(jī)場(chǎng)安檢已普及應(yīng)用，自動(dòng)化生產(chǎn)安全保障 153.4D毫米波雷達(dá)優(yōu)勢(shì)：經(jīng)濟(jì)、全面、穩(wěn)定的標(biāo)配傳感器方案 163.1.VS傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)：高度識(shí)別和探測(cè)性能全面突破 163.2.VS激光雷達(dá)：性能與成本權(quán)衡下的更優(yōu)選擇 183.3.軟件定義汽車：為軟件定義汽車提供更豐富數(shù)據(jù)和更可靠方案 194.產(chǎn)業(yè)鏈和市場(chǎng)空間：產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值或全面提升，或?yàn)橐?guī)模最大&增速最快的車用賽道 214.1.產(chǎn)業(yè)鏈：上游PCB&芯片升級(jí)共同為T1及主機(jī)廠貢獻(xiàn)價(jià)值增量 214.2.價(jià)值量拆解：射頻前端MMIC為核心組成，價(jià)值量全面提升 224.3.空間測(cè)算：預(yù)計(jì)2030年全球市場(chǎng)規(guī)模超160億美元 225.競(jìng)爭(zhēng)格局：4D技術(shù)推動(dòng)下市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局或迎來重塑 245.1.國(guó)際廠商：4D技術(shù)推動(dòng)下國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)格局或迎來重塑 245.1.1.整機(jī)/整機(jī)方案供應(yīng)商：新進(jìn)入廠商或?qū)Q道超車 245.1.2.射頻&處理器芯片：芯片設(shè)計(jì)方案因算法訴求走向分化 27PCB 295.2.國(guó)內(nèi)廠商：預(yù)計(jì)新產(chǎn)品供應(yīng)/研發(fā)進(jìn)展順利，深度受益國(guó)際合作 305.2.1.整機(jī)/整機(jī)方案供應(yīng)商：多家已發(fā)布機(jī)型/取得訂單 30.2.射頻&處理器芯片：加特蘭設(shè)計(jì)領(lǐng)先 325.2.3.PCB材料：深耕汽車業(yè)務(wù)，已步入4D供應(yīng)鏈 32 圖1：Tesla傳感器方案演進(jìn)過程 5圖2：TeslaFSDcomputer 5圖3：NHTSA收到關(guān)于Tesla幽靈剎車事件的投訴數(shù)量(起) 6W 圖6：毫米波雷達(dá)內(nèi)部構(gòu)造及工作流程圖 8圖7：二維毫米波雷達(dá)成像效果 8請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明3圖8：傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)和4D毫米波雷達(dá)掃描示意圖 8圖9：毫米波雷達(dá)集成化與工藝升級(jí) 9圖10：TI天線片上集成(AoP)芯片 9圖11：2021-2025年Arbe對(duì)其4D毫米雷達(dá)芯片組產(chǎn)品價(jià)格預(yù)測(cè) 10圖12：各公司方案通道數(shù)&價(jià)格對(duì)比(美元) 11圖13：TI級(jí)聯(lián)系統(tǒng)實(shí)物圖 12圖14：Arbe4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)物圖 12圖15：Arbe4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)專用處理器框圖 13圖16：不同探測(cè)距離車載毫米波雷達(dá)的ADAS功能 14圖17：加特蘭毫米波雷達(dá)艙內(nèi)檢測(cè) 14圖18：毫米波雷達(dá)各領(lǐng)域2025年市場(chǎng)規(guī)模及其他具體應(yīng)用情況 14圖19：德州儀器IWRL6432BoosterPack 15I 圖21：毫米波安檢4D毫米波雷達(dá)工作原理 15圖22：美國(guó)L3公司ProVision毫米波安檢4D毫米波雷達(dá)產(chǎn)品 15T 圖24：傳統(tǒng)/4D毫米波雷達(dá)與攝像頭的融合 17圖25：不同自動(dòng)駕駛級(jí)別的傳感器需求方案 17圖26：毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)性能對(duì)比 18圖27：傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)點(diǎn)云圖 204D毫米波雷達(dá)點(diǎn)云圖 20 圖31：4D毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈圖 21圖32：2020-2025全球(左)&中國(guó)(右)毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模(十億美元，億元).....23圖33：全球4D毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)(萬美元) 24圖34：毫米波雷達(dá)市場(chǎng)目前競(jìng)爭(zhēng)格局(截至2022年) 24圖35：4D毫米波雷達(dá)、高分辨率雷達(dá)和視覺處理器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局 25圖36：各公司毫米波雷達(dá)產(chǎn)品對(duì)比 25 圖39：Arbe公司預(yù)期主要財(cái)務(wù)表現(xiàn) 27圖40：Arbe公司預(yù)期主要財(cái)務(wù)表現(xiàn) 27圖41：恩智浦4D毫米波雷達(dá)完成近、中、遠(yuǎn)距探測(cè) 28圖42：羅杰斯代表性產(chǎn)品應(yīng)用 29圖43：頭部公司Arbe與兩大中國(guó)Tier1廠商的合作 31：華域汽車新一代產(chǎn)品迭代 31圖45：公司Alps-Pro與Andes產(chǎn)品 32圖46：生益科技汽車電子領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)品 33表1：國(guó)內(nèi)外車企&Tier14D毫米波雷達(dá)布局情況 7請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明4 表3：4D毫米波雷達(dá)相對(duì)傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)的參數(shù)區(qū)別和性能優(yōu)勢(shì) 17表4：4D毫米波雷達(dá)和低線激光雷達(dá)性能對(duì)比 19表5：毫米波雷達(dá)價(jià)值量拆解與4D毫米波雷達(dá)差異 22 4表7：主要廠商芯片設(shè)計(jì)方案及特點(diǎn)功能 28表8：主要廠商PCB材料及特點(diǎn)功能 30表9：國(guó)內(nèi)4D毫米波雷達(dá)供應(yīng)商進(jìn)展 30表10：毫米波雷達(dá)相關(guān)企業(yè)動(dòng)態(tài) 341：主要公司盈利預(yù)測(cè) 35行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明5達(dá)有望加速滲透事件：特斯拉HW4.0或?qū)⑴鋫銩rbe的4D毫米波雷達(dá)，4D毫米波雷達(dá)關(guān)注度上升。回溯Tesla的傳感器方案使用歷史，主要有3個(gè)階段，我們認(rèn)為最終或?qū)⒉捎?D雷達(dá)的可能原因?yàn)?D毫米波雷達(dá)擁有測(cè)量俯仰角能力，分辨率高且成本相對(duì)激光雷達(dá)低，能夠較好彌補(bǔ)純視覺方案的不足，而一開始采用的雷達(dá)還不具備測(cè)高能力，性能&成本綜合考量下，我們認(rèn)為HW4.0使用攝像頭+4D雷達(dá)融合為更優(yōu)方案。資料來源：高工智能汽車公眾號(hào)，第1電動(dòng)網(wǎng)，量子位公眾號(hào)，智能車情報(bào)局公眾號(hào)，星海情報(bào)局公眾號(hào)，新智駕公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所階段一：多傳感器融合偵測(cè)路段，視覺技術(shù)逐漸豐富2014-2021年，HW1.0-HW3.0演進(jìn)中，前向、側(cè)向及艙內(nèi)監(jiān)控?cái)z像頭的視覺方案不斷增加/優(yōu)化，算法邏輯以雷達(dá)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為主。2014年10月Tesla發(fā)布HW1.0系統(tǒng)。2016年9月，Tesla發(fā)布V8.0更新，改變了算法邏輯，由以圖像數(shù)據(jù)分析為主改為以毫米波雷達(dá)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)為核心，圖像分析為輔的計(jì)算邏輯。2019年3月HW3.0系統(tǒng)發(fā)布，延續(xù)HW2.5系統(tǒng)方案，此時(shí)形成了由1個(gè)毫米波雷達(dá)，8個(gè)環(huán)繞車攝像頭，1個(gè)座艙內(nèi)監(jiān)控?cái)z像頭和12個(gè)超聲波雷達(dá)共同組成的多類型傳感器混合偵測(cè)路況方案。階段二：傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)被棄用，Tesla全面倒向純視覺方案采納純視覺方案原因：傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)分辨率低，且成本相對(duì)較高，新發(fā)布FSD版本機(jī)器視覺與深度學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，幾乎取代傳統(tǒng)雷達(dá)功能。①性能層面，Tesla認(rèn)為由于當(dāng)時(shí)主流車載毫米波雷達(dá)分辨率低，缺乏測(cè)高能力，且同樣面對(duì)前方障礙物時(shí)，僅能接收到有限的返回信息點(diǎn)，難以將障礙物的輪廓清晰的勾勒出來。②成本層面，與攝像頭對(duì)比來看，毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)與攝像頭信號(hào)數(shù)據(jù)類似，而攝像頭所捕捉到的信息量比毫米波雷達(dá)高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，且成本更低，棄用存在成本考量。③軟件層面，2021年7月特斯拉發(fā)布FSDBetaV9版本，該版本是一套完全基于攝像頭的技術(shù)解決方案，它從底層開始重寫，依靠機(jī)器視覺和深度學(xué)習(xí)就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，不再需要任何雷達(dá)的幫助。2021年5月，Tesla宣布北美地區(qū)特斯拉Model3和Y車型上率先取消毫米波雷達(dá)探測(cè)模Tesla宣布取消超聲波雷達(dá)，采用由攝影鏡頭偵測(cè)的TeslaVision純視覺技術(shù)。行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明6資料來源：電動(dòng)星球News公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所階段三：純視覺方案弊端暴露，4D毫米波雷達(dá)與攝像頭融合方案顯著提升可靠性?！坝撵`剎車”指的是當(dāng)駕駛員開啟特斯拉Autopilot或者使用FSD等自動(dòng)輔助駕駛功能后，在車輛前方?jīng)]有障礙物或者不會(huì)與前方車輛發(fā)生碰撞時(shí)，Tesla卻會(huì)進(jìn)行非必要的剎車，以至于會(huì)給駕駛員帶來重大的風(fēng)險(xiǎn)。僅2021年5月到2022年2月，NHTSA就收到354起針對(duì)Tesla“幽靈剎車”現(xiàn)象的投訴，而截至2022年6月，投訴數(shù)量已經(jīng)上升至758起，純視覺技術(shù)的作用受到了很大的質(zhì)疑。圖3：NHTSA收到關(guān)于Tesla幽靈剎車事件的投訴數(shù)量(起)0055553101315月6月7月8月9月10月11月12月1月021年2022年資料來源：Arbe官網(wǎng)，Electrek，天風(fēng)證券研究所Arbe的4D毫米波雷達(dá)問世為Tesla即將發(fā)布的HW4.0系統(tǒng)提供了一定程度上解決“幽靈剎車”現(xiàn)象的方案。該雷達(dá)能將探測(cè)范圍擴(kuò)大至300米，實(shí)現(xiàn)對(duì)行人、自行車和摩托車等小型實(shí)體的準(zhǔn)確檢測(cè)和跟蹤。相比傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)只能在平面上生成少量點(diǎn)，4D毫米波雷達(dá)通過增加俯仰角探測(cè)功能來繪制立體空間中的點(diǎn)云圖，這與激光雷達(dá)效果相似。該雷達(dá)通過高動(dòng)態(tài)的分辨率，能將目標(biāo)解析地更加清楚以支持決策系統(tǒng)，同時(shí)還可以將攝像頭和激光雷達(dá)“引導(dǎo)”到潛在風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，這一能力將大大提高安全性能。HW4.0硬件系統(tǒng)預(yù)計(jì)相比于HW3.0系統(tǒng)而言將迎來全面的升級(jí)。傳感器方面或?qū)⒃黾?D毫米波雷達(dá)，攝像頭數(shù)量也有望得到增加。此外，HW4.0在CPU、NPU、GPS等模塊也或有明顯的升級(jí)更新。綜合以上的信息，預(yù)計(jì)HW4.0將可能有以下變化：①傳感器方面，HW4.0的攝像頭接口由HW3.0的9個(gè)接口增至12個(gè)攝像頭接口。具體變化為前擋風(fēng)位置的前置三目攝像頭變?yōu)殡p目，增加1顆位于前保險(xiǎn)杠處前向攝像頭，1顆備用攝像頭，前向感知攝像頭從120萬像素提升到了500萬像素。增加4D毫米波雷達(dá)傳感器以及配套用于防止毫米波雷達(dá)在寒冷天氣無法正常工作的雷達(dá)加熱器。②內(nèi)核處理器方面，HW4.0CPU內(nèi)核從12個(gè)增加到20個(gè)，最大頻率2.35GHz，默認(rèn)頻率1.37Ghz，TRIP內(nèi)核數(shù)量從2個(gè)增加到3個(gè)，最大頻率2.2GHz。行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明7③神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器方面，HW4.0NPU芯片封裝面積增大，供電部分加強(qiáng)，HW4.0功耗大概是HW3.0的2倍。④定位方面，HW4.0的GPS模塊使用三頻GPS天線模塊，新增L5頻率，以提升定位精資料來源：第1電動(dòng)網(wǎng)，新智駕公眾號(hào)，高工智能汽車公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所資料來源：高工智能汽車公眾號(hào)，量子位公眾號(hào)，汽車之心公眾號(hào)，車家號(hào)，天風(fēng)證券研究所4D毫米波雷達(dá)在中高端車型及自動(dòng)駕駛服務(wù)車型中快速滲透。除Tesla外，我們梳理了各車廠布局4D毫米波雷達(dá)情況，整體來看車廠布局較為激進(jìn)，價(jià)格在40萬元以下的理想車型和價(jià)格在70萬以上的寶馬車型、以及通用收購的Cruise自動(dòng)駕駛服務(wù)車均于近兩年完成了4D毫米波雷達(dá)布局。同時(shí)大陸、采埃孚等汽車Tier-1巨頭基本完成對(duì)該領(lǐng)域的布局。Tier4D毫米波雷達(dá)布局情況商部分Tier2供應(yīng)商(不與T1一一對(duì)應(yīng))上汽集團(tuán)飛凡R728w到39w采埃孚R7----e37328臺(tái)Oculii來車輛應(yīng)施和運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)的先進(jìn)技高工智能汽車公眾號(hào)，面包板社區(qū)，集微網(wǎng)，美股之家，快科技，財(cái)經(jīng)網(wǎng)，太平洋汽車網(wǎng)，長(zhǎng)安深藍(lán)公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所，注：售價(jià)一欄價(jià)格的統(tǒng)計(jì)截止時(shí)間為2023年3月9日行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明8毫米波雷達(dá)目前是車用探測(cè)雷達(dá)中最為主要的探測(cè)器件，內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理如下：全集成毫米波雷達(dá)芯片的基本架構(gòu)包括發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、雷達(dá)信號(hào)源等射頻毫米波組件，中頻處理、A/D轉(zhuǎn)換等基帶處理模擬組件，微控制器、數(shù)字信號(hào)處理等數(shù)字組件。其工作過程主要為：雷達(dá)通過天線發(fā)射特定波形的電磁波，在有效輻射范圍內(nèi)被目標(biāo)截獲，目標(biāo)反射電磁波到很多方向上，其中一部分能量返回至天線處被雷達(dá)接收，并通過放大，信號(hào)處理等過程最終計(jì)算出目標(biāo)相對(duì)雷達(dá)的位置，移動(dòng)速度，方位等信息。資料來源：感知芯視界公眾號(hào)，《毫米波雷達(dá)前端芯片關(guān)鍵技術(shù)探討》，澎湃網(wǎng)，天風(fēng)證券研究所傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)是進(jìn)行二維掃描，采集距離、方位、速度信息。目前現(xiàn)行的毫米波雷達(dá)頻段為77Ghz-81Ghz，較高的頻率能夠使毫米波雷達(dá)獲得更高的分辨率，利用毫米波對(duì)于X向回波的信號(hào)解析，測(cè)算出準(zhǔn)確的目標(biāo)距離，精度可以在10cm以內(nèi)。同時(shí)利用毫米波雷達(dá)左右兩側(cè)的雷達(dá)回波天線，形成左右側(cè)回波差，回波差經(jīng)過計(jì)算得出相位差，利用相位差可以得到左右側(cè)距離差，即角分辨率。同時(shí)利用探測(cè)物運(yùn)動(dòng)形成的多普勒效應(yīng)，可以準(zhǔn)確計(jì)算出物體的移動(dòng)速度。形成多普勒像，最終得到物體的運(yùn)行速度，分布圖像。資料來源：智車行家公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所增加高度維度數(shù)據(jù)解析后，具備“高清”特質(zhì)的毫米波雷達(dá)，被稱為成像雷達(dá)，或者4D毫米波雷達(dá)?！?D”是指在原有距離、方位、速度的基礎(chǔ)上增加了對(duì)目標(biāo)的高度維數(shù)據(jù)解析，能夠?qū)崿F(xiàn)“3D+高度”四個(gè)維度的信息感知；而“成像”概念是指其具備超高的分辨率，可以有效解析目標(biāo)的輪廓、類別、行為。行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明9資料來源：eetchina，天風(fēng)證券研究所伴隨毫米波雷達(dá)的半導(dǎo)體工藝由GaAs向SiGe、RFCMOS集成化迭代，芯片邏輯密度逐漸提升，成本逐漸下降，利于其上車滲透。未來車載毫米波雷達(dá)芯片將更加集成化，主要體現(xiàn)在多芯片向多通道單芯片發(fā)展，全集成SoC，以及天線芯片的集成;相較于砷化鎵和鍺硅工藝，CMOS工藝擁有高集成度、更小體積和成本低等明顯優(yōu)勢(shì)，將成為未來毫米波雷達(dá)射頻芯片的主流工藝。資料來源：鳳凰網(wǎng)汽車，感知芯視界公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所進(jìn)一步集成：針對(duì)近距離場(chǎng)景，TI采用低功耗45nmRFCMOS工藝推出了集成度更高的天線片上集成(AoP)芯片，將天線、射頻前端和信號(hào)處理模塊集成在芯片上，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)成本，封裝天線(AoP)技術(shù)消除了對(duì)高頻基板材料的需求，并降低了成本、制造復(fù)雜性和大概30%的布板空間。TI的AoP技術(shù)利用倒裝芯片封裝技術(shù)將天線放置在無塑封基板上，防止因天線穿過塑封材料時(shí)產(chǎn)生損耗而降低效率并導(dǎo)致雜散輻射。使用多層基板可進(jìn)一步減小電路板尺寸，并使得天線和硅片更容易重疊。具有封裝尺寸小、降低工程成本并加快產(chǎn)品上市時(shí)間、降低功率損耗的優(yōu)勢(shì)。TI片上集成(AoP)芯片行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明10333%資料來源：TI官網(wǎng)，天風(fēng)證券研究所Arbe的4D毫米波雷達(dá)集成射頻芯片組+專用處理芯片，價(jià)格持續(xù)大幅下跌，我們認(rèn)為未來4D毫米波雷達(dá)將受益工藝集成化趨勢(shì)成本進(jìn)一步下降，在各類車型中持續(xù)滲透。Arbe預(yù)計(jì)2021-2025年其4D毫米波雷達(dá)芯片組產(chǎn)品單價(jià)將從1333美元降至111美元，年均對(duì)應(yīng)2022-2025年同比降幅分別達(dá)80.5%/27.2%/31.6%/14.3%。D2%-316%$260$189$130-80.5%2022E2023E資料來源：Arbe公司官網(wǎng)，天風(fēng)證券研究所間通過增多天線數(shù)以提升通道數(shù)、各維度分辨率是4D毫米波雷達(dá)主要技術(shù)趨勢(shì)，當(dāng)前主要有級(jí)聯(lián)、單芯片集成和算法虛擬孔徑三種技術(shù)路線。4D毫米波雷達(dá)由于有更多的天線數(shù)，角度分辨率、速度分辨率及距離分辨率都更高。多天線一般使用多通道解決，即MIMO(多輸入多輸出)技術(shù)，通過MIMO天線陣列實(shí)現(xiàn)的，該陣列能夠生成大量的虛擬通道，與雷達(dá)孔徑值成比例，與角度分辨率值成反比。這種虛擬通道越多，角度分辨率越好。各方案從量產(chǎn)應(yīng)用角度對(duì)比來看，級(jí)聯(lián)技術(shù)相對(duì)成熟，為當(dāng)下主流技術(shù)。但單純的級(jí)聯(lián)技術(shù)受尺寸、成本制約無法無限制提升性能。算法虛擬孔徑及單芯片集成技術(shù)處于發(fā)展初期，還需量產(chǎn)驗(yàn)證，Arbe公司方案作為集成芯片技術(shù)的代表，產(chǎn)品方案性價(jià)比高，位居當(dāng)前市行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明11場(chǎng)前列，我們認(rèn)為有望近期量產(chǎn)。理技術(shù)難點(diǎn)/缺陷廠商MMIC/八MO短號(hào)同步、體靈活和散熱問題RFISee等徑成像軟件算法和天線設(shè)用增加實(shí)體高角分辨率提升的同時(shí)制在合理水平大量算法初期仍需資料來源：九章智駕公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所各方案從通道數(shù)量&成本對(duì)比來看，專用芯片集成方案實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)后在性價(jià)比方面優(yōu)勢(shì)異常顯著。Arbe和Mobileye公司方案通道數(shù)量最多，跨度廣，對(duì)應(yīng)為專用芯片集成技術(shù)。博世、大陸等公司方案通道數(shù)集中在192，對(duì)應(yīng)為射頻芯片級(jí)聯(lián)技術(shù)，同為使用級(jí)聯(lián)技術(shù)的華為公司通道數(shù)更多，達(dá)288。價(jià)格方面看，Arbe的產(chǎn)品幾乎達(dá)到了最低價(jià)格和最高通道數(shù)，量產(chǎn)產(chǎn)品價(jià)格在100美元-150美元，極具性價(jià)比。圖12：各公司方案通道數(shù)&價(jià)格對(duì)比(美元)資料來源：Arbe公司官網(wǎng)，2021國(guó)際汽車電子創(chuàng)新發(fā)展論壇——智能駕駛論壇，賽靈思，yole，半導(dǎo)體行業(yè)觀察，天風(fēng)證券研究所1、級(jí)聯(lián)方案：當(dāng)下主流&基礎(chǔ)技術(shù)級(jí)聯(lián)方案將英飛凌、德州儀器、NXP等公司的77G和79G標(biāo)準(zhǔn)雷達(dá)芯片(MMIC芯片)通過二級(jí)聯(lián)/四級(jí)聯(lián)/八級(jí)聯(lián)增加實(shí)體天線MIMO(接收天線數(shù)量與發(fā)射天線數(shù)量相乘后得到的虛擬通道數(shù))。二級(jí)聯(lián)，就是將2個(gè)3T4R的芯片聯(lián)在一起，組成6T8R；四級(jí)聯(lián)，就是將4個(gè)3T4R芯片聯(lián)在一起，組成12T16R，形成192個(gè)虛擬接收通道。優(yōu)劣勢(shì)：方案的優(yōu)勢(shì)是前期開發(fā)難度低，因而上市周期比較短，但弊端在于體積大、成本高、功耗高(多芯片同時(shí)運(yùn)算會(huì)提高功耗)、信噪比不夠(多個(gè)MMIC芯片之間存在串?dāng)_)、算法適配等問題。同時(shí)，多片級(jí)聯(lián)方案PCB板的層級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各芯片之間有大量中頻信行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明12號(hào)需要同步。代表廠商與應(yīng)用趨勢(shì)：如大陸的ARS540即為四級(jí)聯(lián)，納瓦電子的18T24R產(chǎn)品為6級(jí)聯(lián)。博世、采埃孚、Waymo、華為，均采用的是級(jí)聯(lián)的方式。目前國(guó)內(nèi)有不少廠商依托于TI4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)方案進(jìn)行系統(tǒng)改進(jìn)，以達(dá)到更好的角度分辨率，級(jí)聯(lián)方案來搭建4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)已成為當(dāng)下的主流技術(shù)。應(yīng)用案例：TI公司于19年推出了自己的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)級(jí)聯(lián)方案，其級(jí)聯(lián)效果如下圖所示，通過將四個(gè)三發(fā)四收的單個(gè)MIMO芯片級(jí)聯(lián)方案可以構(gòu)成12發(fā)16收的MIMO雷達(dá)陣列，此時(shí)雷達(dá)系統(tǒng)的虛擬通道數(shù)可從12提升到了192，該方法可以極大的提升了雷達(dá)系統(tǒng)的角度分辨率。在下圖中所使用的級(jí)聯(lián)雷達(dá)系統(tǒng)中水平角度分辨率可達(dá)到1.4°，俯仰角度分辨率可達(dá)到18°的效果。TI統(tǒng)實(shí)物圖資料來源：佐思汽車研究公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所2、集成芯片方案：超大陣列+專用處理器方案集成芯片方案將多發(fā)多收天線集成在一顆芯片中，通過形成ASIC芯片來實(shí)現(xiàn)增加天線數(shù)、提高分辨率。同時(shí)，隨著虛擬通道數(shù)的增加，傳統(tǒng)的處理器無法解決毫米波雷達(dá)系統(tǒng)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理，專用毫米波雷達(dá)處理器芯片可以使毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的集成度更高，數(shù)據(jù)處理更加高效。代表廠商：主要有Arbe、Uhnder、Vayaar、SteradianSemi、RFISee等。最典型的是Arbe公司開發(fā)的4D毫米波雷達(dá)RFIC芯片，集成了48個(gè)發(fā)射器和接收器，擁有超過2300個(gè)虛擬信道。優(yōu)劣勢(shì)：集成芯片優(yōu)勢(shì)是可將4D毫米波雷達(dá)的體積大大縮小，并能以市場(chǎng)上每通道最低的成本實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的射頻性能。但集成芯片方案的實(shí)現(xiàn)難度也要比級(jí)聯(lián)方案高出許多，主要挑戰(zhàn)在于如何在極小的密閉空間里布置多天線、克服天線之間的互相干擾問題、解決降低功耗、散熱問題和提升信噪比，集成芯片方案是ASIC，一旦流片，算法就固化了，此后，算法只能改針對(duì)特定場(chǎng)景的個(gè)別參數(shù)配置，但不能對(duì)功能做大幅度的調(diào)整。應(yīng)用案例：以色列Arbe公司開發(fā)出了目前最大的48發(fā)48收級(jí)聯(lián)雷達(dá)系統(tǒng)方案，其虛擬通道數(shù)可以達(dá)2304。下圖為Arbe公司4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)物圖，從圖中可以看出該4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)采用口字型陣列來設(shè)計(jì)MIMO雷達(dá)，可同時(shí)在水平維度和俯仰維度探測(cè)目標(biāo)。專用處理器方面，Arbe公司在該專用處理器中增加了其獨(dú)有的雷達(dá)信號(hào)處理硬件加速模塊，以更好的解決4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)高吞吐量的問題。ArbeD毫米波雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)物圖行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明13資料來源：佐思汽車研究公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所：Arbe4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)專用處理器框圖資料來源：佐思汽車研究公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所3、虛擬孔徑：算法加持下角分辨率呈數(shù)量級(jí)提升虛擬孔徑成像技術(shù)，是指基于現(xiàn)有的芯片，在級(jí)聯(lián)的方式上再通過獨(dú)特的虛擬孔徑成像軟件算法和天線設(shè)計(jì)做成高倍數(shù)虛擬MIMO，以達(dá)到在原來物理天線數(shù)基礎(chǔ)上再虛擬出十倍、數(shù)十倍的天線數(shù)，成功地把角分辨率從10度直接提升到1度。傳統(tǒng)雷達(dá)的波形是單頻、重復(fù)、非自適應(yīng)的，產(chǎn)生多種波形的唯一方法是增加接收天線數(shù)量；而虛擬孔徑成像波形是自適應(yīng)的相位調(diào)制(調(diào)頻+調(diào)相+調(diào)幅)，每根接收天線在不同時(shí)間產(chǎn)生不同的相位響應(yīng)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值和外推，創(chuàng)造一個(gè)“虛擬孔徑”，進(jìn)而使角分辨率呈數(shù)量級(jí)地提升。優(yōu)劣勢(shì)：虛擬天線技術(shù)徹底解決了困擾車載毫米波雷達(dá)界幾十年來只能用增加實(shí)體天線數(shù)量提高角分辨率的難題，可使產(chǎn)品在角分辨率大幅度提升的同時(shí)成本被控制在合理水平。虛擬孔徑成像技術(shù)的壁壘，主要在天線的布局、波形等方面。其中，天線布局主要影響虛擬孔徑的大小，而波形主要影響通道數(shù)的多少。此外，天線數(shù)增多，對(duì)后續(xù)的數(shù)據(jù)處理能力也提出了更高的要求。應(yīng)用案例：傲酷提供的4D毫米波雷達(dá)的信號(hào)處理算法，在采用虛擬孔徑成像技術(shù)后，在分辨率上，單芯片就可以達(dá)到別的各公司四級(jí)聯(lián)產(chǎn)品的效果，二級(jí)聯(lián)可達(dá)到別的公司六級(jí)聯(lián)的效果。2021年10月，傲酷自主研發(fā)的4D毫米波雷達(dá)AI算法被安霸收購。行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明142.3.1.自動(dòng)駕駛領(lǐng)域：短、中、遠(yuǎn)程雷達(dá)全面覆蓋車內(nèi)外感知應(yīng)用Arbe預(yù)計(jì)2025年自動(dòng)駕駛領(lǐng)域毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)110億美金。在車用領(lǐng)域，毫米波雷能感知車外的環(huán)境，分為短程、中程、遠(yuǎn)程雷達(dá)，提供盲點(diǎn)識(shí)別(BSD)、自適應(yīng)巡航控制(ACC)、自動(dòng)緊急制動(dòng)(AEB)等輔助駕駛功能。同時(shí)毫米波雷達(dá)還可用于對(duì)車內(nèi)人員狀況的感知，包括人員的有無、位置，甚至呼吸速率等生命體征。加特蘭基于AiP開發(fā)的艙內(nèi)檢測(cè)雷達(dá)參考設(shè)計(jì)，能夠在車輛停穩(wěn)落鎖后對(duì)車內(nèi)物體進(jìn)行感知。如果有小朋友或者寵物，毫米波雷達(dá)能夠通過感知其呼吸或是肢體運(yùn)動(dòng)，探測(cè)到車內(nèi)存在生命體，從而及時(shí)告警，避免事故發(fā)生。波雷達(dá)的ADAS功能資料來源：感知芯視界公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所資料來源：加特蘭官網(wǎng)，天風(fēng)證券研究所除自動(dòng)駕駛外，毫米波雷達(dá)在工業(yè)及航空航天&國(guó)防領(lǐng)域亦有廣闊市場(chǎng)，4D毫米波雷達(dá)已向農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸業(yè)等多領(lǐng)域滲透。根據(jù)Arbe預(yù)測(cè)，至2025年，毫米波雷達(dá)在工業(yè)和航空航天&國(guó)防領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到170億美元。2021年，Arbe公司宣布與瑞典公司Qamcom合作，將自動(dòng)駕駛汽車市場(chǎng)的4D毫米波雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于主流新興垂直行業(yè)——卡車運(yùn)輸業(yè)、農(nóng)業(yè)、采礦業(yè)、建筑業(yè)以及配送業(yè)。資料來源：Arbe公司官網(wǎng)，天風(fēng)證券研究所2.3.2.大健康與智能家居領(lǐng)域：相比攝像頭監(jiān)控隱私性更佳行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明15毫米波雷達(dá)穿透性好，能夠監(jiān)測(cè)微小位移。毫米波可以穿透大部分較薄的木材、塑料、布料、紙、陶瓷、玻璃等材質(zhì)，避免環(huán)境光線干擾，通過多普勒效應(yīng)可以感知到任何微小的移動(dòng)，去感知物體的距離、位置、速度、角度等數(shù)據(jù)信息，包括呼吸時(shí)胸腔微小的位移。由此毫米波雷達(dá)可以被應(yīng)用在存在監(jiān)測(cè)、生命體征的監(jiān)測(cè)等場(chǎng)景，能夠穿透衣物，利用算法實(shí)現(xiàn)對(duì)人體呼吸、心跳、手勢(shì)、是否跌倒等的監(jiān)測(cè)。兼具有隱私保護(hù)性，毫米波雷達(dá)被用于居家監(jiān)測(cè)、健康監(jiān)測(cè)。由于毫米波雷達(dá)安裝隱蔽，功耗低，避免了傳統(tǒng)家用攝像頭對(duì)隱私保護(hù)性差，無法監(jiān)測(cè)衛(wèi)生間等環(huán)境的缺點(diǎn)，受到科技企業(yè)居家監(jiān)測(cè)和健康監(jiān)測(cè)解決方案的青睞。德州儀器、英飛凌等芯片企業(yè)都推出了用于居家監(jiān)測(cè)、健康監(jiān)測(cè)的毫米波雷達(dá)產(chǎn)品。德州儀器推出60GHz的毫米波雷達(dá)IWRL6432，可用于浴室、臥室、養(yǎng)老院等地，用以判斷老年人是否跌倒，還為其推出了配套的評(píng)估套件。英飛凌推出了BGT60TR13C，解析度約達(dá)到3cm，具有較高的信噪比，檢測(cè)范圍在10m以內(nèi)可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)人員的存在感知、追蹤，心跳監(jiān)測(cè)等功能。圖19：德州儀器IWRL6432BoosterPack資料來源：德州儀器官網(wǎng)，天風(fēng)證券研究所資料來源：華為官網(wǎng)，天風(fēng)證券研究所智能家居解決方案引入毫米波雷達(dá)。華為、小米、三大運(yùn)營(yíng)商在內(nèi)的企業(yè)，均在布局自己的智能家居生態(tài)。華為全屋智能3.0方案中推出了一款全屋智能毫米波雷達(dá)AI傳感器，具有人體總區(qū)域存在檢測(cè)、人體子區(qū)域存在檢測(cè)、人體離床回床檢測(cè)、人體穿越虛擬墻檢測(cè)等功能。2.3.3.安防領(lǐng)域：歐美機(jī)場(chǎng)安檢已普及應(yīng)用，自動(dòng)化生產(chǎn)安全保障毫米波安檢4D毫米波雷達(dá)被用于機(jī)場(chǎng)安檢，有平面合成孔徑成像、柱面孔徑成像和異形孔徑成像等多種工作模式。通過發(fā)射大帶寬信號(hào)并接收由人體及其表面附屬物反射的回波信號(hào)，采用復(fù)雜的全息三維信號(hào)處理獲得毫米級(jí)高分辨率人體雷達(dá)圖像，利用目標(biāo)散射特性、幾何特征或極化特征等信息檢測(cè)和識(shí)別被檢查人員攜帶的隱匿物品，能有效區(qū)分紐扣、硬幣、鑰匙等。美國(guó)L3、德國(guó)R&S等國(guó)外毫米波安檢品牌已在美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、荷蘭、澳大利亞、日本等全世界范圍機(jī)場(chǎng)部署大量設(shè)備用于旅客人身安檢，特別是在歐美的主要機(jī)場(chǎng)毫米波雷達(dá)已作為安檢通道的普及型設(shè)備。sionD行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明16資料來源：中國(guó)安防協(xié)會(huì)公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所資料來源：L3官網(wǎng)，天風(fēng)證券研究所意大利INXPECT公司還基于毫米波雷達(dá)技術(shù)生產(chǎn)用于先進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人系統(tǒng)的安全系統(tǒng)。安全雷達(dá)系統(tǒng)可以在有灰塵，碎屑，煙霧和灰塵等惡劣條件下檢測(cè)到危險(xiǎn)區(qū)域中操作員、參觀人員的進(jìn)入和存在，并暫停機(jī)器工作直到?jīng)]有人處于危險(xiǎn)區(qū)域，確保工廠運(yùn)行的安全等級(jí)。2021年，寶馬集團(tuán)慕尼黑工廠投入使用一條新的焊接線，配備了INXPECT的新安全雷達(dá)系統(tǒng)。資料來源：INXPECT官網(wǎng)，天風(fēng)證券研究所3.4D毫米波雷達(dá)優(yōu)勢(shì)：經(jīng)濟(jì)、全面、穩(wěn)定的標(biāo)配傳感器方案我們從性能、價(jià)格角度對(duì)傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)、4D毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)進(jìn)行了對(duì)比，認(rèn)為 (1)相比于傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)，4D毫米波雷達(dá)能夠帶來靜止識(shí)別、橫向移動(dòng)檢測(cè)、高度識(shí)別、相鄰物區(qū)分和隱藏車輛探測(cè)等性能突破。(2)4D毫米波雷達(dá)能更好彌補(bǔ)激光雷達(dá)速度、距離測(cè)量能力和受惡劣天氣和環(huán)境影響的不足。(3)4D毫米波雷達(dá)在使用性能上和低線激光雷達(dá)接近，成本是其1/10左右。(4)市場(chǎng)規(guī)模方面，毫米波雷達(dá)有望成為規(guī)模最大、且增速最高的傳感器市場(chǎng)。3.1.VS傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)：高度識(shí)別和探測(cè)性能全面突破天線配置“升級(jí)”帶來靜止識(shí)別、橫向移動(dòng)檢測(cè)、高度識(shí)別、相鄰物區(qū)分和隱藏車輛探測(cè)等性能突破。4D毫米波雷達(dá)配有縱向天線，且天線數(shù)量更多，除能測(cè)量俯仰角度外，角度分辨率、速度分辨率及距離分辨率都更高。與傳統(tǒng)的雷達(dá)傳感器相比，4D毫米波雷達(dá)能夠測(cè)量空間距離，還能夠計(jì)算水平和俯仰方向的到達(dá)角。此外，它的角度分辨率達(dá)到亞度(<1度)級(jí)別，而使用傳統(tǒng)汽車?yán)走_(dá)只能達(dá)到5至8度的分辨率。4D毫米波雷達(dá)還增加了多模工作的獨(dú)特功能，也就是在從近處到最遠(yuǎn)300米處的所有距離上同時(shí)檢測(cè)目標(biāo)。行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明17毫米雷達(dá)波D雷達(dá)波核心縱向天線無有區(qū)別天線數(shù)少多率離無數(shù)十倍的返回信息點(diǎn)、高密度點(diǎn)云≤200m息況優(yōu)化橫向移動(dòng)障礙物檢測(cè)識(shí)別難度大可適應(yīng)復(fù)雜路況區(qū)分高處物體和地面車輛難以區(qū)分可在150m處區(qū)分地物和立交橋20%80%資料來源：恩智浦官網(wǎng)、九章智駕公眾號(hào)、佐思汽車研究公眾號(hào)、天天智駕公眾號(hào)、天風(fēng)證券研究所從與攝像頭融合角度來看，4D毫米波雷達(dá)可以為攝像頭提供更多冗余。在長(zhǎng)距探測(cè)、多普勒測(cè)距、高分辨率等攝像頭方案缺陷方面具有更強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。資料來源：Arbe官網(wǎng)，天風(fēng)證券研究所4D毫米波雷達(dá)是驅(qū)動(dòng)毫米波雷達(dá)市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的重要產(chǎn)品。伴隨自動(dòng)駕駛等級(jí)提升，傳用增長(zhǎng)放緩/停滯，L2+和L4-5級(jí)別均為0-4顆，4D毫米波雷達(dá)需求高增，從2-7顆增長(zhǎng)到6-10顆。攝像頭需求量保持較高幅度的應(yīng)用增長(zhǎng)，激光雷達(dá)自L4-5級(jí)別才開始放量。駕駛級(jí)別的傳感器需求方案行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明18資料來源：Arbe官網(wǎng)，天風(fēng)證券研究所3.2.VS激光雷達(dá)：性能與成本權(quán)衡下的更優(yōu)選擇性能上看：毫米波雷達(dá)獨(dú)有優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)激光雷達(dá)不足，4D毫米波雷達(dá)優(yōu)勢(shì)更加顯著激光雷達(dá)具有超精確角度分辨率適用3D測(cè)繪，但速度估算和遠(yuǎn)程檢測(cè)能力有限。激光雷達(dá)的主要差異化特性是低至0.1度級(jí)別的超精確角度分辨率，包括在水平和垂直方向上，另外還有距離測(cè)量的高分辨率，這要?dú)w功于它使用極短的波長(zhǎng)和脈沖。這些優(yōu)勢(shì)使得激光雷達(dá)非常適合高分辨率的3D環(huán)境測(cè)繪，能夠精確地檢測(cè)空間、邊界和汽車自身定位。但是，激光雷達(dá)與攝像頭傳感器具有一些相同的缺點(diǎn)。與雷達(dá)傳感器相比，激光雷達(dá)估算速度和遠(yuǎn)程檢測(cè)物體的能力非常有限。此外，激光雷達(dá)易受惡劣天氣和路況條件的影響，為了應(yīng)對(duì)穩(wěn)定性和維護(hù)挑戰(zhàn)，將會(huì)產(chǎn)生更高的成本。毫米波雷達(dá)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是具備精確的速度和距離測(cè)量能力且不受惡劣天氣和環(huán)境影響。激光雷達(dá)使用稀疏激光束來探測(cè)目標(biāo)場(chǎng)景，而雷達(dá)能夠無縫探測(cè)場(chǎng)景。在較遠(yuǎn)的距離上，如果目標(biāo)位于邊界清晰的激光束之間，激光雷達(dá)可能漏過小目標(biāo)。這些因素使得雷達(dá)成為適合長(zhǎng)距離工作的更可靠傳感器。雷達(dá)的檢測(cè)范圍已經(jīng)擴(kuò)展，今后可能達(dá)到300米以上，遠(yuǎn)高于攝像頭和大多數(shù)激光雷達(dá)傳感器能夠提供的距離。此外，與攝像頭和激光雷達(dá)不同，雷達(dá)可在所有天氣和光照條件下可靠工作。惡劣天氣條件帶來的環(huán)境污垢或水滴折射不會(huì)影響雷達(dá)工作。雷達(dá)在毫米波頻率下工作，也可以穿過介電材料(例如汽車保險(xiǎn)杠)發(fā)射信號(hào)，因此它不需要開放的窗口來收發(fā)信號(hào)，從穩(wěn)定性和美觀的角度來看，它都是更好的選擇。在汽車上配備4D毫米波雷達(dá)，可以進(jìn)行傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)無法實(shí)現(xiàn)的決策，相對(duì)激光雷達(dá)優(yōu)勢(shì)更加凸顯，例如確定駕駛通過某個(gè)隧道是否安全，或者是否可以安全地繞過車道上的障礙物。憑借這些先進(jìn)功能，在惡劣天氣和路況條件下，4D毫米波雷達(dá)能夠?yàn)閿z像頭和激光雷達(dá)傳感器提供冗余或備份。使用4D毫米波雷達(dá)，我們可在最大300米的距離外檢測(cè)、區(qū)分、追蹤多個(gè)靜止或移動(dòng)的目標(biāo)，即便目標(biāo)相互間距離很近也能做到。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出攝像頭和激光雷達(dá)傳感器的檢測(cè)范圍。行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明19資料來源：電子工程世界網(wǎng)，天風(fēng)證券研究所從安裝成本上看，4D毫米波雷達(dá)全面升級(jí)，部分指標(biāo)近似達(dá)到16線激光雷達(dá)性能，但成本僅為激光雷達(dá)十分之一，更易被整車廠和消費(fèi)者接受。4D高清雷達(dá)有靜態(tài)障礙物目標(biāo)分類以及探測(cè)距離長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，可在惡劣天氣情形下作為“主雷達(dá)”，成本大約在150-200美元之間，遠(yuǎn)低于激光雷達(dá)的價(jià)格區(qū)間。根據(jù)恩智浦對(duì)OEM的評(píng)估，2021年，小規(guī)模應(yīng)用的激光雷達(dá)的成本是帶有四個(gè)級(jí)聯(lián)雷達(dá)收發(fā)器的12-TX和16-RX成像雷達(dá)的十倍左右。雖然激光雷達(dá)和雷達(dá)的成本都將隨著時(shí)間推移而下降，但預(yù)期到2030年，即便激光雷達(dá)將在高級(jí)自動(dòng)化應(yīng)用場(chǎng)景中得到一定規(guī)模應(yīng)用，其成本仍然是雷達(dá)的兩倍。因此我們認(rèn)為4D毫米波雷達(dá)是較為經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的車載雷達(dá)“標(biāo)配方案”，從成本和性能角度看，有望對(duì)低線激光雷達(dá)形成替代，與高線激光雷達(dá)形成互補(bǔ)，后續(xù)或?qū)⒃诟黝愜囆椭兄鸩綕B透放量。雷達(dá)D波雷達(dá)VLP-16elodynee離mm360°3360°100°120°1120°OV+15°至-15°30°30°30°24°率0.09°至0.36°0.10.1°至0.4°1°0.5°22°2°0.4°2°1°4°資料來源：京東工業(yè)品網(wǎng)，順企網(wǎng)，智能汽車俱樂部網(wǎng)，路達(dá)科技公司官網(wǎng)，森思泰克公眾號(hào)，艾邦制造，天風(fēng)證券研究所3.3.軟件定義汽車：為軟件定義汽車提供更豐富數(shù)據(jù)和更可靠方案軟件定義更高級(jí)的智能電動(dòng)汽車架構(gòu)是大勢(shì)所趨，傳感器軟件算法是“軟件定義汽車”的重要組成部分。伴隨電動(dòng)車、智能車逐漸取代燃油車，各類傳感器不可或缺，汽車將有強(qiáng)大的算法和完善的周邊感知能力，并且沒有傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)的負(fù)擔(dān)，是一個(gè)由電池和管理系統(tǒng)組成的“巨形智能手機(jī)”，需由軟件定義。4D毫米波雷達(dá)相比于傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)而言，更加需要軟件算法提供支撐。4D毫米波雷達(dá)的天線數(shù)量增加，分辨率上升，能更有效地解析出的目標(biāo)的輪廓、類別、行為，因此4D毫米波雷達(dá)的點(diǎn)云數(shù)量大幅增加，更加需要強(qiáng)大的軟件算法對(duì)點(diǎn)云中的大量信息進(jìn)行分析，過濾干擾，甄別出有價(jià)值的信息。此外，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的定義是“點(diǎn)目標(biāo)”，而4D毫米波對(duì)目標(biāo)的定義是“擴(kuò)展目標(biāo)”，需要軟件算法對(duì)信號(hào)處理后的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明20分類，整理出最終可以讓自動(dòng)輔助駕駛系統(tǒng)進(jìn)行判斷的數(shù)據(jù)，這使得兩者的信號(hào)處理、點(diǎn)云處理架構(gòu)都不盡相同，4D毫米波雷達(dá)的軟件算法的復(fù)雜程度也較高。資料來源：智能汽車俱樂部公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所D雷達(dá)點(diǎn)云圖D雷達(dá)間數(shù)據(jù)共享實(shí)現(xiàn)360度環(huán)繞感知資料來源：Arbe公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所攝像頭與4D毫米波雷達(dá)具有很強(qiáng)性能互補(bǔ)性，軟件算法可完美融合兩者優(yōu)點(diǎn)。攝像頭傳感器可以提供百萬像素的分辨率，大幅提升目標(biāo)識(shí)別和分類的精確度，但在不同光照條件、天氣條件和路況條件下，攝像頭的辨識(shí)度與可靠性會(huì)受到嚴(yán)重影響，此外，攝像頭能夠測(cè)量的距離和速度的精度也有限，因此需要4D毫米波雷達(dá)對(duì)此進(jìn)行彌補(bǔ)。而多傳感器融合技術(shù)則可實(shí)現(xiàn)這一功能，通過這一技術(shù)中的軟件算法，可以更好的將兩者收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合解析，得到更加豐富的信息，提高自動(dòng)駕駛的可靠性。當(dāng)前軟件算法主流技術(shù)包括前融合和后融合。前融合技術(shù)指的是一類對(duì)融合后的多維綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行感知的算法，即先在原始層把數(shù)據(jù)都融合在一起，融合好的數(shù)據(jù)類似一個(gè)Super傳感器，不僅有能力可以看到紅外線，還有能力可以看到攝像頭或者RGB，也有能力看到LiDAR的三維信息。在這基礎(chǔ)上，開發(fā)自己的感知算法，最后會(huì)輸出一個(gè)結(jié)果層的物體。后融合技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式是先通過每個(gè)傳感器各自獨(dú)立處理生成的目標(biāo)數(shù)據(jù)，當(dāng)所有傳感器完成目標(biāo)數(shù)據(jù)生成后，再由主處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。從4D毫米波雷達(dá)與攝像頭的融合方案來看，后融合技術(shù)可基本滿足需求，未來軟件算法還會(huì)更多使用和發(fā)展可靠性更高的前融合技術(shù)。信號(hào)級(jí)的融合是對(duì)視覺和雷達(dá)傳感器ECU傳出的數(shù)據(jù)源進(jìn)行融合。信號(hào)級(jí)別的融合數(shù)據(jù)損失最小，可靠性最高，但需要大量的運(yùn)算。圖像級(jí)融合是以視覺為主體，將雷達(dá)輸出的整體信息進(jìn)行圖像特征轉(zhuǎn)化，然后與視覺系統(tǒng)的圖像輸出進(jìn)行融合，目標(biāo)級(jí)融合對(duì)視覺和雷達(dá)輸出進(jìn)行綜合可信度加權(quán)，配合精度標(biāo)定信息進(jìn)行自適應(yīng)的搜索匹配后融合輸出?，F(xiàn)階段后融合技術(shù)已經(jīng)基本滿足需求，且前融合實(shí)現(xiàn)難度大，存在理論體系、聯(lián)合標(biāo)定方法不成熟等問題，因此當(dāng)前使用前融合技術(shù)的必要性不強(qiáng)，未來多傳感器“前融合”或?yàn)橼厔?shì)，能夠降低整個(gè)感知架構(gòu)的復(fù)雜度和系統(tǒng)延遲性，并且大大提高感知系統(tǒng)的穩(wěn)健性。行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明21資料來源：焉知智能汽車公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所資料來源：焉知智能汽車公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所當(dāng)前，大多數(shù)車企并不具備毫米波雷達(dá)算法能力，主要由雷達(dá)廠商提供。長(zhǎng)期以來，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)廠商們提供的是軟硬一體化的方案，即算法已被集成到硬件中。對(duì)于車企而言，他們只需將傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)直接輸出感知的結(jié)果與其他傳感器的識(shí)別結(jié)果做融合即可。但是，相比于傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)僅需要算法做簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)聚類處理而言，4D毫米波雷達(dá)對(duì)算法要求更高，需要算法做目標(biāo)分類，因此實(shí)現(xiàn)難度更大，相應(yīng)的技術(shù)壁壘也更高，通常是由算法公司或算法很強(qiáng)的硬件科技公司來做，車企難以進(jìn)行自主研發(fā)。以AYd9解決方案為例，軟件算法方面，其推出了首個(gè)S入高分辨率卜a毫米波雷達(dá)開發(fā)平臺(tái)，Tier1和OEM廠商可以利用該平臺(tái)，進(jìn)行自動(dòng)駕駛感知能力軟件算法的迭代，可提供實(shí)時(shí)聚類、追蹤、自定位、過濾錯(cuò)誤警報(bào)、實(shí)時(shí)推斷車速和定位、追蹤/分類視野內(nèi)的物體并識(shí)別其速度、提供自由空間地圖等功能。處理器方面，其在射程和多普勒分辨率方面也具有一定的優(yōu)勢(shì)，可使4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)提供詳細(xì)的圖像，并且能以超高的水平和垂直分辨率，對(duì)較寬視場(chǎng)范圍內(nèi)的數(shù)百個(gè)物體進(jìn)行分離、識(shí)別和追蹤。還能夠以低虛警的方式繪制靜止物體地圖，使Tier-1和OEM能夠確保下一代汽車的真正安全。增速最快的車用賽道卜a毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈主要分為三部分：上游包括射頻MMIC芯片(硬件核心)、高頻PCB、處理芯片以及后端算法等相關(guān)企業(yè)，中游包括成品4D毫米波雷達(dá)的生產(chǎn)企業(yè)，下游則為主機(jī)廠。上游芯片：上游芯片主要包括射頻芯片和處理器，也可能是將二者集成的專用芯片，主要企業(yè)包括德州儀器、賽靈思、恩智浦等。國(guó)內(nèi)方面，加特蘭是CMOS工藝毫米波雷達(dá)芯片開發(fā)與設(shè)計(jì)的領(lǐng)導(dǎo)者。上游qO3環(huán)節(jié)：PCB材料是雷達(dá)傳感器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵器件，對(duì)于毫米波雷達(dá)傳感器的不同PCB設(shè)計(jì)都需要使用超低損耗的PCB材料，從而降低電路損耗，增大天線的輻射。主要企業(yè)包括Rogers、Isola、松下以及國(guó)內(nèi)的滬電股份、生益電子等。Mobileye等科技巨頭，和Arbe、傲酷等初創(chuàng)公司。國(guó)內(nèi)方面包括華為公司、森思泰克、華域汽車、納瓦電子、幾何伙伴等。D波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈圖行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明22資料來源：九章智駕公眾號(hào),Ittbank公眾號(hào)，感知芯視界公眾號(hào)，各公司官網(wǎng)，官方公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所從毫米波雷達(dá)價(jià)值量占比來看，從高到低依次為軟件算法、射頻前端MMIC、信號(hào)處理芯片和PCB。算法：50%國(guó)內(nèi)雷達(dá)算法測(cè)量精度和范圍具有一定局限性，而國(guó)外算法受專利保護(hù)，價(jià)格非常昂貴，成本占比約50%。射頻前端MMIC：25%包括發(fā)射機(jī)、接收機(jī)及信號(hào)處理器，發(fā)射機(jī)用于生成射頻信號(hào)，接收機(jī)將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為低頻信號(hào)，信號(hào)處理器從低頻信號(hào)中提取距離、速度、方位等信息，成本占比約25%。高頻PCB：10%包括接收天線和發(fā)射天線，負(fù)責(zé)電信號(hào)與毫米波信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，成本占比約10%。毫米波雷達(dá)天線的主流方案是微帶陣列，簡(jiǎn)單說將高頻PCB板集成在普通的PCB基板上實(shí)現(xiàn)天線的功能，需要在較小的集成空間中保持天線足夠的信號(hào)強(qiáng)度。77Ghz雷達(dá)更高規(guī)格的高頻PCB板，77GHz雷達(dá)的大范圍運(yùn)用將帶來相應(yīng)高頻PCB板的需求。信號(hào)處理芯片：10%包含DPS、FPGA等MCU，主要是用于集成不同算法，成本占比約10%當(dāng)前4D毫米波雷達(dá)單顆價(jià)值量預(yù)計(jì)由70-80美元提升至150-250美元。相對(duì)傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)，4D毫米波雷達(dá)的主流技術(shù)方案收發(fā)器增多、天線MIMO增加、算力要求高，77Ghz雷達(dá)催化更高規(guī)格的高頻PCB板需求，帶來了各核心組成部分價(jià)值量的提升。毫米波雷達(dá)D波雷達(dá)%1)射頻前端MMIC成方案等驅(qū)動(dòng)價(jià)值量提升2)信號(hào)處理芯片3)PCBB資料來源：微波射頻網(wǎng)公眾號(hào)，OFweek傳感器網(wǎng)，潮電顯示與觸摸公眾號(hào)，感知芯視界公眾號(hào)，Ittbank，九章智駕公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所全球市場(chǎng)規(guī)模超160億美元全球市場(chǎng)來看，毫米波雷達(dá)或?yàn)橐?guī)模最大，增速最快的車用傳感器市場(chǎng)。根據(jù)Arbe，到2025年，自動(dòng)駕駛的毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到110億美元，2020-2025CAGR達(dá)21%，攝像頭的CAGR為8%，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)規(guī)模為60億美元。行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明23中國(guó)市場(chǎng)來看，蓋世汽車研究院預(yù)測(cè)，伴隨著自動(dòng)駕駛的逐步滲透，預(yù)計(jì)到2025年車載毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到263億元，4D毫米波雷達(dá)是重要增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)YoleDéveloppement預(yù)測(cè)，4D毫米波雷達(dá)將首先出現(xiàn)在豪華轎車和自動(dòng)駕駛出租車上，這會(huì)帶來5.5億美元以上的投資，并在2020年至2025年間以124%的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)增長(zhǎng)。據(jù)賽博汽車公眾號(hào)報(bào)道，2022年是毫米波雷達(dá)國(guó)產(chǎn)化替代窗口期的第一年，楚詠焱預(yù)測(cè)，“2023年將是爆發(fā)式增長(zhǎng)的一年”。圖32：2020-2025全球(左)&中國(guó)(右)毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模(十億美元，億元)資料來源：感知芯視界公眾號(hào)，Arbe官網(wǎng)，ittbank公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所全球4D毫米波雷達(dá)市場(chǎng)測(cè)算關(guān)鍵假設(shè)：1)汽車銷量：根據(jù)中國(guó)汽車流通協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)2020-2025中國(guó)乘用車銷量CAGR為4.13%，2025-2035CAGR為2.92%，我們預(yù)計(jì)2025/2030年乘用車銷量分別為2323/2683萬臺(tái)。根據(jù)蓋世汽車社區(qū)，2021年度中國(guó)乘用車銷量達(dá)2148.2萬臺(tái)，根據(jù)車家號(hào)，2021年度全球乘用車銷量達(dá)8105萬臺(tái)，大約為國(guó)內(nèi)4倍水平，故我們預(yù)計(jì)2025/2030年全球乘用車銷量分別為8759/10115萬臺(tái)。2)智能汽車滲透率：根據(jù)IHSMarkit，中國(guó)2025年L0、L1、L2、L3、L4/L5自動(dòng)駕駛滲LLL駕駛滲透率分別達(dá)7%、11%、51%、20%、11%。我們認(rèn)為中國(guó)自動(dòng)駕駛發(fā)展速度大致與全球水平一致，故預(yù)計(jì)全球2025年L0、L1、L2、L3、L4/L5自動(dòng)駕駛滲透率分別達(dá)31.4%、。2030年L0、L1、L2、L3、L4/L5自動(dòng)駕駛滲透率分別達(dá)7%、3)4D毫米波雷達(dá)滲透率：我們認(rèn)為4D毫米波雷達(dá)將按照從高端/商用車型向中低端車型、先前向后角向的順序滲透，預(yù)測(cè)2023/2025/20304D前向毫米波雷達(dá)滲透率分別達(dá)到4%/20%/80%，角向毫米波雷達(dá)滲透率分別達(dá)到1%/5%/50%。4)價(jià)格走勢(shì)：①我們認(rèn)為伴隨以Arbe、Mobileye廠商為代表的芯片集成方案供應(yīng)商產(chǎn)品量產(chǎn)上車，4D毫米波雷達(dá)成本將大幅下探。根據(jù)Arbe官網(wǎng)，其預(yù)計(jì)2024/2025年產(chǎn)品銷量將達(dá)129.6萬個(gè)/280.9萬個(gè)，Mobileye預(yù)計(jì)其產(chǎn)品2025年預(yù)計(jì)能夠量產(chǎn)。②復(fù)盤傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)價(jià)格走勢(shì)，伴隨工藝迭代產(chǎn)品價(jià)格下降顯著，預(yù)計(jì)伴隨4D毫米波雷達(dá)遵循同樣邏輯價(jià)格下降。結(jié)合上述原因以及Arbe公司對(duì)4D毫米波雷達(dá)產(chǎn)品降價(jià)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，我們預(yù)測(cè)2023/2025/2030年價(jià)格將分別下降20%、12%、2%。5)毫米波雷達(dá)BOM拆分：根據(jù)蓋世汽車，毫米波雷達(dá)射頻部分占比約45%，其中MMIC (25%)、PCB(10%)、信號(hào)處理芯片(10%)，后端算法占比達(dá)50%。結(jié)論：根據(jù)我們測(cè)算，2023/2025/2030年全球車載4D毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模分別達(dá)31762/159300/1615627萬美元，即3.18/15.93/161.56億美元。對(duì)應(yīng)射頻芯片市場(chǎng)規(guī)模分別達(dá)14293/71685/727032萬美元，對(duì)應(yīng)后端算法市場(chǎng)規(guī)模分別達(dá)15881/79650/807814行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明24萬美元。圖33：全球4D毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)(萬美元)資料來源：車家號(hào)，蓋世汽車社區(qū)公眾號(hào)，IHSMarkit,一覽眾車公眾號(hào)，中國(guó)汽車流通協(xié)會(huì)，艾瑞網(wǎng)，佐思汽車研究公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所5.1.1.整機(jī)/整機(jī)方案供應(yīng)商：新進(jìn)入廠商或?qū)Q道超車傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)市場(chǎng)集中度較高，傳統(tǒng)Tier1廠商幾乎壟斷市場(chǎng)，在4D產(chǎn)品方面布局較快。從傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)的競(jìng)爭(zhēng)格局來看，截至2022年底，TOP3分別是博世、大陸、安波福，CR3達(dá)67.1%，CR6達(dá)94.9%。大陸、采埃孚、安波福三家均有產(chǎn)品在2021和2022這兩年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。圖34：毫米波雷達(dá)市場(chǎng)目前競(jìng)爭(zhēng)格局(截至2022年)23.80%10.80%博世大陸安波福海拉維寧爾電裝其他資料來源：感知芯視界公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所D毫米波雷達(dá)供應(yīng)商企傲酷雷達(dá)(Oculii)Eagle系列通用通用于2021年9月戰(zhàn)略投資OculiiARS402021年量產(chǎn)飛凡(上汽)e行業(yè)報(bào)告|行業(yè)專題研究請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明25安波福