4D毫米波雷達行業(yè)研究：平衡成本&性能的標(biāo)配傳感器

1.1. Tesla：HW4.0 預(yù)計回歸 4D 雷達，2023 年或量產(chǎn)上車

事件：特斯拉 HW4.0 或?qū)⑴鋫?Arbe 的 4D 毫米波雷達，4D 毫米波雷達關(guān)注度上升。 回溯 Tesla 的傳感器方案使用歷史，主要有 3 個階段，我們認為最終或?qū)⒉捎?4D 雷達的 可能原因為 4D 毫米波雷達擁有測量俯仰角能力，分辨率高且成本相對激光雷達低，能夠 較好彌補純視覺方案的不足，而一開始采用的雷達還不具備測高能力，性能&成本綜合考 量下，我們認為 HW4.0 使用攝像頭+4D 雷達融合為更優(yōu)方案。

階段一：多傳感器融合偵測路段，視覺技術(shù)逐漸豐富

2014-2021 年，HW1.0-HW3.0 演進中，前向、側(cè)向及艙內(nèi)監(jiān)控攝像頭的視覺方案不斷增 加/優(yōu)化，算法邏輯以雷達監(jiān)測數(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 監(jiān)測的數(shù)據(jù)為核心，圖像分析為輔的計算邏輯。2019 年 3 月 HW 3.0 系統(tǒng)發(fā)布，延續(xù) HW 2.5 系統(tǒng)方案，此時形成了由 1 個毫米波雷達，8 個環(huán)繞車攝像頭，1 個座艙內(nèi)監(jiān)控攝像頭和 12 個超聲波雷達共同組成的多類型傳感器混合偵測路況方案。

階段二：傳統(tǒng)毫米波雷達被棄用，Tesla 全面倒向純視覺方案

采納純視覺方案原因：傳統(tǒng)毫米波雷達分辨率低，且成本相對較高，新發(fā)布 FSD 版本機器 視覺與深度學(xué)習(xí)能力強，幾乎取代傳統(tǒng)雷達功能。①性能層面，Tesla 認為由于當(dāng)時主流 車載毫米波雷達分辨率低，缺乏測高能力，且同樣面對前方障礙物時，僅能接收到有限的 返回信息點，難以將障礙物的輪廓清晰的勾勒出來。②成本層面，與攝像頭對比來看，毫 米波雷達數(shù)據(jù)與攝像頭信號數(shù)據(jù)類似，而攝像頭所捕捉到的信息量比毫米波雷達高幾個數(shù) 量級，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 FSD Beta V9 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，依靠機器視覺 和深度學(xué)習(xí)就可以實現(xiàn)自動駕駛，不再需要任何雷達的幫助。 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探測模 塊，2022 年 10 月，Tesla 宣布取消超聲波雷達，采用由攝影鏡頭偵測的 Tesla Vision 純視 覺技術(shù)。

階段三：純視覺方案弊端暴露，4D 毫米波雷達與攝像頭融合方案顯著提升可靠性。

“幽靈剎車”指的是當(dāng)駕駛員開啟特斯拉 Autopilot 或者使用 FSD 等自動輔助駕駛功能后， 在車輛前方?jīng)]有障礙物或者不會與前方車輛發(fā)生碰撞時，Tesla 卻會進行非必要的剎車，以 至于會給駕駛員帶來重大的風(fēng)險。僅 2021 年 5 月到 2022 年 2 月，NHTSA 就收到 354 起 針對 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。

Arbe 的 4D 毫米波雷達問世為 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。該雷達能將探測范圍擴大至 300 米，實現(xiàn)對行人、自行車和摩托車 等小型實體的準(zhǔn)確檢測和跟蹤。相比傳統(tǒng)毫米波雷達只能在平面上生成少量點，4D 毫米 波雷達通過增加俯仰角探測功能來繪制立體空間中的點云圖，這與激光雷達效果相似。該 雷達通過高動態(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)，同時還可以將攝像 頭和激光雷達“引導(dǎo)”到潛在風(fēng)險區(qū)域，這一能力將大大提高安全性能。 HW4.0 硬件系統(tǒng)預(yù)計相比于 HW3.0 系統(tǒng)而言將迎來全面的升級。傳感器方面或?qū)⒃黾?4D 毫米波雷達，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 有明顯的升級更新。綜合以上的信息，預(yù)計 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 個接口增至 12 個攝像頭接口。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 傳感器以及配套用于防止毫米波雷達在寒冷天氣無法正常工作的雷達加熱器。 ②內(nèi)核處理器方面，HW4.0 CPU 內(nèi)核從 12 個增加到 20 個，最大頻率 2.35GHz，默認 頻率 1.37Ghz，TRIP 內(nèi)核數(shù)量從 2 個增加到 3 個，最大頻率 2.2GHz。③神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器方面，HW4.0 NPU 芯片封裝面積增大，供電部分加強，HW4.0 功耗大 概是 HW 3.0 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 度。

1.2. 其余車廠及 Tier1：已上市/2023 年有交付計劃

4D 毫米波雷達在中高端車型及自動駕駛服務(wù)車型中快速滲透。除 Tesla 外，我們梳理了各 車廠布局 4D 毫米波雷達情況，整體來看車廠布局較為激進，價格在 40 萬元以下的理想車 型和價格在 70 萬以上的寶馬車型、以及通用收購的 Cruise 自動駕駛服務(wù)車均于近兩年完 成了 4D 毫米波雷達布局。同時大陸、采埃孚等汽車 Tier-1 巨頭基本完成對該領(lǐng)域的布局。

毫米波雷達目前是車用探測雷達中最為主要的探測器件，內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理如下：全集 成毫米波雷達芯片的基本架構(gòu)包括****機、接收機、雷達信號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)字信號處理等數(shù)字組件。其工作過程 主要為：雷達通過天線****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接收，并通過放大，信號處理 等過程最終計算出目標(biāo)相對雷達的位置，移動速度，方位等信息。

傳統(tǒng)毫米波雷達是進行二維掃描，采集距離、方位、速度信息。目前現(xiàn)行的毫米波雷達頻 段為 77Ghz-81Ghz，較高的頻率能夠使毫米波雷達獲得更高的分辨率，利用毫米波對于 X 向回波的信號解析，測算出準(zhǔn)確的目標(biāo)距離，精度可以在 10cm 以內(nèi)。同時利用毫米波雷 達左右兩側(cè)的雷達回波天線，形成左右側(cè)回波差，回波差經(jīng)過計算得出相位差，利用相位 差可以得到左右側(cè)距離差，即角分辨率。同時利用探測物運動形成的多普勒效應(yīng)，可以準(zhǔn) 確計算出物體的移動速度。形成多普勒像，最終得到物體的運行速度，分布圖像。

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，被稱為成像雷達，或者 4D 毫米波雷達?！?D”是指在原有距離、方位、速度的基礎(chǔ)上增加了對目標(biāo)的高度維數(shù)據(jù)解 析，能夠?qū)崿F(xiàn)“3D+高度”四個維度的信息感知；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。

2.1. 工藝迭代：4D 毫米波雷達受益集成度提高、小型化和低成本迭代趨勢

伴隨毫米波雷達的半導(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，將成為未來毫米波雷達 射頻芯片的主流工藝。

進一步集成：針對近距離場景，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、射頻前端和信號處理模塊集成在芯片上，進一步降低了 系統(tǒng)成本，封裝天線(AoP)技術(shù)消除了對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)品上市時間、降低功率損耗的優(yōu)勢。

Arbe 的 4D 毫米波雷達集成射頻芯片組+專用處理芯片，價格持續(xù)大幅下跌，我們認為未 來 4D 毫米波雷達將受益工藝集成化趨勢成本進一步下降，在各類車型中持續(xù)滲透。Arbe 預(yù)計 2021-2025 年其 4D 毫米波雷達芯片組產(chǎn)品單價將從 1333 美元降至 111 美元，年均 對應(yīng) 2022-2025 年同比降幅分別達 80.5%/27.2%/31.6%/14.3%。

2.2. 技術(shù)趨勢：級聯(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

通過增多天線數(shù)以提升通道數(shù)、各維度分辨率是 4D 毫米波雷達主要技術(shù)趨勢，當(dāng)前主要 有級聯(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 天線陣列實現(xiàn)的，該陣列能夠生成大量的虛擬通道，與雷 達孔徑值成比例，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)用角度對比來看，級聯(lián)技術(shù)相對成熟，為當(dāng)下主流技術(shù)。但單純的級聯(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)品方案性價比高，位居當(dāng)前市場前列，我們認為有望近期量產(chǎn)。

各方案從通道數(shù)量&成本對比來看，專用芯片集成方案實現(xiàn)量產(chǎn)后在性價比方面優(yōu)勢異常 顯著。Arbe 和 Mobileye 公司方案通道數(shù)量最多，跨度廣，對應(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，對應(yīng)為射頻芯片級聯(lián)技術(shù)，同為使用級聯(lián)技術(shù)的 華為公司通道數(shù)更多，達 288。價格方面看，Arbe 的產(chǎn)品幾乎達到了最低價格和最高通道 數(shù)，量產(chǎn)產(chǎn)品價格在 100 美元-150 美元，極具性價比。

1、級聯(lián)方案：當(dāng)下主流&基礎(chǔ)技術(shù)

級聯(lián)方案將英飛凌、德州儀器、NXP 等公司的 77G 和 79G 標(biāo)準(zhǔn)雷達芯片（MMIC 芯片） 通過二級聯(lián)/四級聯(lián)/八級聯(lián)增加實體天線 MIMO（接收天線數(shù)量與****天線數(shù)量相乘后得 到的虛擬通道數(shù)）。二級聯(lián)，就是將 2 個 3T4R 的芯片聯(lián)在一起，組成 6T8R；四級聯(lián)，就 是將 4 個 3T4R 芯片聯(lián)在一起，組成 12T16R，形成 192 個虛擬接收通道。 優(yōu)劣勢：方案的優(yōu)勢是前期開發(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（多芯片同時運算會提高功耗）、信噪比不夠（多個 MMIC 芯片之間存在串?dāng)_）、 算法適配等問題。同時，多片級聯(lián)方案 PCB 板的層級結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各芯片之間有大量中頻信號需要同步。

代表廠商與應(yīng)用趨勢：如大陸的 ARS 540 即為四級聯(lián)，納瓦電子的 18T24R 產(chǎn)品為 6 級聯(lián)。 博世、采埃孚、Waymo、華為，均采用的是級聯(lián)的方式。目前國內(nèi)有不少廠商依托于 TI4D 毫米波雷達系統(tǒng)的級聯(lián)方案進行系統(tǒng)改進，以達到更好的角度分辨率，級聯(lián)方案來搭建 4D 毫米波雷達系統(tǒng)已成為當(dāng)下的主流技術(shù)。

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 芯片來實現(xiàn)增加天線數(shù)、 提高分辨率。同時，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系統(tǒng)信號 處理和數(shù)據(jù)處理，專用毫米波雷達處理器芯片可以使毫米波雷達系統(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 RFIC 芯片，集成了 48 個****和接收器，擁有超過 2300 個虛 擬信道。

優(yōu)劣勢：集成芯片優(yōu)勢是可將 4D 毫米波雷達的體積大大縮小，并能以市場上每通道最低 的成本實現(xiàn)最先進的射頻性能。但集成芯片方案的實現(xiàn)難度也要比級聯(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，算法只能改針對特定場景的個別參數(shù)配置，但不能對功能做大幅度的調(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 收級聯(lián)雷達系統(tǒng)方案，其虛擬 通道數(shù)可以達 2304。

3、虛擬孔徑：算法加持下角分辨率呈數(shù)量級提升

虛擬孔徑成像技術(shù)，是指基于現(xiàn)有的芯片，在級聯(lián)的方式上再通過獨特的虛擬孔徑成像軟 件算法和天線設(shè)計做成高倍數(shù)虛擬 MIMO，以達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間產(chǎn)生不同的相位響應(yīng)， 然后對數(shù)據(jù)進行插值和外推，創(chuàng)造一個“虛擬孔徑”，進而使角分辨率呈數(shù)量級地提升。 優(yōu)劣勢：虛擬天線技術(shù)徹底解決了困擾車載毫米波雷達界幾十年來只能用增加實體天線數(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 毫米波雷達的信號處理算法，在采用虛擬孔徑成像技術(shù)后，在 分辨率上，單芯片就可以達到別的各公司四級聯(lián)產(chǎn)品的效果，二級聯(lián)可達到別的公司六級 聯(lián)的效果。2021 年 10 月，傲酷自主研發(fā)的 4D 毫米波雷達 AI 算法被安霸收購。

2.3. 下游應(yīng)用：2025 年自動駕駛領(lǐng)域空間有望超 110 億美元，場景多元快 速滲透

2.3.1. 自動駕駛領(lǐng)域：短、中、遠程雷達全面覆蓋車內(nèi)外感知應(yīng)用

Arbe 預(yù)計 2025 年自動駕駛領(lǐng)域毫米波雷達市場規(guī)模達 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、遠程雷達，提供盲點識別（BSD）、自適應(yīng)巡航 控制（ACC）、自動緊急制動（AEB）等輔助駕駛功能。 同時毫米波雷達還可用于對車內(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)檢測雷達參考設(shè)計，能夠在車輛停穩(wěn)落鎖后對車 內(nèi)物體進行感知。如果有小朋友或者寵物，毫米波雷達能夠通過感知其呼吸或是肢體運動， 探測到車內(nèi)存在生命體，從而及時告警，避免事故發(fā)生。

除自動駕駛外，毫米波雷達在工業(yè)及航空航天&國防領(lǐng)域亦有廣闊市場，4D 毫米波雷達 已向農(nóng)業(yè)、運輸業(yè)等多領(lǐng)域滲透。根據(jù) Arbe 預(yù)測，至 2025 年，毫米波雷達在工業(yè)和航空 航天&國防領(lǐng)域的市場規(guī)模將達到 170 億美元。2021 年，Arbe 公司宣布與瑞典公司 Qamcom 合作，將自動駕駛汽車市場的 4D 毫米波雷達技術(shù)應(yīng)用于主流新興垂直行業(yè)—— 卡車運輸業(yè)、農(nóng)業(yè)、采礦業(yè)、建筑業(yè)以及配送業(yè)。

毫米波雷達穿透性好，能夠監(jiān)測微小位移。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，去感知物體的距離、位置、速度、角度等數(shù)據(jù)信息，包括呼吸時胸腔微小的位移。 由此毫米波雷達可以被應(yīng)用在存在監(jiān)測、生命體征的監(jiān)測等場景，能夠穿透衣物，利用算 法實現(xiàn)對人體呼吸、心跳、手勢、是否跌倒等的監(jiān)測。 兼具有隱私保護性，毫米波雷達被用于居家監(jiān)測、健康監(jiān)測。由于毫米波雷達安裝隱蔽， 功耗低，避免了傳統(tǒng)家用攝像頭對隱私保護性差，無法監(jiān)測衛(wèi)生間等環(huán)境的缺點，受到科 技企業(yè)居家監(jiān)測和健康監(jiān)測解決方案的青睞。 德州儀器、英飛凌等芯片企業(yè)都推出了用于居家監(jiān)測、健康監(jiān)測的毫米波雷達產(chǎn)品。德州 儀器推出 60GHz 的毫米波雷達 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估套件。英飛凌推出了 BGT60TR13C，解析度約達 到 3cm，具有較高的信噪比，檢測范圍在 10m 以內(nèi)可實現(xiàn)室內(nèi)人員的存在感知、追蹤， 心跳監(jiān)測等功能。

智能家居解決方案引入毫米波雷達。華為、小米、三大運營商在內(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 AI 傳感器， 具有人體總區(qū)域存在檢測、人體子區(qū)域存在檢測、人體離床回床檢測、人體穿越虛擬墻檢 測等功能。

2.3.3. 安防領(lǐng)域：歐美機場安檢已普及應(yīng)用，自動化生產(chǎn)安全保障

毫米波安檢 4D 毫米波雷達被用于機場安檢，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****大帶寬信號并接收由人體及其表面附屬物反射的回波 信號，采用復(fù)雜的全息三維信號處理獲得毫米級高分辨率人體雷達圖像，利用目標(biāo)散射特 性、幾何特征或極化特征等信息檢測和識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 L3、德國 R&S 等國外毫米波安檢品牌已在美國、德國、英國、荷蘭、 澳大利亞、日本等全世界范圍機場部署大量設(shè)備用于旅客人身安檢，特別是在歐美的主要 機場毫米波雷達已作為安檢通道的普及型設(shè)備。

意大利 INXPECT 公司還基于毫米波雷達技術(shù)生產(chǎn)用于先進工業(yè)自動化和機器人系統(tǒng)的安 全系統(tǒng)。安全雷達系統(tǒng)可以在有灰塵，碎屑，煙霧和灰塵等惡劣條件下檢測到危險區(qū)域中 操作員、參觀人員的進入和存在，并暫停機器工作直到?jīng)]有人處于危險區(qū)域，確保工廠運 行的安全等級。2021 年，寶馬集團慕尼黑工廠投入使用一條新的焊接線，配備了 INXPECT 的新安全雷達系統(tǒng)。

我們從性能、價格角度對傳統(tǒng)毫米波雷達、4D 毫米波雷達、激光雷達進行了對比，認為 （1）相比于傳統(tǒng)毫米波雷達，4D 毫米波雷達能夠帶來靜止識別、橫向移動檢測、高度識 別、相鄰物區(qū)分和隱藏車輛探測等性能突破。（2）4D 毫米波雷達能更好彌補激光雷達速 度、距離測量能力和受惡劣天氣和環(huán)境影響的不足。（3）4D 毫米波雷達在使用性能上和 低線激光雷達接近，成本是其 1/10 左右。（4）市場規(guī)模方面，毫米波雷達有望成為規(guī)模 最大、且增速最高的傳感器市場。

3.1. VS 傳統(tǒng)毫米波雷達：高度識別和探測性能全面突破

天線配置“升級”帶來靜止識別、橫向移動檢測、高度識別、相鄰物區(qū)分和隱藏車輛探測 等性能突破。4D 毫米波雷達配有縱向天線，且天線數(shù)量更多，除能測量俯仰角度外，角 度分辨率、速度分辨率及距離分辨率都更高。與傳統(tǒng)的雷達傳感器相比，4D 毫米波雷達 能夠測量空間距離，還能夠計算水平和俯仰方向的到達角。此外，它的角度分辨率達到亞 度（<1 度）級別，而使用傳統(tǒng)汽車?yán)走_只能達到 5 至 8 度的分辨率。4D 毫米波雷達還增 加了多模工作的獨特功能，也就是在從近處到最遠 300 米處的所有距離上同時檢測目標(biāo)。

從與攝像頭融合角度來看，4D 毫米波雷達可以為攝像頭提供更多冗余。在長距探測、多 普勒測距、高分辨率等攝像頭方案缺陷方面具有更強優(yōu)勢。

4D 毫米波雷達是驅(qū)動毫米波雷達市場快速增長的重要產(chǎn)品。伴隨自動駕駛等級提升，傳 統(tǒng)毫米波雷達應(yīng)用增長放緩/停滯，L2+和 L4-5 級別均為 0-4 顆，4D 毫米波雷達需求高增， 從 2-7 顆增長到 6-10 顆。攝像頭需求量保持較高幅度的應(yīng)用增長，激光雷達自 L4-5 級別 才開始放量。

3.2. VS 激光雷達：性能與成本權(quán)衡下的更優(yōu)選擇

性能上看：毫米波雷達獨有優(yōu)勢彌補激光雷達不足，4D 毫米波雷達優(yōu)勢更加顯著 激光雷達具有超精確角度分辨率適用 3D 測繪，但速度估算和遠程檢測能力有限。激光雷 達的主要差異化特性是低至 0.1 度級別的超精確角度分辨率，包括在水平和垂直方向上， 另外還有距離測量的高分辨率，這要歸功于它使用極短的波長和脈沖。這些優(yōu)勢使得激光 雷達非常適合高分辨率的 3D 環(huán)境測繪，能夠精確地檢測空間、邊界和汽車自身定位。但 是，激光雷達與攝像頭傳感器具有一些相同的缺點。與雷達傳感器相比，激光雷達估算速 度和遠程檢測物體的能力非常有限。此外，激光雷達易受惡劣天氣和路況條件的影響，為 了應(yīng)對穩(wěn)定性和維護挑戰(zhàn)，將會產(chǎn)生更高的成本。 毫米波雷達的獨特優(yōu)勢是具備精確的速度和距離測量能力且不受惡劣天氣和環(huán)境影響。激 光雷達使用稀疏激光束來探測目標(biāo)場景，而雷達能夠無縫探測場景。在較遠的距離上，如 果目標(biāo)位于邊界清晰的激光束之間，激光雷達可能漏過小目標(biāo)。這些因素使得雷達成為適 合長距離工作的更可靠傳感器。雷達的檢測范圍已經(jīng)擴展，今后可能達到 300 米以上，遠 高于攝像頭和大多數(shù)激光雷達傳感器能夠提供的距離。此外，與攝像頭和激光雷達不同， 雷達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 影響雷達工作。雷達在毫米波頻率下工作，也可以穿過介電材料（例如汽車保險杠）**** 信號，因此它不需要開放的窗口來收發(fā)信號，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，可以進行傳統(tǒng)毫米波雷達無法實現(xiàn)的決策，相對激光雷達 優(yōu)勢更加凸顯，例如確定駕駛通過某個隧道是否安全，或者是否可以安全地繞過車道上的 障礙物。憑借這些先進功能，在惡劣天氣和路況條件下，4D 毫米波雷達能夠為攝像頭和 激光雷達傳感器提供冗余或備份。使用 4D 毫米波雷達，我們可在最大 300 米的距離外檢 測、區(qū)分、追蹤多個靜止或移動的目標(biāo)，即便目標(biāo)相互間距離很近也能做到。這遠遠超出 攝像頭和激光雷達傳感器的檢測范圍。

從安裝成本上看，4D 毫米波雷達全面升級，部分指標(biāo)近似達到 16 線激光雷達性能，但成 本僅為激光雷達十分之一，更易被整車廠和消費者接受。4D 高清雷達有靜態(tài)障礙物目標(biāo) 分類以及探測距離長等優(yōu)勢，可在惡劣天氣情形下作為“主雷達”，成本大約在 150-200 美元之間，遠低于激光雷達的價格區(qū)間。 根據(jù)恩智浦對 OEM 的評估，2021 年，小規(guī)模應(yīng)用的激光雷達的成本是帶有四個級聯(lián)雷達 收發(fā)器的 12-TX 和 16-RX 成像雷達的十倍左右。雖然激光雷達和雷達的成本都將隨著時 間推移而下降，但預(yù)期到 2030 年，即便激光雷達將在高級自動化應(yīng)用場景中得到一定規(guī) 模應(yīng)用，其成本仍然是雷達的兩倍。 因此我們認為 4D 毫米波雷達是較為經(jīng)濟、穩(wěn)定的車載雷達“標(biāo)配方案”，從成本和性能 角度看，有望對低線激光雷達形成替代，與高線激光雷達形成互補，后續(xù)或?qū)⒃诟黝愜囆?中逐步滲透放量。

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

軟件定義更高級的智能電動汽車架構(gòu)是大勢所趨，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 大的算法和完善的周邊感知能力，并且沒有傳統(tǒng)機械傳動的負擔(dān)，是一個由電池和管理系 統(tǒng)組成的“巨形智能手機”，需由軟件定義。 4D 毫米波雷達相比于傳統(tǒng)毫米波雷達而言，更加需要軟件算法提供支撐。4D 毫米波雷達 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 毫米波雷達的點云數(shù)量大幅增加，更加需要強大的軟件算法對點云中的大量信息進行分析， 過濾干擾，甄別出有價值的信息。此外，傳統(tǒng)毫米波雷達對目標(biāo)的定義是“點目標(biāo)”，而 4D 毫米波對目標(biāo)的定義是“擴展目標(biāo)”，需要軟件算法對信號處理后的信息進行數(shù)據(jù)處理，分類，整理出最終可以讓自動輔助駕駛系統(tǒng)進行判斷的數(shù)據(jù)，這使得兩者的信號處理、點 云處理架構(gòu)都不盡相同，4D 毫米波雷達的軟件算法的復(fù)雜程度也較高。

攝像頭與 4D 毫米波雷達具有很強性能互補性，軟件算法可完美融合兩者優(yōu)點。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，攝像頭的辨識度與可靠性會受到嚴(yán)重影響，此外，攝像頭能夠測 量的距離和速度的精度也有限，因此需要 4D 毫米波雷達對此進行彌補。而多傳感器融合 技術(shù)則可實現(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 行融合解析，得到更加豐富的信息，提高自動駕駛的可靠性。 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)指的是一類對融合后的多維綜合 數(shù)據(jù)進行感知的算法，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 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，最后會輸出一個結(jié)果層的物體。 后融合技術(shù)的實現(xiàn)方式是先通過每個傳感器各自獨立處理生成的目標(biāo)數(shù)據(jù)，當(dāng)所有傳感器 完成目標(biāo)數(shù)據(jù)生成后，再由主處理器進行數(shù)據(jù)融合。

從 4D 毫米波雷達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 還會更多使用和發(fā)展可靠性更高的前融合技術(shù)。信號級的融合是對視覺和雷達傳感器 ECU 傳出的數(shù)據(jù)源進行融合。信號級別的融合數(shù)據(jù)損失最小，可靠性最高，但需要大量的運算。 圖像級融合是以視覺為主體，將雷達輸出的整體信息進行圖像特征轉(zhuǎn)化，然后與視覺系統(tǒng) 的圖像輸出進行融合，目標(biāo)級融合對視覺和雷達輸出進行綜合可信度加權(quán)，配合精度標(biāo)定 信息進行自適應(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，未來多傳感器“前融合”或為趨勢，能夠降低整個感知架構(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。

當(dāng)前，大多數(shù)車企并不具備毫米波雷達算法能力，主要由雷達廠商提供。長期以來，傳統(tǒng) 毫米波雷達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。對于車企而言， 他們只需將傳統(tǒng)毫米波雷達直接輸出感知的結(jié)果與其他傳感器的識別結(jié)果做融合即可。但 是，相比于傳統(tǒng)毫米波雷達僅需要算法做簡單的數(shù)據(jù)聚類處理而言，4D 毫米波雷達對算 法要求更高，需要算法做目標(biāo)分類，因此實現(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的硬件科技公司來做，車企難以進行自主研發(fā)。 以 Arbe 解決方案為例，軟件算法方面，其推出了首個 2K 高分辨率 4D 毫米波雷達開發(fā)平 臺，Tier 1 和 OEM 廠商可以利用該平臺，進行自動駕駛感知能力軟件算法的迭代，可提供 實時聚類、追蹤、自定位、過濾錯誤警報、實時推斷車速和定位、追蹤/分類視野內(nèi)的物體 并識別其速度、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，可使 4D 毫米波雷達系統(tǒng)提供詳細的圖像，并且能以超高的水平和垂直 分辨率，對較寬視場范圍內(nèi)的數(shù)百個物體進行分離、識別和追蹤。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。

4.1. 產(chǎn)業(yè)鏈：上游 PCB&芯片升級共同為 T1 及主機廠貢獻價值增量

4D 毫米波雷達產(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 毫米波雷達的生產(chǎn)企業(yè)，下游則為 主機廠。 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。國內(nèi)方面，加特蘭是 CMOS 工藝毫米波雷達芯片 開發(fā)與設(shè)計的領(lǐng)導(dǎo)者。 上游 PCB 環(huán)節(jié)：PCB 材料是雷達傳感器設(shè)計的關(guān)鍵器件，對于毫米波雷達傳感器的不同 PCB 設(shè)計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、松下以及國內(nèi)的滬電股份、生益電子等。 中游 4D 毫米波雷達供應(yīng)商環(huán)節(jié)：國外主要為大陸、采埃孚、安波福等傳統(tǒng) Tier 1，Waymo、 Mobileye 等科技巨頭，和 Arbe、傲酷等初創(chuàng)公司。國內(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。

4.2. 價值量拆解：射頻前端 MMIC 為核心組成，價值量全面提升

從毫米波雷達價值量占比來看，從高到低依次為軟件算法、射頻前端 MMIC、信號處理芯 片和 PCB。 算法：50% 國內(nèi)雷達算法測量精度和范圍具有一定局限性，而國外算法受專利保護，價格 非常昂貴，成本占比約 50%。 射頻前端 MMIC：25% 包括****機、接收機及信號處理器，****機用于生成射頻信號，接 收機將射頻信號轉(zhuǎn)換為低頻信號，信號處理器從低頻信號中提取距離、速度、方位等信息， 成本占比約 25%。 高頻 PCB：10% 包括接收天線和****天線，負責(zé)電信號與毫米波信號之間的轉(zhuǎn)換，成本占 比約 10%。毫米波雷達天線的主流方案是微帶陣列，簡單說將高頻 PCB 板集成在普通的 PCB 基板上實現(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強度。77Ghz 雷達 更高規(guī)格的高頻 PCB 板，77GHz 雷達的大范圍運用將帶來相應(yīng)高頻 PCB 板的需求。 信號處理芯片：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 毫米波雷達單顆價值量預(yù)計由 70-80 美元提升至 150-250 美元。相對傳統(tǒng)毫米波 雷達，4D 毫米波雷達的主流技術(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值量的提升。

4.3. 空間測算：預(yù)計 2030 年全球市場規(guī)模超 160 億美元

全球市場來看，毫米波雷達或為規(guī)模最大，增速最快的車用傳感器市場。根據(jù) Arbe，到 2025 年，自動駕駛的毫米波雷達市場規(guī)模預(yù)計將達到 110 億美元，2020-2025CAGR 達 21%， 攝像頭的 CAGR 為 8%，對應(yīng)市場規(guī)模為 60 億美元。

中國市場來看，蓋世汽車研究院預(yù)測，伴隨著自動駕駛的逐步滲透，預(yù)計到 2025 年車載 毫米波雷達市場規(guī)模將達到 263 億元，4D 毫米波雷達是重要增長驅(qū)動力。根據(jù) Yole Développement 預(yù)測，4D 毫米波雷達將首先出現(xiàn)在豪華轎車和自動駕駛出租車上，這會 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)合年增長率(CAGR)增長。 據(jù)賽博汽車公眾號報道，2022 年是毫米波雷達國產(chǎn)化替代窗口期的第一年，楚詠焱預(yù)測， “2023 年將是爆發(fā)式增長的一年”。

全球 4D 毫米波雷達市場測算關(guān)鍵假設(shè)：

1）汽車銷量：根據(jù)中國汽車流通協(xié)會預(yù)測 2020-2025 中國乘用車銷量 CAGR 為 4.13%， 2025-2035CAGR 為 2.92%，我們預(yù)計 2025/2030 年乘用車銷量分別為 2323/2683 萬臺。根 據(jù)蓋世汽車社區(qū)，2021 年度中國乘用車銷量達 2148.2 萬臺，根據(jù)車家號，2021 年度全球 乘用車銷量達 8105 萬臺，大約為國內(nèi) 4 倍水平，故我們預(yù)計 2025/2030 年全球乘用車銷 量分別為 8759/10115 萬臺。

2）智能汽車滲透率：根據(jù) IHS Markit，中國 2025 年 L0、L1、L2、L3、L4/L5 自動駕駛滲 透率分別達 31.4%、23.5%、35.1%、8.5%、1.5%，中國 2030 年 L0、L1、L2、L3、L4/L5 自動 駕駛滲透率分別達 7%、11%、51%、20%、11%。我們認為中國自動駕駛發(fā)展速度大致與全 球水平一致，故預(yù)計全球 2025 年 L0、L1、L2、L3、L4/L5 自動駕駛滲透率分別達 31.4%、 23.5%、35.1%、8.5%、1.5%。2030 年 L0、L1、L2、L3、L4/L5 自動駕駛滲透率分別達 7%、 11%、51%、20%、11%。

3）4D 毫米波雷達滲透率：我們認為 4D 毫米波雷達將按照從高端/商用車型向中低端車型、 先前向后角向的順序滲透，預(yù)測 2023/2025/2030 4D 前向毫米波雷達滲透率分別達到 4%/20%/80%，角向毫米波雷達滲透率分別達到 1%/5%/50%。

4）價格****：①我們認為伴隨以 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 毫米波雷達成本將大幅下探。根據(jù) Arbe 官網(wǎng)，其預(yù)計 2024/2025 年產(chǎn)品銷 量將達 129.6 萬個/280.9 萬個，Mobileye 預(yù)計其產(chǎn)品 2025 年預(yù)計能夠量產(chǎn)。②復(fù)盤傳統(tǒng) 毫米波雷達價格****，伴隨工藝迭代產(chǎn)品價格下降顯著，預(yù)計伴隨 4D 毫米波雷達遵循同 樣邏輯價格下降。結(jié)合上述原因以及 Arbe 公司對 4D 毫米波雷達產(chǎn)品降價趨勢的預(yù)測，我 們預(yù)測 2023/2025/2030 年價格將分別下降 20%、12%、2%。

5）毫米波雷達 BOM 拆分：根據(jù)蓋世汽車，毫米波雷達射頻部分占比約 45%，其中 MMIC （25%）、PCB（10%）、信號處理芯片（10%），后端算法占比達 50%。

結(jié)論：根據(jù)我們測算，2023/2025/2030 年全球車載 4D 毫米波雷達市場規(guī)模分別達 31762/159300/1615627 萬美元，即 3.18/15.93/161.56 億美元。對應(yīng)射頻芯片市場規(guī)模分 別達 14293/71685/727032 萬美元，對應(yīng)后端算法市場規(guī)模分別達 15881/79650/807814萬美元。

5.1. 國際廠商：4D 技術(shù)推動下國際競爭格局或迎來重塑

5.1.1. 整機/整機方案供應(yīng)商：新進入廠商或?qū)Q道超車

傳統(tǒng)毫米波雷達市場集中度較高，傳統(tǒng) Tier 1 廠商幾乎壟斷市場，在 4D 產(chǎn)品方面布局較 快。從傳統(tǒng)毫米波雷達的競爭格局來看，截至 2022 年底，TOP3 分別是博世、大陸、安波 福，CR3 達 67.1%，CR6 達 94.9%。大陸、采埃孚、安波福三家均有產(chǎn)品在 2021 和 2022 這 兩年實現(xiàn)量產(chǎn)。

技術(shù)革新下的產(chǎn)品能力或成為核心競爭力，4D 毫米波雷達的市場競爭者主要有三大類。 有大陸、采埃孚、安波福等傳統(tǒng) Tier 1，有 Waymo、Mobileye 及華為等科技巨頭，還有 Arbe、傲酷、森思泰克、納瓦電子、幾何伙伴等諸多初創(chuàng)公司。從產(chǎn)品角度看，高分辨率 雷達的 2025 年自動駕駛車用市場規(guī)模為 20 億美元，市場競爭要相對 4D 毫米波雷達更激 烈（參與者更多、市場空間更?。?，同時，高清成像提升了對視覺處理器的要求，英偉達、 Mobileye 和 Ambarella 為三個主要頭部競爭者。

Arbe 超大陣列+專用處理器方案在通道性能和量產(chǎn)成本方面領(lǐng)先，贏得換道超車機遇。從 產(chǎn)品通道數(shù)來看，Arbe 和 Mobileye 產(chǎn)品有最大通道數(shù)，進而展現(xiàn)出更好的 4D 產(chǎn)品性能。 處理器方面，Arbe 和 UHNDER 均為專用處理器方案，故整車廠對其價格有較高的接受程 度。綜合來看，Arbe48*48 超大陣列方案在大幅提升了產(chǎn)品性價比，同時開發(fā)的專用處理 器具有較強的數(shù)據(jù)處理能力。

Arbe 公司總結(jié)：專注于超高性價比 4D 毫米波雷達產(chǎn)品的初創(chuàng)公司

我們對 Arbe 公司的高管背景、發(fā)展歷程、經(jīng)營預(yù)期進行了復(fù)盤。公司具有行業(yè)領(lǐng)先的產(chǎn) 品競爭優(yōu)勢，和較強的業(yè)績表現(xiàn)。認為主要因其（1）管理團隊背景豐富，為其專用射頻 芯片和處理器芯片研發(fā)、產(chǎn)品銷售提供較強支持。公司多個管理層來自 DSP、微軟、TI 等， 具備全面豐富的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗。（2）持續(xù)長期的研發(fā)投入和市場開拓，打造產(chǎn)品競爭力并迅 速向各國 Tier 1 廠商布局推廣。（3）積極進行下游拓展非自動駕駛領(lǐng)域業(yè)務(wù)并取得訂單。 管理團隊經(jīng)驗豐富，聯(lián)合創(chuàng)始人為公司 CEO。公司多個管理層來自 DSP、微軟、TI 等，具 備全面豐富的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗。為其專用射頻芯片和處理器芯片研發(fā)、產(chǎn)品銷售提供較強支持。

從公司發(fā)展歷程來看，公司成立以來技術(shù)路線明確、注重產(chǎn)業(yè)鏈上下游的開拓。2015 年 成立以來，分別順利經(jīng)歷了產(chǎn)品送樣、訂單接受和訂單交付（合作整車廠開始生產(chǎn)）。期 間不斷擴展與各國 T1 供應(yīng)商的合作，上游 global foundries 保證穩(wěn)定供應(yīng)。下游向農(nóng)業(yè)、 卡車、港口運輸?shù)阮I(lǐng)域拓展。

下游應(yīng)用蓬勃發(fā)展+持續(xù)高研發(fā)投入支持公司業(yè)績高增和遠期業(yè)績放量。Arbe2021 年實現(xiàn) 營業(yè)收入 2.249 百萬美元，同比+577%。2020 及 2021 年公司研發(fā)投入分別為 12.794 百萬 美元和 28.564 百萬美元，遠超其營收水平。其預(yù)計至 2025 年，公司將實現(xiàn)營收 321 百萬 美元，其中汽車和機器人/地面自動車輛/工業(yè)和非汽車業(yè)分別占比 63%/31%/6%。

5.1.2. 射頻&處理器芯片：芯片設(shè)計方案因算法訴求走向分化

雷達芯片作為毫米波雷達核心器件，一般主要分為射頻的****、接收芯片和基帶處理芯片。 雷達芯片在雷達中屬于上游技術(shù)，行業(yè)集中度較高，有英飛凌、恩智浦、飛思卡爾、意法 半導(dǎo)體、德州儀器等芯片巨頭參與市場競爭。 目前汽車毫米波雷達行業(yè)按芯片種類可分為 DSP 路線和 FPGA 路線兩種，F(xiàn)PGA 方案衍生 于高算力驗證訴求。DSP 路線的代表廠商是 TI、恩智浦，F(xiàn)PGA 路線代表廠商是賽靈思。 當(dāng)毫米波雷達從 3D 轉(zhuǎn)為 4D 后，射頻前段后的數(shù)字信號處理部分算力需求大大增加，導(dǎo)致 原本用 DSP 方案算力不夠。這種情況下，雷達廠商為了快速進行算法驗證，就會選擇在 FPGA 芯片來進行開發(fā)，而 FPGA 的算力可以支持 4D 毫米波雷達的量產(chǎn)。例如德國大陸最 早選用 NXP 芯片，算力不夠轉(zhuǎn)為賽靈思的 FPGA。由于 ASIC 的算法是固化的，且需要經(jīng) 過漫長研究，F(xiàn)GPA 的窗口期和生命周期會變得更長。短時間內(nèi) ASIC 可能無法滿足客戶的 差異化需求。

德州儀器：提供軟硬件一站式解決方案便利后續(xù)開發(fā)，產(chǎn)品集成度持續(xù)提升。公司芯片設(shè) 計從提高角分辨率，增加天線數(shù)量的核心要求出發(fā)，于 2018 年推出基于 AWR2243 FMCW （調(diào)頻連續(xù)波）單芯片收發(fā)器的4片級聯(lián)4D毫米波雷達全套設(shè)計方案。采用45nm RFCMOS工藝，能夠在 76 至 81 GHz 頻段內(nèi)工作，該器件以極小的尺寸實現(xiàn)高度集成，探測距離＞ 220 米，可區(qū)分附近的大小目標(biāo)。 德州儀器提供收一站式發(fā)器平臺解決方案包，如參考硬件設(shè)計、軟件驅(qū)動程序、示例配置、 API 指南和用戶文檔等，同時提供片級聯(lián)方案，能大大降低開發(fā)成本，同時因打造了集成 度更高的天線片上集成（AoP）芯片，極大降低了用戶的開發(fā)成本。華為、蘇州豪米波等 國內(nèi)外多個毫米波雷達企業(yè)均基于該芯片開發(fā)各自的 4D 毫米波雷達。 恩智浦：公司有豐富的芯片處理器芯片矩陣，保證雷達近、中、遠距離探測以支持 ADAS 系統(tǒng)。2022 年初發(fā)布的處理器 S32R45 可以一直擴展到第五級的自動駕駛技術(shù)，2021 年末 推出的 S32R41 也能夠支持 L2+先進的傳感器 4D 毫米波雷達。有了這些芯片組，還有毫米 波 S32R45 和 S32R41 的處理器，保證了恩智浦雷達的性能。目前恩智浦的雷達產(chǎn)品，既可 以做近距離的環(huán)境測繪，又可以做中距離的檢測。不僅可以感知環(huán)境當(dāng)中的汽車，也可以 感知 150 米以外的自行車或摩托車，甚至 300 米以外出現(xiàn)了別的車輛落下的貨物也能夠及 時感知。

英飛凌：車用 77GHz 雷達芯片市占率 2/3，4D 毫米波雷達進展略為緩慢。英飛凌 2020 年 初，英飛凌宣布與美國傲酷合作，進入車規(guī)級 4D 毫米波雷達市場；同年 7 月，在英飛凌 汽車電子開發(fā)者大會上，英飛凌繼續(xù)表示，下一步會推出點云成像毫米波雷達芯片。其推 出的 RXS816xPL 系列芯片可滿足 4D 毫米波雷達需求，支持在單個設(shè)備中執(zhí)行雷達前端的 所有功能，從 FMCW 信號調(diào)理到生成數(shù)字接收數(shù)據(jù)輸出；滿足了從 AEB 到自動駕駛中的 高分辨率雷達等關(guān)鍵型應(yīng)用的 77-79 GHz 雷達的需求；能夠探測和識別 300 米范圍內(nèi)的物 體。

賽靈思：ARM Cortex-A53 處理子系統(tǒng)和 UltraScale +可編程邏輯，是業(yè)界唯一單芯片自適 應(yīng)射頻平臺。公司 2019 年初推出 Zynq UltraScale+ RFSoC 系列 FPGA。后續(xù)第二、三代 Zynq UltraScale+ RFSoC 具有更高的射頻性能及更強的可擴展能力，分別最高支持到 5GHz 和 6GHz，從而滿足新—代 5G 部署的關(guān)鍵需求。同時，還可支持針對采樣率高達 5GS/S 的 14 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和 10GS/S 的 14 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）進行直接 RF 采樣，二者的 模擬帶寬均高達 6GHz，具有低時延優(yōu)勢。 此外，Arbe 的專用芯片通過將多發(fā)多收天線集成在一顆芯片中，形成 ASIC 芯片來實現(xiàn)增 加天線數(shù)、提高分辨率。為匹配 2300 通道信號處理需求，處理器芯片也專用處理器方案。 大大提升了算力和算法支撐。

5.1.3. PCB 材料：廣泛布局支持車規(guī)應(yīng)用

Rogers（羅杰斯）：羅杰斯是世界領(lǐng)先的材料供應(yīng)商，高頻 PCB 業(yè)務(wù)涉及全球毫米波廠商。 在汽車應(yīng)用領(lǐng)域，其提供了高性能電路層壓板材料，包括各種電力電子的電路材料、射頻 （RF）與毫米波電路材料，幫助汽車電子系統(tǒng)的設(shè)計者進入高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS） 安全和車對車（V2X）通信系統(tǒng)的快車道。此外，根據(jù)美國 Prismark 2021 年全球覆銅板相 關(guān)統(tǒng)計，高頻 CCL 領(lǐng)域，羅杰斯以 55%的占比位列全球排名第一，且其高頻 PCB 業(yè)務(wù)涉及 全球毫米波雷達廠商，其中代表性產(chǎn)品有 RO3003G2 高頻陶瓷填充 PTFE 層壓板、RO4830 熱固性層壓板等。

Isola（伊索拉）：Isola 為汽車和運輸行業(yè) PCB 設(shè)計提供了可靠且高性價比的材料。Isola 開發(fā)了工程師所需的具有卓越熱耐久性的材料，通過專利填料技術(shù)，在工作溫度和熱循環(huán) 性能方面滿足或超過最苛刻的客戶要求。同時 Isola 成功開發(fā)出極具成本效益的 PTFE 和其 他商用微波層壓材料的替代品，應(yīng)用于先進的汽車和運輸安全和駕駛員輔助系統(tǒng)。

松下：松下在高速覆銅板領(lǐng)域具有領(lǐng)先地位，客戶群體龐大。根據(jù)美國 Prismark 2021 年 全球覆銅板相關(guān)統(tǒng)計，在高速 CCL 領(lǐng)域，松下電工以 35%的占比位列全球排名第一。其推 出的“無鹵素超低傳輸損耗多層基板材料”，適用于毫米波段天線，面向車載毫米波雷達 和 5G 無線通信****，已于 2021 年量產(chǎn)，同時作為芯板的覆銅層壓板（R-5515）也已列 為系列產(chǎn)品，可根據(jù)設(shè)計需求分別使用?？蛻舴矫?，公司合作對象包括森思泰克、天馬、 華聯(lián)電子、鳳凰光學(xué)、京東方等。

5.2. 國內(nèi)廠商：預(yù)計新產(chǎn)品供應(yīng)/研發(fā)進展順利，深度受益國際合作

5.2.1. 整機/整機方案供應(yīng)商：多家已發(fā)布機型/取得訂單

我們看好國內(nèi)毫米雷達波廠商依托原有技術(shù)積累、產(chǎn)業(yè)合作，有望深度受益產(chǎn)品迭代下成 本降低和量產(chǎn)趨勢。從國內(nèi)公司行業(yè)進展來看，其多已發(fā)布 4D 毫米波雷達樣機并與國內(nèi) 車企達成合作。主要整機廠商包括經(jīng)緯恒潤（Arbe 合作協(xié)議），威孚高科（Arbe 合作協(xié) 議），楚航科技（國產(chǎn)初創(chuàng)公司），聯(lián)合光電（4D 毫米波雷達研發(fā)中）。

經(jīng)緯恒潤：是中國領(lǐng)先的高級駕駛輔助系統(tǒng)一級供應(yīng)商。2022 年其被山東日照港選中，將 向其提供基于 Arbe 芯片組的感知雷達。該雷達已經(jīng)部署在中國一汽的卡車以及無人搬運 車上，為車輛提供了自動駕駛能力、高級感知和真正的安全性。首批搭載 Arbe 芯片組的 卡車將在山東日照港開始運營，未來預(yù)計會拓展至更多港口。 威孚高科：中國汽車市場的知名生產(chǎn)廠商，是中國汽車零部件三十強企業(yè)?；?Arbe 芯 片組制造的完整系統(tǒng)進入測試送樣階段，交付后將進行道路測試。計劃于 2022 年底實現(xiàn) 全面量產(chǎn)。威孚高科是 Arbe 在中國的合作企業(yè)。

聯(lián)合光電：布局全資子公司發(fā)力智能駕駛業(yè)務(wù)，具備 4D 毫米波雷達供應(yīng)能力。公司于 2019 年成立全資子公司中山聯(lián)合汽車技術(shù)有限公司，重點開拓智能駕駛領(lǐng)域業(yè)務(wù)，專注于該領(lǐng) 域相關(guān)產(chǎn)品（如車載鏡頭、毫米波雷達及相關(guān)產(chǎn)品、車內(nèi)投影及 AR-HUD 相關(guān)產(chǎn)品等） 的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售等。截至 2023 年初，公司的毫米波雷達及相關(guān)產(chǎn)品、AR-HUD 相關(guān)產(chǎn)品、車內(nèi)投影產(chǎn)品已獲得多家新能源汽車廠商定點。目前的毫米波雷達產(chǎn)品品種有 角雷達、車路協(xié)調(diào)雷達、車內(nèi)生命體征探測雷達、4D 毫米波雷達等。 楚航科技第六代雷達方案已經(jīng)成形，預(yù)計 2025 年左右落地，在第六代雷達的研發(fā)布局上， 楚航科技與華為是國內(nèi)唯二兩家走在前面的企業(yè)。產(chǎn)品發(fā)展趨勢上看，第六代雷達迭代的 主要方向是縮小體積、降低成本，以及提升性能。在下一代產(chǎn)品上，楚航科技會與合作方 做芯片定制化開發(fā)。 華域汽車是市場上最早一批可量產(chǎn)的成像雷達的公司之一。公司 4D 成像毫米波雷達實現(xiàn) 對友道智途相關(guān)項目的小批量供貨。正在基于恩智浦 S32R45 平臺開發(fā) 4 片 MMIC 級聯(lián) 4D 毫米波雷達，這一雷達可以達到 350 米的距離，水平和俯仰實現(xiàn) 1 度和 2 度的分辨率，F(xiàn)OV 可以進一步擴展到正負 75 度，盲區(qū)可以進一步縮小。

5.2.2. 射頻&處理器芯片：加特蘭設(shè)計領(lǐng)先

加特蘭：公司于 2022 年末發(fā)布毫米波雷達 SoC 芯片全新系列產(chǎn)品——Alps-Pro 與 Andes， 其中 Andes 支持 4D 毫米波雷達應(yīng)用。 Alps-Pro 芯片具有更高性能、高可靠性、高性價比特點。芯片集成了 4T4R、76–81 GHz 的 FMCW 收發(fā)前端系統(tǒng)、高速 ADC、支持雷達信號全處理流程的基帶加速器、雙核處理 器、網(wǎng)絡(luò)安全引擎，支持 CAN、CAN-FD、100 Mbps 以太網(wǎng)接口，且在 4 發(fā) 4 收占空比 為 50%的情況下，典型功耗僅有 1.8 W。前向雷達可實現(xiàn)最遠 240 米的探測距離，角度精 度為±0.1°，最高水平分辨率可達到 3°。有著更強性能的 Alps-Pro 將更好地滿足 L2+級 智能駕駛的要求。 Andes 芯片采用 22 nm 制程的 4T4R SoC 芯片，多核 CPU，含 DSP（數(shù)字信號處理器） 與 RSP（雷達信號處理器）滿足 ASIL-B & AEC-Q100 Grade 1 要求。在功能上，擁有的超 強算力，可實現(xiàn)高吞吐率的數(shù)據(jù)處理與高級算法；靈活的架構(gòu)，可滿足不同使用場景與波 形需求；便捷的調(diào)試，能實現(xiàn)開發(fā)過程簡化；以及頂級的網(wǎng)絡(luò)安全模塊，可適應(yīng)日益增長 的安全需求。

5.2.3. PCB 材料：深耕汽車業(yè)務(wù)，已步入 4D 供應(yīng)鏈

滬電股份：滬電股份與國際領(lǐng)先企業(yè)合作，持續(xù)深耕 4D 車載雷達的研發(fā)。其是大陸和博 世的板材供應(yīng)商，目前已就 24GHz 和 77GHz 高頻雷達用 PCB 產(chǎn)品與國際頂尖廠商 Schweizer 開展合作，且其持有 Schweizer 19.74%股權(quán)。汽車板是公司重點業(yè)務(wù)之一，占公 司 PCB 營收 25%左右，目前主要向 Tier1 類汽車電子廠商提供產(chǎn)品，亦有部分產(chǎn)品直接供 給終端新能源汽車品牌廠商。在客戶方面，巨頭云集，包括華為、Tesla、比亞迪、寧德時 代、中興、諾基亞、愛立信、微軟、亞馬遜、思科等通訊互聯(lián)網(wǎng)和汽車巨頭。在具體產(chǎn)品 方面，應(yīng)用于 4D 車載雷達、自動駕駛域控制器等領(lǐng)域的產(chǎn)品已實現(xiàn)量產(chǎn)。針對新一代 4D 車載雷達的垂直互聯(lián)線路板技術(shù)正在研發(fā)。

生益科技（子公司生益電子）：生益科技是國內(nèi)外眾多著名 PCB 廠家的指定供應(yīng)商，在毫 米波雷達領(lǐng)域取得重要進展。公司是全方位覆蓋的產(chǎn)品戰(zhàn)略，銷售產(chǎn)品 99%由自主研發(fā)， 產(chǎn)品性能達到國際先進水平，大部分產(chǎn)品填補了國內(nèi)空白，是國內(nèi)外眾多著名 PCB 廠家的 指定供應(yīng)商。根據(jù)美國 Prismark 2021 年全球剛性覆銅板統(tǒng)計和排名，公司剛性覆銅板銷 售總額全球排名第二。在客戶方面，公司主導(dǎo)產(chǎn)品已獲得華為、中興、博世、聯(lián)想、索尼、 飛利浦等國際知名企業(yè)的認證，擁有較大的競爭優(yōu)勢，產(chǎn)品銷美洲、歐洲、韓國、日本、 東南亞等世界多個國家和地區(qū)。在具體產(chǎn)品方面，其子公司生益電子目前公司已經(jīng)向客戶 提供包含 4D 毫米波雷達產(chǎn)品在內(nèi)的多種高級輔助智能駕駛產(chǎn)品，毫米波雷達材料陸續(xù)獲 得一些汽車終端客戶的材料認證項目認證，且已有一些項目已進入小批量量產(chǎn)雷達階段。 未來，公司將持續(xù)加大在汽車專線的投入，以應(yīng)對日益增長的汽車 PCB 訂單需求。