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电动汽车带飞毫米波雷达“1+4组合”,79GHz新赛道大幕拉开!

电动汽车带飞毫米波雷达“1+4组合”,79GHz新赛道大幕拉开!原标题:电动汽车带飞毫米波雷达“1+4组合”,79GHz新赛道大幕拉开!

导读:

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电子发烧友网报道(文/黄山明)2021年注定将成为电动汽车大爆发的一年,造车新势力的股价不断高涨,吸引众多企业纷纷挹注电动汽车行业。同时,传统整车厂商也在加速智能汽车的研发进程,奔驰、宝马、奥迪、沃尔沃、大众等车企已经开始上马高级别自动驾驶项目,而对于智能电动汽车而言,传感器是必不可少的关键器件,而车载毫米波雷达则是其中重要的一环。

ADAS和自动驾驶传感器正在成为越来越多汽车的标配,以ADAS为例,乘用车上ADAS信息感知部分(主要用于辨别前方)使用的(半导体技术)传感器主要包括摄像头、雷达、激光和超声波,可以检测光、热、压力或其他用于监测汽车状态的变量,通常位于前后保险杠,后视镜,转向柱内或车辆挡风玻璃上。可以看到,在大多数智能汽车功能应用上,毫米波雷达都是最佳搭配方案。

图源:天风证券

24GHz与77GHz组合将长期存在 但79GHz才是未来

毫米波雷达指的是工作在30-300GHz频域(波长为1-10mm)的雷达。由于其波长特性,可以轻易的穿透灰尘及雨滴,可以保证在恶劣情况下也能有较强工作性能;同时毫米波也不受物体表面形状、颜色及大气流的影响,探测的稳定性较高;此外,毫米波雷达制造工艺,其集成度高,元器件体积,尺寸,重量较小,价格适中,适合作为小平台感知传感器使用。
车载毫米波雷达的工作频率为一般为24GHz和77GHz,77GHz、79GHz毫米波雷达主要负责远距离探测,可以实现70-200米的感知距离,而24GHz为中短毫米波雷达,可以实现10-70米的感知距离。通常而言,实现ADAS功能需要“1长+4中短”毫米波雷达即可,不过各车企方案可能略有不同。
如长安汽车UNI-T采用6个摄像头、5个毫米波雷达、12个超声波雷达作为主要传感器,而比亚迪汉使用的是5个摄像头、3个毫米波雷达、12个超声波雷达作为主要传感器。
而在智能驾驶领域,有机构发布预测称,L1/2级别配备1个77GHz和1-2个24GHz毫米波雷达,L3/L4/L5级别将配备1-2个77GHz和4-6个24GHz毫米波雷达。
24GHz一般安装在汽车侧面和尾部,运用于盲区防撞报警(BSD)、变道辅助(LCA)、开门辅助、倒车防撞报警,而77GHz通常安装在汽车前方或侧方,用于前防撞预警、自动巡航(ACC)、智能制动(AEBS)、横向来车预警。
业界认为,未来77GHz、79GHz产品将取代24GHz,相比24GHz产品,77GHz探测性能虽然更强,但成本也更高。长沙莫之比智能科技有限公司行业总监陈宇在接受电子发烧友网记者采访时指出,随着国家5G基站的布局与纵深推进,70GHz以下频段将在不久的将来被征用为5G基站所用频段,高频段将相较与低频少很多的干扰,79GHz带宽与处理速度远远大于低频段芯片,所以从长远看,未来79GHz是大势所趋。
其实77GHz与79GHz相比差距并不大,不过77GHz雷达技术目前主要掌握在大陆、博世、德尔福、英飞凌等跨国零部件企业手中。同济大学教授白杰便认为,国内在77GHz雷达技术上已经落后了,现在必须通过发展79GHz雷达技术,来与国外保持同步。
此外,77GHz雷达仅能获取点目标,探测目标物的距离、速度、方位等信息,却不能识别目标物是什么,而79GHz雷达可以通过成像技术获取被测物体的图像,弥补现有毫米波雷达技术在目标识别方面的不足,同时在分辨率、探测距离等方面达到与77GHz雷达相同的效果。同时,79GHz雷达更具成本优势,也能满足当前智能电动汽车的需求。
不过需要注意的是,目前,关于79GHz频段的使用,仅在欧盟和美国被获得允许,而在中国、日本等地区还没得正式获批。
全球及中国车载毫米波雷达市场规模|ICV Tank
从价格上来看,目前77GHz的毫米波雷达系统单价在1000元左右,24GHz 毫米波雷达单价500 元左右。有机构预测,到2025年,新能源汽车新车销量占比将达到25%,而中国市场新能源汽车销量将突破500万辆。
按照“1长+4中短”毫米波雷达配置,500万辆新能源汽车将需要3000万颗毫米波雷达,因此换算可得出,2025年中国新能源汽车车载毫米波雷达市场将达到150亿元。而在2019年,全球车载毫米波雷达市场为42亿美元,预计在2025年全球车载毫米波雷达市场可以达到130亿美元。综合来看,整车采用长+中短的毫米波雷达方案将长期存在。

海外企业主导车载毫米波市场 国内企业追赶势头迅猛

虽然车载毫米波雷达发展势头火热,但值得注意的是,全球汽车毫米波雷达主要供应商为传统汽车电子优势企业,比如博世、大陆集团,其次为海拉、富士通天、电装、采埃孚、德尔福、奥托立夫、法雷奥等,9家企业的全球市场份额总计达到88%。据中国产业信息网数据显示,博世、大陆集团、海拉这三家厂商在2018年的市场份额分别为19%、16%、12%。国内自主车载毫米波雷达产品总体仍处于研制阶段,24GHz目前是主流方向,77GHz进入起步阶段。
陈宇认为,从芯片市场占有来看,确实国外占绝大部分,当然也有以加特兰为国内高频雷达的先驱探索者,已开始量产投放市场,莫之比也在着手加强与国内芯片厂家的合作与技术对接。随着国产芯片技术沉淀及优化,国产化的进程将大大提前。
2014 年成立的上海加特兰微电子,是亚洲第一家通过车规认证的77GHz毫米波雷达芯片公司。2017年10月,加特兰发布了包括用于车载毫米波雷达的77GHz芯片——Yosemite(2T4R)、Yosemite(4T8R)和用于工业级消费市场的60GHz芯片Yellowstone。
全球毫米波雷达主要生产商
莫之比正在进军79GHz毫米波领域,有成品的产品形态ADAS与LCA车辆接近预警,EAF开门预警,AOA开门预警,RCTA倒车横向预警等。
此外,如华域汽车目前已经实现24GHz毫米波雷达量产,77GHz雷达产品小规模量产;德赛西威24GHz雷达已搭配在小鹏、奇瑞等车上,77GHz雷达拿到量产订单;承泰科技的77GHz毫米波雷达已经在2019年9月推出外部测试;而森思泰克24GHz雷达已有少量供货,77GHz实现量产,并搭载于红旗HS5上。
除了芯片以外,在配套工艺上,如PCB、雷达外壳等器件的制作工艺,尤其是高频产品对于加工工艺更为敏感,这些器件生产的一致性也会对雷达性能产生影响。如上游的MMIC(单片微波集成电路芯片),基本由国外厂商所领导,如NXP、英飞凌、TI等,国内仅有几家公司能够供应,如清能华波、意行半导体、加特兰、南京米勒等。从市场看,2019年全球射频MMIC市场总值达到了619亿元,预计2026年可以增长到1479亿元,年复合增长率为13.1%。
而在雷达天线高频PCB板上,由于毫米波雷达天线的主流方案是微带阵列,需要将高频PCB板集成在普通的PCB基板上实现天线的功能,这就要求在较小的集成空间中保持天线足够的信号强度。国内的沪电股份已经与德国Schweizer在汽车RF PCB领域开展合作,同时也是大陆和博世的PCB供应商,深南电路、景旺电子也具备车载高频PCB板供应能力,生益科技的毫米波雷达高速高频基板也具备量产能力。
同时为了保证产品的稳定性,陈宇提到,除雷达外壳塑料材质,高频电路板及元器件我司均为高频进口材料,并有严格的检验入库流程,为了保证产品的一致性稳定性,莫之比建有微波暗室,全自动化生产组装线,年产60万颗产能,目前为国内第一条自主产权与专利自动化线。

小结

总体而言,国内公司在车载雷达上较国外厂商还有一定差距,但随着新能源电动汽车市场的发展,带动着毫米波雷达市场不断成长,相信会有更多人才和企业加入到这个市场当中。
随着市场客户对产品体验与感知的越来越多样化、智能化,毫米波雷达还有很多的应用场景与待开发领域。结合国家有关交通政策支持,车载雷达在商用车、工程车的安全辅助驾驶大有可为,在前装厂与后装电子市场的对接与开拓亟待大力推进。而未来车载毫米波雷达的终极应用呈现方式为图形成像,这也是所有从业者的奋斗方向。

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