智能汽车行业产业前瞻研究（1）：车载毫米波雷达及芯片新趋势研究（一）技术进化与需求变化推动产业迈入高速发展阶段

居等领域，车载是当前首要落地场景且细分应用方向丰富。车载毫米波雷达能够全天候工作、具有较远的探测距离、更易小型化，与其他传感器良好互补并提供了兼具感PSoC形态进化，开启高集成度、小型化、平台化和系列化时代。新兴的4D毫米波雷达通过增加虚拟通道数在输出信息数量以及质量上有所提升，克服传统毫米波雷达在静物识别、缺乏有效场景下的稳定性优于纯视觉方案且传感器成本不断下降、性能不断提高，使得多传感器融合相对纯视觉方案的性价比不断提升，将在长期引发更多毫米波当前国内毫米波雷达及其芯片等组件市场均由国外厂商主导(CR5=84%)，同时汽车产业“缺芯”与科技竞争推动政府与国产主机厂培育本土供应链。国内已出现拥有技术优势并实现大规模量产上车的相关公司，具备争夺国产份额并进军海外毫米波雷达及芯片市场的可能性，想象空间巨大。在非自动驾驶的外延场景，具有能全区域、全目标、无感探测识别且不受遮挡物影响独特优势的毫米波雷达正加速应用于智能座舱、智能家居、安防、智能交通、无人机等消费级和工业级商业场景，外延领域不断成熟有望成为产业另一增长极。风险提示05 (1)毫米波雷达及芯片市场整体发展不及预期风险；(2)毫米波雷达及芯片技术发展不及预期风险；(3)市场竞争加剧的风险。2毫米波雷达及芯片本身毫米波雷达及芯片技术进化智能驾驶市场变化引发需求增长毫米波芯片工艺发展至CMOS时代，高度集成化与半导体工艺推动毫米波雷达实现小尺寸、低功耗、平台化，成本仅为传统30%，毫米波雷达及芯片性价比提升多传感器融合路线优势不断扩大，引发更多毫米波雷达及芯片需求L2及以上自动驾驶在国内加速普及带来迎来毫米波雷达“装配车辆整体规模”和“单车搭载量”同步增长4D毫米波雷达提升性能研发设计毫米波雷达及芯片本身毫米波雷达及芯片技术进化智能驾驶市场变化引发需求增长毫米波芯片工艺发展至CMOS时代，高度集成化与半导体工艺推动毫米波雷达实现小尺寸、低功耗、平台化，成本仅为传统30%，毫米波雷达及芯片性价比提升多传感器融合路线优势不断扩大，引发更多毫米波雷达及芯片需求L2及以上自动驾驶在国内加速普及带来迎来毫米波雷达“装配车辆整体规模”和“单车搭载量”同步增长4D毫米波雷达提升性能研发设计量产工艺进口替代与海外市场存在长期机遇4D毫米波雷达在输出信息的数量和质量上进步，克服传统毫米波雷达短板，将产业潜力空间进一步拓宽智能座舱与其他外延场景需求逐步成熟智能交通无人机共同带来性价比和性能的提升使得产业已越过大规模落地应用的临界点智能家居防毫米波雷达及芯片需求增加毫米波雷达及芯片需求增加与与其他车载传感器互补穿透性强、带宽宽、波束窄的特性全天候工作、较远的探测距离、易小型化研发与业务门槛高车规级验证中国公司不断崛起中国汽车电子产业加速崛起，推动中国毫米波雷达企业蓬勃发展并向海外市场进军3数据来源：国泰君安证券研究401毫米波雷达与其它车载传感器互补，研发及量产门槛较高03自动驾驶、国产替代与外延场景需求快速增长打开市场空间04风险提示501毫米波雷达与其它车载传感器互补，研发及量产门槛较高1.1/毫米波雷达是利用毫米波电磁波波束工作的雷达，车载是首要应用场景1.2/车载毫米波雷达与其他传感器良好互补，是感知层重要组成部分1.4/过车规验证与稳定量产上车为毫米波雷达产业的业务能力门槛数字信号处理模块后端算法算法芯片数字信号处理模块后端算法算法芯片毫米波雷达是一种以波长位于1-10mm、频率在30-300GHz的电磁波作为放射波的雷达传感器。毫米波雷达利用毫米波波束进行工作。①检测障碍物时：直接通过有无回波确认；②测距时：通过波束的飞行时间(TOF)计算距离；③测速时：利用多普勒效应或通过跟踪障碍物位置并进行微分得到速度；④测方位时：通过有向天线或天线阵列与阵列算法将波束收窄进行方位测量。毫米波雷达工作流程涉及信号发射、接收以及解读：由芯片控制天线发射一定频率的毫米波电磁波，电磁波碰到障碍物后反射回来并被天线接收，数字信号处理模块对接收到的电磁波信号进行处理，通过算法计算出障碍物的距离、速度和方向等信息。相对远离，频率减小相对接近，频率增大发射发射机接收机天线收发开关芯片前端收发模块报警装置汽车控制汽车控制电路汽车刹车制动器6研究毫米波雷达主要组件为：射频芯片(MMIC)、微带贴片天线、数字信号处理器(DSP/FPGA)、PCB基板及控制电路等。“MMIC芯片(单片微波集成电路)”是毫米波雷达硬件成本的主要组成部分。“微带贴片天线”将高频PCB集成在普通PCB上，利用高频电路向外发射并接收毫米波(调频连续波)；“MMIC芯片”集成如低噪声放大器(LNA)、功率放大器、混频器、收发系统等，实现最核心的毫米波信号调制、发射、接收以及回波信号解调功能，在整体硬件成本中的占比为50%，是毫米波雷达的“心脏”。+++信信号调制、发射、接收、回波信号的解调处理中频信号、获取目标信息并进行跟踪识别发射和接收信号数据来源：未来智库，国泰君安证券研究50%高频PCB板20%电路10%信号处理芯片前端收发组件 (MMIC芯片等)50% 前端收发组件 (MMIC芯片等)50%7数据来源：华经产业研究院，国泰君安证券研究88车载领域为当前毫米波雷达最大的应用场景，主要用于辅助驾驶和座舱监控。2022年中国毫米波雷达市场中，车载毫米波雷达占比达26%。作为辅助驾驶传感器的重要组成部分，毫米波雷达已大量应用于辅助驾驶系统中作为前向雷达。而随着毫米波雷达成本不断降低、性能的不断提升，毫米波雷达搭载位置正从传统的前向向四角、后向、侧向等位置延展，以实现盲区检测、自动泊车、后碰撞预警等更高阶、更丰富的辅助驾驶功能；在近年座舱智能化的风潮下，毫米波雷达正加速应用于座舱内儿童遗留检测、手势识别等领域。除车载领域外，毫米波雷达亦广泛应用于智慧交通、安防监控以及智能家居等场景。如在智能家居场景中，毫米波雷达相较摄像头在满足智能控制功能基础上能提供更好的私密性。在健康监护中，毫米波雷达能够以非接触、无感的形式检测心跳。22022安防监控,12%智能家居智能家居健康监护26%其他,2%其他,2%7%盲点侦测、辅助变换车道车侧警示系统车辆后碰撞预警座舱监控数据来源：聚速电子，国泰君安证券研究9977-79GHz数据来源：国泰君安证券研究77GHz77-79GHz数据来源：国泰君安证券研究77GHz毫米波雷达可按照信号类型、探测距离、工作频率等角度进行分类：调频式连续波技术是毫米波雷达的主要技术路线。该技术的优势在于测量距离远、精度高、在性能相同的条件下成本更低；不同探测距离的雷达上车搭载位置不同。一般前向雷达为LRR类型，搭载量1-2颗，角雷达以及座舱内雷达为SRR或MRR类型；77-79GHz毫米波雷达将成为车载主流类型。77GHz收发天线长度与阵列间隔均为24GHz的1/3，体积约为1/9，产品体积较小且识别精度更高。政策层面看，24GHz频段2022年起已在欧洲、美国停止使用，我国工业和信息化部已在《汽车雷达无线电管理暂行规定》中明确汽车雷达使用频率为76-79GHz。24GHz77GHz探测距离探测角度±75°±75°体积大识别精度低高高穿透能力弱强强应用场景车道偏离预警、车道保持辅助、泊车辅助等自适应巡航、自动紧急制动、前向碰撞预警市场价格中国尚未开发民用安装位置角雷达前向、角雷达前向、角雷达数据来源：头豹研究院，AIOT，国泰君安证券研究毫米波工作频率范围：26.5~毫米波工作频率范围：26.5~即使考虑大气吸收，即毫米波大气中传播时只能使用四个主要窗口，下各波段带宽之和的5倍。极宽的带宽，能够缓解频率资源紧张问题第一，毫米波雷达能够全天候工作，提升智能驾驶稳定性：相较于摄像头和激光雷达受气候影响较大，容易受雨雪雾等不良天气影响。毫米波由于具有优秀的穿透性使毫米波雷达是主流车载传感器中唯一可在恶劣天气下工作的，能够确保在极端环境下车载感知系统持续工作。第二，毫米波雷达具有较远的探测距离：超声波雷达使用超声波信号并根据该信号发出与返回的时间差计算与障碍物之间的距离，虽其精度可以达到毫米级且成本低廉，但探测距离仅为15-500cm，因而仅用于短距离测量。传统毫米波雷达探测距离可达150-200m，新一代4D毫米波雷达如安波福FLR7的最大测距普遍达到了300m级别，能较好地满足远处障碍物的探测。第三，毫米波雷达更易小型化，符合车载对体积的严苛要求：和微波相比，毫米波频率更高，波长短，因此元器件尺寸要小得多，上车装配灵活度大。在相同天线尺寸下，毫米波的波束要比微波的波束度仅1.8度。目标，且观察目标细节得多。能够全天候、全工况工作得多。更易小型化，符合车载体积要求数据来源：国泰君安证券研究毫米波雷达激光雷达摄像头超声波雷达测距/测速毫米波雷达激光雷达摄像头超声波雷达测距/测速纵向精度高，横向精度低精度高可测距，精度低可测距，精度高感知距离分辨率/角分辨率mm/--行人、物体别难以识别易识别通过AI算法别近物可感知，但无法识别道路标线、交通信号识别无法识别无法识别可识别无法识别销售单价第四，在满足全天候工况、较长的探测距离基础上，相较摄像头、超声波雷达与激光雷达，毫米波雷达提供了一个兼具感知性能以及上车成本的性价比：相较成本比毫米波雷达低的超声波雷达和摄像头，毫米波雷达探测距离更长、受外界因素影响较小，能克服后两者的性能短板；相较感知精度更高的激光雷达，毫米波雷达成本具有较大优势，且能全天候工作并实现相近的探测距离，在新兴4D毫米波雷达成熟之后，4D毫米波雷达亦能一定程度上实现成像功能，有望在中低端场景成为激光雷达的平替。毫米波雷达识别精度、识别距离及单价均介于三者之间，是其他车载传感器的良好互补，共同组成智能汽车的感知系统。数据来源：九章智驾，国泰君安证券研究核心要求：高精度需在精度、功耗、面积三者中取平衡核心要求：高功率核心要求：高灵敏度核心要求：高精度需在精度、功耗、面积三者中取平衡核心要求：高功率核心要求：高灵敏度+++毫米波雷达芯片需要做到高精度、高功率、高灵敏度，研发的难点涉及毫米波放大器抗阻匹配、输出功率提高、相控阵等技术。毫米波放大器抗阻匹配：为了实现雷达信号源的高精度，需要提高毫米波放大器的工作带宽，但同时将会带来芯片的功耗上升、面积增大等问题。输出功率的提高：提高宽带发射机的功率一般采用晶体管堆叠或多路功率合成技术，核心难点在于如何选择晶体管的并联个数以及堆叠个数。相控阵技术：相控阵技术的采用可实现宽带接收机的高灵敏度，该技术主要关注毫米波移相器的设计，设计需考虑移相范围、移相精度和误差等问题，同时兼顾对相控阵芯片的信噪比、功耗、线性度的影响。需把握晶体管的并联个数以及堆叠个数的选择需考虑灵敏度、信噪比、功耗、线性度的平衡毫米波雷达芯片产品的设计同时需要考虑产品体积、功耗以及天线间相互干扰问题。芯片体积缩小能够使整机前装上车更加便利、装载场景更加丰富，将推动毫米波雷达需求落地；芯片实现低功耗运行有助于提高电池寿命、解决运行发热等问题，提升毫米波雷达的性能，提高系统运行的稳定程度；天线间相互干扰会导致信号误差和失真，从而影响雷达系统的探测和成像精度，考虑该问题是为了确保系统运行的准确与稳定。4D毫米波雷达的问世使芯片需通过增加虚拟通道数(MIMO)来提高分辨率，主流方法为级联、级联+虚拟孔径成像算法以及集成芯片。方案具体介绍核心组件优势现存问题厂商级联将芯片通过二级联/四级联/八级前期开发难度低、上市周期较短体积大、成本高、多芯片同时运算功耗高、中频同步的技术难题、良品率瓶颈孚、拟孔径成像技术在级联的方式上通过独特的虚拟孔径成像软件算法和天线设计做独特的虚拟孔径成像软件算法和天线设计成本控制较易、天线数量可实现倍增续的数据处理傲酷、几何伙伴等集成芯片将多发多收天线集中在一颗芯片中，形成的ASIC芯片ASIC芯片以及与之配套的算法体积小、每通道成本较低的同时实现先进的射频性能天线布局规划以及相互干扰问题的处理、散热问题、信噪比提升、算法固化问题数据来源：九章智驾，国泰君安证券研究波导腔体天线—未来趋势梳状天线波导腔体天线—未来趋势梳状天线对串状较小、阵元天线增益方向图较为粗糙、阵元间较不一致缺点：加工要求较高、成本较高串状天线多个天线阵元的一致性；大角度下增益衰减较大博世和大陆通常使用较短的天线长度使得用多根天线构成阵列以实现窄波束的方式成为主流。为了实现高发射及接受转换效率，天线长度通常为电磁波波长的1/4，由于毫米波雷达的波长在1-10nm之间，对应的天线长度较短，可以使用多根天线构成阵列天线。天线阵列的设计需满足低成本的批量生产要求，便于安装在车头部，同时使用集成工艺进而不对汽车外观造成影响。应用在多片级联的4D雷达中，可使天线布局向z方向延伸，显著降低雷达面积、辐射效率提高、探测距离增加；缺点：加工精度要求较高，成本较高安波福雷达安波福雷达使用大陆ARS540率先应用高速数据采集算法信号处理算法数据处理算法设备接收到的信号较为复杂需进行实时处理自适应滤波算法提高雷达成像的精度和清晰度，同时实现多目标跟踪和分类提高雷达系统的信噪比，增高速数据采集算法信号处理算法数据处理算法设备接收到的信号较为复杂需进行实时处理自适应滤波算法提高雷达成像的精度和清晰度，同时实现多目标跟踪和分类提高雷达系统的信噪比，增加检测和跟踪的准确性目的波束成形算法信号滤波、降噪、信号去相关、多普勒效应消除等图像重构、图像融合、目标分类等…毫米波雷达的算法主要包括信号处理和数据处理两大方面，核心处理步骤涉及滤波、去除干扰、提取目标信息等，大，决定整体系统的性能。信号处理算法在DSP上完成，核心是将ADC采样获得的复杂原始数据转换成点云数据；数据处理算法在MCU上完成，核心是对点云数据处理的过程，包括追踪、目标分类、数据融合等环节以及更上层的算法设计对成像结果的准确性影响加ACC/AEB/BSD等应用算法，以实现目标检测和跟踪算法目标检测和跟踪算法毫米波雷达需要同时跟踪多个目标准确识别目标并跟踪目标的运动轨迹，同时减少对噪声和多径干扰的敏感性CFAR测和调整反馈)、空间滤波、波束赋形等4D毫米波雷达发射两种模式的波形，探测“大FOV近距离”+探测“小FOV远距离” 发射信号点云稀疏，中心点无法关联边缘点，仅能输出4D毫米波雷达发射两种模式的波形，探测“大FOV近距离”+探测“小FOV远距离” 发射信号点云稀疏，中心点无法关联边缘点，仅能输出带信息的点目标 点云信息 分类处理 响应时间4D毫米波雷达的点云图像密度更高，输出数据和激光雷达类似，如何剔除不必要的点云信息，同时挑选出需要用的的点云再将其应用至学习过程中是4D毫米波雷达算法的重点，需引入深度学习。4D毫米波雷达产生的点云数据较多，在雷达设计之外需要厂商在AI算法和目标识别算法上具备较强研发能力，以满足与智能驾驶融合需要的目标识别、目标分类、场景识别要求并降低漏检率、误报率。将较传统毫米波雷达，4D毫米波雷达的软件算法设计重难点在于发射信号以及后续点云信息的处理，对厂商要求较高。若国产毫米波雷达厂商能在够提供4D毫米波雷达相关硬件的同时输出软件方案，将成为其弯道超车的重要助推力。44D传统毫米波雷传统毫米波雷达并行数据的算法处理要求更高点云密度高，可关联点云数量多，对点云信息挑选的算法处理要求高毫米波雷达需同时提毫米波雷达需同时提较高置信度。角度分考虑4D毫米波雷达加入后纵向分辨率均需同时提高。探测精度问题毫米波抗干扰的电子兼容性EMC测试通过难度大。考虑到外界的干扰，EMC的问题一般在前过程中才能发现。频率问题达遇到敏感地区需要闭。如在距天文台一公里以内的路段等敏感区是不被允许开启的，上车后如何关闭为另一难点。频率问题毫米波雷达上车需在探测精度问题，频率、发射功率等层面合相关车规验证标准。车规级芯片在设计、开发、生产和测试阶段要求更高，开发周期更长。车规级元件对环境要求、抗振动冲击、可靠性和一致性等方面要求严格，如毫米波抗干扰的电子兼容性EMC测试通过难度大。要求雷达及芯片厂商与Tier-1或主机厂紧密配合，对厂商下游需求理解、下游资源关系有较高要求。在对接与后续供货阶段，下游客户对雷达及芯片厂商供应链能力、持续供货能力和服务能力亦有要求。主机厂对产品供应稳定性要求较高，同时由于国内相关产业起步较晚、积累不足，下游客户在需求对接阶段往往需要雷达及芯片厂商提供从硬件设计参考、完整的信号处理算法软件包、配备专业的应用到现场支持等全面的支持服务，因而对厂商全面服务能力具有较高要求。主机厂对毫米波雷达原始数据的了解程度数据做前融合。毫米波雷达厂商长期提供软硬一体的解决机学习的数据信息同样有限。前融合问题数据来源：佐思汽研，九章智驾，国泰君安证券研究产线调试物料加工到组装成品一次性成功合格品的比率良品率产品直通率产能产线调试物料加工到组装成品一次性成功合格品的比率良品率产品直通率产能↑良率↑BOM成本↓销量↑量产阶段：考验厂商的专业性与资源投入。当前车载毫米波雷达芯片生产结合大量半导体制造工艺、先进封装工艺，需要厂商在量产过程中投入大量、专业的人力、资源与Know-How积累进入生产环节。能否让毫米波雷达产品稳定满足下游应用需要的适用性、可靠性、一致性并真正在成本控制下实现稳定落地量产是优秀毫米波雷达及芯片厂商划分的另一个重要标准。-量产前需多次调试，人力及资金投入要求高产产品一致性产品可靠性成本控制数据来源：楚航科技，纳瓦电子，国泰君安证券研究毫米波雷达公司市场化进度森思泰克长安、广汽等国内外车企体系内供应商，4D毫米波雷达已成功搭载理想L7上市德赛西威GHz达已经在多个国内主流车型上规模化量产福瑞泰克与一汽、上汽、长安、吉利、奇瑞、东风、福田和陕汽等主机厂的40余款车型达成定点和量产合作承泰科技楚航科技毫米波雷达产品也已实现量产木牛科技GHz现出货量产，拿到多家车企的前装车型定点华域汽车已实现对友道智途相关项目小批量供货几何伙伴进入量产车型的测试和前装匹配阶段威孚高科纳瓦电子Hz数据来源：高工智能汽车，各公司官网，国泰君安证券研究2.2/AiP(封装天线)进一步带动毫米波雷达集成度提高、体积与成本下降2.3/毫米波雷达SoC芯片开启高集成度、小型化、平台化和系列化时代2.4/新兴的4D毫米波雷达克服传统毫米波雷达短板，产业空间进一步拓宽集成度、良率和成本优势集成度、良率和成本优势缺，成本高集成度高、开发周期短主要材料0%左右 2.1MMIC目前SiGe仍为主流工艺。SiGe虽在高频特性、导热性等方面据有优势，但SiGeMMIC大多为分立式，造成雷达整体体积较大使其应用前景受到限制，同时相较集成度更高的CMOSMMIC在成本、尺寸和研发周期上占劣势，未来将逐步被CMOS工艺所替代。系统总成本比重相较SiGe的36%下降至18%，结合SoC。受益于更高集成度，CMOS工艺的毫米波雷达体积进一步缩小、雷达适配性更好，同时前端射频芯片需要量从AsGa和SiGe的7-8颗、2-5颗降低至1颗，雷达模块设计复杂度和难度大幅降低，从而使研发周期缩短。SoC工艺SoC工艺为系统级芯片，将收发模块和处理模块集成成本仍有30%下探空间21数据来源：加特兰，电子发烧友，国泰君安证券研究AiP4D高频基板到高增加AiP4D高频基板到高增加AoB(AntennaonBoard，板载天线)将天线以及电源管理电路、闪存等集成在PCB基板上，AoB方案中的天线放置在高频PCB基板材料上，增加了PCB的成本和结构复杂性，因而成本较高。AoB是当前前向毫米波雷达的主流天线设计方案。AiP(AntennainPackage，封装天线)是将收发天线、MMIC芯片以及雷达专用处理芯片集成在同一封装内，是将毫米波雷达向更高集成化推进的技术方案。由于整体面积大幅缩小且绕过高频PCB材料需求，AiP技术带动体积更小、成本更低的毫米波雷达诞生。同时更紧凑集成化的设计使芯片到天线的路径更短，带来更低功耗和更高效率，但因使用小型天线将导致雷达探测距离以及角分辨率下降。 (1)使用AiP方案的雷达传感器比传统PCB传感器 (2)绕过PCB中对贵价高频基板材料的需求，降低 (3)从芯片到天线的路径更短，实现更高的效率和更低的功耗4D分立模式模组合成4D分立模式模组合成个模块集成到两个模块相对缩小成本高MCU块集成在一起达成本、功耗和体积，大幅降低了车载毫米波雷达模组的开发难度IP核是构成SoC的基类似于拼图在毫米波雷达CMOS工艺、AiP封装技术走向成熟并大量应用的背景下，毫米波雷达已逐步从不同模块分立向模块高度集成的“毫米波雷达SoC”形态进化。毫米波雷达SoC技术将收发模块(MMIC、RF)和处理模块(DSP、MCU)集成于同一块芯片中，充分满足汽车及IoT行业对于整体小型化、集成化要求，是毫米波雷达产品形态的一次巨大提升，并使产品的平台化、系列化发展和下游模组研发变得更容易。SoCSoC集成(未来趋势)模块都分开提供产品要与不同的供应商沟通需体积较大4D4D平台化、系列化的毫米波雷达SoC使下游用户的研发效率提高。毫米波雷达SoC支持各种调试功能，CPU资源管理更加便捷，符合AutomotiveSPICE标准，可以让下游模组、毫米波雷达应用端用户导入更加容易，相关产品更快上市。毫米波雷达SoC研发和规模化生产难度较高，掌握核心技术且能稳定量产的雷达芯片厂商具有较强竞争力。由于集合了多种模块，研发毫米波雷达SoC需要集合芯片设计、天线设计、封装设计等研发资源，车规领域还需配备强大的过车规团队和资源，并在制造环节投入较大的资源以稳定良率，对研发厂商的要求较高。较高的门槛亦是护城河，掌握核心技术并能稳定量产的毫米波雷达芯片产商将在未来分享更多市场份额。24数据来源：加特兰发布会4DAlpsAndes4DAlpsAndes•工业级可靠性测试40%低20%D以及成像雷达功能CMOS半导体工艺、AiP先进封装技术与SoC集成使得采用SoC芯片的毫米波雷达集成化更高、体积更小。一方面带动成本进一步降低约25%，另一方面使毫米波雷达尺寸更小、应用场景大幅拓宽，结合同时带来的低功耗和模组开发难度降低，共同推动毫米波雷达的性价比不断提升，毫米波雷达及芯片产业已越过大规模落地应用的临界点。 2.444D毫米波雷达通过增加虚拟通道数在输出信息数量以及质量上有所提升，克服传统毫米波雷达短板。数量上：4D毫米波雷达能够输出z维度的信息，进行静物识别。传统毫米波雷达无法获得高度信息，使用时会发生静物误识别、漏识别等问题，造成“幽灵刹车”或是车祸撞击，4D毫米波雷达通过增加虚拟通道的数量实现俯仰角度的测量，用立体化的测量信息弥补缺陷；质量上：虚拟通道数量的增加使得4D毫米波雷达输出距离、速度和角度信息的分辨率大幅提升。以以色列毫米波雷达公司Arbe的4D毫米波雷达产品Phoenix为例，其水平分辨率较传统产品提升了5-10倍。4D毫米波点云相较传统毫米波能形成更多、更丰富的点云数据，一定程度上具备成像功能，或在中低端场景成为激光雷达的平替，因而具备更加广阔的应用空间。44D传统毫米波雷传统毫米波雷达缺乏有效的高度信息离不超过200m水平角度分辨率5°32个动态目标32个动态目标44D毫米波雷达俯仰角度分辨率优于2°水平角度分辨率可达1°2256个动态目标4096个点云数据来源：赛恩领动，傲酷，国泰君安证券研究4D4D4D4DCornerCornerCase4De对传感器的要求各传感器表现4D毫米波雷达传统毫米波雷达激光雷达摄像头行为的两辆车水平角分辨率达到1°以下，探测距离大于300m可探测到水平分辨率1°，探测距离300~350m无法探测到，探测探测距离无法探测到，二维信息无法测距离和位置悬空红绿灯垂直角精度达到0.5°垂直精度0.2°无法准确判定红绿灯位置3D点云成像可准确判定高度信息无法探测到，二维信息无法测距离和位置停放的车辆旁边站个人准确区分人、车可分辨同一个场合中的多个障碍物无法分辨靠得太近的障碍物可分辨同一个场合中的多个障碍物不具备穿透力，无法识别前车的前车刹车探测到前前车速信息毫米波穿透性强，理论上可探测到前前车，得到的前前车速度、距离信息较为精确理论上可探测到前前车，但置信度低穿透性差视觉无法透视越过前方车辆感知环境相关大光比不受光线影响不受光线影响 (除大雨天气外)不受光线影响 (除大雨天气外)不受光线影响大，会过曝光恶劣天气不受雨雪雾影响，可穿透空气不受天气影响不受天气影响特殊天气穿透性差特殊天气成像效果差沙漠/极寒地区耐高温/低温-40℃~85℃数据来源：九章智驾，国泰君安证券研究03自动驾驶、国产替代与外延场景需求快速增长打开市场空间3.1/多传感器融合路线优势将不断扩大，引发更多毫米波雷达及芯片需求3.2/自动驾驶渗透加速推动毫米波雷达搭载量提升，未来市场空间可观3.3/本土供应链崛起，毫米波雷达及芯片进口替代与海外市场存在长期机遇3.4/座舱内、非车规等外延场景市场逐步成熟，有望成为产业下一增长极除特斯拉等极少数品牌外，大部分车厂选择多传感器融在多传感器融合路线中，毫米波雷达、摄像头、超声波除特斯拉等极少数品牌外，大部分车厂选择多传感器融在多传感器融合路线中，毫米波雷达、摄像头、超声波达等多种传感器共同运作，实现对舱外路纯视觉自动驾驶路线是通过以光学摄像头为传感器结合大量算法训练以模拟人类视觉驾驶为逻辑的自动驾驶方案。纯视觉方案“轻硬件、重软件”，由于其采用的摄像头成本较低，纯视觉方案的整体硬件成本较低。多传感器融合自动驾驶路线的原理是通过多种类型传感器共同收集路况信息和数据，并通过算法自动分析和综合完成自动驾驶决策的方案。多传感器融合路线能够集合不同传感器的优点，对舱外路况的情况掌握更加全面，但由于使用种类和数量较多的传感器，因而硬件成本较纯视觉方案高。通过“摄像头+深度学习神经网络+驶“视觉能力，缺乏驶方案的品牌主要为特斯拉29多传感器融合路线在复杂驾驶场景下的稳定性优于纯视觉方案。纯视觉方案存在：易受到环境光线影响、算法开发难度和训练所需数据量巨大、测距和空间建模能力弱、在面对训练数据外场景时的可靠性较低等问题。由于多传感器融合方案加入了不同特性和能力的传感器，能提供距离、速度等更丰富维度的感知数据和更大的能力范围，如毫米波雷达克服纯视觉方案在雨雪雾等恶劣天气与眩光下的感知能力。同时，非摄像头传感器也在出现成本下降、性能提升的变化，相较纯视觉方案依靠单一传感器，具备更多信息冗余的多传感器融合方案更具长线竞争力：传感器成本不断下降。根据高工智能汽车数据，2023年前向毫米波雷达价格从2018年的1000元以上传感器性能正不断提升。如高通内部开发的“雷达深度神经网络”提升雷达探测效果，以及克服传统毫米波对静态物体识别能力缺陷的4D毫米波雷达。30数据来源：高工智能汽车特斯拉纯视觉路线方案或出现变化。2023年2月特斯拉最新的自动驾驶硬件系统HW4.0实物图流出，新的硬件系统预留了一个Phoenix毫米波雷达接口HWDModelX等量产车型。传感器成本不断下降性能不断提升的背景下，多传感器融合或将成未来主流自动驾驶方案，引发更多毫米波雷达及芯片需求。特斯拉HW4.0纳入4D毫米波雷达接口的背后是近年搭载量提升带来规模效应推动传感器成本降低、以及毫米波雷达为代表的非摄像头传感器性能不断提升的趋势，使得多传感器融合路线成本降低、相对纯视觉方案的性价比不断提升。考虑到当前采用纯视觉方案智能汽车的巨大规模，未来多传感器融合方案对纯视觉代替所引发更多毫米波雷达及芯片的市场需求值得期待。20220252432.12021,000000149.5%49.5%604.217.1%14.6%818.7604.217.1%14.6%60%40%20%0%2019202020212022E2023E2024E2025E中国乘用车毫米波雷达安装量(万个)增速(%，右轴)数据来源：佐思汽研，国泰君安证券研究44D数据来源：特斯拉00国内毫米波雷达迎来“装配车辆整体规模”和“单车搭载量”的同步增长，需求基础的不断增长使得毫米波雷达及芯片市场空间不断打开。一方面，在主机厂推出的新款车型中，辅助驾驶功能逐步成为标配并带来搭载毫米波雷达汽车整体规模增长。2022年中国乘用车搭载毫米波雷达车型销量达867万辆，相较2021年711.5万辆同比增长21.9%，未搭载毫米波雷达的车型销量则同比下降15.0%；2022年1-9月内推出的新款车型中，未配备毫米波雷达的车型占比从2021年的59.7%下降至46.5%，搭载毫米波雷达成为趋势。22021-2022100086754≥1颗5颗2021年车型销量(万辆)2022年车型销量(万辆)数据来源：佐思汽研，国泰君安证券研究202220221-970%70%60%50%40%30%20%0%46.5%8.7%8.7%.7%.0%4.0%3.7%4.0%3.7%无雷达1R2R3R4R5R2021新上市车型毫米波雷达方案占比(%)2022.1-9新上市车型毫米波雷达方案占比(%)数据来源：佐思汽研，国泰君安证券研究33另一方面，在全球L2及以上级别自动驾驶加速渗透背景下，毫米波雷达单车搭载量增长空间巨大。当前上车的毫米波雷达主要为前向雷达，通过一颗前向毫米波雷达探测前方车距以及角度，用于完成自主紧急制动和自适应巡航控制的中远程雷达应用。在L2+及以上自动驾驶中，如变道辅助、碰撞预警等更高阶的自动驾驶功能离不开毫米波雷达支持，除前向外，后向、角、侧向、舱内等都将成为毫米波雷达配备的新位置。单车毫米波雷达搭载情况将不仅发生“从无到有”的变化，更将不断从0-1发展阶段向1-10的阶段加速迈进，为毫米波雷达打开更广阔的需求空间；22021-20221150%毫米波毫米波雷达数量87%4444%22%12% -1% -1%0颗≥1颗0颗≥1颗1颗2颗3颗4颗5颗6颗车型销量增速(%)当前国内毫米波雷达及其芯片等组件市场均由国外厂商主导。国外厂商长期主导国内毫米波雷达市场，集中度高。2021年，博世、大陆、安波福、维宁尔、海拉分别位列中国毫米波雷达市场份额前五位，CR5=84%。国内77GHz毫米波雷达产品较为稀缺。国外的77GHz毫米波雷达产品不单独向中国销售，只提供全套系统，价格昂贵且一般也不会配备最新产品。国内芯片核心技术积累较少，整体市场处于初级发展阶段。近年随着中国集成电路和汽车电子产业发展，中国毫米波雷达核心芯片及组件供应企业开始打破封锁，国产化加速。目前市场主要由恩智浦、英飞凌等国外企业掌握，尤其GHz内仍处于追赶状态，进口依赖度超过95%Microsemi等国外厂商主导，进口依赖度非常高高频PCB由罗杰斯等国外厂商主导，进口依赖度高数据来源：智研咨询，华经产业研究院，国泰君安证券研究万都1%数据来源：高工智能汽车，国泰君安证券研究2020-2022年由新冠与地缘政治黑天鹅事件导致全球汽车产业经历“缺芯”危机。配备高阶辅助驾驶功能的智能汽车搭载的芯片数量相对传统燃油车和低等级辅助驾驶汽车已大幅增加。但疫情反复带来全球芯片产能和运力不足、俄乌冲突等地缘政治黑天鹅事件以及在此背景下主机厂/TierOne采取“饱和时订购”的策略导致过去3年内汽车芯片供需失衡放大，汽车芯片平均交付周期从疫情爆发时的12周攀升至顶峰时的27.1周。国内汽车产能面临巨大压力，来自海外的汽车芯片供应链受到考验。同时，从中美科技竞争的中长期视角看，培育独立、稳定的本土供应链对于国产主机厂而言亦具有较强动力和紧迫性。++L1BEV+L3数据来源：罗兰贝格，国泰君安证券研究22020-2022③危机持续④拐点初现②危机爆发26.826.325.5②危机爆发①危机初始①危机初始122.12全球汽车芯片平均交付周期(周)数据来源：罗兰贝格，国泰君安证券研究受益于国家政策促进，毫米波雷达及芯片的国产化进程加速：毫米波雷达及芯片最广泛的下游应用层面为智能汽车，从长期政策和产业导向形势来看，国家大力助推自动驾驶及汽车智能化发展，推动毫米波雷达及芯片市场规模增长及国产化进程不断加速。工业和信息化部工业和信息化部、交通运输部、国家标准化管理委员会主要内容一是规定了汽车雷达使用频率(76-79GHz频段)、主要使用场景，明确了发射功率及功率谱密度限值、通用杂散发射限值、特殊频段《汽车雷达无线电管理暂行规定》也不能用于在航空器(含无人机、气球、飞艇等)上装载使用的雷达。二是明确了汽车雷达无线电管理方式，即在76-79GHz频段内设置、使用汽车雷达，无需申请取得无线电台执照，但生产、进口在国内销售、使用的汽车雷达设备应当向国家无线电管理机构申请无《国家车联网产业标准体系建设交通参与者与路侧基础设施的信息交互，将人、车与智能交通基础联系起来，内容包括路侧通信系统、车路信息交互规则等。此外，指南(智能交通相关)》车辆还向路测系统和管控中心反馈其运行信息、异常状态等，提高系统的感知精度和响应速度。以新能源汽车为智能网联技术率先应用的载体，支持企业跨界协同，研发复杂环境融合感知、智能网联决策与控制、信息物理系统架构设计等关键技术，突破车载智能计算平台、高精度地图与定位、车辆与车外其他设备间的无线通信(V2X)、线控执行系统等核心。《关于促进道路交通自动驾驶技术发展与应用的指导意见》《新能源汽车产业发展规划 (2021—2035年)》交通运输部国务院办公厅革委、科技部、工业和信息革委、科技部、工业和信息化部、财政部改革委、中央网信办、科技部等8部门中共中央、国务院实施智能网联汽车道路测试和示范应用，加大车联网车路协同基础设施建设力度，加快智能汽车特定场景应用和产业化发展。培育壮大新增长点增长极的指导》到2025年，中国标准智能汽车的技术创新、产业生态、基础设施、法规标准、产品监管和网络安全体系基本形成。到2020年，完成决胜全面建成小康社会交通建设任务和“十三五”现代综合交通运输体系发展规划各项任务，为交通强国建设奠定坚推动先进制造业和现代服务业深度融合《交通强国建设纲要》发改委《产业结构调整指导目录(2019发改委年，征求意见稿)》国内已出现拥有技术优势并实现大规模量产上车的相关公司，具备进军海外毫米波雷达及芯片市场的可能性。以国内毫米波雷达芯片龙头加特兰为例：相较TI：同样采用CMOS工艺，但公司的芯片产品在集成度、功耗尺寸和易用性等方面占优，并且支持级联方案；相较NXP、英飞凌等其他龙头企业：部分国际巨头仍沿用传统SiGeBiCMOS工艺，尽管短时间内拥有产品尺寸、成熟度等优势，但随着行业整体集成化、低成本需求的不断提升，加特兰等使用CMOS工艺的企业将有望弯道超车。加特兰(CALTERAH)恩智浦(NXP)德州仪器(TI)英飞凌(Infineon)SoC/TransceiverSoCTransceiverTransceiverSoCTransceiver发射/接受通道4T4R/2T2R4T8R，最大输出功率13dB，6bitsdBdBmMHz下噪声系数12dB声系数11.5dB-15dB采样率50MSPS采样率40MSPS雷达信号处理基带硬件实现SRMCUARMCortexR4F+DSP加速+雷达硬件加速器片上内存支持级联功能安全认证ASIL-C片内天线支持AiP封装，可水平和俯仰探测尺寸cm功耗工艺数据来源：国泰君安证券研究数据来源：国泰君安证券研究座舱内的毫米波雷达将成应用新热点。智能座舱已成为智能汽车未来竞争的热点之一，安装在座舱车顶的毫米波雷达能够进行全区域、全目标的探测识别，且不受遮挡物影响。在毫米波雷达技术迭代驱动成本下降的背景下，小型化、低成本、私密性更好的座舱内毫米波雷达存在大量潜在需求。近年来，车内乘员感知监控系统(OMS)重视度不断提升。如EuroNCAP已将对儿童车内遗留检测(ChildPresenceDetection)纳入打分系统，标准要求检测出独自留在车内的孩子并向车主或紧急服务部门发出警报，以避免中暑死亡。中国新车评价规程(C-NCAP)与美国国家公路交通安全管理局 (NHTSA)也在制定新规则，在舱内强