《計算機行業智聯汽車系列深度28:毫米波雷達國產替代拐點已至-230220(52頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《計算機行業智聯汽車系列深度28:毫米波雷達國產替代拐點已至-230220(52頁).pdf(52頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、 行業及產業 行業研究/行業深度 證券研究報告 計算機 2023 年 02 月 20 日 毫米波雷達國產替代拐點已至 看好 智聯汽車系列深度 28 相關研究 計算機:數字經濟,仰望星空,增加白馬-計算機行業周報20230213-20230217 2023 年 2月 18日 TMT:從彈性主線,到“彈性+白馬”兼具-TMT 領域點評 2023 年 2 月 16日 證券分析師 劉洋 A0230513050006 蒲夢潔 A0230519110002 劉菁菁 A0230522080003 楊海燕 A0230518070003 戴文杰 A0230522100006 聯系人 劉菁菁(8621)23297
2、818 本期投資提示:預計行泊一體 5V5R 方案占比提升+ADAS 滲透率提升將帶動中國乘用車毫米波雷達市場規模從 2021 年的 52 億升至 2025 年的 204 億。毫米波雷達分為前雷達和角雷達(包括前角雷達和后角雷達),2021 年中國乘用車前雷達、后角雷達、前角雷達的前裝滲透率分別為 34%、14%、2%,我們預計 2025 年滲透率將分別提升至 70%、67%、45%。我們預計 2025 年普通前雷達單價為 400 元,4D 成像雷達單價 1000 元,角雷達單價 220元。由此計算預計 2025 年毫米波雷達市場規模為 204 億,其中前雷達 92 億(4D 成像雷達占 48
3、 億),后角雷達 67 億,前角雷達 45 億。三因素推動毫米波雷達持續降本。MMIC 工藝改進+國產突破+77GHz 替代 24GHz。雷達的兩大難點:設計和量產。(1)設計:雷達設計能力核心體現在天線設計和軟件算法兩個環節。前者決定了方位角和俯仰角性能(視場角、角分辨率、角度精度);軟件算法包括信號處理算法和數據處理算法。(2)量產:指生產制造能力,良率直接影響了產品成本,多家雷達廠商創始人都認為如何把雷達良率做高、成本做到足夠低是最難的環節。競爭格局:前雷達和角雷達前五都是海外 Tier1。前雷達集中度明顯高于角雷達,門檻更高,CR3 份額分別為 80%(博世、大陸、電裝)和 60%(博
4、世、海拉、安波福),CR5份額分別為 98%和 85%。前雷達市場的國產替代難度比角雷達市場更高,主要因為前雷達涉及到控制功能和功能安全。國內毫米波雷達市場由國外 Tier1 主導的根本原因:2015 年之前雷達芯片對中國禁售,因此中國毫米波雷達起步時間比國外晚了近 17 年(國外車載毫米波雷達起步于 1998 年,國內毫米波雷達起步于 2015 年)。國外雷達歷經 24GHz、77GHz、4D 雷達、4D 成像雷達四個階段,目前已經迭代到第五代;2018 年國內少數幾家廠商開始量產 24GHz 雷達,2019 年量產 77GHz 雷達,在第五代成像雷達上仍然是追趕狀態。我們認為從現在開始國產
5、毫米波雷達廠商替代國外廠商的時機已經成熟,主要因為:(1)原因 1:行泊一體成為趨勢,這讓國產系統廠商開始掌握行車系統話語權;如果行車系統仍由海外 Tier1 把控,那么和系統一起搭售的毫米波雷達是不可能用國產廠商的,必然會用海外 Tier1 自己的雷達。(2)原因 2:國內雷達性能已經和國外大廠接近。(3)原因 3:海外廠商較為封閉,不開放雷達原始數據。針對 3D/4D 毫米波雷達市場,中國本土廠商的競爭策略:(1)策略 1:“價格優勢+本地化服務優勢”的打法(典型代表:絕大多數本土雷達廠商)。(2)策略 2:前融合/中融合(典型代表:德賽西威、縱目科技、華為)。除了上述商業策略上的差異,“
6、先發優勢”和“戰略決策的前瞻性”也是在競爭中能夠突圍的關鍵原因,典型如目前國內本土毫米波雷達 Tier1 中份額排名第一的森思泰克。針對 4D 成像毫米波雷達市場,不同廠商分化為兩條技術路線:多芯片級聯(大陸、博世、采埃孚、華為等)&單芯片超大規模虛擬陣列(例如經緯恒潤)。路線二相較于路線一最大優勢在于點云數量更加密集,但主要障礙在于價格偏高,2025 年價格若能下降到 150 美金一顆,則路線二是更有性價比優勢的方案。相關標的:上游(1)芯片環節:英飛凌、NXP、TI 三家占據了毫米波雷達芯片行業近 90%份額,國內加特蘭微電子隨著中游國產雷達廠商崛起正加速替代海外份額。(2)PCB:羅杰斯
7、(美國)、Schweizer(施瓦茨,德國)、Isola(美國)、松下電工、四會富社、滬電股份、生益電子。其中 PCB 上游高頻覆銅板主要有羅杰斯、生益科技、AGC、松下、華正新材、Isola。(3)雷達專用塑料環節:laird、巴斯夫 BASF、帝斯曼 DSM、SABIC、寶理、東麗、南京聚隆、沃特股份、朗盛化學。(4)自動化生產設備:快克股份。中游雷達整機:森思泰克(定點和量產數量在國內排名第一)、楚航科技、德賽西威、華域汽車、經緯恒潤、縱目科技、福瑞泰克、保隆科技、蘇州豪米波、川速微波等。風險提示:4D 成像毫米波雷達技術路線變化風險;前/中融合對毫米波雷達競爭門檻產生變化的風險;降價風
8、險。請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 2 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 投資案件 結論和投資分析意見 我們預計 2025 年毫米波雷達市場規模為 204 億,其中前雷達 92 億(4D 成像雷達占 48 億),后角雷達 67 億,前角雷達 45 億。此前中國毫米波雷達市場被海外 Tier1 壟斷,但我們認為從現在開始國產毫米波雷達廠商替代國外廠商的時機已經成熟。針對 3D/4D 毫米波雷達市場,中國本土廠商采取了“價格優勢+本地化服務優勢”和“前融合/中融合”競爭策略。針對 4D 成像毫米波雷達市場,不同廠商分化為“多
9、芯片級聯”和“單芯片超大規模虛擬陣列”兩條技術路線。原因及邏輯 市場規模假設:預計 2025 年滲透率將分別提升至 70%、67%、45%。我們預計2025 年普通前雷達單價為 400 元,4D 成像雷達單價 1000 元,角雷達單價 220 元。我們認為國產替代拐點已至的原因:(1)原因 1:行泊一體成為趨勢,這讓國產系統廠商開始掌握行車系統話語權;如果行車系統仍由海外 Tier1 把控,那么和系統一起搭售的毫米波雷達是不可能用國產廠商的,必然會用海外 Tier1 自己的雷達。(2)原因2:國內雷達性能已經和國外大廠接近。(3)原因 3:海外廠商較為封閉,不開放雷達原始數據。國產廠商份額提升
10、所憑借的優勢:(1)價格+本地化服務優勢:國產雷達一般比國外雷達價格便宜 20-30%。(2)ADAS 系統廠商出于智能駕駛系統算法特點的角度自研不帶 MCU 的毫米波雷達,可以節省系統整體成本,還可以提升系統性能。有別于大眾的認識 市場認為毫米波雷達國產替代進程未來依然緩慢,我們認為國產替代拐點已至。市場尚未清晰認識毫米波雷達國產突圍的優勢,我們認為國內廠商份額提升的優勢主要有“價格優勢+本地化服務優勢”、“前融合/中融合”,另外“先發優勢”和“戰略決策的前瞻性”也是在競爭中能夠突圍的關鍵原因。市場只認識到 4D 成像毫米波雷達分為“多芯片級聯”和“單芯片超大規模虛擬陣列”兩條技術路線,但是
11、市場尚未認識到這兩種技術路線各自優劣勢,我們認為“單芯片超大規模虛擬陣列”路線相較于“多芯片級聯”路線最大優勢在于點云數量更加密集,但主要障礙在于價格偏高,2025 年價格若能下降到 150 美金一顆,則“單芯片超大規模虛擬陣列”是更有性價比優勢的方案。kUlYsUuWnXeXeZcZpW8ZbRaO7NsQnNoMtQfQoOtRfQsQtR8OpPzQMYtRoQMYmRsR 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 3 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 1.毫米波雷達持續降本推動滲透至中低端車型.7 1.1 降本主因:核心芯片工藝改進,成本下降 70%.7 1.2 降
12、本次因:國產突破,打破壟斷利潤.10 1.3 降本次因:77GHz 全面替代 24GHz.11 1.4 2025 年中國市場規模預計 204 億.12 2.雷達的兩大難點:設計和量產.14 3.為什么此前國產替代進展緩慢?.16 4.雷達國產替代時機已至.18 5.份額終局的關鍵:競爭策略的不同.22 5.1 芯片選型是前提.22 5.2 普通 3D/4D 雷達不同廠商的競爭策略.27 5.3 4D 成像雷達不同廠商的技術路線之爭.29 6.變數:幾個重要的雷達行業趨勢補充.32 6.1 天線趨勢:從 AoB 發展為 AiP.32 6.2 算力趨勢:更多計算任務從雷達轉移到域控.33 6.3
13、4D 成像毫米波雷達替代激光雷達?.34 7產業鏈相關標的.36 8附錄:毫米波雷達分類和基本原理.45 目錄 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 4 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 圖表目錄 圖 1:主流廠商車載毫米波雷達 BOM 成本構成.7 圖 2:汽車毫米波雷達核心元器件功能框圖.8 圖 3:汽車毫米波雷達 MMIC 芯片:GaAs 工藝將逐漸消失,CMOS 工藝占比將上升并替代 SiGe 成為主流工藝.9 圖 4:77GHz 毫米波雷達芯片工藝演進趨勢.9 圖 5:隨著 MMIC 工藝的改進,毫米波雷達整體成本也隨之下降.10 圖 6:傳統毫米波雷達價格趨
14、勢預測.10 圖 7:4D 成像毫米波雷達價格趨勢預測.10 圖 8:77GHz 相比于 24GHz 毫米波雷達天線陣列的尺寸可以在 X 和 Y維度上減小約 3倍.11 圖 9:24GHz 車載毫米波雷達從 2020 年開始將逐步被 77GHz 車載毫米波雷達取代.12 圖 10:2020-2021 年中國乘用車毫米波前雷達和角雷達前裝搭載量.12 圖 11:ADAS 感知方案向 3R1V、5R1V 升級.13 圖 12:Veoneer、大陸集團、采埃孚、海拉毫米波雷達天線布局舉例(物理陣列和虛擬陣列).14 圖 13:毫米波雷達信號處理流程.15 圖 14:2021 年中國乘用車毫米波雷達前
15、裝市場份額(整體、前雷達、角雷達)16 圖 15:國內外毫米波雷達產業發展歷程對比.17 圖 16:2021 年中國乘用車 ADAS 行車系統市場份額.19 圖 17:2022 年 1-10 月中國乘用車 L2 行車系統市場份額.19 圖 18:博世智能座艙、智能駕駛長期規劃.19 圖 19:英飛凌車載毫米波雷達解決方案.22 圖 20:NXP 車載毫米波雷達產品組合.23 圖 21:TI 毫米波雷達芯片.24 圖 22:Arbe 已經推出了 2 款 4D 成像雷達芯片組.26 圖 23:Arbe 雷達與競品的性價比對比.26 圖 24:加特蘭微電子車規級雷達芯片產品線.27 圖 25:前融合
16、、中融合、后融合的區別.28 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 5 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 圖 26:各廠商 4D 成像雷達虛擬通道數.30 圖 27:傲酷通過虛擬孔徑成像算法提升毫米波雷達角分辨率.31 圖 28:PCB 板載天線與芯片集成天線的對比.32 圖 29:毫米波雷達和域控算力分配發展趨勢.34 圖 30:Mobileye 預計 4D 成像毫米波雷達上車后可以使激光雷達數量由 3 顆變為 1 顆.34 圖 31:2019 毫米波雷達芯片份額(77GHz/24GHz).37 圖 32:2018 年全球高頻 PCB 覆銅板市場份額.37 圖 33:
17、羅杰斯用于 77/79GHz 汽車毫米波雷達的高頻覆銅板材料.37 圖 34:生益科技用于 24GHz 和 77GHz 汽車毫米波雷達的高頻覆銅板材料.37 圖 35:毫米波雷達天線罩(前蓋)、底板(后蓋)、電磁屏蔽材料(吸波板)示意圖.38 圖 36:華域汽車電子核心產品.40 圖 37:華域汽車 4D 雷達產品.40 圖 38:福瑞泰克毫米波雷達產品規劃.41 圖 39:縱目第一代角雷達 SDR1.42 圖 40:縱目科技 L3 級泊車搭配了 4 顆 SDR1 雷達.42 圖 41:保隆科技毫米波雷達產品線.42 圖 42:納瓦電子毫米波雷達產品路線圖.43 圖 43:蘇州豪米波產品和規劃
18、.44 圖 44:車載毫米波雷達按距離分主要以 SRR/MRR/LRR 三種為主.45 圖 45:車載毫米波雷達主要使用 4 個工作頻段:24GHz 和 77GHz.46 圖 46:鋸齒波 FMCW 雷達信號:頻率與時間的關系.46 圖 47:FMCW 雷達信號:振幅與時間的關系.46 圖 48:毫米波雷達“一個幀的基本參數”示意圖.47 圖 49:毫米波雷達四大類性能指標以及主要影響因素.48 表 1:中國乘用車毫米波雷達市場規模測算.13 表 2:乘用車毫米波雷達首次量產時間和客戶情況.20 表 3:國內外主要廠商前雷達產品性能參數.20 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲
19、明 第 6 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 表 4:國內外主流廠商角雷達產品性能參數.21 表 5:Arbe 毫米波雷達芯片和收入指引、單價變化.26 表 6:主流廠商 4D 成像毫米波雷達性能參數.31 表 7:主流前裝上車的前向激光雷達產品參數.35 表 8:不同類型雷達典型 Chirp 參數設置.47 表 9:TI 汽車毫米波雷達芯片主要參數.48 表 10:FOV 取決于天線間隔,角分辨率取決于天線數量和天線間隔.49 表 11:毫米波雷達行業重點公司估值表.51 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 7 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 本文重點并非技術
20、科普,因此將車載毫米波雷達原理、作用、分類放在最后一節附錄,對于初次認識毫米波雷達的投資者可以先跳轉至最后一節,有一定了解的投資者可以直接從第一節開始閱讀。正文部分重點在于論證為什么當前已經到了毫米波雷達國產替代的拐點以及主流國產廠商不同的競爭策略會是搶奪未來份額的關鍵。1.毫米波雷達持續降本推動滲透至中低端車型 1.1 降本主因:核心芯片工藝改進,成本下降 70%毫米波雷達核心元器件主要是 MMIC、毫米波雷達專用處理器、PCB,占 BOM 比重分別為 20%、30%、10%。毫米波雷達 MMIC 芯片集成了鋸齒波發生器、合成器、功率放大器 PA、低噪聲放大器 LNA、濾波器、模數轉換器 A
21、DC 等器件;主要作用是產生并放大、接收毫米波信號,最后將毫米波信號轉化為數字信號。毫米波雷達專用處理器集成了CPU、雷達信號專用處理單元、存儲(SRAM、Flash、DDR/LPDDR),其中雷達信號專用處理單元可以是 FPGA、DSP、或者專用單元。圖 1:主流廠商車載毫米波雷達 BOM 成本構成 資料來源:Yole,申萬宏源研究 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 8 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 從毫米波雷達工作流程也可以看出,“MMIC”芯片和“雷達專用處理器”是毫米波雷達最核心的兩大元器件。以 77GHz 車載毫米波雷達為例,MMIC 芯片上的鋸齒波發
22、生器和合成器生成 25.3-27GHz 周期性的 Chirp 信號,經過 3 倍頻器將 Chirp 信號的頻率變換為 76-81 GHz,一部分信號被傳輸至混頻器另一部分傳輸至移相器將信號的相位移動一定角度,再經過功率放大器(PA)放大信號之后通過發射天線將 Chirp 信號發射到遠方物體上,經過物體反射由接收天線接收反射回來的信號。反射回來的信號經過低噪聲放大器(LNA)放大天線接收到的信號并且降低噪聲干擾之后,傳到混頻器將 Rx 信號和 Tx 信號進行混頻得到 IF 中頻信號,傳輸到低通濾波器(用于限制信號,僅允許頻率之差的信號通過),通過 ADC 進行采樣和模數轉換最終將中頻信號轉化為數
23、字信號以上所有過程由MMIC 芯片器件完成處理。之后,數字信號再傳輸到集成了 DSP 和 MCU 的毫米波雷達專用處理器上經過算法計算出距離、速度、方位角和俯仰角,并進行目標分類和識別。圖 2:汽車毫米波雷達核心元器件功能框圖 資料來源:申萬宏源研究 MMIC 芯片工藝改進(GaAs-SiGe-CMOS)推動車載毫米波雷達系統成本持續下行至初代工藝對應成本的 30%。(1)GaAs工藝時代(1990-2007):早期 PCBA 上大部分的器件都可以使用硅來制造,只有射頻部分沒有辦法使用,主流都是采用砷化鎵(GaAs)的工藝來制造;由于砷化鎵工藝所需要的材料比較稀缺,不管是材料成本和制造成本都比
24、較高,對于生產線的要求也很高。因此在 2009 年之前,毫米波雷達中的前端射頻芯片最初也是使用的 GaAs 工藝,而且集成度很低,一個毫米波雷達只需要 7-8 顆 MMICs、3-4 顆BBICs,所以前端射頻芯片成本非常高占毫米波雷達整體成本大約 40%左右。(2)SiGe工藝時代(2007-2017):SiGe(鍺硅)擁有硅工藝的集成度、良率和成本優勢,從 2009年開始 SiGe 工藝逐漸代替 GaAs 工藝,毫米波雷達前端射頻芯片的集成度大幅提升,一個毫米波雷達只需要 2-5 顆 MMICs、1-2 顆 BBICs,毫米波雷達整個系統成本降低 50%,其中前端射頻芯片 MMIC 占總成
25、本比重從 40%下降至 36%。(3)CMOS 工藝時代(2017年至今):最初 CMOS 工藝沒法用在毫米波雷達芯片,是因為不能工作在高頻中,以 180nm為例,SiGe 可以工作在 180GHz 以上,而 CMOS 工作頻率只能達到 40GHz;直到 2010年工藝進步到 40nm,才使得 CMOS 用于 77GHz 毫米波雷達成為可能。由于 CMOS 晶圓 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 9 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 價格非常便宜(SiGe 是 8 英寸晶圓,CMOS 是 12 英寸晶圓,1 個 12 英寸晶圓比 8 英寸晶圓產出的芯片數量要多很多,
26、SiGe 單顆芯片成本比 CMOS 高約 20%)而且集成度非常高(可以把 MMIC 和數字處理芯片同時集成到一起),一個毫米波雷達只需要 1 顆 MMIC芯片、1 顆 BBIC 芯片;CMOS 工藝與上一代 SiGe 相比,毫米波雷達整體系統成本進一步下降了 40%,其中 MMIC 占系統總成本比重從 36%下降至 18%。(4)SoC 時代(2019年至今):還會帶來 30%的成本降低,而 CMOS AiP(封裝天線)將會讓成本進一步下降。(資料來源:加特蘭微電子,見圖 5)圖 3:汽車毫米波雷達 MMIC 芯片:GaAs 工藝將逐漸消失,CMOS 工藝占比將上升并替代 SiGe 成為主流
27、工藝 資料來源:Yole,申萬宏源研究 圖 4:77GHz 毫米波雷達芯片工藝演進趨勢 資料來源:加特蘭微電子,高工智能汽車,申萬宏源研究 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 10 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 圖 5:隨著 MMIC 工藝的改進,毫米波雷達整體成本也隨之下降 資料來源:加特蘭微電子,申萬宏源研究 1.2 降本次因:國產突破,打破壟斷利潤 國內 77GHz 毫米波雷達啟動是在 2015 年,國內最早量產國產 24GHz 毫米波雷達是在 2018 年,國產廠商最早量產國產 77GHz 毫米波雷達是在 2019 年。2015 年左右,NXP向國內少數本
28、土企業開放 77GHz CMOS 毫米波雷達芯片,國產毫米波雷達的征程由此開始。2016 年 TI 向任意客戶全面開放 77GHz CMOS 毫米波雷達芯片,引發了第一波車載毫米波雷達創業熱潮。2018 年,以森思泰克、華域汽車為代表的國產毫米波雷達廠商率先量產 24GHz 毫米波雷達。2019 年森思泰克、納瓦電子率先量產 77GHz 毫米波雷達,隨后華域汽車、德賽西威、楚航科技等國產廠商也陸續量產 77GHz 雷達。從 2018 年以來毫米波雷達價格呈現持續下降趨勢,主要由于雷達獲得國產突破,國內廠商將長期占據壟斷地位的海外雷達廠商價格打了下來。目前角雷達單價大約 250 元,普通 3D/
29、4D 前雷達單價大約 500 元,4D 成像毫米波雷達單價大約 1500 元,而 4D 成像雷達價格將從 1500 元下降至 1000 元左右。圖 6:傳統毫米波雷達價格趨勢預測 圖 7:4D 成像毫米波雷達價格趨勢預測 資料來源:高工智能汽車,申萬宏源研究 資料來源:高工智能汽車,申萬宏源研究 備注:用于智能駕駛的毫米波雷達分為前雷達和角雷達,前雷達安裝在車輛格柵和前保險杠上,角雷達安裝在車身四角。其中前雷達主要實現 ACC(自適應巡航)、AEB(緊 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 11 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 急剎車制動)功能;前角雷達主要實現橫穿車
30、輛預警、行人和自行車識別,后角雷達主要實現 BSD、變道輔助功能。1.3 降本次因:77GHz 全面替代 24GHz 77GHz 毫米波雷達必然將完全取代 24GHz 毫米波雷達,一方面是因為性能上:77GHz 毫米波雷達的波長比 24GHz 更小,并且可用帶寬比 24GHz 更大,從原理上來講就可以實現更好的性能。A.波長差異:77GHz 毫米波波長是 3.9mm,24GHz 毫米波波長大約 12.5mm。B.可用帶寬差異:76-77GHz 有 1G 頻段可以用,而 77-81 有 4G 頻段可以用;而在 24GHz 這個頻段只有 250M 可以用。上述兩個原理上的差異會直接導致以下性能指標
31、上的差異:(1)距離分辨率:掃頻帶寬越寬,距離分辨率越小。77GHz 的掃頻帶寬是 24GHz 的4 倍甚至 16 倍,77GHz毫米波雷達能夠實現更小的距離分辨率,性能更好。實際上,77GHz雷達可實現的距離分辨率通常為 4cm,24GHz 雷達分辨率為 75cm。(2)速度分辨率:假設幀周期相同,和波長越小,速度分辨率越小。77GHz 的波長是 24GHz 的 1/3,所以 77GHz 毫米波雷達的速度分辨率要比 24GHz 精細 3 倍以上。(3)角分辨率:假定 PCB 面積相當,那么角分辨率是和 PCB 天線陣的電尺寸大小是正相關的。在相等的 PCB 面積下,波長越小,能夠擺放的天線和
32、天線陣就越大(因為天線間距一般設為波長的一半),所以能夠提升角分辨率。另一方面是因為從成本上講,77GHz 雷達工作波長變小,對應雷達天線尺寸和口徑變小能夠讓雷達尺寸變小進而成本降低。天線間隔一般取波長的一半,而 77GHz 的電磁波波長是 24GHz 的 1/3,因此整體天線陣列尺寸也可以分別在長和寬上減小約 3 倍。圖 8:77GHz 相比于 24GHz 毫米波雷達天線陣列的尺寸可以在 X 和 Y 維度上減小約 3 倍 資料來源:CSDN,申萬宏源研究 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 12 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 圖 9:24GHz 車載毫米波雷達從
33、 2020 年開始將逐步被 77GHz 車載毫米波雷達取代 資料來源:Yole,申萬宏源研究 1.4 2025 年中國市場規模預計 204 億 2021 年中國乘用車前雷達、后角雷達、前角雷達的前裝滲透率分別為 34%、14%、2%。2021 年中國乘用車前裝毫米波雷達出貨量總計 1360 萬顆,同比+42.3%,其中:前雷達 692 萬顆,同比+27%,滲透率為 33.9%。角雷達 668 萬顆,同比+63%,其中:后角雷達 580 萬顆,滲透率 14%;前角雷達 88 萬顆,滲透率 2%。圖 10:2020-2021 年中國乘用車毫米波前雷達和角雷達前裝搭載量 資料來源:高工智能汽車,申萬
34、宏源研究 預計行泊一體 5V5R 方案占比提升+ADAS 滲透率提升將帶動中國乘用車毫米波雷達市場規模從 2021 年的 52 億升至 2025 年的 204 億。2021 年,L1 級 ADAS 系統的主流感知方案 1R1V 和 1R 的市場份額開始萎縮,3R1V 方案(1 個前雷達+2 個后角雷達)占 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 13 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 比上升;L2 級 ADAS 系統感知方案中,1R1V 份額下滑,但仍然是市場主流,3R1V 占比上升,5R1V 方案(1 個前雷達+2 個后角雷達+2 個前角雷達)逐步增長。根據下表中的假設
35、,我們計算得到 2021 年中國乘用車毫米波雷達市場規模為 52 億,其中前雷達 35 億,后角雷達 14 億,前角雷達 2 億;我們預計 2025 年毫米波雷達市場規模為 204 億,其中前雷達 92 億(4D 成像雷達占 48 億),后角雷達 67 億,前角雷達 45 億。圖 11:ADAS 感知方案向 3R1V、5R1V 升級 資料來源:高工智能汽車,申萬宏源研究 表 1 1:中國乘用車毫米波雷達市場規模測算 2020 年 2021 年 2022E 2023E 2024E 2025E 中國乘用車總銷量 1928.8 2015 2095 2158 2223 2267 YOY-7%4%4%3
36、%3%2%一、前雷達 滲透率 28%34%43%52%61%70%出貨量(萬顆)545 692 901 1122 1356 1587 前雷達市場規模合計 33 35 44 57 76 92 1、普通前雷達占比 100%100%97%90%80%70%出貨量(萬顆)545 689 874 1010 1085 1111 單價(元)600 500 450 400 400 400 市場規模(億元)33 34 39 40 43 44 2、4D成像雷達占比 0%0.50%3%10%20%30%出貨量(萬顆)3.46 27 112 271 476 單價(元)2000 1800 1500 1200 1000
37、市場規模(億元)1 5 17 33 48 二、前角雷達 滲透率 1%2%5%15%30%45%出貨量(萬顆)42 88 210 647 1334 2041 單價(元)300 250 250 230 220 220 市場規模(億元)1 2 5 15 29 45 三、后角雷達 滲透率 10%14%22%35%52%67%行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 14 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 2020 年 2021 年 2022E 2023E 2024E 2025E 出貨量(萬顆)368 580 901 1502 2298 3056 單價(元)300 250 250 2
38、30 220 220 市場規模(億元)11 14 23 35 51 67 四、總計 中國毫米波雷達市場規模(億元)45 52 72 107 156 204 前向 ADAS 系統滲透率 30%39%50%60%70%80%-1V 2%4%7%8%9%10%-xV1R 21%23%22%17%9%3%-xV2R 1%3%4%5%6%6%-xV3R 6%9%13%15%16%16%-xV5R 1%2%5%15%30%45%備注:2020 年和 2021 年部分歷史數據來自高工智能汽車,見圖 10 和圖 11 資料來源:高工智能汽車,申萬宏源研究 2.雷達的兩大難點:設計和量產 雷達設計能力核心體現在
39、天線設計和軟件算法兩個環節。天線設計是各家雷達廠商能夠做出差異化的關鍵環節之一,決定了方位角和俯仰角性能(視場角、角分辨率、角度精度)。以天線布局設計為例:同樣是 3 發 4 收雷達,大陸集團、維寧爾、采埃孚在天線陣列設計上就很不一樣,水平和垂直方向上的天線間隔和天線數量不同,進一步影響了方位角和俯仰角性能(視場角、角度精度、角分辨率,具體關系見最后一節附錄中的公式)。例如大陸集團 3 發 4 收 MRR虛擬陣列水平孔徑有 31 個單位,垂直孔徑有 2 個單位;Veoneer 的 3 發 4 收 SRR水平孔徑有 13 個單位,垂直孔徑有2 個單位這兩款雷達物理天線數量都是相同的,但是對應虛擬
40、陣列水平孔徑不同,是由天線布局上的差異帶來的。圖 12:Veoneer、大陸集團、采埃孚、海拉毫米波雷達天線布局舉例(物理陣列和虛擬陣列)行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 15 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 備注 1:圖中列舉的 Veoneer 雷達是 SRR,77GHz,3TX4RX;大陸集團雷達是 MRR,77GHz,3TX4RX;采埃孚雷達是 MRR,77GHz,3TX4RX;海拉雷達是 SRR,77GHz,2TX4RX 備注 2:上面四張圖,每張圖中的上半部分是物理陣列,下半部分為虛擬陣列;天線虛擬陣列由天線物理陣列布局推導得出 資料來源:凡知雜貨鋪,申
41、萬宏源研究 軟件算法包括信號處理算法和數據處理算法,分別針對“信號處理”和“數據處理”兩個雷達計算環節,前者在 DSP 上計算,后者在 MCU 上計算?!靶盘柼幚怼杯h節是將ADC 采樣后的原始數據計算處理轉化為點云數據的過程;“數據處理”是對點云數據處理的過程,包括追蹤、目標分類、數據融合等環節以及更上層的 ACC/AEB/BSD 等應用算法。舉例說明算法對雷達性能的影響:(1)案例 1-超分辨算法:如何提升雷達角分辨率是各家雷達廠商最關注的問題之一,為了提升角分辨率最近超分辨算法開始從深度學習視覺領域應用到雷達領域(超分辨算法主要作用是把低分辨率圖像轉化為高分辨率圖像)。(2)案例 2-虛擬
42、孔徑成像算法:雷達初創公司傲酷利用虛擬孔徑成像算法,其 6 發 8 收的 2 片級聯雷達 EAGLE 宣稱可以達到 0.5方位角分辨率,1俯仰角分辨率,而大陸集團12 發 16 收 4 片級聯的雷達方位角分辨率為 1,俯仰角分辨率為 2.3,傲酷硬件配置更低但通過軟件算法將角分辨率等表觀性能指標做到比硬件更強的雷達還要好的性能。毫米波雷達軟件人員配置遠大于硬件人員配置,由此可見軟件算法對毫米波雷達的重要性。凌波微步創始人于勝民認為在毫米波雷達總成本里算法大概占 70%,硬件占 30%。從毫米波雷達公司人員配置上來說,研發人員中軟件人員:硬件人員大概是 5:1 的比例。由此可以看出軟件算法在毫米
43、波雷達研發中的重要程度。圖 13:毫米波雷達信號處理流程 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 16 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:NXP,申萬宏源研究 量產主要是指生產制造能力,良率直接影響了產品成本,多家雷達廠商創始人都認為如何把雷達良率做高、成本做到足夠低是最難的環節。納瓦電子總裁李建林提到過:“如果將供應商能力的滿分數設置為一百的話,研發占三十分,生產則占七十分”。產品的直通率(從物料加工到組裝成品一次性成功合格品的比率)和良率直接決定了產品的穩定性可靠性和成本的高低。從行業來看,目前業內的產品直通率為 70-80%左右,納瓦電子的直通率在 202
44、0 年 10 月已經達到 97%。楚航科技創始人楚詠焱也在高工智能汽車會議上提到過“毫米波雷達的性能倒不是最難的,其實如何把價格做到最便宜把良率做到最高是比較難的”。小批量的雷達產品樣件是容易的,但是實現量產是件門檻很高的事,不僅需要嚴格把控品質,將產線調試跑通,還要做到快速標定,以保證產品品質的一致性。形成“產能上升-良率上升-BOM 成本下降-銷量上升”的正循環,可以使得雷達價格足夠便宜,目前楚航能做到 97-98%的良率。森思泰克創始人秦屹也說過:“搞明白雷達怎么研發只是第一步,而后續的測試流程和量產與質量管控體系才是重中之重(雷達的研發、測試和制造流程)”。3.為什么此前國產替代進展緩
45、慢?競爭格局:前雷達和角雷達前五都是海外 Tier1;而且前雷達集中度明顯高于角雷達,門檻更高,CR3 份額分別為 80%和 60%,CR5 份額分別為 98%和 85%。前雷達集中度高于角雷達說明前雷達行業門檻和競爭難度明顯高于角雷達。角雷達也成為國產廠商相對而言容易突破的細分市場,森斯泰克在角雷達市場排名第 6(國內本土廠商中排名第 1),但是在前雷達市場份額卻幾乎為 0。圖 14:2021 年中國乘用車毫米波雷達前裝市場份額(整體、前雷達、角雷達)行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 17 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:高工智能汽車,申萬宏源研究 由
46、于 2015 年之前雷達芯片禁售,因此中國毫米波雷達起步時間比國外晚了近 17 年,這是導致目前國內雷達市場仍由國外 Tier1 主導的最根本原因。國外車載毫米波雷達起步于 1998 年,歷經 24GHz、77GHz、4D 雷達、4D 成像雷達四個階段。(1)24GHz 雷達:1998 年 24GHz 毫米波雷達首次搭載在奔馳上,國外 24GHz毫米波雷達由此起步。(2)77GHz 雷達:2010 年 77GHz 雷達 MMIC 問世,相較于 24GHz毫米波雷達,77GHz 能夠讓雷達尺寸變小進而成本降低,另外能夠多集成幾個通道,性能大幅提升,這是汽車雷達大規模量產裝車的重要里程碑。(3)4
47、D 雷達:在 2015 年之前毫米波雷達只能獲得 3D 信息(距離、速度、方位角)只能做水平探測,不能獲得高度信息;到 2015 年大陸博世發布第四代雷達,整個雷達行業進入 4D 雷達時代,相比于 3D 雷達新增俯仰角,從而能夠獲得高度維度信息。(4)4D 成像雷達:2020 年 9 月大陸發布成像雷達大陸 ARS540,雷達開始進入 4D 成像時代,雷達從此可以生成相對密集的點云,毫米波雷達作用也從對外輸出目標變為對周圍環境建模。國內毫米波雷達起步于 2015 年,2018 年少數幾家廠商開始量產 24GHz 雷達,2019年量產 77GHz 雷達,在第五代成像雷達上仍然是追趕狀態。相比之下
48、,國內廠商從 2015年才逐步拿到毫米波雷達芯片開始研發 24GHz 毫米波雷達,此時國外已經量產第四代 4D雷達而且開始著手研發第五代 4D 成像毫米波雷達。在 4D 成像毫米波雷達上,2021 年大陸集團已經量產 ARS540,采埃孚 4D 成像雷達 2022 年也已經搭載到上汽飛凡 R7,博世進展稍慢在 2021 年 10 月首次展示了第五代雷達(至尊版),但是沒有公布具體量產時間;而絕大多數國內 Tier1 仍在研發中,僅少數廠商拿到 4D 成像雷達定點(例如福瑞泰克拿到吉利路特斯定點并預計 2022 年底量產,楚航科技也將在 2022 年底量產)。圖 15:國內外毫米波雷達產業發展歷
49、程對比 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 18 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:Yole,申萬宏源研究 另外,還需要特別說明的是:前雷達市場的國產替代難度比角雷達市場更高(因此前雷達市場集中度更高),主要因為前雷達涉及到控制功能和功能安全。一個完整的 ADAS系統涉及感知、決策規劃、控制執行三大環節,角雷達更多是輔助功能,前雷達會涉及到控制功能,所以前雷達漏報率和誤報率要求比角雷達要求更高,前雷達的進入門檻也高于角雷達。具體而言,角雷達提供的是 BSD(盲點監測)、LCA(變道輔助)、RCTA(后方交通穿行提示)、DOW(開門預警)、RCW(后向碰撞預警
50、)、FCTA(前方交通穿行提示)、FCW(前防撞預警)等預警性功能,最終輸出的結果是警告提示;而前雷達提供的是 AEB(緊急剎車制動)、ACC(自適應巡航),最終輸出的結果是進行剎車、加減速等控制功能。因此國內本土毫米波雷達廠商通常是從“乘用車角雷達”市場開始切入,再切入“商用車前雷達”市場(重卡和客車強制性安裝),最后進入“乘用車前雷達”市場。4.雷達國產替代時機已至 雖然此前毫米波雷達國產替代進展緩慢,但是我們認為從現在開始國產毫米波雷達廠商替代國外廠商的時機已經成熟,主要因為:原因 1:行泊一體趨勢已經確定,我們預計行泊一體滲透率將從 5%(2022 年)提升至 45%(2025 年)。
51、行泊一體是從 2022 年下半年興起的行業趨勢,之前行車系統和泊車系統各自用一套獨立的傳感器和控制器,感知單元和算力都是獨立的無法復用;行泊一體就是把行車和泊車算法同時運行在一個 SoC 上,同時實現算力和傳感器的深度復用,整體成本相較于行車和泊車兩套系統的形式可以節省 20-30%。行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 19 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 行泊一體對于雷達國產替代的意義在于:行泊一體趨勢讓國產系統廠商開始掌握行車系統話語權;如果行車系統仍由海外 Tier1 把控,那么和系統一起搭售的毫米波雷達是不可能用國產廠商的,必然會用海外 Tier1 自己的雷
52、達。國外在行泊一體方案上比國內反應慢,至今仍然沒有 5V5R 行泊一體方案儲備應對已經火起來的市場趨勢??梢钥吹讲┦?V5R行泊一體方案預計于 2024 年量產。博世與文遠知行合作開發的 L2+級別高階智能駕駛方案(覆蓋城市、高架以及高速等應用場景)已獲得定點,預計將于 2023 年量產,但是是基于大算力域控制器(5R13VxL)而非 5V5R低算力行泊一體方案。圖 16:2021 年中國乘用車 ADAS 行車系統市場份額 圖 17:2022 年 1-10 月中國乘用車 L2 行車系統市場份額 資料來源:高工智能汽車,申萬宏源研究 資料來源:高工智能汽車,申萬宏源研究 圖 18:博世智能座艙、
53、智能駕駛長期規劃 資料來源:博世,申萬宏源研究 原因 2:國內雷達性能已經和國外大廠接近。理想汽車已經搭載了森思泰克的前雷達和角雷達。此前 2021 款理想 ONE 采用的是博世第五代毫米波雷達,但是由于芯片短缺,理想汽車也找到國內頭部毫米波雷達公司森思泰克進行補充。2019 年森思泰克在研車載雷達項目 16 個,2021 年定點車型 100 多個。森思泰克全套 5R 毫米波雷達解決方案已經拿 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 20 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 下兩家國內排名前三的頭部車企定點,并且分別在 2022 年底和 2023 年 Q2 末量產上市。楚航
54、科技也已經獲得長城汽車、長安、奇瑞、哪吒汽車、零跑汽車等 30 多家整車廠 50 多款車型的前裝定點(其中哪吒和零跑定點項目包括前雷達)。德賽西威毫米波雷達也已經在奇瑞、通用五菱量產。國產雷達逐漸在一線自主品牌和新勢力拿到定點并且量產,說明國內雷達產品和國外同級別產品相比性能已經十分接近。表 2 2:乘用車毫米波雷達首次量產時間和客戶情況 公司 24GHz 角雷達 77GHz 角雷達 前雷達 客戶 森思泰克 2018 年 2019 年 一汽奔騰、一汽紅旗、東風、吉利、理想、長安 德賽西威 2019 年 2021 年 2023 年 長城、奇瑞、通用五菱 華域汽車 2018 年 2019 年 上汽
55、乘用車、上汽大通 楚航科技-2020 年 2022 年 長城、長安、奇瑞、東風、江鈴、海馬、大運、零跑、合眾 經緯恒潤 2023 年 2021 年 江鈴福特,春風動力摩托車(乘用車、商用車、摩托車累計 10+家客戶)蘇州豪米波 2018 年 江鈴新能源汽車,宇通客車,東風雷諾,江淮汽車 納瓦電子-2018 年 2020 年 一汽解放、北汽新能源、法國標致 PSA、卡特彼勒 木??萍?國內多家新能源汽車 蠻酷科技 2021 年 川速微波 江淮汽車、一汽解放、上汽紅巖、三一重工、東風汽車 華為 2022 年 福瑞泰克 2021 年 2020 年 吉利路特斯 保隆科技 2020 年 2021 年 商
56、用車 縱目科技 2022 年 問界 M5 幾何伙伴 2023 年 上汽 承泰科技 北汽新能源 行易道 2023 年 韓國知名車企 為升科 一汽解放、重汽、陜重汽、江淮、華菱星馬、江鈴;角雷達和艙內雷達已經在廣汽量產供貨 資料來源:申萬宏源研究 表 3 3:國內外主要廠商前雷達產品性能參數 型號 ARS540 ARS430 ARS408 ARS404 第五代 ST A77-5 ST A77-6 FVR40 天蝎座(短距)天蝎座(長距)廠商 大陸集團 大陸集團 大陸集團 大陸集團 博世 森思泰克 森思泰克 福瑞泰克 縱目科技 蠻酷 蠻酷 類型 前雷達(4D)前雷達 前雷達 前雷達 前雷達 前雷達
57、前雷達 前雷達 前雷達 前雷達 前雷達 頻率 77GHz 77GHz 77GHz 77GHz 77GHz 77GHz 77GHz 77GHz 77GHz 最大探測距離 300m 250m 170m 170m 210m 210m 280m 300m 210m 80m 250m 距離精度 0.10.3m 0.1m 0.20 m 0.10 m 0.11-0.15m 0.23m 0.2m 0.1m 0.1m 0.16m 0.16m 距離分辨率 0.4m 0.39m 0.75m 0.4m 0.21-0.29m 0.9m 0.1m 0.2m 0.33m 0.33m 水平視場角 120 18 18 18 1
58、20 30 120 120 120 120 24 方位角度精度 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.3 0.2 0.5 0.3 0.3 方位角度分辨率 1.2 1.6 3.3 4.6 3 3 2 1 4 4 最高速度 400km/h 400km/h 400km/h 400km/h 400km/h-400km+200km/h-11070m/s 240km/h 速度探測精度 0.1km/h 0.1km/h 0.1km/h 0.1km/h 0.06m/s 0.03m/s 0.03m/s 0.05m/s 0.05m/s 0.05m/s 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第
59、21 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 型號 ARS540 ARS430 ARS408 ARS404 第五代 ST A77-5 ST A77-6 FVR40 天蝎座(短距)天蝎座(長距)速度分辨率 0.1m/s 0.43km/h 0.28km/h 0.28km/h 0.29m/s 0.1m/s 0.09m/s 0.2m/s 0.2m/s 0.2m/s 0.2m/s 俯仰視場角 8 18 18 30 16 24 30 16 俯仰角精度 0.1 0.2 0.6 0.5 0.5 俯仰角分辨率 2.3 6 4 1 資料來源:慧爾視官網,智車官網,云創傳感官網,申萬宏源研究 表 4 4:國內外主流廠
60、商角雷達產品性能參數 型號 SRR308 第五代 ST A79-1 ST A79-2 SDR1 國際 A 國際 B 雙魚座 廠商 大陸集團 博世 森思泰克 森思泰克 縱目科技 蠻酷 類型 角雷達 角雷達 角雷達 角雷達 角雷達 角雷達 角雷達 角雷達 頻率 24GHz 77GHz 79GHz 79GHz 77GHz 77GHz 77GHz 最大探測距離 95m 160m 80m 110m 80m 110m 75m 120m 距離精度 0.2 m 0.09-0.12m 0.35m5m 0.1m 0.05m 0.1m 0.15m 0.1m 距離分辨率 1.0 m 0.45-0.47m 0.75m
61、0.23m 0.2m 0.36m 0.3m 0.18m 視場角 150 150 150 150 150 150 90 150 角度精度 5 0.1-0.4 0.5 0.5 0.3 0.3 0.3 角度分辨率 14 4.5 13 8.5 6 4 8.5 4 最高速度 300 km/h 55.5m/s 75m/s 240km/h 速度探測精度 0.2 km/h 0.04-0.06m/s 0.14m/s 0.13m/s 0.05m/s 0.1mps 0.1mps 0.05mps 速度分辨率 1.2 km/h 0.23-0.24m/s 0.28m/s 0.3m/s 0.13m/s 0.2mps 0.2
62、mps 0.2mps 俯仰視場角 12 30 12 12 30 俯仰角精度 0.4 俯仰角分辨率 6 資料來源:慧爾視官網,智車官網,云創傳感官網,申萬宏源研究 原因 3:海外廠商較為封閉,不開放雷達原始數據。大陸、博世的第四代和第五代毫米波雷達既提供目標數據(Object 數據)也提供更原始的點跡數據(Cluster 數據)輸出;其中 Cluster 數據是經過 CFAR 采樣后得到的目標的原始信息(位置、速度、信號強度等),Object 數據是將 Cluster 數據經過識別算法、跟蹤算法處理之后對目標的識別結果(車、人、自行車等),因此輸出 Object 數據需要消耗更多的算力。由于 C
63、luster 數據保留了更多的原始信息,因此能夠檢測的目標數量也更多,以大陸集團 ARS408 為例,Cluster 模式可以檢測的目標數量最多可達 250 個,而 Object 模式可以檢測與跟蹤的目標最大數量為100 個。蠻酷科技聯合創始人朱旻提到:“外資企業與自主品牌車企合作過程中存在技術壁壘。有些中國客戶要求外資毫米波雷達提供更多的目標數據,但外資品牌不夠開放,無法提供更多的目標數據。但國產毫米波雷達廠商就可以滿足自主品牌車企的這些需求?!毙袠I深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 22 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 5.份額終局的關鍵:競爭策略的不同 5.1 芯
64、片選型是前提 普通的 3D/4D 毫米波雷達大家芯片選型幾乎沒有什么差異,大部分廠商都是用的英飛凌、NXP、TI 等大廠的芯片;但是在 4D 成像雷達上中游廠商的芯片選型出現了分化,對中游廠商 4D 成像毫米波雷達的產品競爭力有至關重要的影響。因此先就主流的芯片廠商產品做簡單介紹,方便闡述中游廠商競爭力。英飛凌、NXP、TI 三家雷達芯片中,英飛凌和 NXP 于 2020 年發布 4D 成像雷達方案,TI 在 2018 年就開始提供基于 AWR2243 的 4 片級聯方案,是三家中最早布局 4D 成像毫米波雷達的廠商。英飛凌 MMIC 有 RXS8156、RXS8157、RXS8161、RXS
65、8162,都是基于 SiGe 工藝;今年新發布 CTRX8181,基于 28nmCMOS 工藝。英飛凌和博世合作非常緊密,長期為博世定制雷達芯片。英飛凌在 2009 年推出了全球首款基于 SiGe 技術的 77 GHz 車用毫米波雷達芯片,迄今為止英飛凌在 77GHz 毫米波雷達 MMIC 市場占據 2/3 份額。2017年英飛凌發布了 RTN7735PL,3 發 4 收。2020 年英飛凌發布 RXS816x,可以支持 4D 雷達級聯,3 發 4 收方案。2022 年 11 月英飛凌發布新一代 CTRX8181 收發器,4 發 4 收,這也是英飛凌發布的首款采用 28nm CMOS 工藝的
66、MMIC,此前英飛凌所有的 MMIC 都是 130nm SiGe 工藝,CTRX8181 的發布說明英飛凌直接跳過了 40/45nm CMOS 工藝。在毫米波雷達專用 MCU 上,英飛凌主要有 TC3x 和 TC4x,TC4x 相比于 TC3x 升級了信號處理單元 SPU,增加了可以運行機器學習算法的并行計算單元 PPU。其中 TC3x 系列中可以用做毫米波雷達專用處理器的是 TC336、TC356/357、TC397,性能最強的 TC397可以支持 3 片/5 片 RXS8162 級聯。而下一代 TC4x 系列基于臺積電 28nm,首批樣品將于 2023 年底提供給客戶,將最快于 2024
67、年開啟交付,其信號處理單元從上一代的 SPU2.0升級為了 SPU3.0,使得 FFT 等信號處理運算延遲大幅減少;增加了并行計算單元 PPU,可以運行機器學習算法。但是英飛凌在 4D 成像毫米波雷達領域布局緩慢,導致英飛凌在這一市場落后于 TI 和NXP。2019 年 12 月 19 日,英飛凌和傲酷達成戰略合作,英飛凌準備使用傲酷虛擬孔徑成像軟件提升 77GHz 單芯片毫米波雷達的角分辨率性能。圖 19:英飛凌車載毫米波雷達解決方案 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 23 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:英飛凌,申萬宏源研究 NXP 目前主推的 MM
68、IC 芯片一共有兩代:TEF81XX 和 TEF82XX。NXP 從飛思卡爾時代就和大陸集團有長期合作,為大陸集團 ARS300 和 ARS400 系列提供射頻芯片和雷達MCU,但是為大陸提供的 MMIC 芯片不對中國銷售,這一時期 NXP 提供的 MMIC 都是基于 SiGe 工藝。2018 年 NXP 開始提供基于 40nmCMOS 工藝的 MMIC 也就是 TEF810X系列,TEF810X 系列包含 7 個型號,包括最低端的 1 發 3 收、中端 2 發 4 收、高端的 3發 4 收。2020 年 NXP 發布了新一代 MMIC 芯片 TEF82 系列,3 發 4 收。NXP 在毫米波
69、雷達專用處理器的市場份額高達 50%,先后推出了 MPC5775K、S32R27x、S32R37x、S32R29x、S32R45、S32R41 等產品。S32R27 單價為 14-17美元/顆,S32R37 單價 10-12 美元/顆。在 S32R 出來之前,毫米波雷達的系統設計是非常復雜的,需要中游雷達廠商自己把 ADC、DAC 和做信號處理的 FPGA、存儲大量雷達數據的 SRAM、用于安全的 MCU 貼在一個 PCB 板上,恩智浦的 S32R 的出現解決了這個問題,把信號處理器、安全 MCU、SRAM 都集成為一片,毫米波雷達處理器的集成度大幅提升。整個 S32R 系列的雷達專用處理器最
70、核心的在于 SPT 計算單元,專門用于雷達信號處理加速。NXP 針對 4D 成像毫米波雷達主要有兩個芯片組:(1)第一個芯片組是 TEF82 系列,第二代 CMOS 射頻芯片,預計最快 2022 年下半年量產;(2)后端信號處理芯片 S32R45系列和 S32R41 系列:45 系列已經在 2022 年初量產,支持 4 片 MMIC 級聯;41 系列新版本芯片在 2022 年底量產,支持 2 片 MMIC 級聯。S32R45 相比 S32R41 增加了 LAX 矩陣加速器,擁有 300 GFLops 算力,可以支持超分辨算法計算。圖 20:NXP 車載毫米波雷達產品組合 行業深度 請務必仔細閱
71、讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 24 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:NXP,申萬宏源研究 TI 現在已經推出了兩代毫米波雷達芯片產品,第一代主要用來做角雷達,第二代用于前雷達和高端前角雷達,TI 是三家芯片大廠中唯一一家已經將 MMIC 和雷達 MCU 集成在一起打包售賣的廠商:其中第一代(AWR1XXX)一共發布了 5 款芯片;第二代(AWR2XXX)有 2 款芯片,第二代 MMIC 射頻性能比第一代整體高 50%,另外 SoC 數字信號處理性能也比第一代好,DSP、MCU 核心、HWA 等均進行了升級。沿著橫軸從左到右 TI 的毫米波雷達芯片集成度越來越高,集成度提升
72、的好處在于成本下降,節省 PCB 面積。第一代產品主要用來做角雷達,其中用 AWR1642 做后角雷達,用 AWR1843 做 4D 角雷達;第二代產品用來做前雷達和高端角雷達,其中 AWR2243 用來做 4D 成像毫米波雷達(2018 年TI 就開始提供基于 AWR2243 的 4 片級聯方案),用 AWR2943 和 AWR2944 做高端前角雷達和前雷達(2022 年 1 月發布)。TI 芯片出現“弱化 DSP 加強 HWA”的趨勢,信號處理環節有可能變為標準品,存在中游雷達廠商能夠進行差異化競爭的環節之一被上游剝奪的風險。在 TI 的第一代產品中,信號處理和數據處理的計算任務幾乎都是
73、由 DSP 承擔,MCU 只是承擔簡單的配置、控制和管理任務;但是到了 TI 的第二代產品,DSP 的作用被弱化(由上一代的 C674 核心換成了 C66 的核心,處理頻率從 600MHz 變為 360MHz),信號處理部分計算任務幾乎都由HWA 承擔,另外 ARM 被加強(不僅用于配置和控制,還可以用于數據處理),進一步削弱了 DSP 的作用。TI 毫米波雷達芯片上的 HWA 實際上是將許多先進信號處理算法固定下來,將信號處理環節逐漸變為“標準品”。圖 21:TI 毫米波雷達芯片 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 25 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 備注:HW
74、A 是指硬件加速器,專門用來做信號處理的計算任務,例如 FFT 和 CFAR;DSP 可以用來做信號處理和數據處理。資料來源:TI,申萬宏源研究 Arbe 一共發布了 2 款產品:48 發 48 收毫米波雷達芯片組 Phoenix,作為前雷達;以及 24 發 12 收毫米波雷達芯片 Lynx,作為角雷達。(1)Phoenix:Arbe 的毫米波雷達芯片組 Phoenix 由發射器(單顆 12 發)、接收器(單顆 24 收)、處理器三部分構成,Arbe 在 2018 年發布的 RF 射頻芯片,在 2020 年發布雷達處理器。雷達處理器最多可以支持 4 顆發射器和 2 顆接收器,也就是 48 發
75、48 收射頻信號的處理,采用格羅方德半導體公司 22nm 射頻 CMOS 工藝,幀率約 30Hz。(2)Lynx:Lynx 發布于 2022Q1,Lynx也是由發射器、接收器、專用處理芯片三部分構成,但是由于是 24 發 12 收的方案,因此虛擬通道數為 288 個,成本和性能較 Phoenix 更低,適合用做角雷達和更低價位車型前雷達。Arbe 已經確定了 5 家 Tier1 和車廠客戶:維寧爾、法雷奧、經緯恒潤、威孚高科,北汽集團的 L2+車型將搭載基于 Arbe 芯片的雷達;另外還有 2 家非汽車前裝客戶,即中國L4 無人出租車公司 AutoX 和瑞典公司 Qamcom。其中:維寧爾選用
76、 Arbe 的 Phoenix芯片組做前雷達、用 Lynx 芯片做角雷達,預計將于 2023 年年中進入預生產階段;經緯恒潤和威孚高科的毫米波雷達將在 2023 年中量產,其中經緯恒潤向 Arbe 訂購了 34 萬個芯片組;AutoX 預計將在 5 年內將 40 萬個基于 Arbe 芯片的雷達集成到 L4 無人出租車隊中。公司預計上述客戶能夠在未來帶來每年 40-100 萬片的需求量。之前媒體報導特斯拉曾經想選用 Arbe 的 Phoenix 芯片來做毫米波雷達,但是之后特斯拉又放棄了這一方案,改為自研的 6 發 8 收 4D 成像毫米波雷達方案。我們認為 Arbe 單芯片實現超大規模虛擬陣列
77、的路線優勢在于可以形成致密點云,但是關鍵在于價格是否能控制在比多芯片級聯方案更低的水平,這主要取決于 Arbe 芯片銷量,Arbe 預計 3 年內芯片單價將從 260 美元降低至 111 美元。根據 Arbe 披露的基于Phoenix 芯片的毫米波雷達性能參數,Arbe 的 48 發 48 收方案和大陸集團 ARS540 用 4芯片級聯所實現的 12 發 16 收方案相比,在探測距離、視場角、角分辨率等指標上性能相 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 26 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 當;而虛擬通道數量就好比是攝像頭生成圖像的像素數量,Arbe 虛擬通道數量 2
78、304 個明顯要比大陸 192 個虛擬通道更多,因此點云更密集,前者大約是后者的 10 倍。Arbe 的硬件設計已經決定了其性能比多芯片級聯方案更有優勢,但關鍵是性價比上如何超越多芯片級聯方案,如果 Arbe 能夠在成本和價格上做到和大陸 ARS540 相當甚至更低,從邏輯上推測 Arbe 是很有希望提升市占率替代多芯片級聯方案的。根據 Arbe 在 2021 年 3 月投資者日 PPT 上的數據,Arbe 預計遠期基于 Phoenix 設計的前雷達價格能降到 150 美金/個,基于 Lynx 設計的角雷達價格能降到 100 美金/個,2021 年大陸 ARS540 單價大約 200 美元/個
79、;并且預計當 2022 年雷達芯片銷量在 5 萬片時對應芯片單價 260 美元,當 2025 年芯片銷量 281 萬片時對應芯片單價可降至 111 美元。(資料來源:Arbe 招股書,見圖 23和表 5)圖 22:Arbe 已經推出了 2 款 4D 成像雷達芯片組 圖 23:Arbe 雷達與競品的性價比對比 資料來源:Arbe,申萬宏源研究 資料來源:Arbe,申萬宏源研究 表 5 5:ArbeArbe 毫米波雷達芯片和收入指引、單價變化 單位 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 芯片銷量 千片 6 50 396 1296 2809 銷售收入 百萬美元 8 13 76
80、168 312 單價 美元/片 1333 260 192 130 111 毛利率%68%66%67%EBITDA率%16%33%42%資料來源:Arbe,申萬宏源研究 中國國產毫米波雷達芯片廠商走在最前面的是加特蘭微電子。截止至 2022 年底加特蘭定點車型已經超過 50 款,車廠客戶包括奇瑞、比亞迪、上汽、東風、智己、飛凡、蔚來、賽力斯、極氪、通用等,2022 年全年出貨量大于 250 萬片,2021 年出貨量 103 萬片。針對車載毫米波雷達領域,加特蘭微電子一共推出了 Alps 系列和 Andes 系列兩個平臺,前者用于普通 3D/4D 雷達和艙內活體檢測雷達,后者用于 4D 成像毫米波
81、雷達。(1)Alps 系列:主要有 Alps、Alps-Mini、Alps-Pro 三類,Alps 用于普通單芯片 3D/4D 雷達,有 2 發 4 收、4 發 4 收兩類,另外還推出了 AiP 版 60GHz 和 77GHz 產品用于艙內活體檢 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 27 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 測;Alps-mini是 AiP 版 60GHz 和 77GHz 艙內活體檢測雷達,相比于 Alps 系列同類產品,區別主要在于收發通道變為 2 發 2 收,因此尺寸功耗也相應減??;Alps-Pro 是 2022 年 12月最新發布的新品,預計 20
82、23 年 2 月送樣,模擬、基帶、數字三方面性能都較上一代 Alps顯著提升,探測距離更遠、精度更高、分辨率更好,雷達點云數量大幅提升。(2)Andes系列:Andes 是加特蘭第三代雷達平臺,專門針對高端 4D 成像雷達市場,預計 2023 年Q2 送樣,22nm 制程的 4 發 4 收 SoC 芯片,包含 MMIC(射頻前端)、DSP(數字信號處理器)與 RSP(雷達信號處理器)。圖 24:加特蘭微電子車規級雷達芯片產品線 備注:2022 年 12 月,加特蘭舉辦“Next Wave”Calterah Day 活動,發布了毫米波雷達 SoC芯片全新系列產品Alps-Pro 與 Andes。
83、Rhine 為工業級產品線,不是車規級產品線 資料來源:加特蘭微電子,申萬宏源研究 5.2 普通 3D/4D 雷達不同廠商的競爭策略 普通 3D/4D 毫米波雷達和 4D 成像毫米波雷達這兩個市場不一樣,所以分別來分析。首先是 3D/4D 毫米波雷達市場:策略 1:“價格優勢+本地化服務優勢”的打法(典型代表:絕大多數本土雷達廠商)。這是幾乎所有國產毫米波雷達廠商都會采取的策略以及自帶的優勢。以目前獲得國內角雷達市場本土廠商第一的森思泰克為例,創始人秦屹在接受車東西采訪時提到:“在角雷達領域,其 BSD 雷達較 Tier1 巨頭的產品能有 20%的價格優勢,因此用價格優勢率先突破BSD 等提醒
84、類 ADAS 功能的雷達市場”。承泰科技創始人陳承文曾經提到在 2018 年后裝預警雷達實現出貨 3000 多顆之后,開始進入前裝市場,這個時候,承泰再以低于對手 30%左右的價格和更好的配套服務體系來搶占車企客戶(資料來源:車東西)。凌波微步創始人于勝民也提到“在產品性能上,客戶直接拿我們和國外的品牌作對比,最后認可我們的性能。同樣性能產品,我們的價格可以降低 30%到 40%”。另外,承泰科技表示“基于國 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 28 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 產加特蘭雷達芯片方案,應用于商用車 FCW 前向雷達的方案,價格還可以繼續下探 10
85、%左右?!辈呗?2:前融合/中融合(典型代表:德賽西威、縱目科技、華為)。德賽西威的 L2+行泊一體方案 IPU04,其自研的毫米波雷達只輸出點云數據,通過前/中融合的方式,做到傳感器和算力深度復用,從而提升系統整體性價比,以此路徑實現毫米波雷達國產替代。在低速泊車領域,縱目科技推出的 HPP&AVP 產品基于 4 顆環視攝像頭+12 顆超聲波雷達+4 顆自研的 4D 角雷達,縱目科技副總經理李旭陽提到“因為縱目毫米波雷達自研,因此可以獲得原始數據,從而可以通過將視覺數據和點云數據融合,把融合的結果做數據標記,再利用特殊算法可以將識別精度做到 10cm 以下的水平,得到更好的物體識別”。華為在
86、2020 年 9 月北京車展期間提到華為“擁有自主研發的毫米波雷達,因此可以拿到毫米波雷達最原始的點云數據,將三種傳感器同時進行像素級前融合”。雖然大陸博世等國外 Tier1 的毫米波雷達也能同時輸出 Cluster 點云數據和 Object 目標數據,但是從點云數據到生成目標數據所需要經過的識別算法、跟蹤算法是在 MCU 上運行的,因此對于只需要 Cluster 點云數據的 L2+系統而言,帶 MCU 的毫米波雷達實則浪費了一片 MCU 的成本。這種情況下,ADAS 系統廠商出于智能駕駛系統算法特點的角度自研不帶 MCU 的毫米波雷達,可以節省系統整體成本,還可以提升系統性能。毫米波雷達和視
87、覺數據的融合分為三個層次:數據級融合、特征級融合、目標級融合;上述排序越靠前數據損失越少,但算力消耗越高。(1)數據級融合(前融合):指將雷達點云和圖像像素匹配。(2)特征級融合(中融合):指各類傳感器僅完成障礙物的特征提取但不進行跟蹤,由融合算法來完成聚類和跟蹤。(3)目標級融合(后融合):將攝像頭和毫米波雷達各自經特征提取后的障礙物結果(各傳感器獨立完成對目標的檢測和跟蹤)再由融合算法輸出一個最合適的屬性進行輸出,毫米波雷達提供的數據是一個目標物體列表,每個目標物體都有對應的速度、距離、角度信息。對于 Tier1 而言,后融合便于做標準模塊化開發,只需要把接口封裝好提供給車廠就可以實現即插
88、即用。華為的毫米波雷達也針對不同算力域控制器支持 3 種架構:對接小算力域控,雷達僅輸出目標;對接大算力域控,所有跟蹤處理在域控完成,僅輸出 4D 點云;或點云+目標混合輸出模式。圖 25:前融合、中融合、后融合的區別 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 29 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:申萬宏源研究 除了上述商業策略上的差異,“先發優勢”和“戰略決策的前瞻性”也是在競爭中能夠突圍的關鍵原因,典型如目前國內本土毫米波雷達 Tier1 中份額排名第一的森思泰克。森思泰克總經理秦屹表示,TI 2016 年在行業內率先推出高度集成的 AWR1642,是第一家
89、采用 CMOS 工藝,將雷達前端和處理器集成在單芯片中。從 2017 年起,森思泰克就采用德州儀器第一代車載毫米波雷達 AWR1642,基于 1642 芯片,2019 年森思泰克在國內實現了第一個前裝 77G 車載毫米波雷達的量產上市。也正因此當森思泰克推出采用單芯片的 77GHz 毫米波雷達時,“大部分競爭對手還采用 24GHz”,無論性能、成本等方面都具有明顯代差優勢,也使得森思泰克作為新入局者可以迅速搶占市場。2018 年,森思泰克在北京車展上推出了第一個 4D 成像角雷達產品。到了 2021 年,森思泰克與長安汽車達成了 4D 成像前向雷達定制與開發合作,此后的 2022 年又陸續與理
90、想(前雷達和角雷達)、紅旗、吉利等公司達成多項合作,其中包括 4D 成像前向雷達,也包括了 4D 成像角雷達項目。5.3 4D 成像雷達不同廠商的技術路線之爭 4D 成像毫米波雷達由于價格偏貴(目前 1500 元,未來 800-1000 元),因此目前主要應用在 30 萬價位及以上高級智能駕駛車型中,這種車型一般還會搭載激光雷達,大算力域控制器、10+顆攝像頭;待未來價格下降再往中端車型滲透去替代普通 4D 雷達。根據目前中游雷達廠商芯片選型方案,可以概括出 4D 成像雷達分為兩條路線:路線一:多芯片級聯。將多顆 MMIC 級聯形成大規模虛擬陣列,這是目前最主流的路線,大陸(4 片級聯)、博世
91、(4 片級聯)、采埃孚(4 片級聯)、安波福、華為、森思泰克、德賽西威、楚航科技、華域汽車、納瓦電子等都是采用的多芯片級聯方案,其中森思 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 30 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 泰克、華域汽車既推出了 2 片級聯又有 4 片級聯雷達,納瓦電子是 6 片級聯 18 發 24 收方案。多芯片級聯方案優點在于前期開發難度低上市周期短,缺點在于成本偏高且量產門檻高(量產難度體現在例如“中頻同步”問題導致良品率偏低)。路線二:單芯片超大規模虛擬陣列。在單顆 ASIC 芯片上實現超大規模虛擬陣列,這種路線的典型代表是 Arbe 和 Mobile
92、ye 兩家廠商,目前 Arbe 的產品已經可以商用,但是Mobileye 仍在研發中預計最早 2025 年量產,而且 Mobileye 更有可能作為 Tier1 直接提供雷達而非定位 Tier2 向雷達廠商提供雷達芯片(2023 年 1 月 Mobileye 宣布和臺灣啟碁科技合作生產毫米波雷達)。九章智駕有文章指出這種路線的挑戰主要在于“如何在極小的密閉空間里布置那么多天線”、“天線之間干擾問題”、“ASIC 芯片之上算法固化問題”等。還有一家廠商 Unhder 也是這種路線,Unhder 由麥格納支持,單片 16 發 12 收,但是其波形調制方式比較特殊,是 PMCW(調相連續波)方式,而
93、非主流 FMCW(調頻連續波)方式,缺點在于系統設計復雜、增加成本、損失動態范圍等。圖 26:各廠商 4D 成像雷達虛擬通道數 資料來源:Yole,申萬宏源研究 路線二相較于路線一最大優勢在于點云數量更加密集,但主要障礙在于價格偏高(約$550 元 VS¥1500 元),2025 年價格若能下降到 150 美金一顆,則路線二是更有性價比優勢的方案。從 Arbe 的 Phoenix 和大陸集團 ARS540、博世第五代至尊版這三款 4D成像雷達性能來看,以 Arbe 為代表的單芯片超大規模虛擬陣列路線的雷達方位角和俯仰角分辨率、視場角和大陸博世為代表的多芯片級聯方案性能其實差不多,但是前者相較于
94、后者最大的優勢在于點云數量更加密集,在幀率相同的情況下,具有 2304 個虛擬通道的雷達其每秒產生的點云數量是具有 192 個虛擬通道雷達的 12 倍。從性能的角度上說,路線二(單芯片超大陣列)確實比路線一(多芯片級聯)更有優勢,但是目前價格也更貴,Arbe預計單芯片價格在 2023 年大約降到 192 美元/片,如果按雷達芯片占 BOM 一半計算,整體物料成本約 384 美金,不算軟件價值量,假設雷達毛利率為 30%,對應售價約為 550 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 31 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 美金/顆,現在大陸、博世等多芯片級聯 4D 成像雷達
95、價格大約 1500 元人民幣,以速騰聚創 M1 為代表的激光雷達價格大約 4000 元。表 6 6:主流廠商 4 4D D 成像毫米波雷達性能參數 產品 ARS540 第五代(至尊版)Premium 未知 Phoenix Lynx EAGLE FALCON FVR40 ST A77-8 ST A77-6 未知 2 廠商 大陸集團 博世 采埃孚 Mobileye Arbe Arbe 傲酷 傲酷 福瑞泰克 森思泰克 森思泰克 華為 方案 4 片級聯 4 片級聯 4 片級聯 單芯片 單芯片 單芯片 2 片級聯 單芯片 2 片級聯 4 片級聯 2 片級聯 未知 收發 12 發 16 收 8 發 16
96、收 12 發 16 收 48 發 48 收 48 發 48 收 24 發 12 收 6 發 8 收 3 發 4 收 6 發 8 收 12 發 16 收 6 發 8 收 12 發 24 收 虛擬通道數 192 128 192 2304 2304 288 2000+240 48 192 48 288 HFOV 120 120 120 100 140 120 120 120 120 120 VFOV 8 24 30 30 30 30 30 24 30 水平角分辨率 1 0.5 1 2.5 0.5 2 1 1 2 1 垂直角分辨率 2.3 2 2 6.4 1 5 1 4 2 探測距離 300 米 30
97、2 米 350 米 150 米 300 米 260 米 350 米 200 米 300 米 350 米 280 米 300 米 距離分辨率 0.4m 7.560cm 80cm 0.1m 0.2m 速度分辨率 0.1m/s 0.1m/s 0.1m/s 0.2m/s 0.09m/s 幀率 20Hz 30Hz 18-30Hz 66ms 資料來源:森思泰克公眾號,知乎,申萬宏源研究 除了上述兩種芯片選型上的兩種不同主要路線,還有一些廠商在 4D 成像雷達某些技術細節點上做了創新,這些創新點可以使用在上述兩種不同芯片路線的雷達上,因此我們不作單獨分類,僅做說明:軟件算法創新:虛擬孔徑成像。虛擬孔徑成像算
98、法通過改變雷達電磁波的幅度、相位、頻率來增加天線數,主要是傲酷在推。這種方法的缺陷在于通過軟件算法做出的虛擬陣列效果比通過硬件多芯片級聯做出的虛擬陣列效果要差,優勢就是在于通過挖掘軟件算法潛力這種低成本方式提升角分辨率性能。2021 年 10 月安霸收購傲酷之后,將傲酷虛擬孔徑成像算法搭載到安霸大算力芯片 CV3 上,可以把毫米波雷達原始點云數據去和攝像頭數據做前融合,可以提升雷達點云密度和角分辨率。天線材料創新:超材料。例如 Metawave、Lunewave、Echodyne 等廠商。Echodyne設計的超材料天線陣列是在速度分辨率、角分辨率、幀率三者之間做權衡,而且由于使用特殊的超材料
99、因此成本高昂,更有可能在國防車輛、無人駕駛車上應用,而非前裝量產乘用車。圖 27:傲酷通過虛擬孔徑成像算法提升毫米波雷達角分辨率 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 32 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:傲酷,安霸,申萬宏源研究 6.變數:幾個重要的雷達行業趨勢補充 6.1 天線趨勢:從 AoB 發展為 AiP AiP 在近場毫米波雷達領域(特別是 60GHz 艙內活體檢測雷達)將成為確定性趨勢,但是前雷達和角雷達將仍然以 AoB 板載天線為主?,F在毫米波雷達天線與芯片的集成主要有兩種方式:(1)AoB(板載天線):將天線貼在高頻 PCB 板上。(2)Ai
100、P(封裝天線):將天線、MMIC、雷達專用處理芯片集成封裝到一起。高性能、小型化易安裝、低成本等是 AiP 芯片的核心競爭優勢。AiP 相比于 AoB 主要有以下好處:(1)帶有天線封裝的雷達傳感器比 PCB 傳感器的天線小約 30。(2)減少高頻 PCB 基板面積,可以降低 BOM 成本。(3)由毫米波雷達芯片廠商做了天線設計部分,中游毫米波雷達系統廠商無需做天線設計和開發降低工程成本。(4)由于從硅芯片到天線的路徑更短,因此可以實現更高的效率和更低的功耗。AiP 相比于 AoB 也存在劣勢:由于 AiP 采用了小型天線,因此降低了雷達增益,進而導致探測距離下降,所以 AiP 毫米波雷達主要
101、用于近距離感知;除此之外,AiP 天線孔徑過小,還會導致空間角分辨率能力減弱。圖 28:PCB 板載天線與芯片集成天線的對比 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 33 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:德州儀器,申萬宏源研究 AiP 不會降低前雷達和角雷達的市場進入門檻,不會對現有格局造成破壞。按照產業規律,上游往中游模組環節越做越多,會造成中游進入門檻降低(例如山寨機)。AiP 意味著芯片廠商把天線設計的環節也做了(天線設計原本是中游雷達廠商核心能力之一),會打擊中游競爭格局。但是由于 AiP 只能用在艙內和泊車等短距離場景,而角雷達前雷達所在的 ADAS
102、 場景往往要求探測距離 100-350m,不適用 AiP 技術。因此暫時不用擔心 AiP技術會大幅降低車外前雷達和角雷達的市場進入門檻,使得雷達廠商盈利能力受損,競爭格局變得分散。6.2 算力趨勢:更多計算任務從雷達轉移到域控 普通的 4D/3D 毫米波雷達升級為 4D 成像毫米波雷達之后,對后端毫米波雷達處理芯片的算力要求大幅提高所以全球第一款 4D 成像毫米波雷達大陸集團的 ARS540 選擇了 FPGA 來做計算;毫米波雷達數字處理芯片大廠 NXP 看到 4D 成像毫米波雷達對算力需求的轉變,隨即開發了適用于 4D 成像毫米波雷達的后端信號處理芯片 S32R45 系列和S32R41 系列
103、:其中 S32R45 已經在 2022 年初量產,支持 12 發 16 收(即支持 4 片前端MMIC 芯片級聯);S32R41 在 2022 年底量產,支持 6 發 8 收或者 8 發 8 收(支持 2 片MMIC 級聯)。24GHz 雷達算力要求一般在 1GFlops 以下,77GHz 普通 3D/4D 雷達算力要求 15-20GFlops,4D 成像毫米波雷達算力要求在 350GFlops 以上。多傳感器前融合將使得毫米波雷達 MCU 有“被去掉”的風險,目前 MCU 負責的計算任務將被轉移到智能駕駛域控制器上計算。毫米波雷達與其他傳感器融合主要有三種形式:后融合、中融合、前融合。多傳感
104、器融合越偏底層,毫米波雷達后端專用處理器越多的計算任務將被轉移到智能駕駛域控制器上。2021 年底安霸收購的傲酷在毫米波雷達軟件算法上具有獨特優勢,傲酷有 70%以上的工程師都是算法及軟件相關開發人員,安霸收購 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 34 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 的主要目的在于把毫米波雷達和攝像頭的前融合放到域控制器上進行計算,其大算力智能駕駛芯片 CV3 集成了傲酷的毫米波雷達處理算法(VAI 軟件),支持視頻像素和雷達點云做原始數據級融合安霸收購傲酷,已經證明毫米波雷達 MCU“被去掉“的趨勢已經正在發生。圖 29:毫米波雷達和域控算力分配
105、發展趨勢 資料來源:川速微波,申萬宏源研究 6.3 4D 成像毫米波雷達替代激光雷達?以 Arbe 和 Mobileye 為代表的單芯片超大虛擬陣列毫米波雷達廠商,其競爭策略就是想憑借 4D 成像毫米波雷達的相對密集點云替代激光雷達。根據 Mobileye 在招股書上披露的信息,在自研的 4D 成像毫米波雷達和激光雷達開發出來之前,“真正冗余”方案將采用第三方廠商的激光雷達和毫米波雷達;但是 2025 年自研 4D 成像雷達上車之后,可以將激光雷達數量由 3 顆減配到 1 顆,顯著降低智能化成本。而 Mobileye 的 4D 成像毫米波雷達技術路線是和 Arbe 一樣通過單芯片實現超大規模虛
106、擬陣列,優勢在于點云數量相比級聯方案更加密集,從而可以在一定程度上替代激光雷達。圖 30:Mobileye 預計 4D 成像毫米波雷達上車后可以使激光雷達數量由3 顆變為 1顆 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 35 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:Mobileye 招股書,申萬宏源研究 但是由于目前性能最強的 4D 成像毫米波雷達角分辨率才做到 1,相比于激光雷達0.1-0.2角分辨率仍然偏低;另外 4D 成像毫米波雷達的點云數量和激光雷達相比也仍然有很大差距因此 4D 成像毫米波雷達短期還無法替代激光雷達。車自動駕駛需要判斷 40米之外的涵洞能不能通
107、過,這時候要求垂直向角分辨率是 1.4,水平線要求在 100 米之外區分兩個車道上的兩輛車,這要求水平角分辨率是 1.7,也就是說 4D 成像毫米波雷達要求水平和垂直都是 1左右角分辨率,目前 4D 成像雷達剛剛達到這個水平;而前裝量產的激光雷達前雷達角分辨率普遍在 0.1-0.2。速騰聚創 M1 每秒能夠輸出 150 萬個點,禾賽AT128 也是每秒 153 萬個點,而現在 4D 成像毫米波雷達點云數量才幾千個(楚航 4D 成像毫米波雷達是 6000 個點云;大陸集團 ARS548 最大輸出點云數量為 800 個,實測下來350個左右;縱目SDR1每幀點云數512;幾何伙伴4D成像毫米波雷達
108、單幀6000個點云)。激光雷達目前也無法替代毫米波雷達,其一是因為極端天氣毫米波雷達必不可少,其二是因為激光雷達價格偏貴。首先,針對 30 萬價位以上高端車型,激光雷達在雨雪霧等極端天氣條件下感知效果會大幅降低,而毫米波雷達仍然能夠較為可靠地工作。另外對于 30萬以下中低價位車型,現在最便宜的前向激光雷達價格大約 4000 元,相比于毫米波雷達前雷達價格 500 元仍然有很大差距,最便宜的補盲激光雷達價格大約 1000-1500 元,相比于毫米波雷達角雷達 200 元單價也仍然貴很多,因此激光雷達還無法滲透到中低端價位,30 萬以下中低價位仍然會以配置毫米波雷達和攝像頭為主。表 7 7:主流前
109、裝上車的前向激光雷達產品參數 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 36 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:賽博汽車,申萬宏源研究 7產業鏈相關標的 上游-芯片環節(2025 年中國市場規模預計 102 億):英飛凌、NXP、TI 三家占據了毫米波雷達芯片行業近 90%份額,國內加特蘭微電子隨著中游國產雷達廠商崛起正加速替代海外份額。四家廠商最新進展已經在第 5.1 節詳細說明,在此不再贅述。上游-高頻 PCB 環節(2025 年中國市場規模預計 20 億):高頻 PCB 是電磁頻率較高的特種電路板,高頻的頻率在 1GHz 以上;高頻 PCB 的主要原材料是高
110、頻覆銅板,一般覆銅板約占 PCB 成本 40%。高頻 PCB 板主要廠商有羅杰斯(美國)、Schweizer(施瓦茨,德國)、Isola(美國)、松下電工、四會富社、滬電股份、生益電子。滬電股份收購了 Schweizer19.74%股權,供大陸和博世,2021 年滬電股份汽車板塊收入約 17 億元,同比+27%,公司 2021年報披露正在研發用于 4D 成像雷達的 PCB 技術。高頻覆銅板主要廠商有羅杰斯、泰康利、中英科技、生益科技、Isola 等廠商。2018年全球高頻覆銅板市場規模大約 4.39 億美元,其中羅杰斯占據 64%份額;生益科技 2016年設立子公司生益特種材料專業從事高頻覆銅
111、板的研發、生產,2018 年市占率約 4.80%。國內第二名中英科技高頻 PCB 覆銅板主要用于基站天線等領域,市占率 6%,公司ZYF-6000/ZYF-6000T 高頻覆銅板主要用于汽車毫米波雷達。用于77GHz 毫米波雷達的高頻覆銅板材料主要有羅杰斯(RO3003G2、RO3003ED、RO3003R、RO4830、CLTE-MW)、生益科技(mmWave77)、AGC(NF-30)、松下(R5515)、華正新材(HN-30)、Isola(MT-77)。用于 77GHz 雷達的高頻覆銅板性能要求低介電常數、低介質損耗、低銅箔面粗糙度、較小的熱膨脹系數、較低的吸濕率。業內使用最廣泛的是羅杰
112、斯 RO3003(因為 3003 里面沒有玻纖布,所以非常受歡迎);國內進展最快的是生益科技,目前生益科技主推的 77GHz 毫米波雷達材料mmWave77 陸續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 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 37 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 批量量產雷達階段;另外生益科技還投資了毫米波雷達廠商蠻酷科技,蠻酷科技的高頻覆銅板材料和 PCB 都使用的生益科技產品。圖 31:2019 毫米波雷達芯片份額(77GHz/24GHz)圖 32:2018 年全球高頻 PCB 覆銅板市場份額 資料來源:Yole,英飛凌官網,
113、申萬宏源研究 資料來源:Prismark,中英科技招股書,申萬宏源研究 圖 33:羅杰斯用于 77/79GHz 汽車毫米波雷達的高頻覆銅板材料 備注 1:傳統 RO3003 是被最廣泛使用的,隨著雷達性能提升要求 PCB 也提升,在傳統 RO3003 基礎上研發了 RO3003G2,降低了 DK 和插入損失,其他性能維持不變。備注 2:RO4830 是基于 RO4000 開發的,RO4000 在無線通信廣泛使用,損耗和 RO3003 接近,但是成本優勢更加明顯。備注 3:CLTE-MW 增加了玻璃布,增加了材料剛性,插入損失很低,在某些特殊 4D 毫米波雷達會用到,有些雷達廠商會使用全部都是高
114、頻材料。資料來源:羅杰斯,申萬宏源研究 圖 34:生益科技用于 24GHz 和 77GHz 汽車毫米波雷達的高頻覆銅板材料 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 38 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:生益科技,申萬宏源研究 上游-雷達專用塑料環節(2025 年中國市場規模預計):主要廠商有 laird(美國)、巴斯夫 BASF、帝斯曼 DSM、SABIC(沙特基礎工業公司)、寶理(日本)、東麗(日本)、南京聚?。?00644.SZ)、沃特股份(002886.SZ)、朗盛化學。毫米波雷達要用到塑料的結構有天線罩(前蓋)、底板(后蓋)、電磁屏蔽材料(吸波罩):天
115、線罩主要用于保護內部高頻 PCB 天線、芯片的強度,以及讓電磁波穿透的作用,理想的天線罩應對電磁波透明;吸波板用來吸收天線附近的電磁噪音,從而提高雷達信噪比。透波材料用于天線罩、吸波材料用于吸波罩。2020 年以來南京聚隆開發了 24GHz 和 77GHz 兩個頻段熱塑性吸波、透波材料,24GHz 雷達吸波罩材料,實現了國內首家毫米波雷達吸波罩量產,產品已用于多款系列車型。公司根據客戶需求開發了多款 77GHz 吸波、透波材料,并得到多家雷達廠或主機廠的認可,已在 2022 年實現量產。圖 35:毫米波雷達天線罩(前蓋)、底板(后蓋)、電磁屏蔽材料(吸波板)示意圖 資料來源:艾邦高分子,SAB
116、IC,申萬宏源研究 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 39 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 上游-毫米波雷達自動化生產設備環節:快克股份(603203.SH)目前公司已經為多家國內 TOP10 毫米波雷達制造企業交付自動化生產線(包括組裝和檢測兩部分),并逐步起量。公司在新能源汽車供應鏈的客戶包括博世、聯合汽車電子、華域汽車、匯川技術、威邁斯、安費諾、星宇車燈、禾賽科技、森思泰克等,產品為車載逆變器、OBC 車載電機、BMS 電源管理、電機控制、毫米波/激光雷達等電子部件。根據森思泰克采訪披露,每條毫米波雷達自動化產線的投入需數千萬??炜斯煞莺撩撞ɡ走_自動化生產設
117、備計入的“智能制造成套設備”業務 2021 年實現營業收入 6150 萬元,同比增長 69%。中游-毫米波雷達整機環節:業內普遍認為國產毫米波雷達領域已形成以森思泰克、德賽西威(002920.SZ)、楚航科技、華域汽車(600741.SH)“四小龍”為第一梯隊的“四超多強”格局,另外還有福瑞泰克、承泰科技、蘇州豪米波、縱目科技、經緯恒潤、縱目科技等公司也相繼獲得前裝定點。以下對一些主要公司的產品進展做簡要梳理:森思泰克是目前獲得乘用車前裝定點以及出貨量最多的專業毫米波雷達公司,2022 年出貨量 400 萬顆,累計定點車型 200 多個。森思泰克 2021 年出貨量大約 120 萬顆,2022
118、年預計 400 萬顆,已經獲得 200+個車型定點(其中 10+前雷達,20+艙內雷達)。森思泰克 2018 年安防和交通收入占比 70%;2019 年營收 2 億,汽車占比 40%??蛻舭ɡ硐肫?、一汽紅旗、吉利汽車、長安汽車、長城汽車、東風汽車等。森思泰克前雷達主要有三款:STA77-5(單芯片)、STA77-6(雙芯片級聯,6 發 8收)、STA77-8(4 芯片級聯,12 發 16 收)。角雷達有 STA79-1(后角雷達)、STA79-2Pro(四角)、STA79-8(級聯,四角)。艙內雷達有 STA60-4Pro、STA79-4Pro。德賽西威 77GHz 角雷達已經迭代到第二代
119、、前雷達已經推出第一代,4D 成像毫米波雷達目前正在研發中;西威角雷達市占率僅次于森思泰克。德賽西威初代角雷達是 24GHz雷達,2019 年已經量產;第一代 77GHz 角雷達在 2020 年量產,第二代 77GHz 角雷達在2022 年已經量產;第一代前雷達已經有定點預計將于 2023 年量產。主要客戶包括奇瑞、通用五菱、長城汽車等。目前西威角雷達前裝市場份額僅次于森思泰克,是本土雷達 Tier1里量產規模排名第二的廠商。德賽西威作為智能駕駛系統廠商,差異化競爭策略在于自研雷達可以獲得 Raw Data點云數據,去配合域控制器去做前/中融合方案。這樣可以帶來兩個好處:其一是雷達成本下降(雖
120、然系統通信成本會有一定上升會抵消一部分雷達降低的成本,雷達成本下降主要來自于可以去掉 MCU),其二是中融合方案使得感知精度明顯上升,整體 ADAS 系統效果會比業內通常采取的后融合方式好很多。目前西威 IPU02 定點項目里已經有一定比例是搭配自研雷達一起售賣。行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 40 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 楚航科技創始團隊背景深厚,雖然成立時間偏晚,但是發展速度很快,目前已經獲得了大量乘用車雷達定點項目,估值 15 億,員工 300 人。楚航科技 CEO 楚詠焱在博世擁有13 年研發管理經驗,是博世認證的可靠性 DRBFM 專家(備注:
121、DRBFM 中文名稱是基于失效模式的設計評估,DRBFM 有助于企業在產品設計初期發現設計問題并加以控制和預防,從而保證產品質量);2015 年他參與到博世集團第五代毫米波雷達的開發,擔任團隊的系統架構專家和功能安全經理,直到 2018 年產品量產,他完整參與了毫米波雷達從研發到落地的全過程;同時也是南德認證的為數不多的擁有十年以上工作經驗的功能安全專家,參與做了很多博世乃至歐洲的功能安全等技術標準的制定。公司另一位聯合創始人兼 CTO 張我弓是一名資深的射頻專家,曾在德國工作 15 年,期間一直從事毫米波雷達的研發工作,并在博世主導第三代雷達天線設計。楚航科技已經發布了77GHz前雷達ARF
122、1 和ARF2、77GHz角雷達ARC1和 ARC2、60GHz 艙內生命體征探測雷達 ARS101,已經累計獲得近 50 款車型定點。2022 年獲得哪吒汽車前雷達、零跑汽車前雷達和角雷達定點,并且角雷達在海馬汽車、東風乘用車等車廠完成量產交付。目前楚航科技已經獲得了長城汽車、北汽新能源、奇瑞汽車、上汽紅巖、宇通客車等 30 多家主機廠,近 50 款主力車型前裝定點項目。2021 年楚航科技與保隆科技成立了合資公司保航科技,兩家公司合作的 4D 毫米波雷達將于 2022 年底量產。楚航在安慶擁有年產能 180 萬只雷達生產基地,2022 年 3 月規劃年產能為 500 萬只的工廠開工建設。華
123、域汽車是國內最早實現 24GHz 毫米波雷達量產的公司之一,基本上和森思泰克同步,于 2018 年率先量產;主要供上汽體系下的上汽乘用車、上汽大通、上汽通用五菱,以及金龍客車等商用車客戶。華域汽車毫米波雷達由旗下華域汽車電子分公司負責研發制造,除了毫米波雷達還有攝像頭、激光雷達、域控制器等產品。華域已經推出了 77GHz 多模毫米波雷達 MMR10,79GHz 近場毫米波雷達 NFR10;4D 成像雷達包括 2 芯片級聯的前雷達和角雷達 LRR30(基于 NXP MCU,可輸出 1024 點點云和 64 個跟蹤目標,2021Q4 量產)、4 芯片級聯的前雷達 LRR40(基于 NXP S32R
124、45,可輸出 3072 點點云和 128 個跟蹤目標)。華域汽車電子分公司 24GHz 后向毫米波雷達實現對上汽乘用車、上汽大通等客戶的穩定供貨;AEB 功能的 77GHz 前向毫米波雷達已實現對金龍客車的批產供貨。圖 36:華域汽車電子核心產品 圖 37:華域汽車 4D 雷達產品 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 41 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:華域汽車,申萬宏源研究 資料來源:華域汽車,申萬宏源研究 福瑞泰克獲得定點項目約 20 個,2021 年毫米波雷達出貨量 15 萬只,公司推出了角雷達和前雷達兩條產品線:角雷達一共有三款產品,CVR10
125、已經在 2021 年三季度實現量產,CVR15 在 2022 年 Q3 實現量產,CVR30 預計 2023 年 SOP;前雷達 FVR10 和 FVR11已經分別在 2020 年三季度、2021 年三季度實現量產,FVR30 預計在 2023 年一季度實現量產,其中 4D 成像毫米波雷達 FVR40 于 2022 年底在吉利路特斯 Eletre 上首發量產。圖 38:福瑞泰克毫米波雷達產品規劃 資料來源:福瑞泰克,申萬宏源研究 經緯恒潤(688326.SH)的 4D 成像雷達使用 Arbe 的 Phoenix 雷達芯片,48 發 48收,探測距離達到 350m,可以實現方位向 1和俯仰向 1
126、.5的角分辨率,2022 年 11 月Arbe 宣布經緯恒潤向其訂購了 34 萬個芯片,預計于 2023 年實現量產。除此之外,經緯恒潤還推出了前雷達 MRR、角雷達 SRR、艙內雷達 VODR,已經定點江鈴(江鈴福特領睿)、江淮、重汽等多家整車廠??v目科技已經分別推出前雷達和角雷達,其中角雷達 SDR1 已經在問界 M5 上量產,并獲得長安、奇瑞新能源定點??v目已經發布角雷達 SDR1,使用 NXP 芯片平臺,角分辨率為 6,2020Q4 量產,兼具高速 ADAS 角雷達功能和低速泊車功能??v目第一代毫米波雷達單線年產能約 50 萬顆。2017 年縱目發布了 AVP1.0 產品,2019 年
127、 11 月縱目發布AVP2.0 產品,相比于上一代主要是多了 4 個 SDR1 毫米波雷達??v目基于毫米波雷達的AVP2.0 系統已經定點長安汽車和一汽集團,角雷達已經在賽力斯問界 M5 等車型上量產??v目 2023 年 1 月獲得新定點,將為多款奇瑞新能源車型提供包括智能攝像頭和毫米波雷達在內的 ADAS 產品。行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 42 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 上一代泊車系統 DropnGo 傳感器融合程度不高,新一代 DropnGo 會加強毫米波雷達、攝像頭、超聲波雷達融合程度可見縱目在毫米波雷達上的競爭策略也是“中融合”路線。Dropn
128、Go 是縱目泊車產品線,Amphiman 是縱目行泊一體產品線。其中DropnGo 分為 L2 自動泊車(APA)版本和 L3 代客泊車(AVP)版本,其中 APA 傳感器方案是 4V12U,而 AVP 的傳感器方案是 5V5R12U。上一代 APA 對應上述 2017 年發布的 AVP1.0,上一代 AVP 對應上述 2019 年發布的 AVP2.0 系統,公司在招股書中明確提出“新一代泊車產品線 DropnGo 將加強攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達三者的融合程度,并升級毫米波雷達產品以及感知定位算法”,“公司產品采用了多傳感器前特征融合技術”。圖 39:縱目第一代角雷達 SDR1 圖 40
129、:縱目科技 L3 級泊車搭配了 4 顆 SDR1 雷達 資料來源:縱目科技,申萬宏源研究 資料來源:縱目科技,申萬宏源研究 保隆科技(603197.SH)獲得多家商用車車廠 AEB 雷達定點,與楚航科技合資的保航科技獲得 10+個項目定點。2021 年 5 月和楚航科技成立合資公司保航科技,其中保隆科技持股 60%,楚航科技持股 40%。保航主要產品有前雷達、前角雷達、后角雷達、高精度雷達、艙內活體檢測雷達,其中前雷達和角雷達基于 NXP、英飛凌、加特蘭芯片,艙內雷達基于加特蘭和 TI 芯片。截至 2022 年 9 月,保航 77Ghz 毫米波雷達已獲得超過十個項目定點,產品包含前雷達、BSD
130、 角雷達、艙內毫米波雷達。保隆科技也已經拿到了一汽解放、陜汽、東風柳汽、上汽依維柯紅巖等多家商用車廠商的 AEB 方案定點,2022 年實現小幾萬只出貨量。圖 41:保隆科技毫米波雷達產品線 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 43 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:智能汽車俱樂部,申萬宏源研究 納瓦電子 2018 年首次實現雷達量產,新一代角雷達 2022 年在北汽新能源和 PSA 量產。納瓦電子獲得上市公司吳通控股(300292.SZ)戰略投資,持股比例 4.61%。納瓦電子推出的 4D 成像毫米波雷達兩款成像雷達產品:一款是 6 發 8 收,既可作為角
131、雷達也可以作為前向雷達;一款是 12 發 16 收,作為前雷達。前雷達 NOVA77GF-B PLUS 和角雷達 NOVA77GB-C Pro 在 2022 年 2 月正式實現批量量產??蛻舾采w一汽解放、北汽新能源、法國標致 PSA、卡特彼勒。納瓦電子除了毫米波雷達產品,還布局 5G C-V2X OBU 和RSU 產品、Wi-Fi和藍牙產品。圖 42:納瓦電子毫米波雷達產品路線圖 資料來源:納瓦電子官網,申萬宏源研究 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 44 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 蘇州豪米波雷達有 24G 和 77G、79G 三條雷達產品線,已經定點江鈴、
132、江淮、雷諾。24GHz 有長距和中距兩款,其中中距角雷達已經在 2018 年量產;77GHz 也有長距和中短距(雙模)兩款、以及 4D 成像毫米波雷達。已經獲得江鈴新能源汽車,宇通客車,東風雷諾,江淮汽車等車廠定點。圖 43:蘇州豪米波產品和規劃 資料來源:蘇州豪米波,申萬宏源研究 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 45 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 8附錄:毫米波雷達分類和基本原理 按探測距離來劃分,毫米波雷達主要分為四類:主要是 SRR/MRR/LRR 三種,USRR應用不多。超短程毫米波雷達(USRR)、短程雷達(SRR)、中程雷達(MRR)、遠程雷達(L
133、RR),最大探測距離分別在 15 米、50 米、150 米、250 米。LRR 一般裝在前方和后方,實現 ACC/AEB/LDW 功能;MRR 裝在車身四角,實現 BSD/變道輔助功能;SRR裝在車身周圍,實現停車輔助、十字交通報警;但是 SRR/MRR/LRR 都存在近距離盲區,所以需要超聲波雷達來彌補,而 USRR 和超聲波雷達功能類似,兩者是替代關系,AK1 超聲波雷達分為 UPA 和 APA 兩種,UPA 探測距離 2.5m,APA 探測距離 5m,目前 AK1 下一代 AK2 超聲波雷達探測距離已經可以達到 7m,最小盲區僅 10cm。按照安裝位置劃分,毫米波雷達可以分為角雷達和前雷
134、達。(1)角雷達:安裝在車輛后部和前部兩側,一般用 SRR 作為角雷達;前角雷達主要實現橫穿車輛預警、行人和自行車識別,后角雷達主要實現 BSD、變道輔助功能。(2)前雷達:安裝在車輛格柵和前保險杠上,一般用 MRR/LRR 作為前雷達;前雷達主要實現 ACC 和 AEB 功能。圖 44:車載毫米波雷達按距離分主要以 SRR/MRR/LRR 三種為主 資料來源:瑞薩,申萬宏源研究 按照工作頻段劃分,毫米波雷達可以分為 24GHz 和 77GHz 毫米波雷達,目前 77GHz逐漸成為主流。法規對智能駕駛安全性要求越來越高,從最開始檢測到前面一輛車,變為要求檢測到多個車、行人、自行車等,這要求毫米
135、波雷達的測速、測距、測角性能都需要大幅提升;而從原理上講 77GHz 毫米波雷達在上述三方面性能上都能比 24GHz 更強,因此 77GHz 取代 24GHz 已經是大勢所趨。因為考慮到要把 24GHz 分配給射電天文和電信工業應用并且減少汽車雷達對這些應用的干擾,美國 FCC 和歐洲 ETSI 都已決定從 2022 年1 月 1 日起停止 24GHz 的寬頻段(21.6526.65GHz)在汽車雷達中的使用,24GHz 毫米波雷達能用的僅剩下 24.0524.25GHz 范圍的窄帶頻譜,從而淘汰 24GHz UWB 雷達。2021 年 12 月 6 日,中國工信部無線電管理局正式發布 汽車雷
136、達無線電管理暫行規定,明確規定自 2022 年 3 月 1 日起,不能再生產和進口使用 24.25-26.65GHz 頻段的汽車雷達(對于 24-24.25GHz 頻段窄帶汽車雷達,按照工信部 2019 年第 52 號公告仍可繼續使用);同時規定將 7679GHz 頻段規劃用于汽車雷達。行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 46 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 圖 45:車載毫米波雷達主要使用 4 個工作頻段:24GHz 和 77GHz 資料來源:瑞薩,申萬宏源研究 波形調制方式上毫米波雷達都是采用 FMCW,測距方式是間接飛行時間法(iToF)。FMCW 波形具有頻
137、率隨時間線性變化的特點,如果雷達能夠確定接收頻率和雷達的斜坡頻率之間的差值(圖中的f),那么它就可以計算雷達信號的時間(圖中的t,其中t=T*f/BW),從而計算距離目標的距離(距離 R=c*t/2)。毫米波雷達發射的是電磁波,以光速傳播;超聲波雷達發射的超聲波是一種以空氣為載體的聲波,容易受溫度、濕度和風的影響;激光雷達發射的是激光,以光速傳播。圖 46:鋸齒波 FMCW 雷達信號:頻率與時間的關系 圖 47:FMCW 雷達信號:振幅與時間的關系 資料來源:瑞薩,申萬宏源研究 資料來源:瑞薩,申萬宏源研究 毫米波雷達主要實現四個作用:測距、測速、測方位角、測俯仰角。對應以上三個作用,衡量毫米
138、波雷達性能的主要指標也分成三類:(1)測距:最遠距離、距離精度、距離分辨率;(2)測速:最大速度、速度精度、速度分辨率;(3)測方位角:視場角、角度精度、角度分辨率。(4)測俯仰角:視場角、角度精度、角度分辨率。除上述指標之外,還有兩個重要性能指標分別為:檢測目標數/跟蹤目標數,刷新周期。毫米波雷達測距三大指標、測速三大指標由雷達“一個幀的基本參數”決定,而這些參數都是根據雷達設計的性能參數來設定的,實現上沒有難度也沒有太大差異化空間?!耙粋€幀的基本參數”包括 Tc(Chirp 周期)、B(掃頻帶寬)、S(調頻斜率)、Tf(幀周期)、N(一個幀內包含的 Chirp 數)、Fs(ADC 采樣率)
139、。上述參數中有兩個關系式:Tf=NTc 和 S=B/Tc。在定義一款毫米波雷達時,需要提前設定好 dmax(最大探測距離)、R(距 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 47 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 離分辨率)、vmax(最大速度)、v(速度分辨率)。因為光速為常量(3*108m/s),所以可以先根據 vmax計算出 Tc,然后再根據R計算出 B,再根據最大探測距離 dmax和距離分辨率R 確定采樣點個數,假設一個采樣率進而確定斜坡頻率 S;隨后可以根據v 計算出 Tf,前一步驟已經確定了 Tc,所以 N 也可以求出至此,所有“一個幀的基本參數”都已經設置完畢
140、。圖 48:毫米波雷達“一個幀的基本參數”示意圖 備注:Idle Time 為空閑時間,主要完成上一次信號發送結束的頻率恢復 資料來源:TI,CSDN,申萬宏源研究 表 8 8:不同類型雷達典型 ChirpChirp 參數設置 參數 單位 LRR MRR SRR USRR 最大不模糊距離 m 225 125 45 22.5 掃頻帶寬 MHz 300 540 750 1500 調頻斜率 MHz/s 10 12 15 30 幀間間隔 s 8 10 12 50 每幀 Chirp 數 個 256 128 128 128 距離分辨率 m 0.5 0.28 0.2 0.1 Chirp 周期 s 30 45
141、 50 50 最大不模糊角度*kmph 92.28 63.75 56.56 35.3 最大頻率 MHz 15 10 4.5 4.5 ADC 采樣率 Msps 16.67 11.11 5 5 每個 Chirp 的點數 個 500 500 250 250 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 48 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 參數 單位 LRR MRR SRR USRR 距離向 FFT 點數 個 512 512 256 256 幀總時間 ms 9.728 7.04 7.94 12.8 幀有效時間 ms 7.68 5.76 6.4 6.4 雷達數據存儲要求 KB 204
142、8 1024 512 512 資料來源:CSDN,申萬宏源研究 圖 49:毫米波雷達四大類性能指標以及主要影響因素 資料來源:CSDN,申萬宏源研究 毫米波雷達測速和測距性能進步主要取決于 MMIC 芯片本身性能提升。對于前雷達而言,最大探測距離主要受限于 ADC 采樣率,而 ADC 采樣率主要由 MMIC 芯片本身性能所決定。距離精度和速度精度主要取決于毫米波雷達系統信噪比的提升,系統信噪比主要受到 MMIC 芯片的噪聲系數、相位噪聲等指標的影響。表 9 9:T TI I 汽車毫米波雷達芯片主要參數 性能參數 單位 AWR2944 AWR2243 AWR1843AOP AWR1843 AWR
143、1642 AWR1443 AWR1243 廠商 TI TI TI TI TI TI TI 發射通道數 個 4 3 3 3 2 3 3 接收通道數 個 4 4 4 4 4 4 4 工作頻率 GHz 76-81 76-81 76-81 76-81 76-81 76-81 76-81 TX功率 dBm 12 13 16 12 12.5 12 12 RX噪聲系數 dB 13 12 10 15 15 15 15 相位噪聲1 dBc/Hz-95-94-93-93-93-91-93 ADC 采樣率 MS/s(Msps)37.5 45 25 25 12.5 12.5 37.5 可用帶寬 GHz 5 5 4 4
144、 4 4 4 中頻帶寬2 MHz 15 20 10 10 5 5 15 工藝 RFCMOS RFCMOS RFCMOS RFCMOS RFCMOS RFCMOS RFCMOS 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 49 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 性能參數 單位 AWR2944 AWR2243 AWR1843AOP AWR1843 AWR1642 AWR1443 AWR1243 制程 45nm 45nm 45nm 45nm 45nm 45nm 45nm 官方指導價3 美元 25.950 17.941 23.940 19.950 17.400 15.660 13.0
145、50 備注 1:統一采用 77 至 81GHz 的頻段在 1MHz 時的相位噪聲數值 備注 2:中頻帶寬=ADC 采樣率/2.5 備注 3:以訂購 1000 片的售價為準 資料來源:TI 官網,申萬宏源研究 測角性能是中游毫米波雷達廠商能夠做出差異化的競爭高地;方位角三大指標和俯仰角三大指標主要取決于各家的天線布局方案和虛擬通道數量??讖酱笮∈翘嵘走_角分辨率的關鍵,而天線的數量、天線間的排布間隔又會影響到孔徑大小。角分辨率作為雷達的指向精度,其數值高低與波長與孔徑大小有關,即波長越長,角分辨率越低,孔徑越大,分辨率越高。天線孔徑是指天線的方位向尺寸(單位:m),代表天線可以以多大的有效面積去
146、吸收電磁波。天線在某個方向的波束寬度和天線沿該方向的尺寸成反比。無論如何時間和空間是相互矛盾的,虛擬出更多的天線,意味著雷達的幀周期越長。表 1 10 0:F FOVOV 取決于天線間隔,角分辨率取決于天線數量和天線間隔 天線數量(個)天線間隔(的倍數)角分辨率()最大 FOV(弧度)最大 FOV()2 0.5 57 3.14 180 2 1 29 1.05 60 2 2 14 0.51 29 4 0.5 29 3.14 180 4 1 14 1.05 60 4 2 7 0.51 29 6 0.5 19 3.14 180 6 1 10 1.05 60 6 2 5 0.51 29 8 0.5 1
147、4 3.14 180 8 1 7 1.05 60 8 2 4 0.51 29 12 0.5 10 3.14 180 12 1 5 1.05 60 12 2 2 0.51 29 24 0.5 5 3.14 180 24 1 2 1.05 60 24 2 1 0.51 29 192 0.5 0.60 3.14 180 192 1 0.30 1.05 60 192 2 0.15 0.51 29 資料來源:申萬宏源研究 毫米波雷達信號處理流程:前端 MMIC 發射完波形后就會處于低功耗的狀態,而后端處理器則需要在剩下的時間完成信號處理,會依次經過以下步驟 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露
148、與聲明 第 50 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想(1)距離 FFT:一般在發射同時會實現低維 Range FFT 工作,也就是快速傅里葉變換,它需要 N*P 次 M 點實數 FFT,能夠獲得目標的距離信息。(2)多普勒 PPT:做完 Range FFT 工作之后再做多普勒 FFT,需要 M/2*P 次 N 點復數 FFT,從而獲得速度信息。(3)非相干累加:將 P 個接收通道的數據做求模累加,最后得到幅值矩陣,需要M/2*N*P 次復數求模累加。(4)CFAR 目標檢測:采用橫虛警率的計算方法,計算出噪聲閾值,大于噪聲閾值認為是目標,小于噪聲閾值的是噪聲。(5)DoA 估計:在 CFAR
149、 以后會得到 K1 個目標點,包含目標的距離、速度信息,但是還沒有角度信息,所以接下來需要計算角度,叫做 DoA Estimation,計算出 K1 個目標點的方位角;如果是高精度二維成像雷達還可以得到俯仰角信息,計算完成以后會得到 K2個目標點,相比于之前的 K1 個目標點,主要增加了俯仰角信息。(6)聚類和追蹤:我們對 K2 個目標點進行聚類和幀間的追蹤操作,得到 K3 個真實目標軌跡。(7)和應用相關的處理工作。風險提示:(1)4D 成像毫米波雷達技術路線變化風險:目前 4D 成像毫米波雷達有多芯片級聯、單芯片超大規模虛擬陣列等技術路線,上述路線各有優劣,未來可能存在一定變數,從而影響中
150、游和上游競爭格局。(2)前/中融合對毫米波雷達競爭門檻產生變化的風險:前/中融合會使得毫米波雷達識別、跟蹤算法轉移到域控制器上進行計算,那么毫米波雷達內將不再需要 MCU,因此之前要求毫米波雷達廠商要具備優異的毫米波雷達算法能力,但是前/中融合情況下,可能不再對雷達廠商做此要求,因此可能會一定程度上降低雷達行業進入門檻。(3)降價風險:國產雷達比國外雷達價格低 20-30%,國產替代過程可能會加劇毫米波雷達價格下降;目前 4D 成像毫米波雷達價格 1500 元左右,后面隨著起量規模效應會帶動價格下行;上述毫米波雷達去掉 MCU,可以進一步使得成本下降。行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息
151、披露與聲明 第 51 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 表 1 11 1:毫米波雷達行業重點公司估值表 證券代碼 證券簡稱 2023-02-17 PB Wind 一致預期 EPS PE 收盤價(元)總市值(億元)2021A 2021A 2022E 2023E 2024E 2022E 2023E 2024E 002920.SZ 德賽西威 116.05 644 10.93 1.51 2.05 3.05 4.14 57 38 28 688326.SH 經緯恒潤 147.00 176 3.39 1.62 1.92 2.76 3.86 77 53 38 600741.SH 華域汽車 18.11 57
152、1 1.13 2.05 2.20 2.50 2.83 8 7 6 603197.SH 保隆科技 46.98 98 4.12 1.40 1.00 1.72 2.38 47 27 20 300292.SZ 吳通控股 3.46 46 3.68 0.05-002463.SZ 滬電股份 15.26 289 3.50 0.56-0.88 1.12-17 14 688183.SH 生益電子 10.92 91 2.22 0.33 0.00 0.48 0.61-23 18 600183.SH 生益科技 17.00 396 3.00 1.23 0.65 0.92 1.15 26 19 15 300644.SZ 南
153、京聚隆 16.61 18 2.37 0.30-002886.SZ 沃特股份 18.27 41 3.52 0.28 0.27 0.86 1.50 68 21 12 603203.SH 快克股份 34.19 85 6.43 1.42 1.25 1.64 1.99 27 21 17 備注:吳通控股和南京聚隆市場暫無深度報告覆蓋,因此沒有 wind 一致預期 EPS 數據。資料來源:Wind 資訊、申萬宏源研究 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第 52 頁 共 52 頁 簡單金融 成就夢想 信息披露 證券分析師承諾 本報告署名分析師具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格并注
154、冊為證券分析師,以勤勉的職業態度、專業審慎的研究方法,使用合法合規的信息,獨立、客觀地出具本報告,并對本報告的內容和觀點負責。本人不曾因,不因,也將不會因本報告中的具體推薦意見或觀點而直接或間接收到任何形式的補償。與公司有關的信息披露 本公司隸屬于申萬宏源證券有限公司。本公司經中國證券監督管理委員會核準,取得證券投資咨詢業務許可。本公司關聯機構在法律許可情況下可能持有或交易本報告提到的投資標的,還可能為或爭取為這些標的提供投資銀行服務。本公司在知曉范圍內依法合規地履行披露義務??蛻艨赏ㄟ^ 索取有關披露資料或登錄 信息披露欄目查詢從業人員資質情況、靜默期安排及其他有關的信息披露。機構銷售團隊聯系
155、人 華東 A 組 陳陶 021-33388362 華東 B 組 謝文霓 18930809211 華北組 李丹 010-66500631 華南組 李昇 0755-82990609 L 股票投資評級說明 證券的投資評級:以報告日后的 6 個月內,證券相對于市場基準指數的漲跌幅為標準,定義如下:買入(Buy)增持(Outperform)中性(Neutral)減持(Underperform):相對強于市場表現20以上;:相對強于市場表現520;:相對市場表現在55之間波動;:相對弱于市場表現5以下。行業的投資評級:以報告日后的6個月內,行業相對于市場基準指數的漲跌幅為標準,定義如下:看好(Overwe
156、ight)中性(Neutral)看淡(Underweight):行業超越整體市場表現;:行業與整體市場表現基本持平;:行業弱于整體市場表現。我們在此提醒您,不同證券研究機構采用不同的評級術語及評級標準。我們采用的是相對評級體系,表示投資的相對比重建議;投資者買入或者賣出證券的決定取決于個人的實際情況,比如當前的持倉結構以及其他需要考慮的因素。投資者應閱讀整篇報告,以獲取比較完整的觀點與信息,不應僅僅依靠投資評級來推斷結論。申銀萬國使用自己的行業分類體系,如果您對我們的行業分類有興趣,可以向我們的銷售員索取。本報告采用的基準指數:滬深300指數 法律聲明 本報告僅供上海申銀萬國證券研究所有限公司
157、(以下簡稱“本公司”)的客戶使用。本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶??蛻魬斦J識到有關本報告的短信提示、電話推薦等只是研究觀點的簡要溝通,需以本公司 http:/ 網站刊載的完整報告為準,本公司并接受客戶的后續問詢。本報告首頁列示的聯系人,除非另有說明,僅作為本公司就本報告與客戶的聯絡人,承擔聯絡工作,不從事任何證券投資咨詢服務業務。本報告是基于已公開信息撰寫,但本公司不保證該等信息的準確性或完整性。本報告所載的資料、工具、意見及推測只提供給客戶作參考之用,并非作為或被視為出售或購買證券或其他投資標的的邀請或向人作出邀請。本報告所載的資料、意見及推測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷,
158、本報告所指的證券或投資標的的價格、價值及投資收入可能會波動。在不同時期,本公司可發出與本報告所載資料、意見及推測不一致的報告??蛻魬斂紤]到本公司可能存在可能影響本報告客觀性的利益沖突,不應視本報告為作出投資決策的惟一因素??蛻魬灾髯鞒鐾顿Y決策并自行承擔投資風險。本公司特別提示,本公司不會與任何客戶以任何形式分享證券投資收益或分擔證券投資損失,任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或口頭承諾均為無效。本報告中所指的投資及服務可能不適合個別客戶,不構成客戶私人咨詢建議。本公司未確保本報告充分考慮到個別客戶特殊的投資目標、財務狀況或需要。本公司建議客戶應考慮本報告的任何意見或建議是
159、否符合其特定狀況,以及(若有必要)咨詢獨立投資顧問。在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見并不構成對任何人的投資建議。在任何情況下,本公司不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任。市場有風險,投資需謹慎。若本報告的接收人非本公司的客戶,應在基于本報告作出任何投資決定或就本報告要求任何解釋前咨詢獨立投資顧問。本報告的版權歸本公司所有,屬于非公開資料。本公司對本報告保留一切權利。除非另有書面顯示,否則本報告中的所有材料的版權均屬本公司。未經本公司事先書面授權,本報告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷貝、復印件或復制品,或再次分發給任何其他人,或以任何侵犯本公司版權的其他方式使用。所有本報告中使用的商標、服務標記及標記均為本公司的商標、服務標記及標記。