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1、 行业及产业 行业研究/行业深度 证券研究报告 计算机 2023 年 02 月 20 日 毫米波雷达国产替代拐点已至 看好 智联汽车系列深度 28 相关研究 计算机:数字经济,仰望星空,增加白马-计算机行业周报20 2023 年 2月 18日 TMT:从弹性主线,到“弹性+白马”兼具-TMT 领域点评 2023 年 2 月 16日 证券分析师 刘洋 A0230513050006 蒲梦洁 A0230519110002 刘菁菁 A0230522080003 杨海燕 A0230518070003 戴文杰 A0230522100006 联系人 刘菁菁(8621)23297
2、818 本期投资提示:预计行泊一体 5V5R 方案占比提升+ADAS 渗透率提升将带动中国乘用车毫米波雷达市场规模从 2021 年的 52 亿升至 2025 年的 204 亿。毫米波雷达分为前雷达和角雷达(包括前角雷达和后角雷达),2021 年中国乘用车前雷达、后角雷达、前角雷达的前装渗透率分别为 34%、14%、2%,我们预计 2025 年渗透率将分别提升至 70%、67%、45%。我们预计 2025 年普通前雷达单价为 400 元,4D 成像雷达单价 1000 元,角雷达单价 220元。由此计算预计 2025 年毫米波雷达市场规模为 204 亿,其中前雷达 92 亿(4D 成像雷达占 48
3、 亿),后角雷达 67 亿,前角雷达 45 亿。三因素推动毫米波雷达持续降本。MMIC 工艺改进+国产突破+77GHz 替代 24GHz。雷达的两大难点:设计和量产。(1)设计:雷达设计能力核心体现在天线设计和软件算法两个环节。前者决定了方位角和俯仰角性能(视场角、角分辨率、角度精度);软件算法包括信号处理算法和数据处理算法。(2)量产:指生产制造能力,良率直接影响了产品成本,多家雷达厂商创始人都认为如何把雷达良率做高、成本做到足够低是最难的环节。竞争格局:前雷达和角雷达前五都是海外 Tier1。前雷达集中度明显高于角雷达,门槛更高,CR3 份额分别为 80%(博世、大陆、电装)和 60%(博
4、世、海拉、安波福),CR5份额分别为 98%和 85%。前雷达市场的国产替代难度比角雷达市场更高,主要因为前雷达涉及到控制功能和功能安全。国内毫米波雷达市场由国外 Tier1 主导的根本原因:2015 年之前雷达芯片对中国禁售,因此中国毫米波雷达起步时间比国外晚了近 17 年(国外车载毫米波雷达起步于 1998 年,国内毫米波雷达起步于 2015 年)。国外雷达历经 24GHz、77GHz、4D 雷达、4D 成像雷达四个阶段,目前已经迭代到第五代;2018 年国内少数几家厂商开始量产 24GHz 雷达,2019 年量产 77GHz 雷达,在第五代成像雷达上仍然是追赶状态。我们认为从现在开始国产
5、毫米波雷达厂商替代国外厂商的时机已经成熟,主要因为:(1)原因 1:行泊一体成为趋势,这让国产系统厂商开始掌握行车系统话语权;如果行车系统仍由海外 Tier1 把控,那么和系统一起搭售的毫米波雷达是不可能用国产厂商的,必然会用海外 Tier1 自己的雷达。(2)原因 2:国内雷达性能已经和国外大厂接近。(3)原因 3:海外厂商较为封闭,不开放雷达原始数据。针对 3D/4D 毫米波雷达市场,中国本土厂商的竞争策略:(1)策略 1:“价格优势+本地化服务优势”的打法(典型代表:绝大多数本土雷达厂商)。(2)策略 2:前融合/中融合(典型代表:德赛西威、纵目科技、华为)。除了上述商业策略上的差异,“
6、先发优势”和“战略决策的前瞻性”也是在竞争中能够突围的关键原因,典型如目前国内本土毫米波雷达 Tier1 中份额排名第一的森思泰克。针对 4D 成像毫米波雷达市场,不同厂商分化为两条技术路线:多芯片级联(大陆、博世、采埃孚、华为等)&单芯片超大规模虚拟阵列(例如经纬恒润)。路线二相较于路线一最大优势在于点云数量更加密集,但主要障碍在于价格偏高,2025 年价格若能下降到 150 美金一颗,则路线二是更有性价比优势的方案。相关标的:上游(1)芯片环节:英飞凌、NXP、TI 三家占据了毫米波雷达芯片行业近 90%份额,国内加特兰微电子随着中游国产雷达厂商崛起正加速替代海外份额。(2)PCB:罗杰斯
7、(美国)、Schweizer(施瓦茨,德国)、Isola(美国)、松下电工、四会富社、沪电股份、生益电子。其中 PCB 上游高频覆铜板主要有罗杰斯、生益科技、AGC、松下、华正新材、Isola。(3)雷达专用塑料环节:laird、巴斯夫 BASF、帝斯曼 DSM、SABIC、宝理、东丽、南京聚隆、沃特股份、朗盛化学。(4)自动化生产设备:快克股份。中游雷达整机:森思泰克(定点和量产数量在国内排名第一)、楚航科技、德赛西威、华域汽车、经纬恒润、纵目科技、福瑞泰克、保隆科技、苏州豪米波、川速微波等。风险提示:4D 成像毫米波雷达技术路线变化风险;前/中融合对毫米波雷达竞争门槛产生变化的风险;降价风
8、险。请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 2 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 投资案件 结论和投资分析意见 我们预计 2025 年毫米波雷达市场规模为 204 亿,其中前雷达 92 亿(4D 成像雷达占 48 亿),后角雷达 67 亿,前角雷达 45 亿。此前中国毫米波雷达市场被海外 Tier1 垄断,但我们认为从现在开始国产毫米波雷达厂商替代国外厂商的时机已经成熟。针对 3D/4D 毫米波雷达市场,中国本土厂商采取了“价格优势+本地化服务优势”和“前融合/中融合”竞争策略。针对 4D 成像毫米波雷达市场,不同厂商分化为“多
9、芯片级联”和“单芯片超大规模虚拟阵列”两条技术路线。原因及逻辑 市场规模假设:预计 2025 年渗透率将分别提升至 70%、67%、45%。我们预计2025 年普通前雷达单价为 400 元,4D 成像雷达单价 1000 元,角雷达单价 220 元。我们认为国产替代拐点已至的原因:(1)原因 1:行泊一体成为趋势,这让国产系统厂商开始掌握行车系统话语权;如果行车系统仍由海外 Tier1 把控,那么和系统一起搭售的毫米波雷达是不可能用国产厂商的,必然会用海外 Tier1 自己的雷达。(2)原因2:国内雷达性能已经和国外大厂接近。(3)原因 3:海外厂商较为封闭,不开放雷达原始数据。国产厂商份额提升
10、所凭借的优势:(1)价格+本地化服务优势:国产雷达一般比国外雷达价格便宜 20-30%。(2)ADAS 系统厂商出于智能驾驶系统算法特点的角度自研不带 MCU 的毫米波雷达,可以节省系统整体成本,还可以提升系统性能。有别于大众的认识 市场认为毫米波雷达国产替代进程未来依然缓慢,我们认为国产替代拐点已至。市场尚未清晰认识毫米波雷达国产突围的优势,我们认为国内厂商份额提升的优势主要有“价格优势+本地化服务优势”、“前融合/中融合”,另外“先发优势”和“战略决策的前瞻性”也是在竞争中能够突围的关键原因。市场只认识到 4D 成像毫米波雷达分为“多芯片级联”和“单芯片超大规模虚拟阵列”两条技术路线,但是
11、市场尚未认识到这两种技术路线各自优劣势,我们认为“单芯片超大规模虚拟阵列”路线相较于“多芯片级联”路线最大优势在于点云数量更加密集,但主要障碍在于价格偏高,2025 年价格若能下降到 150 美金一颗,则“单芯片超大规模虚拟阵列”是更有性价比优势的方案。kUlYsUuWnXeXeZcZpW8ZbRaO7NsQnNoMtQfQoOtRfQsQtR8OpPzQMYtRoQMYmRsR 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 3 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 1.毫米波雷达持续降本推动渗透至中低端车型.7 1.1 降本主因:核心芯片工艺改进,成本下降 70%.7 1.2 降
12、本次因:国产突破,打破垄断利润.10 1.3 降本次因:77GHz 全面替代 24GHz.11 1.4 2025 年中国市场规模预计 204 亿.12 2.雷达的两大难点:设计和量产.14 3.为什么此前国产替代进展缓慢?.16 4.雷达国产替代时机已至.18 5.份额终局的关键:竞争策略的不同.22 5.1 芯片选型是前提.22 5.2 普通 3D/4D 雷达不同厂商的竞争策略.27 5.3 4D 成像雷达不同厂商的技术路线之争.29 6.变数:几个重要的雷达行业趋势补充.32 6.1 天线趋势:从 AoB 发展为 AiP.32 6.2 算力趋势:更多计算任务从雷达转移到域控.33 6.3
13、4D 成像毫米波雷达替代激光雷达?.34 7产业链相关标的.36 8附录:毫米波雷达分类和基本原理.45 目录 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 4 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 图表目录 图 1:主流厂商车载毫米波雷达 BOM 成本构成.7 图 2:汽车毫米波雷达核心元器件功能框图.8 图 3:汽车毫米波雷达 MMIC 芯片:GaAs 工艺将逐渐消失,CMOS 工艺占比将上升并替代 SiGe 成为主流工艺.9 图 4:77GHz 毫米波雷达芯片工艺演进趋势.9 图 5:随着 MMIC 工艺的改进,毫米波雷达整体成本也随之下降.10 图 6:传统毫米波雷达价格趋
14、势预测.10 图 7:4D 成像毫米波雷达价格趋势预测.10 图 8:77GHz 相比于 24GHz 毫米波雷达天线阵列的尺寸可以在 X 和 Y维度上减小约 3倍.11 图 9:24GHz 车载毫米波雷达从 2020 年开始将逐步被 77GHz 车载毫米波雷达取代.12 图 10:2020-2021 年中国乘用车毫米波前雷达和角雷达前装搭载量.12 图 11:ADAS 感知方案向 3R1V、5R1V 升级.13 图 12:Veoneer、大陆集团、采埃孚、海拉毫米波雷达天线布局举例(物理阵列和虚拟阵列).14 图 13:毫米波雷达信号处理流程.15 图 14:2021 年中国乘用车毫米波雷达前
15、装市场份额(整体、前雷达、角雷达)16 图 15:国内外毫米波雷达产业发展历程对比.17 图 16:2021 年中国乘用车 ADAS 行车系统市场份额.19 图 17:2022 年 1-10 月中国乘用车 L2 行车系统市场份额.19 图 18:博世智能座舱、智能驾驶长期规划.19 图 19:英飞凌车载毫米波雷达解决方案.22 图 20:NXP 车载毫米波雷达产品组合.23 图 21:TI 毫米波雷达芯片.24 图 22:Arbe 已经推出了 2 款 4D 成像雷达芯片组.26 图 23:Arbe 雷达与竞品的性价比对比.26 图 24:加特兰微电子车规级雷达芯片产品线.27 图 25:前融合
16、、中融合、后融合的区别.28 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 5 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 图 26:各厂商 4D 成像雷达虚拟通道数.30 图 27:傲酷通过虚拟孔径成像算法提升毫米波雷达角分辨率.31 图 28:PCB 板载天线与芯片集成天线的对比.32 图 29:毫米波雷达和域控算力分配发展趋势.34 图 30:Mobileye 预计 4D 成像毫米波雷达上车后可以使激光雷达数量由 3 颗变为 1 颗.34 图 31:2019 毫米波雷达芯片份额(77GHz/24GHz).37 图 32:2018 年全球高频 PCB 覆铜板市场份额.37 图 33:
17、罗杰斯用于 77/79GHz 汽车毫米波雷达的高频覆铜板材料.37 图 34:生益科技用于 24GHz 和 77GHz 汽车毫米波雷达的高频覆铜板材料.37 图 35:毫米波雷达天线罩(前盖)、底板(后盖)、电磁屏蔽材料(吸波板)示意图.38 图 36:华域汽车电子核心产品.40 图 37:华域汽车 4D 雷达产品.40 图 38:福瑞泰克毫米波雷达产品规划.41 图 39:纵目第一代角雷达 SDR1.42 图 40:纵目科技 L3 级泊车搭配了 4 颗 SDR1 雷达.42 图 41:保隆科技毫米波雷达产品线.42 图 42:纳瓦电子毫米波雷达产品路线图.43 图 43:苏州豪米波产品和规划
18、.44 图 44:车载毫米波雷达按距离分主要以 SRR/MRR/LRR 三种为主.45 图 45:车载毫米波雷达主要使用 4 个工作频段:24GHz 和 77GHz.46 图 46:锯齿波 FMCW 雷达信号:频率与时间的关系.46 图 47:FMCW 雷达信号:振幅与时间的关系.46 图 48:毫米波雷达“一个帧的基本参数”示意图.47 图 49:毫米波雷达四大类性能指标以及主要影响因素.48 表 1:中国乘用车毫米波雷达市场规模测算.13 表 2:乘用车毫米波雷达首次量产时间和客户情况.20 表 3:国内外主要厂商前雷达产品性能参数.20 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声
19、明 第 6 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 表 4:国内外主流厂商角雷达产品性能参数.21 表 5:Arbe 毫米波雷达芯片和收入指引、单价变化.26 表 6:主流厂商 4D 成像毫米波雷达性能参数.31 表 7:主流前装上车的前向激光雷达产品参数.35 表 8:不同类型雷达典型 Chirp 参数设置.47 表 9:TI 汽车毫米波雷达芯片主要参数.48 表 10:FOV 取决于天线间隔,角分辨率取决于天线数量和天线间隔.49 表 11:毫米波雷达行业重点公司估值表.51 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 7 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 本文重点并非技术
20、科普,因此将车载毫米波雷达原理、作用、分类放在最后一节附录,对于初次认识毫米波雷达的投资者可以先跳转至最后一节,有一定了解的投资者可以直接从第一节开始阅读。正文部分重点在于论证为什么当前已经到了毫米波雷达国产替代的拐点以及主流国产厂商不同的竞争策略会是抢夺未来份额的关键。1.毫米波雷达持续降本推动渗透至中低端车型 1.1 降本主因:核心芯片工艺改进,成本下降 70%毫米波雷达核心元器件主要是 MMIC、毫米波雷达专用处理器、PCB,占 BOM 比重分别为 20%、30%、10%。毫米波雷达 MMIC 芯片集成了锯齿波发生器、合成器、功率放大器 PA、低噪声放大器 LNA、滤波器、模数转换器 A
21、DC 等器件;主要作用是产生并放大、接收毫米波信号,最后将毫米波信号转化为数字信号。毫米波雷达专用处理器集成了CPU、雷达信号专用处理单元、存储(SRAM、Flash、DDR/LPDDR),其中雷达信号专用处理单元可以是 FPGA、DSP、或者专用单元。图 1:主流厂商车载毫米波雷达 BOM 成本构成 资料来源:Yole,申万宏源研究 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 8 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 从毫米波雷达工作流程也可以看出,“MMIC”芯片和“雷达专用处理器”是毫米波雷达最核心的两大元器件。以 77GHz 车载毫米波雷达为例,MMIC 芯片上的锯齿波发
22、生器和合成器生成 25.3-27GHz 周期性的 Chirp 信号,经过 3 倍频器将 Chirp 信号的频率变换为 76-81 GHz,一部分信号被传输至混频器另一部分传输至移相器将信号的相位移动一定角度,再经过功率放大器(PA)放大信号之后通过发射天线将 Chirp 信号发射到远方物体上,经过物体反射由接收天线接收反射回来的信号。反射回来的信号经过低噪声放大器(LNA)放大天线接收到的信号并且降低噪声干扰之后,传到混频器将 Rx 信号和 Tx 信号进行混频得到 IF 中频信号,传输到低通滤波器(用于限制信号,仅允许频率之差的信号通过),通过 ADC 进行采样和模数转换最终将中频信号转化为数
23、字信号以上所有过程由MMIC 芯片器件完成处理。之后,数字信号再传输到集成了 DSP 和 MCU 的毫米波雷达专用处理器上经过算法计算出距离、速度、方位角和俯仰角,并进行目标分类和识别。图 2:汽车毫米波雷达核心元器件功能框图 资料来源:申万宏源研究 MMIC 芯片工艺改进(GaAs-SiGe-CMOS)推动车载毫米波雷达系统成本持续下行至初代工艺对应成本的 30%。(1)GaAs工艺时代(1990-2007):早期 PCBA 上大部分的器件都可以使用硅来制造,只有射频部分没有办法使用,主流都是采用砷化镓(GaAs)的工艺来制造;由于砷化镓工艺所需要的材料比较稀缺,不管是材料成本和制造成本都比
24、较高,对于生产线的要求也很高。因此在 2009 年之前,毫米波雷达中的前端射频芯片最初也是使用的 GaAs 工艺,而且集成度很低,一个毫米波雷达只需要 7-8 颗 MMICs、3-4 颗BBICs,所以前端射频芯片成本非常高占毫米波雷达整体成本大约 40%左右。(2)SiGe工艺时代(2007-2017):SiGe(锗硅)拥有硅工艺的集成度、良率和成本优势,从 2009年开始 SiGe 工艺逐渐代替 GaAs 工艺,毫米波雷达前端射频芯片的集成度大幅提升,一个毫米波雷达只需要 2-5 颗 MMICs、1-2 颗 BBICs,毫米波雷达整个系统成本降低 50%,其中前端射频芯片 MMIC 占总成
25、本比重从 40%下降至 36%。(3)CMOS 工艺时代(2017年至今):最初 CMOS 工艺没法用在毫米波雷达芯片,是因为不能工作在高频中,以 180nm为例,SiGe 可以工作在 180GHz 以上,而 CMOS 工作频率只能达到 40GHz;直到 2010年工艺进步到 40nm,才使得 CMOS 用于 77GHz 毫米波雷达成为可能。由于 CMOS 晶圆 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 9 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 价格非常便宜(SiGe 是 8 英寸晶圆,CMOS 是 12 英寸晶圆,1 个 12 英寸晶圆比 8 英寸晶圆产出的芯片数量要多很多,
26、SiGe 单颗芯片成本比 CMOS 高约 20%)而且集成度非常高(可以把 MMIC 和数字处理芯片同时集成到一起),一个毫米波雷达只需要 1 颗 MMIC芯片、1 颗 BBIC 芯片;CMOS 工艺与上一代 SiGe 相比,毫米波雷达整体系统成本进一步下降了 40%,其中 MMIC 占系统总成本比重从 36%下降至 18%。(4)SoC 时代(2019年至今):还会带来 30%的成本降低,而 CMOS AiP(封装天线)将会让成本进一步下降。(资料来源:加特兰微电子,见图 5)图 3:汽车毫米波雷达 MMIC 芯片:GaAs 工艺将逐渐消失,CMOS 工艺占比将上升并替代 SiGe 成为主流
27、工艺 资料来源:Yole,申万宏源研究 图 4:77GHz 毫米波雷达芯片工艺演进趋势 资料来源:加特兰微电子,高工智能汽车,申万宏源研究 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 10 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 图 5:随着 MMIC 工艺的改进,毫米波雷达整体成本也随之下降 资料来源:加特兰微电子,申万宏源研究 1.2 降本次因:国产突破,打破垄断利润 国内 77GHz 毫米波雷达启动是在 2015 年,国内最早量产国产 24GHz 毫米波雷达是在 2018 年,国产厂商最早量产国产 77GHz 毫米波雷达是在 2019 年。2015 年左右,NXP向国内少数本
28、土企业开放 77GHz CMOS 毫米波雷达芯片,国产毫米波雷达的征程由此开始。2016 年 TI 向任意客户全面开放 77GHz CMOS 毫米波雷达芯片,引发了第一波车载毫米波雷达创业热潮。2018 年,以森思泰克、华域汽车为代表的国产毫米波雷达厂商率先量产 24GHz 毫米波雷达。2019 年森思泰克、纳瓦电子率先量产 77GHz 毫米波雷达,随后华域汽车、德赛西威、楚航科技等国产厂商也陆续量产 77GHz 雷达。从 2018 年以来毫米波雷达价格呈现持续下降趋势,主要由于雷达获得国产突破,国内厂商将长期占据垄断地位的海外雷达厂商价格打了下来。目前角雷达单价大约 250 元,普通 3D/
29、4D 前雷达单价大约 500 元,4D 成像毫米波雷达单价大约 1500 元,而 4D 成像雷达价格将从 1500 元下降至 1000 元左右。图 6:传统毫米波雷达价格趋势预测 图 7:4D 成像毫米波雷达价格趋势预测 资料来源:高工智能汽车,申万宏源研究 资料来源:高工智能汽车,申万宏源研究 备注:用于智能驾驶的毫米波雷达分为前雷达和角雷达,前雷达安装在车辆格栅和前保险杠上,角雷达安装在车身四角。其中前雷达主要实现 ACC(自适应巡航)、AEB(紧 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 11 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 急刹车制动)功能;前角雷达主要实现横穿车
30、辆预警、行人和自行车识别,后角雷达主要实现 BSD、变道辅助功能。1.3 降本次因:77GHz 全面替代 24GHz 77GHz 毫米波雷达必然将完全取代 24GHz 毫米波雷达,一方面是因为性能上:77GHz 毫米波雷达的波长比 24GHz 更小,并且可用带宽比 24GHz 更大,从原理上来讲就可以实现更好的性能。A.波长差异:77GHz 毫米波波长是 3.9mm,24GHz 毫米波波长大约 12.5mm。B.可用带宽差异:76-77GHz 有 1G 频段可以用,而 77-81 有 4G 频段可以用;而在 24GHz 这个频段只有 250M 可以用。上述两个原理上的差异会直接导致以下性能指标
31、上的差异:(1)距离分辨率:扫频带宽越宽,距离分辨率越小。77GHz 的扫频带宽是 24GHz 的4 倍甚至 16 倍,77GHz毫米波雷达能够实现更小的距离分辨率,性能更好。实际上,77GHz雷达可实现的距离分辨率通常为 4cm,24GHz 雷达分辨率为 75cm。(2)速度分辨率:假设帧周期相同,和波长越小,速度分辨率越小。77GHz 的波长是 24GHz 的 1/3,所以 77GHz 毫米波雷达的速度分辨率要比 24GHz 精细 3 倍以上。(3)角分辨率:假定 PCB 面积相当,那么角分辨率是和 PCB 天线阵的电尺寸大小是正相关的。在相等的 PCB 面积下,波长越小,能够摆放的天线和
32、天线阵就越大(因为天线间距一般设为波长的一半),所以能够提升角分辨率。另一方面是因为从成本上讲,77GHz 雷达工作波长变小,对应雷达天线尺寸和口径变小能够让雷达尺寸变小进而成本降低。天线间隔一般取波长的一半,而 77GHz 的电磁波波长是 24GHz 的 1/3,因此整体天线阵列尺寸也可以分别在长和宽上减小约 3 倍。图 8:77GHz 相比于 24GHz 毫米波雷达天线阵列的尺寸可以在 X 和 Y 维度上减小约 3 倍 资料来源:CSDN,申万宏源研究 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 12 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 图 9:24GHz 车载毫米波雷达从
33、 2020 年开始将逐步被 77GHz 车载毫米波雷达取代 资料来源:Yole,申万宏源研究 1.4 2025 年中国市场规模预计 204 亿 2021 年中国乘用车前雷达、后角雷达、前角雷达的前装渗透率分别为 34%、14%、2%。2021 年中国乘用车前装毫米波雷达出货量总计 1360 万颗,同比+42.3%,其中:前雷达 692 万颗,同比+27%,渗透率为 33.9%。角雷达 668 万颗,同比+63%,其中:后角雷达 580 万颗,渗透率 14%;前角雷达 88 万颗,渗透率 2%。图 10:2020-2021 年中国乘用车毫米波前雷达和角雷达前装搭载量 资料来源:高工智能汽车,申万
34、宏源研究 预计行泊一体 5V5R 方案占比提升+ADAS 渗透率提升将带动中国乘用车毫米波雷达市场规模从 2021 年的 52 亿升至 2025 年的 204 亿。2021 年,L1 级 ADAS 系统的主流感知方案 1R1V 和 1R 的市场份额开始萎缩,3R1V 方案(1 个前雷达+2 个后角雷达)占 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 13 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 比上升;L2 级 ADAS 系统感知方案中,1R1V 份额下滑,但仍然是市场主流,3R1V 占比上升,5R1V 方案(1 个前雷达+2 个后角雷达+2 个前角雷达)逐步增长。根据下表中的假设
35、,我们计算得到 2021 年中国乘用车毫米波雷达市场规模为 52 亿,其中前雷达 35 亿,后角雷达 14 亿,前角雷达 2 亿;我们预计 2025 年毫米波雷达市场规模为 204 亿,其中前雷达 92 亿(4D 成像雷达占 48 亿),后角雷达 67 亿,前角雷达 45 亿。图 11:ADAS 感知方案向 3R1V、5R1V 升级 资料来源:高工智能汽车,申万宏源研究 表 1 1:中国乘用车毫米波雷达市场规模测算 2020 年 2021 年 2022E 2023E 2024E 2025E 中国乘用车总销量 1928.8 2015 2095 2158 2223 2267 YOY-7%4%4%3
36、%3%2%一、前雷达 渗透率 28%34%43%52%61%70%出货量(万颗)545 692 901 1122 1356 1587 前雷达市场规模合计 33 35 44 57 76 92 1、普通前雷达占比 100%100%97%90%80%70%出货量(万颗)545 689 874 1010 1085 1111 单价(元)600 500 450 400 400 400 市场规模(亿元)33 34 39 40 43 44 2、4D成像雷达占比 0%0.50%3%10%20%30%出货量(万颗)3.46 27 112 271 476 单价(元)2000 1800 1500 1200 1000
37、市场规模(亿元)1 5 17 33 48 二、前角雷达 渗透率 1%2%5%15%30%45%出货量(万颗)42 88 210 647 1334 2041 单价(元)300 250 250 230 220 220 市场规模(亿元)1 2 5 15 29 45 三、后角雷达 渗透率 10%14%22%35%52%67%行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 14 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 2020 年 2021 年 2022E 2023E 2024E 2025E 出货量(万颗)368 580 901 1502 2298 3056 单价(元)300 250 250 2
38、30 220 220 市场规模(亿元)11 14 23 35 51 67 四、总计 中国毫米波雷达市场规模(亿元)45 52 72 107 156 204 前向 ADAS 系统渗透率 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%备注:2020 年和 2021 年部分历史数据来自高工智能汽车,见图 10 和图 11 资料来源:高工智能汽车,申万宏源研究 2.雷达的两大难点:设计和量产 雷达设计能力核心体现在
39、天线设计和软件算法两个环节。天线设计是各家雷达厂商能够做出差异化的关键环节之一,决定了方位角和俯仰角性能(视场角、角分辨率、角度精度)。以天线布局设计为例:同样是 3 发 4 收雷达,大陆集团、维宁尔、采埃孚在天线阵列设计上就很不一样,水平和垂直方向上的天线间隔和天线数量不同,进一步影响了方位角和俯仰角性能(视场角、角度精度、角分辨率,具体关系见最后一节附录中的公式)。例如大陆集团 3 发 4 收 MRR虚拟阵列水平孔径有 31 个单位,垂直孔径有 2 个单位;Veoneer 的 3 发 4 收 SRR水平孔径有 13 个单位,垂直孔径有2 个单位这两款雷达物理天线数量都是相同的,但是对应虚拟
40、阵列水平孔径不同,是由天线布局上的差异带来的。图 12:Veoneer、大陆集团、采埃孚、海拉毫米波雷达天线布局举例(物理阵列和虚拟阵列)行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 15 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 备注 1:图中列举的 Veoneer 雷达是 SRR,77GHz,3TX4RX;大陆集团雷达是 MRR,77GHz,3TX4RX;采埃孚雷达是 MRR,77GHz,3TX4RX;海拉雷达是 SRR,77GHz,2TX4RX 备注 2:上面四张图,每张图中的上半部分是物理阵列,下半部分为虚拟阵列;天线虚拟阵列由天线物理阵列布局推导得出 资料来源:凡知杂货铺,申
41、万宏源研究 软件算法包括信号处理算法和数据处理算法,分别针对“信号处理”和“数据处理”两个雷达计算环节,前者在 DSP 上计算,后者在 MCU 上计算。“信号处理”环节是将ADC 采样后的原始数据计算处理转化为点云数据的过程;“数据处理”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 ACC/AEB/BSD 等应用算法。举例说明算法对雷达性能的影响:(1)案例 1-超分辨算法:如何提升雷达角分辨率是各家雷达厂商最关注的问题之一,为了提升角分辨率最近超分辨算法开始从深度学习视觉领域应用到雷达领域(超分辨算法主要作用是把低分辨率图像转化为高分辨率图像)。(2)案例 2-虚拟
42、孔径成像算法:雷达初创公司傲酷利用虚拟孔径成像算法,其 6 发 8 收的 2 片级联雷达 EAGLE 宣称可以达到 0.5方位角分辨率,1俯仰角分辨率,而大陆集团12 发 16 收 4 片级联的雷达方位角分辨率为 1,俯仰角分辨率为 2.3,傲酷硬件配置更低但通过软件算法将角分辨率等表观性能指标做到比硬件更强的雷达还要好的性能。毫米波雷达软件人员配置远大于硬件人员配置,由此可见软件算法对毫米波雷达的重要性。凌波微步创始人于胜民认为在毫米波雷达总成本里算法大概占 70%,硬件占 30%。从毫米波雷达公司人员配置上来说,研发人员中软件人员:硬件人员大概是 5:1 的比例。由此可以看出软件算法在毫米
43、波雷达研发中的重要程度。图 13:毫米波雷达信号处理流程 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 16 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 资料来源:NXP,申万宏源研究 量产主要是指生产制造能力,良率直接影响了产品成本,多家雷达厂商创始人都认为如何把雷达良率做高、成本做到足够低是最难的环节。纳瓦电子总裁李建林提到过:“如果将供应商能力的满分数设置为一百的话,研发占三十分,生产则占七十分”。产品的直通率(从物料加工到组装成品一次性成功合格品的比率)和良率直接决定了产品的稳定性可靠性和成本的高低。从行业来看,目前业内的产品直通率为 70-80%左右,纳瓦电子的直通率在 202
44、0 年 10 月已经达到 97%。楚航科技创始人楚咏焱也在高工智能汽车会议上提到过“毫米波雷达的性能倒不是最难的,其实如何把价格做到最便宜把良率做到最高是比较难的”。小批量的雷达产品样件是容易的,但是实现量产是件门槛很高的事,不仅需要严格把控品质,将产线调试跑通,还要做到快速标定,以保证产品品质的一致性。形成“产能上升-良率上升-BOM 成本下降-销量上升”的正循环,可以使得雷达价格足够便宜,目前楚航能做到 97-98%的良率。森思泰克创始人秦屹也说过:“搞明白雷达怎么研发只是第一步,而后续的测试流程和量产与质量管控体系才是重中之重(雷达的研发、测试和制造流程)”。3.为什么此前国产替代进展缓
45、慢?竞争格局:前雷达和角雷达前五都是海外 Tier1;而且前雷达集中度明显高于角雷达,门槛更高,CR3 份额分别为 80%和 60%,CR5 份额分别为 98%和 85%。前雷达集中度高于角雷达说明前雷达行业门槛和竞争难度明显高于角雷达。角雷达也成为国产厂商相对而言容易突破的细分市场,森斯泰克在角雷达市场排名第 6(国内本土厂商中排名第 1),但是在前雷达市场份额却几乎为 0。图 14:2021 年中国乘用车毫米波雷达前装市场份额(整体、前雷达、角雷达)行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 17 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 资料来源:高工智能汽车,申万宏源研究 由
46、于 2015 年之前雷达芯片禁售,因此中国毫米波雷达起步时间比国外晚了近 17 年,这是导致目前国内雷达市场仍由国外 Tier1 主导的最根本原因。国外车载毫米波雷达起步于 1998 年,历经 24GHz、77GHz、4D 雷达、4D 成像雷达四个阶段。(1)24GHz 雷达:1998 年 24GHz 毫米波雷达首次搭载在奔驰上,国外 24GHz毫米波雷达由此起步。(2)77GHz 雷达:2010 年 77GHz 雷达 MMIC 问世,相较于 24GHz毫米波雷达,77GHz 能够让雷达尺寸变小进而成本降低,另外能够多集成几个通道,性能大幅提升,这是汽车雷达大规模量产装车的重要里程碑。(3)4
47、D 雷达:在 2015 年之前毫米波雷达只能获得 3D 信息(距离、速度、方位角)只能做水平探测,不能获得高度信息;到 2015 年大陆博世发布第四代雷达,整个雷达行业进入 4D 雷达时代,相比于 3D 雷达新增俯仰角,从而能够获得高度维度信息。(4)4D 成像雷达:2020 年 9 月大陆发布成像雷达大陆 ARS540,雷达开始进入 4D 成像时代,雷达从此可以生成相对密集的点云,毫米波雷达作用也从对外输出目标变为对周围环境建模。国内毫米波雷达起步于 2015 年,2018 年少数几家厂商开始量产 24GHz 雷达,2019年量产 77GHz 雷达,在第五代成像雷达上仍然是追赶状态。相比之下
48、,国内厂商从 2015年才逐步拿到毫米波雷达芯片开始研发 24GHz 毫米波雷达,此时国外已经量产第四代 4D雷达而且开始着手研发第五代 4D 成像毫米波雷达。在 4D 成像毫米波雷达上,2021 年大陆集团已经量产 ARS540,采埃孚 4D 成像雷达 2022 年也已经搭载到上汽飞凡 R7,博世进展稍慢在 2021 年 10 月首次展示了第五代雷达(至尊版),但是没有公布具体量产时间;而绝大多数国内 Tier1 仍在研发中,仅少数厂商拿到 4D 成像雷达定点(例如福瑞泰克拿到吉利路特斯定点并预计 2022 年底量产,楚航科技也将在 2022 年底量产)。图 15:国内外毫米波雷达产业发展历
49、程对比 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 18 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 资料来源:Yole,申万宏源研究 另外,还需要特别说明的是:前雷达市场的国产替代难度比角雷达市场更高(因此前雷达市场集中度更高),主要因为前雷达涉及到控制功能和功能安全。一个完整的 ADAS系统涉及感知、决策规划、控制执行三大环节,角雷达更多是辅助功能,前雷达会涉及到控制功能,所以前雷达漏报率和误报率要求比角雷达要求更高,前雷达的进入门槛也高于角雷达。具体而言,角雷达提供的是 BSD(盲点监测)、LCA(变道辅助)、RCTA(后方交通穿行提示)、DOW(开门预警)、RCW(后向碰撞预警
50、)、FCTA(前方交通穿行提示)、FCW(前防撞预警)等预警性功能,最终输出的结果是警告提示;而前雷达提供的是 AEB(紧急刹车制动)、ACC(自适应巡航),最终输出的结果是进行刹车、加减速等控制功能。因此国内本土毫米波雷达厂商通常是从“乘用车角雷达”市场开始切入,再切入“商用车前雷达”市场(重卡和客车强制性安装),最后进入“乘用车前雷达”市场。4.雷达国产替代时机已至 虽然此前毫米波雷达国产替代进展缓慢,但是我们认为从现在开始国产毫米波雷达厂商替代国外厂商的时机已经成熟,主要因为:原因 1:行泊一体趋势已经确定,我们预计行泊一体渗透率将从 5%(2022 年)提升至 45%(2025 年)。
51、行泊一体是从 2022 年下半年兴起的行业趋势,之前行车系统和泊车系统各自用一套独立的传感器和控制器,感知单元和算力都是独立的无法复用;行泊一体就是把行车和泊车算法同时运行在一个 SoC 上,同时实现算力和传感器的深度复用,整体成本相较于行车和泊车两套系统的形式可以节省 20-30%。行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 19 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 行泊一体对于雷达国产替代的意义在于:行泊一体趋势让国产系统厂商开始掌握行车系统话语权;如果行车系统仍由海外 Tier1 把控,那么和系统一起搭售的毫米波雷达是不可能用国产厂商的,必然会用海外 Tier1 自己的雷
52、达。国外在行泊一体方案上比国内反应慢,至今仍然没有 5V5R 行泊一体方案储备应对已经火起来的市场趋势。可以看到博世5V5R行泊一体方案预计于 2024 年量产。博世与文远知行合作开发的 L2+级别高阶智能驾驶方案(覆盖城市、高架以及高速等应用场景)已获得定点,预计将于 2023 年量产,但是是基于大算力域控制器(5R13VxL)而非 5V5R低算力行泊一体方案。图 16:2021 年中国乘用车 ADAS 行车系统市场份额 图 17:2022 年 1-10 月中国乘用车 L2 行车系统市场份额 资料来源:高工智能汽车,申万宏源研究 资料来源:高工智能汽车,申万宏源研究 图 18:博世智能座舱、
53、智能驾驶长期规划 资料来源:博世,申万宏源研究 原因 2:国内雷达性能已经和国外大厂接近。理想汽车已经搭载了森思泰克的前雷达和角雷达。此前 2021 款理想 ONE 采用的是博世第五代毫米波雷达,但是由于芯片短缺,理想汽车也找到国内头部毫米波雷达公司森思泰克进行补充。2019 年森思泰克在研车载雷达项目 16 个,2021 年定点车型 100 多个。森思泰克全套 5R 毫米波雷达解决方案已经拿 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 20 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 下两家国内排名前三的头部车企定点,并且分别在 2022 年底和 2023 年 Q2 末量产上市。楚航
54、科技也已经获得长城汽车、长安、奇瑞、哪吒汽车、零跑汽车等 30 多家整车厂 50 多款车型的前装定点(其中哪吒和零跑定点项目包括前雷达)。德赛西威毫米波雷达也已经在奇瑞、通用五菱量产。国产雷达逐渐在一线自主品牌和新势力拿到定点并且量产,说明国内雷达产品和国外同级别产品相比性能已经十分接近。表 2 2:乘用车毫米波雷达首次量产时间和客户情况 公司 24GHz 角雷达 77GHz 角雷达 前雷达 客户 森思泰克 2018 年 2019 年 一汽奔腾、一汽红旗、东风、吉利、理想、长安 德赛西威 2019 年 2021 年 2023 年 长城、奇瑞、通用五菱 华域汽车 2018 年 2019 年 上汽
55、乘用车、上汽大通 楚航科技-2020 年 2022 年 长城、长安、奇瑞、东风、江铃、海马、大运、零跑、合众 经纬恒润 2023 年 2021 年 江铃福特,春风动力摩托车(乘用车、商用车、摩托车累计 10+家客户)苏州豪米波 2018 年 江铃新能源汽车,宇通客车,东风雷诺,江淮汽车 纳瓦电子-2018 年 2020 年 一汽解放、北汽新能源、法国标致 PSA、卡特彼勒 木牛科技 国内多家新能源汽车 蛮酷科技 2021 年 川速微波 江淮汽车、一汽解放、上汽红岩、三一重工、东风汽车 华为 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、用车 纵目科技 2022 年 问界 M5 几何伙伴 2023 年 上汽 承泰科技 北汽新能源 行易道 2023 年 韩国知名车企 为升科 一汽解放、重汽、陕重汽、江淮、华菱星马、江铃;角雷达和舱内雷达已经在广汽量产供货 资料来源:申万宏源研究 表 3 3:国内外主要厂商前雷达产品性能参数 型号 ARS540 ARS430 ARS408 ARS404 第五代 ST A77-5 ST A77-6 FVR40 天蝎座(短距)天蝎座(长距)厂商 大陆集团 大陆集团 大陆集团 大陆集团 博世 森思泰克 森思泰克 福瑞泰克 纵目科技 蛮酷 蛮酷 类型 前雷达(4D)前雷达 前雷达 前雷达 前雷达 前雷达
57、前雷达 前雷达 前雷达 前雷达 前雷达 频率 77GHz 77GHz 77GHz 77GHz 77GHz 77GHz 77GHz 77GHz 77GHz 最大探测距离 300m 250m 170m 170m 210m 210m 280m 300m 210m 80m 250m 距离精度 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 距离分辨率 0.4m 0.39m 0.75m 0.4m 0.21-0.29m 0.9m 0.1m 0.2m 0.33m 0.33m 水平视场角 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 速度探测精度 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 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第
59、21 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 型号 ARS540 ARS430 ARS408 ARS404 第五代 ST A77-5 ST A77-6 FVR40 天蝎座(短距)天蝎座(长距)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 俯仰视场角 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 资料来源:慧尔视官网,智车官网,云创传感官网,申万宏源研究 表 4 4:国内外主流厂
60、商角雷达产品性能参数 型号 SRR308 第五代 ST A79-1 ST A79-2 SDR1 国际 A 国际 B 双鱼座 厂商 大陆集团 博世 森思泰克 森思泰克 纵目科技 蛮酷 类型 角雷达 角雷达 角雷达 角雷达 角雷达 角雷达 角雷达 角雷达 频率 24GHz 77GHz 79GHz 79GHz 77GHz 77GHz 77GHz 最大探测距离 95m 160m 80m 110m 80m 110m 75m 120m 距离精度 0.2 m 0.09-0.12m 0.35m5m 0.1m 0.05m 0.1m 0.15m 0.1m 距离分辨率 1.0 m 0.45-0.47m 0.75m
61、0.23m 0.2m 0.36m 0.3m 0.18m 视场角 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 速度探测精度 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 俯仰视场角 12 30 12 12 30 俯仰角精度 0.4 俯仰角分辨率 6 资料来源:慧尔视官网,智车官网,云创传感官网,申万宏源研究 原因 3:海外厂商较为封闭,不开放雷达原始数据。大陆、博世的第四代和第五代毫米波雷达既提供目标数据(Object 数据)也提供更原始的点迹数据(Cluster 数据)输出;其中 Cluster 数据是经过 CFAR 采样后得到的目标的原始信息(位置、速度、信号强度等),Object 数据是将 Cluster 数据经过识别算法、跟踪算法处理之后对目标的识别结果(车、人、自行车等),因此输出 Object 数据需要消耗更多的算力。由于 C
63、luster 数据保留了更多的原始信息,因此能够检测的目标数量也更多,以大陆集团 ARS408 为例,Cluster 模式可以检测的目标数量最多可达 250 个,而 Object 模式可以检测与跟踪的目标最大数量为100 个。蛮酷科技联合创始人朱旻提到:“外资企业与自主品牌车企合作过程中存在技术壁垒。有些中国客户要求外资毫米波雷达提供更多的目标数据,但外资品牌不够开放,无法提供更多的目标数据。但国产毫米波雷达厂商就可以满足自主品牌车企的这些需求。”行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 22 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 5.份额终局的关键:竞争策略的不同 5.1 芯
64、片选型是前提 普通的 3D/4D 毫米波雷达大家芯片选型几乎没有什么差异,大部分厂商都是用的英飞凌、NXP、TI 等大厂的芯片;但是在 4D 成像雷达上中游厂商的芯片选型出现了分化,对中游厂商 4D 成像毫米波雷达的产品竞争力有至关重要的影响。因此先就主流的芯片厂商产品做简单介绍,方便阐述中游厂商竞争力。英飞凌、NXP、TI 三家雷达芯片中,英飞凌和 NXP 于 2020 年发布 4D 成像雷达方案,TI 在 2018 年就开始提供基于 AWR2243 的 4 片级联方案,是三家中最早布局 4D 成像毫米波雷达的厂商。英飞凌 MMIC 有 RXS8156、RXS8157、RXS8161、RXS
65、8162,都是基于 SiGe 工艺;今年新发布 CTRX8181,基于 28nmCMOS 工艺。英飞凌和博世合作非常紧密,长期为博世定制雷达芯片。英飞凌在 2009 年推出了全球首款基于 SiGe 技术的 77 GHz 车用毫米波雷达芯片,迄今为止英飞凌在 77GHz 毫米波雷达 MMIC 市场占据 2/3 份额。2017年英飞凌发布了 RTN7735PL,3 发 4 收。2020 年英飞凌发布 RXS816x,可以支持 4D 雷达级联,3 发 4 收方案。2022 年 11 月英飞凌发布新一代 CTRX8181 收发器,4 发 4 收,这也是英飞凌发布的首款采用 28nm CMOS 工艺的
66、MMIC,此前英飞凌所有的 MMIC 都是 130nm SiGe 工艺,CTRX8181 的发布说明英飞凌直接跳过了 40/45nm CMOS 工艺。在毫米波雷达专用 MCU 上,英飞凌主要有 TC3x 和 TC4x,TC4x 相比于 TC3x 升级了信号处理单元 SPU,增加了可以运行机器学习算法的并行计算单元 PPU。其中 TC3x 系列中可以用做毫米波雷达专用处理器的是 TC336、TC356/357、TC397,性能最强的 TC397可以支持 3 片/5 片 RXS8162 级联。而下一代 TC4x 系列基于台积电 28nm,首批样品将于 2023 年底提供给客户,将最快于 2024
67、年开启交付,其信号处理单元从上一代的 SPU2.0升级为了 SPU3.0,使得 FFT 等信号处理运算延迟大幅减少;增加了并行计算单元 PPU,可以运行机器学习算法。但是英飞凌在 4D 成像毫米波雷达领域布局缓慢,导致英飞凌在这一市场落后于 TI 和NXP。2019 年 12 月 19 日,英飞凌和傲酷达成战略合作,英飞凌准备使用傲酷虚拟孔径成像软件提升 77GHz 单芯片毫米波雷达的角分辨率性能。图 19:英飞凌车载毫米波雷达解决方案 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 23 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 资料来源:英飞凌,申万宏源研究 NXP 目前主推的 MM
68、IC 芯片一共有两代:TEF81XX 和 TEF82XX。NXP 从飞思卡尔时代就和大陆集团有长期合作,为大陆集团 ARS300 和 ARS400 系列提供射频芯片和雷达MCU,但是为大陆提供的 MMIC 芯片不对中国销售,这一时期 NXP 提供的 MMIC 都是基于 SiGe 工艺。2018 年 NXP 开始提供基于 40nmCMOS 工艺的 MMIC 也就是 TEF810X系列,TEF810X 系列包含 7 个型号,包括最低端的 1 发 3 收、中端 2 发 4 收、高端的 3发 4 收。2020 年 NXP 发布了新一代 MMIC 芯片 TEF82 系列,3 发 4 收。NXP 在毫米波
69、雷达专用处理器的市场份额高达 50%,先后推出了 MPC5775K、S32R27x、S32R37x、S32R29x、S32R45、S32R41 等产品。S32R27 单价为 14-17美元/颗,S32R37 单价 10-12 美元/颗。在 S32R 出来之前,毫米波雷达的系统设计是非常复杂的,需要中游雷达厂商自己把 ADC、DAC 和做信号处理的 FPGA、存储大量雷达数据的 SRAM、用于安全的 MCU 贴在一个 PCB 板上,恩智浦的 S32R 的出现解决了这个问题,把信号处理器、安全 MCU、SRAM 都集成为一片,毫米波雷达处理器的集成度大幅提升。整个 S32R 系列的雷达专用处理器最
70、核心的在于 SPT 计算单元,专门用于雷达信号处理加速。NXP 针对 4D 成像毫米波雷达主要有两个芯片组:(1)第一个芯片组是 TEF82 系列,第二代 CMOS 射频芯片,预计最快 2022 年下半年量产;(2)后端信号处理芯片 S32R45系列和 S32R41 系列:45 系列已经在 2022 年初量产,支持 4 片 MMIC 级联;41 系列新版本芯片在 2022 年底量产,支持 2 片 MMIC 级联。S32R45 相比 S32R41 增加了 LAX 矩阵加速器,拥有 300 GFLops 算力,可以支持超分辨算法计算。图 20:NXP 车载毫米波雷达产品组合 行业深度 请务必仔细阅
71、读正文之后的各项信息披露与声明 第 24 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 资料来源:NXP,申万宏源研究 TI 现在已经推出了两代毫米波雷达芯片产品,第一代主要用来做角雷达,第二代用于前雷达和高端前角雷达,TI 是三家芯片大厂中唯一一家已经将 MMIC 和雷达 MCU 集成在一起打包售卖的厂商:其中第一代(AWR1XXX)一共发布了 5 款芯片;第二代(AWR2XXX)有 2 款芯片,第二代 MMIC 射频性能比第一代整体高 50%,另外 SoC 数字信号处理性能也比第一代好,DSP、MCU 核心、HWA 等均进行了升级。沿着横轴从左到右 TI 的毫米波雷达芯片集成度越来越高,集成度提升
72、的好处在于成本下降,节省 PCB 面积。第一代产品主要用来做角雷达,其中用 AWR1642 做后角雷达,用 AWR1843 做 4D 角雷达;第二代产品用来做前雷达和高端角雷达,其中 AWR2243 用来做 4D 成像毫米波雷达(2018 年TI 就开始提供基于 AWR2243 的 4 片级联方案),用 AWR2943 和 AWR2944 做高端前角雷达和前雷达(2022 年 1 月发布)。TI 芯片出现“弱化 DSP 加强 HWA”的趋势,信号处理环节有可能变为标准品,存在中游雷达厂商能够进行差异化竞争的环节之一被上游剥夺的风险。在 TI 的第一代产品中,信号处理和数据处理的计算任务几乎都是
73、由 DSP 承担,MCU 只是承担简单的配置、控制和管理任务;但是到了 TI 的第二代产品,DSP 的作用被弱化(由上一代的 C674 核心换成了 C66 的核心,处理频率从 600MHz 变为 360MHz),信号处理部分计算任务几乎都由HWA 承担,另外 ARM 被加强(不仅用于配置和控制,还可以用于数据处理),进一步削弱了 DSP 的作用。TI 毫米波雷达芯片上的 HWA 实际上是将许多先进信号处理算法固定下来,将信号处理环节逐渐变为“标准品”。图 21:TI 毫米波雷达芯片 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 25 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 备注:HW
74、A 是指硬件加速器,专门用来做信号处理的计算任务,例如 FFT 和 CFAR;DSP 可以用来做信号处理和数据处理。资料来源:TI,申万宏源研究 Arbe 一共发布了 2 款产品:48 发 48 收毫米波雷达芯片组 Phoenix,作为前雷达;以及 24 发 12 收毫米波雷达芯片 Lynx,作为角雷达。(1)Phoenix:Arbe 的毫米波雷达芯片组 Phoenix 由发射器(单颗 12 发)、接收器(单颗 24 收)、处理器三部分构成,Arbe 在 2018 年发布的 RF 射频芯片,在 2020 年发布雷达处理器。雷达处理器最多可以支持 4 颗发射器和 2 颗接收器,也就是 48 发
75、48 收射频信号的处理,采用格罗方德半导体公司 22nm 射频 CMOS 工艺,帧率约 30Hz。(2)Lynx:Lynx 发布于 2022Q1,Lynx也是由发射器、接收器、专用处理芯片三部分构成,但是由于是 24 发 12 收的方案,因此虚拟通道数为 288 个,成本和性能较 Phoenix 更低,适合用做角雷达和更低价位车型前雷达。Arbe 已经确定了 5 家 Tier1 和车厂客户:维宁尔、法雷奥、经纬恒润、威孚高科,北汽集团的 L2+车型将搭载基于 Arbe 芯片的雷达;另外还有 2 家非汽车前装客户,即中国L4 无人出租车公司 AutoX 和瑞典公司 Qamcom。其中:维宁尔选用
76、 Arbe 的 Phoenix芯片组做前雷达、用 Lynx 芯片做角雷达,预计将于 2023 年年中进入预生产阶段;经纬恒润和威孚高科的毫米波雷达将在 2023 年中量产,其中经纬恒润向 Arbe 订购了 34 万个芯片组;AutoX 预计将在 5 年内将 40 万个基于 Arbe 芯片的雷达集成到 L4 无人出租车队中。公司预计上述客户能够在未来带来每年 40-100 万片的需求量。之前媒体报导特斯拉曾经想选用 Arbe 的 Phoenix 芯片来做毫米波雷达,但是之后特斯拉又放弃了这一方案,改为自研的 6 发 8 收 4D 成像毫米波雷达方案。我们认为 Arbe 单芯片实现超大规模虚拟阵列
77、的路线优势在于可以形成致密点云,但是关键在于价格是否能控制在比多芯片级联方案更低的水平,这主要取决于 Arbe 芯片销量,Arbe 预计 3 年内芯片单价将从 260 美元降低至 111 美元。根据 Arbe 披露的基于Phoenix 芯片的毫米波雷达性能参数,Arbe 的 48 发 48 收方案和大陆集团 ARS540 用 4芯片级联所实现的 12 发 16 收方案相比,在探测距离、视场角、角分辨率等指标上性能相 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 26 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 当;而虚拟通道数量就好比是摄像头生成图像的像素数量,Arbe 虚拟通道数量 2
78、304 个明显要比大陆 192 个虚拟通道更多,因此点云更密集,前者大约是后者的 10 倍。Arbe 的硬件设计已经决定了其性能比多芯片级联方案更有优势,但关键是性价比上如何超越多芯片级联方案,如果 Arbe 能够在成本和价格上做到和大陆 ARS540 相当甚至更低,从逻辑上推测 Arbe 是很有希望提升市占率替代多芯片级联方案的。根据 Arbe 在 2021 年 3 月投资者日 PPT 上的数据,Arbe 预计远期基于 Phoenix 设计的前雷达价格能降到 150 美金/个,基于 Lynx 设计的角雷达价格能降到 100 美金/个,2021 年大陆 ARS540 单价大约 200 美元/个
79、;并且预计当 2022 年雷达芯片销量在 5 万片时对应芯片单价 260 美元,当 2025 年芯片销量 281 万片时对应芯片单价可降至 111 美元。(资料来源:Arbe 招股书,见图 23和表 5)图 22:Arbe 已经推出了 2 款 4D 成像雷达芯片组 图 23:Arbe 雷达与竞品的性价比对比 资料来源:Arbe,申万宏源研究 资料来源:Arbe,申万宏源研究 表 5 5:ArbeArbe 毫米波雷达芯片和收入指引、单价变化 单位 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 芯片销量 千片 6 50 396 1296 2809 销售收入 百万美元 8 13 76
80、168 312 单价 美元/片 1333 260 192 130 111 毛利率%68%66%67%EBITDA率%16%33%42%资料来源:Arbe,申万宏源研究 中国国产毫米波雷达芯片厂商走在最前面的是加特兰微电子。截止至 2022 年底加特兰定点车型已经超过 50 款,车厂客户包括奇瑞、比亚迪、上汽、东风、智己、飞凡、蔚来、赛力斯、极氪、通用等,2022 年全年出货量大于 250 万片,2021 年出货量 103 万片。针对车载毫米波雷达领域,加特兰微电子一共推出了 Alps 系列和 Andes 系列两个平台,前者用于普通 3D/4D 雷达和舱内活体检测雷达,后者用于 4D 成像毫米波
81、雷达。(1)Alps 系列:主要有 Alps、Alps-Mini、Alps-Pro 三类,Alps 用于普通单芯片 3D/4D 雷达,有 2 发 4 收、4 发 4 收两类,另外还推出了 AiP 版 60GHz 和 77GHz 产品用于舱内活体检 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 27 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 测;Alps-mini是 AiP 版 60GHz 和 77GHz 舱内活体检测雷达,相比于 Alps 系列同类产品,区别主要在于收发通道变为 2 发 2 收,因此尺寸功耗也相应减小;Alps-Pro 是 2022 年 12月最新发布的新品,预计 20
82、23 年 2 月送样,模拟、基带、数字三方面性能都较上一代 Alps显著提升,探测距离更远、精度更高、分辨率更好,雷达点云数量大幅提升。(2)Andes系列:Andes 是加特兰第三代雷达平台,专门针对高端 4D 成像雷达市场,预计 2023 年Q2 送样,22nm 制程的 4 发 4 收 SoC 芯片,包含 MMIC(射频前端)、DSP(数字信号处理器)与 RSP(雷达信号处理器)。图 24:加特兰微电子车规级雷达芯片产品线 备注:2022 年 12 月,加特兰举办“Next Wave”Calterah Day 活动,发布了毫米波雷达 SoC芯片全新系列产品Alps-Pro 与 Andes。
83、Rhine 为工业级产品线,不是车规级产品线 资料来源:加特兰微电子,申万宏源研究 5.2 普通 3D/4D 雷达不同厂商的竞争策略 普通 3D/4D 毫米波雷达和 4D 成像毫米波雷达这两个市场不一样,所以分别来分析。首先是 3D/4D 毫米波雷达市场:策略 1:“价格优势+本地化服务优势”的打法(典型代表:绝大多数本土雷达厂商)。这是几乎所有国产毫米波雷达厂商都会采取的策略以及自带的优势。以目前获得国内角雷达市场本土厂商第一的森思泰克为例,创始人秦屹在接受车东西采访时提到:“在角雷达领域,其 BSD 雷达较 Tier1 巨头的产品能有 20%的价格优势,因此用价格优势率先突破BSD 等提醒
84、类 ADAS 功能的雷达市场”。承泰科技创始人陈承文曾经提到在 2018 年后装预警雷达实现出货 3000 多颗之后,开始进入前装市场,这个时候,承泰再以低于对手 30%左右的价格和更好的配套服务体系来抢占车企客户(资料来源:车东西)。凌波微步创始人于胜民也提到“在产品性能上,客户直接拿我们和国外的品牌作对比,最后认可我们的性能。同样性能产品,我们的价格可以降低 30%到 40%”。另外,承泰科技表示“基于国 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 28 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 产加特兰雷达芯片方案,应用于商用车 FCW 前向雷达的方案,价格还可以继续下探 10
85、%左右。”策略 2:前融合/中融合(典型代表:德赛西威、纵目科技、华为)。德赛西威的 L2+行泊一体方案 IPU04,其自研的毫米波雷达只输出点云数据,通过前/中融合的方式,做到传感器和算力深度复用,从而提升系统整体性价比,以此路径实现毫米波雷达国产替代。在低速泊车领域,纵目科技推出的 HPP&AVP 产品基于 4 颗环视摄像头+12 颗超声波雷达+4 颗自研的 4D 角雷达,纵目科技副总经理李旭阳提到“因为纵目毫米波雷达自研,因此可以获得原始数据,从而可以通过将视觉数据和点云数据融合,把融合的结果做数据标记,再利用特殊算法可以将识别精度做到 10cm 以下的水平,得到更好的物体识别”。华为在
86、2020 年 9 月北京车展期间提到华为“拥有自主研发的毫米波雷达,因此可以拿到毫米波雷达最原始的点云数据,将三种传感器同时进行像素级前融合”。虽然大陆博世等国外 Tier1 的毫米波雷达也能同时输出 Cluster 点云数据和 Object 目标数据,但是从点云数据到生成目标数据所需要经过的识别算法、跟踪算法是在 MCU 上运行的,因此对于只需要 Cluster 点云数据的 L2+系统而言,带 MCU 的毫米波雷达实则浪费了一片 MCU 的成本。这种情况下,ADAS 系统厂商出于智能驾驶系统算法特点的角度自研不带 MCU 的毫米波雷达,可以节省系统整体成本,还可以提升系统性能。毫米波雷达和视
87、觉数据的融合分为三个层次:数据级融合、特征级融合、目标级融合;上述排序越靠前数据损失越少,但算力消耗越高。(1)数据级融合(前融合):指将雷达点云和图像像素匹配。(2)特征级融合(中融合):指各类传感器仅完成障碍物的特征提取但不进行跟踪,由融合算法来完成聚类和跟踪。(3)目标级融合(后融合):将摄像头和毫米波雷达各自经特征提取后的障碍物结果(各传感器独立完成对目标的检测和跟踪)再由融合算法输出一个最合适的属性进行输出,毫米波雷达提供的数据是一个目标物体列表,每个目标物体都有对应的速度、距离、角度信息。对于 Tier1 而言,后融合便于做标准模块化开发,只需要把接口封装好提供给车厂就可以实现即插
88、即用。华为的毫米波雷达也针对不同算力域控制器支持 3 种架构:对接小算力域控,雷达仅输出目标;对接大算力域控,所有跟踪处理在域控完成,仅输出 4D 点云;或点云+目标混合输出模式。图 25:前融合、中融合、后融合的区别 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 29 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 资料来源:申万宏源研究 除了上述商业策略上的差异,“先发优势”和“战略决策的前瞻性”也是在竞争中能够突围的关键原因,典型如目前国内本土毫米波雷达 Tier1 中份额排名第一的森思泰克。森思泰克总经理秦屹表示,TI 2016 年在行业内率先推出高度集成的 AWR1642,是第一家
89、采用 CMOS 工艺,将雷达前端和处理器集成在单芯片中。从 2017 年起,森思泰克就采用德州仪器第一代车载毫米波雷达 AWR1642,基于 1642 芯片,2019 年森思泰克在国内实现了第一个前装 77G 车载毫米波雷达的量产上市。也正因此当森思泰克推出采用单芯片的 77GHz 毫米波雷达时,“大部分竞争对手还采用 24GHz”,无论性能、成本等方面都具有明显代差优势,也使得森思泰克作为新入局者可以迅速抢占市场。2018 年,森思泰克在北京车展上推出了第一个 4D 成像角雷达产品。到了 2021 年,森思泰克与长安汽车达成了 4D 成像前向雷达定制与开发合作,此后的 2022 年又陆续与理
90、想(前雷达和角雷达)、红旗、吉利等公司达成多项合作,其中包括 4D 成像前向雷达,也包括了 4D 成像角雷达项目。5.3 4D 成像雷达不同厂商的技术路线之争 4D 成像毫米波雷达由于价格偏贵(目前 1500 元,未来 800-1000 元),因此目前主要应用在 30 万价位及以上高级智能驾驶车型中,这种车型一般还会搭载激光雷达,大算力域控制器、10+颗摄像头;待未来价格下降再往中端车型渗透去替代普通 4D 雷达。根据目前中游雷达厂商芯片选型方案,可以概括出 4D 成像雷达分为两条路线:路线一:多芯片级联。将多颗 MMIC 级联形成大规模虚拟阵列,这是目前最主流的路线,大陆(4 片级联)、博世
91、(4 片级联)、采埃孚(4 片级联)、安波福、华为、森思泰克、德赛西威、楚航科技、华域汽车、纳瓦电子等都是采用的多芯片级联方案,其中森思 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 30 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 泰克、华域汽车既推出了 2 片级联又有 4 片级联雷达,纳瓦电子是 6 片级联 18 发 24 收方案。多芯片级联方案优点在于前期开发难度低上市周期短,缺点在于成本偏高且量产门槛高(量产难度体现在例如“中频同步”问题导致良品率偏低)。路线二:单芯片超大规模虚拟阵列。在单颗 ASIC 芯片上实现超大规模虚拟阵列,这种路线的典型代表是 Arbe 和 Mobile
92、ye 两家厂商,目前 Arbe 的产品已经可以商用,但是Mobileye 仍在研发中预计最早 2025 年量产,而且 Mobileye 更有可能作为 Tier1 直接提供雷达而非定位 Tier2 向雷达厂商提供雷达芯片(2023 年 1 月 Mobileye 宣布和台湾启碁科技合作生产毫米波雷达)。九章智驾有文章指出这种路线的挑战主要在于“如何在极小的密闭空间里布置那么多天线”、“天线之间干扰问题”、“ASIC 芯片之上算法固化问题”等。还有一家厂商 Unhder 也是这种路线,Unhder 由麦格纳支持,单片 16 发 12 收,但是其波形调制方式比较特殊,是 PMCW(调相连续波)方式,而
93、非主流 FMCW(调频连续波)方式,缺点在于系统设计复杂、增加成本、损失动态范围等。图 26:各厂商 4D 成像雷达虚拟通道数 资料来源:Yole,申万宏源研究 路线二相较于路线一最大优势在于点云数量更加密集,但主要障碍在于价格偏高(约$550 元 VS¥1500 元),2025 年价格若能下降到 150 美金一颗,则路线二是更有性价比优势的方案。从 Arbe 的 Phoenix 和大陆集团 ARS540、博世第五代至尊版这三款 4D成像雷达性能来看,以 Arbe 为代表的单芯片超大规模虚拟阵列路线的雷达方位角和俯仰角分辨率、视场角和大陆博世为代表的多芯片级联方案性能其实差不多,但是前者相较于
94、后者最大的优势在于点云数量更加密集,在帧率相同的情况下,具有 2304 个虚拟通道的雷达其每秒产生的点云数量是具有 192 个虚拟通道雷达的 12 倍。从性能的角度上说,路线二(单芯片超大阵列)确实比路线一(多芯片级联)更有优势,但是目前价格也更贵,Arbe预计单芯片价格在 2023 年大约降到 192 美元/片,如果按雷达芯片占 BOM 一半计算,整体物料成本约 384 美金,不算软件价值量,假设雷达毛利率为 30%,对应售价约为 550 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 31 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 美金/颗,现在大陆、博世等多芯片级联 4D 成像雷达
95、价格大约 1500 元人民币,以速腾聚创 M1 为代表的激光雷达价格大约 4000 元。表 6 6:主流厂商 4 4D D 成像毫米波雷达性能参数 产品 ARS540 第五代(至尊版)Premium 未知 Phoenix Lynx EAGLE FALCON FVR40 ST A77-8 ST A77-6 未知 2 厂商 大陆集团 博世 采埃孚 Mobileye Arbe Arbe 傲酷 傲酷 福瑞泰克 森思泰克 森思泰克 华为 方案 4 片级联 4 片级联 4 片级联 单芯片 单芯片 单芯片 2 片级联 单芯片 2 片级联 4 片级联 2 片级联 未知 收发 12 发 16 收 8 发 16
96、收 12 发 16 收 48 发 48 收 48 发 48 收 24 发 12 收 6 发 8 收 3 发 4 收 6 发 8 收 12 发 16 收 6 发 8 收 12 发 24 收 虚拟通道数 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 探测距离 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 距离分辨率 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 帧率 20Hz 30Hz 18-30Hz 66ms 资料来源:森思泰克公众号,知乎,申万宏源研究 除了上述两种芯片选型上的两种不同主要路线,还有一些厂商在 4D 成像雷达某些技术细节点上做了创新,这些创新点可以使用在上述两种不同芯片路线的雷达上,因此我们不作单独分类,仅做说明:软件算法创新:虚拟孔径成像。虚拟孔径成像算
98、法通过改变雷达电磁波的幅度、相位、频率来增加天线数,主要是傲酷在推。这种方法的缺陷在于通过软件算法做出的虚拟阵列效果比通过硬件多芯片级联做出的虚拟阵列效果要差,优势就是在于通过挖掘软件算法潜力这种低成本方式提升角分辨率性能。2021 年 10 月安霸收购傲酷之后,将傲酷虚拟孔径成像算法搭载到安霸大算力芯片 CV3 上,可以把毫米波雷达原始点云数据去和摄像头数据做前融合,可以提升雷达点云密度和角分辨率。天线材料创新:超材料。例如 Metawave、Lunewave、Echodyne 等厂商。Echodyne设计的超材料天线阵列是在速度分辨率、角分辨率、帧率三者之间做权衡,而且由于使用特殊的超材料
99、因此成本高昂,更有可能在国防车辆、无人驾驶车上应用,而非前装量产乘用车。图 27:傲酷通过虚拟孔径成像算法提升毫米波雷达角分辨率 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 32 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 资料来源:傲酷,安霸,申万宏源研究 6.变数:几个重要的雷达行业趋势补充 6.1 天线趋势:从 AoB 发展为 AiP AiP 在近场毫米波雷达领域(特别是 60GHz 舱内活体检测雷达)将成为确定性趋势,但是前雷达和角雷达将仍然以 AoB 板载天线为主。现在毫米波雷达天线与芯片的集成主要有两种方式:(1)AoB(板载天线):将天线贴在高频 PCB 板上。(2)Ai
100、P(封装天线):将天线、MMIC、雷达专用处理芯片集成封装到一起。高性能、小型化易安装、低成本等是 AiP 芯片的核心竞争优势。AiP 相比于 AoB 主要有以下好处:(1)带有天线封装的雷达传感器比 PCB 传感器的天线小约 30。(2)减少高频 PCB 基板面积,可以降低 BOM 成本。(3)由毫米波雷达芯片厂商做了天线设计部分,中游毫米波雷达系统厂商无需做天线设计和开发降低工程成本。(4)由于从硅芯片到天线的路径更短,因此可以实现更高的效率和更低的功耗。AiP 相比于 AoB 也存在劣势:由于 AiP 采用了小型天线,因此降低了雷达增益,进而导致探测距离下降,所以 AiP 毫米波雷达主要
101、用于近距离感知;除此之外,AiP 天线孔径过小,还会导致空间角分辨率能力减弱。图 28:PCB 板载天线与芯片集成天线的对比 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 33 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 资料来源:德州仪器,申万宏源研究 AiP 不会降低前雷达和角雷达的市场进入门槛,不会对现有格局造成破坏。按照产业规律,上游往中游模组环节越做越多,会造成中游进入门槛降低(例如山寨机)。AiP 意味着芯片厂商把天线设计的环节也做了(天线设计原本是中游雷达厂商核心能力之一),会打击中游竞争格局。但是由于 AiP 只能用在舱内和泊车等短距离场景,而角雷达前雷达所在的 ADAS
102、 场景往往要求探测距离 100-350m,不适用 AiP 技术。因此暂时不用担心 AiP技术会大幅降低车外前雷达和角雷达的市场进入门槛,使得雷达厂商盈利能力受损,竞争格局变得分散。6.2 算力趋势:更多计算任务从雷达转移到域控 普通的 4D/3D 毫米波雷达升级为 4D 成像毫米波雷达之后,对后端毫米波雷达处理芯片的算力要求大幅提高所以全球第一款 4D 成像毫米波雷达大陆集团的 ARS540 选择了 FPGA 来做计算;毫米波雷达数字处理芯片大厂 NXP 看到 4D 成像毫米波雷达对算力需求的转变,随即开发了适用于 4D 成像毫米波雷达的后端信号处理芯片 S32R45 系列和S32R41 系列
103、:其中 S32R45 已经在 2022 年初量产,支持 12 发 16 收(即支持 4 片前端MMIC 芯片级联);S32R41 在 2022 年底量产,支持 6 发 8 收或者 8 发 8 收(支持 2 片MMIC 级联)。24GHz 雷达算力要求一般在 1GFlops 以下,77GHz 普通 3D/4D 雷达算力要求 15-20GFlops,4D 成像毫米波雷达算力要求在 350GFlops 以上。多传感器前融合将使得毫米波雷达 MCU 有“被去掉”的风险,目前 MCU 负责的计算任务将被转移到智能驾驶域控制器上计算。毫米波雷达与其他传感器融合主要有三种形式:后融合、中融合、前融合。多传感
104、器融合越偏底层,毫米波雷达后端专用处理器越多的计算任务将被转移到智能驾驶域控制器上。2021 年底安霸收购的傲酷在毫米波雷达软件算法上具有独特优势,傲酷有 70%以上的工程师都是算法及软件相关开发人员,安霸收购 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 34 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 的主要目的在于把毫米波雷达和摄像头的前融合放到域控制器上进行计算,其大算力智能驾驶芯片 CV3 集成了傲酷的毫米波雷达处理算法(VAI 软件),支持视频像素和雷达点云做原始数据级融合安霸收购傲酷,已经证明毫米波雷达 MCU“被去掉“的趋势已经正在发生。图 29:毫米波雷达和域控算力分配
105、发展趋势 资料来源:川速微波,申万宏源研究 6.3 4D 成像毫米波雷达替代激光雷达?以 Arbe 和 Mobileye 为代表的单芯片超大虚拟阵列毫米波雷达厂商,其竞争策略就是想凭借 4D 成像毫米波雷达的相对密集点云替代激光雷达。根据 Mobileye 在招股书上披露的信息,在自研的 4D 成像毫米波雷达和激光雷达开发出来之前,“真正冗余”方案将采用第三方厂商的激光雷达和毫米波雷达;但是 2025 年自研 4D 成像雷达上车之后,可以将激光雷达数量由 3 颗减配到 1 颗,显著降低智能化成本。而 Mobileye 的 4D 成像毫米波雷达技术路线是和 Arbe 一样通过单芯片实现超大规模虚
106、拟阵列,优势在于点云数量相比级联方案更加密集,从而可以在一定程度上替代激光雷达。图 30:Mobileye 预计 4D 成像毫米波雷达上车后可以使激光雷达数量由3 颗变为 1颗 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 35 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 资料来源:Mobileye 招股书,申万宏源研究 但是由于目前性能最强的 4D 成像毫米波雷达角分辨率才做到 1,相比于激光雷达0.1-0.2角分辨率仍然偏低;另外 4D 成像毫米波雷达的点云数量和激光雷达相比也仍然有很大差距因此 4D 成像毫米波雷达短期还无法替代激光雷达。车自动驾驶需要判断 40米之外的涵洞能不能通
107、过,这时候要求垂直向角分辨率是 1.4,水平线要求在 100 米之外区分两个车道上的两辆车,这要求水平角分辨率是 1.7,也就是说 4D 成像毫米波雷达要求水平和垂直都是 1左右角分辨率,目前 4D 成像雷达刚刚达到这个水平;而前装量产的激光雷达前雷达角分辨率普遍在 0.1-0.2。速腾聚创 M1 每秒能够输出 150 万个点,禾赛AT128 也是每秒 153 万个点,而现在 4D 成像毫米波雷达点云数量才几千个(楚航 4D 成像毫米波雷达是 6000 个点云;大陆集团 ARS548 最大输出点云数量为 800 个,实测下来350个左右;纵目SDR1每帧点云数512;几何伙伴4D成像毫米波雷达
108、单帧6000个点云)。激光雷达目前也无法替代毫米波雷达,其一是因为极端天气毫米波雷达必不可少,其二是因为激光雷达价格偏贵。首先,针对 30 万价位以上高端车型,激光雷达在雨雪雾等极端天气条件下感知效果会大幅降低,而毫米波雷达仍然能够较为可靠地工作。另外对于 30万以下中低价位车型,现在最便宜的前向激光雷达价格大约 4000 元,相比于毫米波雷达前雷达价格 500 元仍然有很大差距,最便宜的补盲激光雷达价格大约 1000-1500 元,相比于毫米波雷达角雷达 200 元单价也仍然贵很多,因此激光雷达还无法渗透到中低端价位,30 万以下中低价位仍然会以配置毫米波雷达和摄像头为主。表 7 7:主流前
109、装上车的前向激光雷达产品参数 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 36 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 资料来源:赛博汽车,申万宏源研究 7产业链相关标的 上游-芯片环节(2025 年中国市场规模预计 102 亿):英飞凌、NXP、TI 三家占据了毫米波雷达芯片行业近 90%份额,国内加特兰微电子随着中游国产雷达厂商崛起正加速替代海外份额。四家厂商最新进展已经在第 5.1 节详细说明,在此不再赘述。上游-高频 PCB 环节(2025 年中国市场规模预计 20 亿):高频 PCB 是电磁频率较高的特种电路板,高频的频率在 1GHz 以上;高频 PCB 的主要原材料是高
110、频覆铜板,一般覆铜板约占 PCB 成本 40%。高频 PCB 板主要厂商有罗杰斯(美国)、Schweizer(施瓦茨,德国)、Isola(美国)、松下电工、四会富社、沪电股份、生益电子。沪电股份收购了 Schweizer19.74%股权,供大陆和博世,2021 年沪电股份汽车板块收入约 17 亿元,同比+27%,公司 2021年报披露正在研发用于 4D 成像雷达的 PCB 技术。高频覆铜板主要厂商有罗杰斯、泰康利、中英科技、生益科技、Isola 等厂商。2018年全球高频覆铜板市场规模大约 4.39 亿美元,其中罗杰斯占据 64%份额;生益科技 2016年设立子公司生益特种材料专业从事高频覆铜
111、板的研发、生产,2018 年市占率约 4.80%。国内第二名中英科技高频 PCB 覆铜板主要用于基站天线等领域,市占率 6%,公司ZYF-6000/ZYF-6000T 高频覆铜板主要用于汽车毫米波雷达。用于77GHz 毫米波雷达的高频覆铜板材料主要有罗杰斯(RO3003G2、RO3003ED、RO3003R、RO4830、CLTE-MW)、生益科技(mmWave77)、AGC(NF-30)、松下(R5515)、华正新材(HN-30)、Isola(MT-77)。用于 77GHz 雷达的高频覆铜板性能要求低介电常数、低介质损耗、低铜箔面粗糙度、较小的热膨胀系数、较低的吸湿率。业内使用最广泛的是罗杰
112、斯 RO3003(因为 3003 里面没有玻纤布,所以非常受欢迎);国内进展最快的是生益科技,目前生益科技主推的 77GHz 毫米波雷达材料mmWave77 陆续获得一些汽车终端客户的材料认证项目认证,且已有一些项目已进入小 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 37 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 批量量产雷达阶段;另外生益科技还投资了毫米波雷达厂商蛮酷科技,蛮酷科技的高频覆铜板材料和 PCB 都使用的生益科技产品。图 31:2019 毫米波雷达芯片份额(77GHz/24GHz)图 32:2018 年全球高频 PCB 覆铜板市场份额 资料来源:Yole,英飞凌官网,
113、申万宏源研究 资料来源:Prismark,中英科技招股书,申万宏源研究 图 33:罗杰斯用于 77/79GHz 汽车毫米波雷达的高频覆铜板材料 备注 1:传统 RO3003 是被最广泛使用的,随着雷达性能提升要求 PCB 也提升,在传统 RO3003 基础上研发了 RO3003G2,降低了 DK 和插入损失,其他性能维持不变。备注 2:RO4830 是基于 RO4000 开发的,RO4000 在无线通信广泛使用,损耗和 RO3003 接近,但是成本优势更加明显。备注 3:CLTE-MW 增加了玻璃布,增加了材料刚性,插入损失很低,在某些特殊 4D 毫米波雷达会用到,有些雷达厂商会使用全部都是高
114、频材料。资料来源:罗杰斯,申万宏源研究 图 34:生益科技用于 24GHz 和 77GHz 汽车毫米波雷达的高频覆铜板材料 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 38 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 资料来源:生益科技,申万宏源研究 上游-雷达专用塑料环节(2025 年中国市场规模预计):主要厂商有 laird(美国)、巴斯夫 BASF、帝斯曼 DSM、SABIC(沙特基础工业公司)、宝理(日本)、东丽(日本)、南京聚隆(300644.SZ)、沃特股份(002886.SZ)、朗盛化学。毫米波雷达要用到塑料的结构有天线罩(前盖)、底板(后盖)、电磁屏蔽材料(吸波罩):天
115、线罩主要用于保护内部高频 PCB 天线、芯片的强度,以及让电磁波穿透的作用,理想的天线罩应对电磁波透明;吸波板用来吸收天线附近的电磁噪音,从而提高雷达信噪比。透波材料用于天线罩、吸波材料用于吸波罩。2020 年以来南京聚隆开发了 24GHz 和 77GHz 两个频段热塑性吸波、透波材料,24GHz 雷达吸波罩材料,实现了国内首家毫米波雷达吸波罩量产,产品已用于多款系列车型。公司根据客户需求开发了多款 77GHz 吸波、透波材料,并得到多家雷达厂或主机厂的认可,已在 2022 年实现量产。图 35:毫米波雷达天线罩(前盖)、底板(后盖)、电磁屏蔽材料(吸波板)示意图 资料来源:艾邦高分子,SAB
116、IC,申万宏源研究 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 39 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 上游-毫米波雷达自动化生产设备环节:快克股份(603203.SH)目前公司已经为多家国内 TOP10 毫米波雷达制造企业交付自动化生产线(包括组装和检测两部分),并逐步起量。公司在新能源汽车供应链的客户包括博世、联合汽车电子、华域汽车、汇川技术、威迈斯、安费诺、星宇车灯、禾赛科技、森思泰克等,产品为车载逆变器、OBC 车载电机、BMS 电源管理、电机控制、毫米波/激光雷达等电子部件。根据森思泰克采访披露,每条毫米波雷达自动化产线的投入需数千万。快克股份毫米波雷达自动化生产设
117、备计入的“智能制造成套设备”业务 2021 年实现营业收入 6150 万元,同比增长 69%。中游-毫米波雷达整机环节:业内普遍认为国产毫米波雷达领域已形成以森思泰克、德赛西威(002920.SZ)、楚航科技、华域汽车(600741.SH)“四小龙”为第一梯队的“四超多强”格局,另外还有福瑞泰克、承泰科技、苏州豪米波、纵目科技、经纬恒润、纵目科技等公司也相继获得前装定点。以下对一些主要公司的产品进展做简要梳理:森思泰克是目前获得乘用车前装定点以及出货量最多的专业毫米波雷达公司,2022 年出货量 400 万颗,累计定点车型 200 多个。森思泰克 2021 年出货量大约 120 万颗,2022
118、年预计 400 万颗,已经获得 200+个车型定点(其中 10+前雷达,20+舱内雷达)。森思泰克 2018 年安防和交通收入占比 70%;2019 年营收 2 亿,汽车占比 40%。客户包括理想汽车、一汽红旗、吉利汽车、长安汽车、长城汽车、东风汽车等。森思泰克前雷达主要有三款:STA77-5(单芯片)、STA77-6(双芯片级联,6 发 8收)、STA77-8(4 芯片级联,12 发 16 收)。角雷达有 STA79-1(后角雷达)、STA79-2Pro(四角)、STA79-8(级联,四角)。舱内雷达有 STA60-4Pro、STA79-4Pro。德赛西威 77GHz 角雷达已经迭代到第二代
119、、前雷达已经推出第一代,4D 成像毫米波雷达目前正在研发中;西威角雷达市占率仅次于森思泰克。德赛西威初代角雷达是 24GHz雷达,2019 年已经量产;第一代 77GHz 角雷达在 2020 年量产,第二代 77GHz 角雷达在2022 年已经量产;第一代前雷达已经有定点预计将于 2023 年量产。主要客户包括奇瑞、通用五菱、长城汽车等。目前西威角雷达前装市场份额仅次于森思泰克,是本土雷达 Tier1里量产规模排名第二的厂商。德赛西威作为智能驾驶系统厂商,差异化竞争策略在于自研雷达可以获得 Raw Data点云数据,去配合域控制器去做前/中融合方案。这样可以带来两个好处:其一是雷达成本下降(虽
120、然系统通信成本会有一定上升会抵消一部分雷达降低的成本,雷达成本下降主要来自于可以去掉 MCU),其二是中融合方案使得感知精度明显上升,整体 ADAS 系统效果会比业内通常采取的后融合方式好很多。目前西威 IPU02 定点项目里已经有一定比例是搭配自研雷达一起售卖。行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 40 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 楚航科技创始团队背景深厚,虽然成立时间偏晚,但是发展速度很快,目前已经获得了大量乘用车雷达定点项目,估值 15 亿,员工 300 人。楚航科技 CEO 楚詠焱在博世拥有13 年研发管理经验,是博世认证的可靠性 DRBFM 专家(备注:
121、DRBFM 中文名称是基于失效模式的设计评估,DRBFM 有助于企业在产品设计初期发现设计问题并加以控制和预防,从而保证产品质量);2015 年他参与到博世集团第五代毫米波雷达的开发,担任团队的系统架构专家和功能安全经理,直到 2018 年产品量产,他完整参与了毫米波雷达从研发到落地的全过程;同时也是南德认证的为数不多的拥有十年以上工作经验的功能安全专家,参与做了很多博世乃至欧洲的功能安全等技术标准的制定。公司另一位联合创始人兼 CTO 张我弓是一名资深的射频专家,曾在德国工作 15 年,期间一直从事毫米波雷达的研发工作,并在博世主导第三代雷达天线设计。楚航科技已经发布了77GHz前雷达ARF
122、1 和ARF2、77GHz角雷达ARC1和 ARC2、60GHz 舱内生命体征探测雷达 ARS101,已经累计获得近 50 款车型定点。2022 年获得哪吒汽车前雷达、零跑汽车前雷达和角雷达定点,并且角雷达在海马汽车、东风乘用车等车厂完成量产交付。目前楚航科技已经获得了长城汽车、北汽新能源、奇瑞汽车、上汽红岩、宇通客车等 30 多家主机厂,近 50 款主力车型前装定点项目。2021 年楚航科技与保隆科技成立了合资公司保航科技,两家公司合作的 4D 毫米波雷达将于 2022 年底量产。楚航在安庆拥有年产能 180 万只雷达生产基地,2022 年 3 月规划年产能为 500 万只的工厂开工建设。华
123、域汽车是国内最早实现 24GHz 毫米波雷达量产的公司之一,基本上和森思泰克同步,于 2018 年率先量产;主要供上汽体系下的上汽乘用车、上汽大通、上汽通用五菱,以及金龙客车等商用车客户。华域汽车毫米波雷达由旗下华域汽车电子分公司负责研发制造,除了毫米波雷达还有摄像头、激光雷达、域控制器等产品。华域已经推出了 77GHz 多模毫米波雷达 MMR10,79GHz 近场毫米波雷达 NFR10;4D 成像雷达包括 2 芯片级联的前雷达和角雷达 LRR30(基于 NXP MCU,可输出 1024 点点云和 64 个跟踪目标,2021Q4 量产)、4 芯片级联的前雷达 LRR40(基于 NXP S32R
124、45,可输出 3072 点点云和 128 个跟踪目标)。华域汽车电子分公司 24GHz 后向毫米波雷达实现对上汽乘用车、上汽大通等客户的稳定供货;AEB 功能的 77GHz 前向毫米波雷达已实现对金龙客车的批产供货。图 36:华域汽车电子核心产品 图 37:华域汽车 4D 雷达产品 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 41 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 资料来源:华域汽车,申万宏源研究 资料来源:华域汽车,申万宏源研究 福瑞泰克获得定点项目约 20 个,2021 年毫米波雷达出货量 15 万只,公司推出了角雷达和前雷达两条产品线:角雷达一共有三款产品,CVR10
125、已经在 2021 年三季度实现量产,CVR15 在 2022 年 Q3 实现量产,CVR30 预计 2023 年 SOP;前雷达 FVR10 和 FVR11已经分别在 2020 年三季度、2021 年三季度实现量产,FVR30 预计在 2023 年一季度实现量产,其中 4D 成像毫米波雷达 FVR40 于 2022 年底在吉利路特斯 Eletre 上首发量产。图 38:福瑞泰克毫米波雷达产品规划 资料来源:福瑞泰克,申万宏源研究 经纬恒润(688326.SH)的 4D 成像雷达使用 Arbe 的 Phoenix 雷达芯片,48 发 48收,探测距离达到 350m,可以实现方位向 1和俯仰向 1
126、.5的角分辨率,2022 年 11 月Arbe 宣布经纬恒润向其订购了 34 万个芯片,预计于 2023 年实现量产。除此之外,经纬恒润还推出了前雷达 MRR、角雷达 SRR、舱内雷达 VODR,已经定点江铃(江铃福特领睿)、江淮、重汽等多家整车厂。纵目科技已经分别推出前雷达和角雷达,其中角雷达 SDR1 已经在问界 M5 上量产,并获得长安、奇瑞新能源定点。纵目已经发布角雷达 SDR1,使用 NXP 芯片平台,角分辨率为 6,2020Q4 量产,兼具高速 ADAS 角雷达功能和低速泊车功能。纵目第一代毫米波雷达单线年产能约 50 万颗。2017 年纵目发布了 AVP1.0 产品,2019 年
127、 11 月纵目发布AVP2.0 产品,相比于上一代主要是多了 4 个 SDR1 毫米波雷达。纵目基于毫米波雷达的AVP2.0 系统已经定点长安汽车和一汽集团,角雷达已经在赛力斯问界 M5 等车型上量产。纵目 2023 年 1 月获得新定点,将为多款奇瑞新能源车型提供包括智能摄像头和毫米波雷达在内的 ADAS 产品。行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 42 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 上一代泊车系统 DropnGo 传感器融合程度不高,新一代 DropnGo 会加强毫米波雷达、摄像头、超声波雷达融合程度可见纵目在毫米波雷达上的竞争策略也是“中融合”路线。Dropn
128、Go 是纵目泊车产品线,Amphiman 是纵目行泊一体产品线。其中DropnGo 分为 L2 自动泊车(APA)版本和 L3 代客泊车(AVP)版本,其中 APA 传感器方案是 4V12U,而 AVP 的传感器方案是 5V5R12U。上一代 APA 对应上述 2017 年发布的 AVP1.0,上一代 AVP 对应上述 2019 年发布的 AVP2.0 系统,公司在招股书中明确提出“新一代泊车产品线 DropnGo 将加强摄像头、超声波雷达、毫米波雷达三者的融合程度,并升级毫米波雷达产品以及感知定位算法”,“公司产品采用了多传感器前特征融合技术”。图 39:纵目第一代角雷达 SDR1 图 40
129、:纵目科技 L3 级泊车搭配了 4 颗 SDR1 雷达 资料来源:纵目科技,申万宏源研究 资料来源:纵目科技,申万宏源研究 保隆科技(603197.SH)获得多家商用车车厂 AEB 雷达定点,与楚航科技合资的保航科技获得 10+个项目定点。2021 年 5 月和楚航科技成立合资公司保航科技,其中保隆科技持股 60%,楚航科技持股 40%。保航主要产品有前雷达、前角雷达、后角雷达、高精度雷达、舱内活体检测雷达,其中前雷达和角雷达基于 NXP、英飞凌、加特兰芯片,舱内雷达基于加特兰和 TI 芯片。截至 2022 年 9 月,保航 77Ghz 毫米波雷达已获得超过十个项目定点,产品包含前雷达、BSD
130、 角雷达、舱内毫米波雷达。保隆科技也已经拿到了一汽解放、陕汽、东风柳汽、上汽依维柯红岩等多家商用车厂商的 AEB 方案定点,2022 年实现小几万只出货量。图 41:保隆科技毫米波雷达产品线 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 43 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 资料来源:智能汽车俱乐部,申万宏源研究 纳瓦电子 2018 年首次实现雷达量产,新一代角雷达 2022 年在北汽新能源和 PSA 量产。纳瓦电子获得上市公司吴通控股(300292.SZ)战略投资,持股比例 4.61%。纳瓦电子推出的 4D 成像毫米波雷达两款成像雷达产品:一款是 6 发 8 收,既可作为角
131、雷达也可以作为前向雷达;一款是 12 发 16 收,作为前雷达。前雷达 NOVA77GF-B PLUS 和角雷达 NOVA77GB-C Pro 在 2022 年 2 月正式实现批量量产。客户覆盖一汽解放、北汽新能源、法国标致 PSA、卡特彼勒。纳瓦电子除了毫米波雷达产品,还布局 5G C-V2X OBU 和RSU 产品、Wi-Fi和蓝牙产品。图 42:纳瓦电子毫米波雷达产品路线图 资料来源:纳瓦电子官网,申万宏源研究 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 44 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 苏州豪米波雷达有 24G 和 77G、79G 三条雷达产品线,已经定点江铃、
132、江淮、雷诺。24GHz 有长距和中距两款,其中中距角雷达已经在 2018 年量产;77GHz 也有长距和中短距(双模)两款、以及 4D 成像毫米波雷达。已经获得江铃新能源汽车,宇通客车,东风雷诺,江淮汽车等车厂定点。图 43:苏州豪米波产品和规划 资料来源:苏州豪米波,申万宏源研究 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 45 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 8附录:毫米波雷达分类和基本原理 按探测距离来划分,毫米波雷达主要分为四类:主要是 SRR/MRR/LRR 三种,USRR应用不多。超短程毫米波雷达(USRR)、短程雷达(SRR)、中程雷达(MRR)、远程雷达(L
133、RR),最大探测距离分别在 15 米、50 米、150 米、250 米。LRR 一般装在前方和后方,实现 ACC/AEB/LDW 功能;MRR 装在车身四角,实现 BSD/变道辅助功能;SRR装在车身周围,实现停车辅助、十字交通报警;但是 SRR/MRR/LRR 都存在近距离盲区,所以需要超声波雷达来弥补,而 USRR 和超声波雷达功能类似,两者是替代关系,AK1 超声波雷达分为 UPA 和 APA 两种,UPA 探测距离 2.5m,APA 探测距离 5m,目前 AK1 下一代 AK2 超声波雷达探测距离已经可以达到 7m,最小盲区仅 10cm。按照安装位置划分,毫米波雷达可以分为角雷达和前雷
134、达。(1)角雷达:安装在车辆后部和前部两侧,一般用 SRR 作为角雷达;前角雷达主要实现横穿车辆预警、行人和自行车识别,后角雷达主要实现 BSD、变道辅助功能。(2)前雷达:安装在车辆格栅和前保险杠上,一般用 MRR/LRR 作为前雷达;前雷达主要实现 ACC 和 AEB 功能。图 44:车载毫米波雷达按距离分主要以 SRR/MRR/LRR 三种为主 资料来源:瑞萨,申万宏源研究 按照工作频段划分,毫米波雷达可以分为 24GHz 和 77GHz 毫米波雷达,目前 77GHz逐渐成为主流。法规对智能驾驶安全性要求越来越高,从最开始检测到前面一辆车,变为要求检测到多个车、行人、自行车等,这要求毫米
135、波雷达的测速、测距、测角性能都需要大幅提升;而从原理上讲 77GHz 毫米波雷达在上述三方面性能上都能比 24GHz 更强,因此 77GHz 取代 24GHz 已经是大势所趋。因为考虑到要把 24GHz 分配给射电天文和电信工业应用并且减少汽车雷达对这些应用的干扰,美国 FCC 和欧洲 ETSI 都已决定从 2022 年1 月 1 日起停止 24GHz 的宽频段(21.6526.65GHz)在汽车雷达中的使用,24GHz 毫米波雷达能用的仅剩下 24.0524.25GHz 范围的窄带频谱,从而淘汰 24GHz UWB 雷达。2021 年 12 月 6 日,中国工信部无线电管理局正式发布 汽车雷
136、达无线电管理暂行规定,明确规定自 2022 年 3 月 1 日起,不能再生产和进口使用 24.25-26.65GHz 频段的汽车雷达(对于 24-24.25GHz 频段窄带汽车雷达,按照工信部 2019 年第 52 号公告仍可继续使用);同时规定将 7679GHz 频段规划用于汽车雷达。行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 46 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 图 45:车载毫米波雷达主要使用 4 个工作频段:24GHz 和 77GHz 资料来源:瑞萨,申万宏源研究 波形调制方式上毫米波雷达都是采用 FMCW,测距方式是间接飞行时间法(iToF)。FMCW 波形具有频
137、率随时间线性变化的特点,如果雷达能够确定接收频率和雷达的斜坡频率之间的差值(图中的f),那么它就可以计算雷达信号的时间(图中的t,其中t=T*f/BW),从而计算距离目标的距离(距离 R=c*t/2)。毫米波雷达发射的是电磁波,以光速传播;超声波雷达发射的超声波是一种以空气为载体的声波,容易受温度、湿度和风的影响;激光雷达发射的是激光,以光速传播。图 46:锯齿波 FMCW 雷达信号:频率与时间的关系 图 47:FMCW 雷达信号:振幅与时间的关系 资料来源:瑞萨,申万宏源研究 资料来源:瑞萨,申万宏源研究 毫米波雷达主要实现四个作用:测距、测速、测方位角、测俯仰角。对应以上三个作用,衡量毫米
138、波雷达性能的主要指标也分成三类:(1)测距:最远距离、距离精度、距离分辨率;(2)测速:最大速度、速度精度、速度分辨率;(3)测方位角:视场角、角度精度、角度分辨率。(4)测俯仰角:视场角、角度精度、角度分辨率。除上述指标之外,还有两个重要性能指标分别为:检测目标数/跟踪目标数,刷新周期。毫米波雷达测距三大指标、测速三大指标由雷达“一个帧的基本参数”决定,而这些参数都是根据雷达设计的性能参数来设定的,实现上没有难度也没有太大差异化空间。“一个帧的基本参数”包括 Tc(Chirp 周期)、B(扫频带宽)、S(调频斜率)、Tf(帧周期)、N(一个帧内包含的 Chirp 数)、Fs(ADC 采样率)
139、。上述参数中有两个关系式:Tf=NTc 和 S=B/Tc。在定义一款毫米波雷达时,需要提前设定好 dmax(最大探测距离)、R(距 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 47 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 离分辨率)、vmax(最大速度)、v(速度分辨率)。因为光速为常量(3*108m/s),所以可以先根据 vmax计算出 Tc,然后再根据R计算出 B,再根据最大探测距离 dmax和距离分辨率R 确定采样点个数,假设一个采样率进而确定斜坡频率 S;随后可以根据v 计算出 Tf,前一步骤已经确定了 Tc,所以 N 也可以求出至此,所有“一个帧的基本参数”都已经设置完毕
140、。图 48:毫米波雷达“一个帧的基本参数”示意图 备注:Idle Time 为空闲时间,主要完成上一次信号发送结束的频率恢复 资料来源:TI,CSDN,申万宏源研究 表 8 8:不同类型雷达典型 ChirpChirp 参数设置 参数 单位 LRR MRR SRR USRR 最大不模糊距离 m 225 125 45 22.5 扫频带宽 MHz 300 540 750 1500 调频斜率 MHz/s 10 12 15 30 帧间间隔 s 8 10 12 50 每帧 Chirp 数 个 256 128 128 128 距离分辨率 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 最大频率 MHz 15 10 4.5 4.5 ADC 采样率 Msps 16.67 11.11 5 5 每个 Chirp 的点数 个 500 500 250 250 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 48 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 参数 单位 LRR MRR SRR USRR 距离向 FFT 点数 个 512 512 256 256 帧总时间 ms 9.728 7.04 7.94 12.8 帧有效时间 ms 7.68 5.76 6.4 6.4 雷达数据存储要求 KB 204
142、8 1024 512 512 资料来源:CSDN,申万宏源研究 图 49:毫米波雷达四大类性能指标以及主要影响因素 资料来源:CSDN,申万宏源研究 毫米波雷达测速和测距性能进步主要取决于 MMIC 芯片本身性能提升。对于前雷达而言,最大探测距离主要受限于 ADC 采样率,而 ADC 采样率主要由 MMIC 芯片本身性能所决定。距离精度和速度精度主要取决于毫米波雷达系统信噪比的提升,系统信噪比主要受到 MMIC 芯片的噪声系数、相位噪声等指标的影响。表 9 9:T TI I 汽车毫米波雷达芯片主要参数 性能参数 单位 AWR2944 AWR2243 AWR1843AOP AWR1843 AWR
143、1642 AWR1443 AWR1243 厂商 TI TI TI TI TI TI TI 发射通道数 个 4 3 3 3 2 3 3 接收通道数 个 4 4 4 4 4 4 4 工作频率 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噪声系数 dB 13 12 10 15 15 15 15 相位噪声1 dBc/Hz-95-94-93-93-93-91-93 ADC 采样率 MS/s(Msps)37.5 45 25 25 12.5 12.5 37.5 可用带宽 GHz 5 5 4 4
144、 4 4 4 中频带宽2 MHz 15 20 10 10 5 5 15 工艺 RFCMOS RFCMOS RFCMOS RFCMOS RFCMOS RFCMOS RFCMOS 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 49 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 性能参数 单位 AWR2944 AWR2243 AWR1843AOP AWR1843 AWR1642 AWR1443 AWR1243 制程 45nm 45nm 45nm 45nm 45nm 45nm 45nm 官方指导价3 美元 25.950 17.941 23.940 19.950 17.400 15.660 13.0
145、50 备注 1:统一采用 77 至 81GHz 的频段在 1MHz 时的相位噪声数值 备注 2:中频带宽=ADC 采样率/2.5 备注 3:以订购 1000 片的售价为准 资料来源:TI 官网,申万宏源研究 测角性能是中游毫米波雷达厂商能够做出差异化的竞争高地;方位角三大指标和俯仰角三大指标主要取决于各家的天线布局方案和虚拟通道数量。孔径大小是提升雷达角分辨率的关键,而天线的数量、天线间的排布间隔又会影响到孔径大小。角分辨率作为雷达的指向精度,其数值高低与波长与孔径大小有关,即波长越长,角分辨率越低,孔径越大,分辨率越高。天线孔径是指天线的方位向尺寸(单位:m),代表天线可以以多大的有效面积去
146、吸收电磁波。天线在某个方向的波束宽度和天线沿该方向的尺寸成反比。无论如何时间和空间是相互矛盾的,虚拟出更多的天线,意味着雷达的帧周期越长。表 1 10 0:F FOVOV 取决于天线间隔,角分辨率取决于天线数量和天线间隔 天线数量(个)天线间隔(的倍数)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 资料来源:申万宏源研究 毫米波雷达信号处理流程:前端 MMIC 发射完波形后就会处于低功耗的状态,而后端处理器则需要在剩下的时间完成信号处理,会依次经过以下步骤 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露
148、与声明 第 50 页 共 52 页 简单金融 成就梦想(1)距离 FFT:一般在发射同时会实现低维 Range FFT 工作,也就是快速傅里叶变换,它需要 N*P 次 M 点实数 FFT,能够获得目标的距离信息。(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 点复数 FFT,从而获得速度信息。(3)非相干累加:将 P 个接收通道的数据做求模累加,最后得到幅值矩阵,需要M/2*N*P 次复数求模累加。(4)CFAR 目标检测:采用横虚警率的计算方法,计算出噪声阈值,大于噪声阈值认为是目标,小于噪声阈值的是噪声。(5)DoA 估计:在 CFAR
149、 以后会得到 K1 个目标点,包含目标的距离、速度信息,但是还没有角度信息,所以接下来需要计算角度,叫做 DoA Estimation,计算出 K1 个目标点的方位角;如果是高精度二维成像雷达还可以得到俯仰角信息,计算完成以后会得到 K2个目标点,相比于之前的 K1 个目标点,主要增加了俯仰角信息。(6)聚类和追踪:我们对 K2 个目标点进行聚类和帧间的追踪操作,得到 K3 个真实目标轨迹。(7)和应用相关的处理工作。风险提示:(1)4D 成像毫米波雷达技术路线变化风险:目前 4D 成像毫米波雷达有多芯片级联、单芯片超大规模虚拟阵列等技术路线,上述路线各有优劣,未来可能存在一定变数,从而影响中
150、游和上游竞争格局。(2)前/中融合对毫米波雷达竞争门槛产生变化的风险:前/中融合会使得毫米波雷达识别、跟踪算法转移到域控制器上进行计算,那么毫米波雷达内将不再需要 MCU,因此之前要求毫米波雷达厂商要具备优异的毫米波雷达算法能力,但是前/中融合情况下,可能不再对雷达厂商做此要求,因此可能会一定程度上降低雷达行业进入门槛。(3)降价风险:国产雷达比国外雷达价格低 20-30%,国产替代过程可能会加剧毫米波雷达价格下降;目前 4D 成像毫米波雷达价格 1500 元左右,后面随着起量规模效应会带动价格下行;上述毫米波雷达去掉 MCU,可以进一步使得成本下降。行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息
151、披露与声明 第 51 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 表 1 11 1:毫米波雷达行业重点公司估值表 证券代码 证券简称 2023-02-17 PB Wind 一致预期 EPS PE 收盘价(元)总市值(亿元)2021A 2021A 2022E 2023E 2024E 2022E 2023E 2024E 002920.SZ 德赛西威 116.05 644 10.93 1.51 2.05 3.05 4.14 57 38 28 688326.SH 经纬恒润 147.00 176 3.39 1.62 1.92 2.76 3.86 77 53 38 600741.SH 华域汽车 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 吴通控股 3.46 46 3.68 0.05-002463.SZ 沪电股份 15.26 289 3.50 0.56-0.88 1.12-17 14 688183.SH 生益电子 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 备注:吴通控股和南京聚隆市场暂无深度报告覆盖,因此没有 wind 一致预期 EPS 数据。资料来源:Wind 资讯、申万宏源研究 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 52 页 共 52 页 简单金融 成就梦想 信息披露 证券分析师承诺 本报告署名分析师具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注
154、册为证券分析师,以勤勉的职业态度、专业审慎的研究方法,使用合法合规的信息,独立、客观地出具本报告,并对本报告的内容和观点负责。本人不曾因,不因,也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任何形式的补偿。与公司有关的信息披露 本公司隶属于申万宏源证券有限公司。本公司经中国证券监督管理委员会核准,取得证券投资咨询业务许可。本公司关联机构在法律许可情况下可能持有或交易本报告提到的投资标的,还可能为或争取为这些标的提供投资银行服务。本公司在知晓范围内依法合规地履行披露义务。客户可通过 索取有关披露资料或登录 信息披露栏目查询从业人员资质情况、静默期安排及其他有关的信息披露。机构销售团队联系
155、人 华东 A 组 陈陶 华东 B 组 谢文霓 华北组 李丹 华南组 李昇 L 股票投资评级说明 证券的投资评级:以报告日后的 6 个月内,证券相对于市场基准指数的涨跌幅为标准,定义如下:买入(Buy)增持(Outperform)中性(Neutral)减持(Underperform):相对强于市场表现20以上;:相对强于市场表现520;:相对市场表现在55之间波动;:相对弱于市场表现5以下。行业的投资评级:以报告日后的6个月内,行业相对于市场基准指数的涨跌幅为标准,定义如下:看好(Overwe
156、ight)中性(Neutral)看淡(Underweight):行业超越整体市场表现;:行业与整体市场表现基本持平;:行业弱于整体市场表现。我们在此提醒您,不同证券研究机构采用不同的评级术语及评级标准。我们采用的是相对评级体系,表示投资的相对比重建议;投资者买入或者卖出证券的决定取决于个人的实际情况,比如当前的持仓结构以及其他需要考虑的因素。投资者应阅读整篇报告,以获取比较完整的观点与信息,不应仅仅依靠投资评级来推断结论。申银万国使用自己的行业分类体系,如果您对我们的行业分类有兴趣,可以向我们的销售员索取。本报告采用的基准指数:沪深300指数 法律声明 本报告仅供上海申银万国证券研究所有限公司
157、(以下简称“本公司”)的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。客户应当认识到有关本报告的短信提示、电话推荐等只是研究观点的简要沟通,需以本公司 http:/ 网站刊载的完整报告为准,本公司并接受客户的后续问询。本报告上海品茶列示的联系人,除非另有说明,仅作为本公司就本报告与客户的联络人,承担联络工作,不从事任何证券投资咨询服务业务。本报告是基于已公开信息撰写,但本公司不保证该等信息的准确性或完整性。本报告所载的资料、工具、意见及推测只提供给客户作参考之用,并非作为或被视为出售或购买证券或其他投资标的的邀请或向人作出邀请。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,
158、本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可能会波动。在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。客户应当考虑到本公司可能存在可能影响本报告客观性的利益冲突,不应视本报告为作出投资决策的惟一因素。客户应自主作出投资决策并自行承担投资风险。本公司特别提示,本公司不会与任何客户以任何形式分享证券投资收益或分担证券投资损失,任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户,不构成客户私人咨询建议。本公司未确保本报告充分考虑到个别客户特殊的投资目标、财务状况或需要。本公司建议客户应考虑本报告的任何意见或建议是
159、否符合其特定状况,以及(若有必要)咨询独立投资顾问。在任何情况下,本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议。在任何情况下,本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。市场有风险,投资需谨慎。若本报告的接收人非本公司的客户,应在基于本报告作出任何投资决定或就本报告要求任何解释前咨询独立投资顾问。本报告的版权归本公司所有,属于非公开资料。本公司对本报告保留一切权利。除非另有书面显示,否则本报告中的所有材料的版权均属本公司。未经本公司事先书面授权,本报告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷贝、复印件或复制品,或再次分发给任何其他人,或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用。所有本报告中使用的商标、服务标记及标记均为本公司的商标、服务标记及标记。