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隨著大眾對汽車駕駛安全性、舒適性要求的不斷提升，我們正進入一個新興的「汽車雷達時代」，伴隨著很多創 新髮展、顛覆性技術和新晉廠商。毫米波雷達(Millimeter
Wave，MMW)是未來車載主力傳感器之一，將和錄影頭(Camera)、雷射雷達(LiDAR)、超聲波傳感器一起為高級駕駛輔助系統(ADAS)和自動駕駛汽車「保駕護航」。
毫米波雷達成為ADAS可靠性保障
毫米波雷達是使用工作頻段為30~300GHz、毫米波波長為1~10mm的雷達。毫米波的波長介於公分波和光波之間，因此，毫米波兼有微波制導和光電制導的優點。與雷射雷達相比，目前毫米波雷達技術更加成熟、應用更加廣泛、成本更加低廉;與可見光錄影頭相比，毫米波雷達的準確性和穩定性更好，價格差距也在不斷縮小。尤其是毫米波雷達具有全天候全天時工作特點，無懼雨雪、霧霾、黑夜等惡劣天氣，已成為汽車高級輔助駕駛系統(ADAS)可靠性保障不可或缺的傳感器。
常見的車載毫米波雷達按工作頻率主要有24GHz和77GHz，根據其探測距離範圍又可分為：短程毫米波雷達SRR(60米以下)、中程毫米波雷達MRR(100米左右)、長程毫米波雷達LRR(200米以上)。
想要完全做到ADAS各項功能，全方位覆蓋汽車周圍環境的感測，兼顧性能和成本，會在一輛汽車的前中後安裝多顆毫米波雷達，比如滿足基本的L3級自動駕駛至少需要5顆毫米波雷達(1長+4短)，隨著自動駕駛等級的增加，毫米波的數量也是不斷增加，到了L5級高級自動駕駛階段毫米波雷達將增加到10顆以上。「短程+中程+長程」毫米波雷達三者結合一起共同完成自適應巡航(ACC)、自動緊急制動(AEB)、前方/後方碰撞預警(FCW/BCW)、變道輔助(LCA)、盲點檢測(BSD)、倒車輔助(BPA)、泊車輔助(PA)等多種ADAS功能。
向低成本、小體積、低功耗、高集成發展
毫米波雷達的技術總的趨勢是朝著成本更低、體積更小、功耗更低、集成度更高的方向發展。在雷達晶片技術方面，高集成化的單片微波集成電路(MMIC)成為了主流，在工藝上先是SiGe替代了GaAs，當前正慢慢朝CMOS方向發展。利用CMOS工藝，不僅可將MMIC做得更小，甚至可以與微控制單元(MCU)和數字信號處理(DSP)集成在一起，做到更高的集成度，不僅能顯著地降低系統尺寸、功耗和成本，還能嵌入更多的功能。
頻段上，因為77GHz比24GHz雷達擁有更好的探測範圍和更大的可用帶寬，從而在距離分辨率和精度上有大幅提升，另外更小的波長也具有更小的體積和更強的抗干擾能力，正逐漸替代24GHz成為未來的主流。
另一方面，隨著毫米波雷達天線設計、調制技術和目標分辨率算法等方面不斷創新，比如合成孔徑雷達(SAR)、多輸入多輸出(MIMO)技術的突破，毫米波雷達在3D成像性能上正不斷接近現有的雷射雷達性能，這些新型雷達甚至有取代部分雷射雷達的趨勢。
ADAS普及率催生毫米波雷達需求
據麥姆斯咨詢報導，由於主要發達國家在新車評價規程(NCAP)中對汽車ADAS功能提出了更高的要求，促使ADAS的普及率迅速提升，從而推動毫米波雷達的需求增長。2017年全球毫米波雷達的出貨量較上年同期增長25%，達到4000萬個。預計2021年，全球毫米波雷達的出貨量將達到8400萬個，2017—2021年之間的復合年增長率為21.7%。預計2021年全球毫米波雷達市場規模將達到60億美元。
目前中國的汽車產量和銷量均已位居全球第一，2017年中國汽車預裝毫米波雷達的數量約有130萬個，其中24GHz雷達占比63.8%，77GHz雷達占比36.2%。24GHz雷達現在主要應用於盲點探測(BSD)，市場需求來自中國品牌汽車型號;77GHz雷達主要用於自適應巡航控制系統(ACC)，有些公司也將其用於前向碰撞預警(FCW)和自動緊急制動(AEB)。根據中國新車評價規程(C-NCAP)，自動緊急制動系統(AEBS)將在2018年納入評分體系，因此77GHz雷達需求將會上升。另外，展望未來，體積更小、探測距離更長的77GHz雷達將會擠壓24GHz雷達的市場空間。
美國、歐洲和日本在車載雷達技術研究方面處於領先地位。現在越來越多的公司和供應商投入到汽車雷達系統研制、器件開發和算法研究當中。從毫米波雷達的產業布局來看，無論是系統還是核心元器件，目前都被海外的巨頭控制著，系統級廠商主要被大陸(Continental)、博世(Bosch)、海拉(Hella)、德爾福(Delphi)、奧托立夫(Autoliv)等老牌汽車零部件廠商控制，核心元器件主要被英飛凌(Infineon)、德州儀器(TI)、意法半導體(ST)、亞德諾半導體(ADI)等壟斷。
相比國外企業，車載毫米波雷達在國內仍屬於起步階段。不過，近些年國內毫米波雷達創新創業廠商逐漸增長，表現不錯的主要有行易道科技、華域汽車、隼眼科技、智波科技、森思泰克、豪米波技術、意行半導體、清能華波、矽傑微電子、加特蘭微電子等。
目前，國內在24GHz雷達方面，相對開發難度低和產業鏈成熟，發展較快，國內部分企業已有研發成果並做到量產;但在77GHz毫米波雷達方面仍屬於初級階段，只有極少數企業能做到77GHz雷達的樣機階段，目前行易道、森思泰克等企業正逐步做到77GHz毫米波雷達的量產，取得不錯的進展，不過核心晶片還是主要依靠國外廠商。可喜的是，國內24GHz/77GHz
MMIC關鍵技術也在不斷獲得突破，其中由意行半導體自主研發的24GHz
SiGe雷達射頻前端MMIC套片，率先做到了國內該領域零的突破，現已做到量產和供貨。去年，加特蘭微電子發布了其國內首款77GHz
CMOS車載毫米波雷達收發晶片。
總之，無論是現階段的ADAS，還是更高階的自動駕駛，甚至是終極的無人駕駛，毫米波雷達都會是汽車最核心的傳感器之一。雖然國產毫米波雷達突破了部分核心技術，但畢竟剛剛起步，大陸毫米波雷達產業國產化任重而道遠，不僅需要晶片、模塊、系統級廠商自身的努力，更需要全產業鏈上下遊的互動和支持，以及社會資本和政府的大力扶持。希望隨著毫米波雷達產業鏈生態的不斷完善，國產毫米波雷達晶片技術將逐步滲入車載應用並做到產業化。
作者王懿，系麥姆斯咨詢CEO
