毫米波雷達(dá)具有眾多優(yōu)點(diǎn),是ADAS核心傳感器。毫米波的波長介于厘米波和光波之間,因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn):1)同厘米波導(dǎo)引頭相比,毫米波導(dǎo)引頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn);2)與紅外、激光等光學(xué)導(dǎo)引頭相比,毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng),傳輸距離遠(yuǎn),具有全天候全天時(shí)的特點(diǎn);3)性能穩(wěn)定,不受目標(biāo)物體形狀、顏色等干擾。毫米波雷達(dá)很好的彌補(bǔ)了如紅外、激光、超聲波、攝像頭等其他傳感器在車載應(yīng)用中所不具備的使用場景。
毫米波雷達(dá)探測距離遠(yuǎn),精度高,是ACC、AEB首選傳感器。毫米波雷達(dá)的探測距離一般在150m-250m之間,有的高性能毫米波雷達(dá)探測距離甚至能達(dá)到300m,可以滿足汽車在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)探測較大范圍的需求。另外,毫米波因波長較短,彌散程度低,聚焦性好,因此毫米波雷達(dá)的探測精度較高。這些特性使得毫米波雷達(dá)能夠監(jiān)測到大范圍內(nèi)車輛的運(yùn)行情況,同時(shí)對于前方車輛的速度、加速度、距離等信息的探測也更加精準(zhǔn),因此是ACC、AEB的首選傳感器。
毫米波雷達(dá)可用頻帶有24GHz、60~61GHz、76~79GHz,目前比較主流的是24GHz和76~77GHz,60~61GHz只有日本使用。一般24GHz用于短/中距,76~79GHz用于中/長距,頻率越高,波長越短,測距測速的精度就越高。頻帶發(fā)展的趨勢是從低頻向高頻過渡:
1)歐盟:1997年,歐洲電訊標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)確認(rèn)76-77GHz作為防撞雷達(dá)專用頻道;
2)美國:24GHz和76~77GHz兩個(gè)頻帶均可用;
3)日本:先選用了60~61GHz,后又轉(zhuǎn)入76~77GHz頻帶;
4)日內(nèi)瓦2015年世界無線電通信大會(huì),77.5~78.0GHz劃分給無線電定位業(yè)務(wù),以支持短距離高分辨率車載雷達(dá)的發(fā)展;
5)中國:2005年,原信息產(chǎn)業(yè)部《微功率(短距離)無線電設(shè)備的技術(shù)要求》,77GHz劃分給車輛測距雷達(dá)。
毫米波雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)主要由國外電子公司掌控。毫米波雷達(dá)系統(tǒng)主要包括天線、收發(fā)模塊、信號處理模塊,而MMIC芯片和天線PCB板是毫米波雷達(dá)的硬件核心。目前毫米波雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)主要被Bosch、Continental、Denso、Autoliv等零部件巨頭壟斷,特別是77GHz產(chǎn)品技術(shù)只有Bosch、Continental、Denso、Delphi等少數(shù)幾家公司掌握。Bosch的所有的車載雷達(dá)都采用77GHz的頻率,預(yù)計(jì)2016年將出產(chǎn)第一千萬個(gè)77GHz毫米波雷達(dá)。Continental的雷達(dá)產(chǎn)品較全面,其中主力產(chǎn)品是24GHz。
2015年全球車載毫米波雷達(dá)主要供應(yīng)商及市場份額(單位:%)
低成本CMOS解決方案有望加快市場開啟。目前77GHz毫米波雷達(dá)系統(tǒng)單價(jià)大約在250歐元左右,高昂的價(jià)格限制了毫米波雷達(dá)的車載化應(yīng)用。毫米波雷達(dá)的收發(fā)器芯片普遍使用SiGe雙極型晶體管等特殊半導(dǎo)體,但是隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步,被廣泛用于數(shù)字電路且成本相對較低的CMOS,也可被用于毫米波電路。
CMOS與傳統(tǒng)SiGe雙極型晶體管相比,由于在低電壓條件下也可運(yùn)行,因此可降低耗電量。雖然CMOS存在低頻區(qū)噪聲偏大的問題,但兩者在毫米波區(qū)域(76-81GHz)具有大致同等的性能,未來車載毫米波雷達(dá)主流頻段是77-79GHz,因此CMOS低頻區(qū)噪聲大的問題并不太突出。由于目前全球CMOS產(chǎn)業(yè)鏈已較為成熟,可大批量生產(chǎn),未來若能用CMOS替代SiGe雙極型晶體管,毫米波雷達(dá)的成本有望顯著下降,市場也有望加快開啟。
兩種毫米波雷達(dá)收發(fā)器芯片工藝技術(shù)比較
目前Fujitsu研究所已成功研發(fā)出采用CMOS工藝的4通道接收芯片。Fujitsu研發(fā)的此款產(chǎn)品不僅與現(xiàn)行SiGe產(chǎn)品具有同等的高頻功能,還成功解決了低頻區(qū)噪聲問題。而新的CMOS芯片比傳統(tǒng)的SiGe芯片降低了一半左右的電耗,還可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)和低成本化。Fujitsu預(yù)計(jì)2018年左右,該產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化,采用該技術(shù)的毫米波雷達(dá)的成本也有望大幅降低。低成本化有望加快引爆車載毫米波雷達(dá)市場。
(3)車載毫米波雷達(dá)國產(chǎn)化大潮將至
車載毫米波雷達(dá)國產(chǎn)化在即,24GHz產(chǎn)品技術(shù)已獲突破,77GHz產(chǎn)品正加緊研發(fā)。前端單片微波集成電路(MMIC)是毫米波雷達(dá)的關(guān)鍵部件,MMIC技術(shù)主要被國外零部件巨頭壟斷,國內(nèi)在此領(lǐng)域尚處于起步階段。但國內(nèi)部分公司經(jīng)過幾年的研發(fā),24GHz車載雷達(dá)技術(shù)已獲得突破,產(chǎn)品即將問世。77GHz產(chǎn)品的研制由于受到國外的技術(shù)封鎖,目前大多還處于研發(fā)試驗(yàn)階段。我們預(yù)計(jì),隨著智能汽車行業(yè)的快速發(fā)展,將開啟對毫米波雷達(dá)的大量需求,國內(nèi)相關(guān)公司將加速研發(fā),77GHz產(chǎn)品有望在未來三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。
國內(nèi)毫米波雷達(dá)相關(guān)企業(yè)及單位研發(fā)進(jìn)展
汽車智能化浪潮洶涌,ADAS資源整合是關(guān)鍵。汽車智能化水平的提升使得國內(nèi)整車廠商對ADAS系統(tǒng)的需求巨大,而整車廠商對整套ADAS系統(tǒng)的需求比單一傳感器的需求更為強(qiáng)烈,擁有整套ADAS技術(shù)(感知、控制、執(zhí)行)的公司將更有競爭力。因此我們認(rèn)為,國內(nèi)大型廠商(一級、二級供應(yīng)商)將十分關(guān)注對ADAS前端(感知)、中端(控制)、后端(執(zhí)行)資源的整合,率先掌握稀缺資源就會(huì)擁有先發(fā)優(yōu)勢,更容易在智能駕駛的潮流中脫穎而出。
關(guān)注車載毫米波雷達(dá)市場并購機(jī)會(huì)。國內(nèi)在毫米波雷達(dá)研發(fā)方面起步較晚,擁有24GHz產(chǎn)品技術(shù)的公司還較少,而掌握77GHz產(chǎn)品技術(shù)的公司更是鳳毛麟角,是市場上非常稀缺的資源。因此我們認(rèn)為,掌握車載毫米波雷達(dá)核心技術(shù)的公司將是國內(nèi)大型廠商、上市公司十分重視的資源,要關(guān)注市場上存在的潛在并購機(jī)會(huì)。如2015年12月16日,亞太股份控股股東亞太機(jī)電集團(tuán)與杭州智波科技有限公司簽訂合作協(xié)議,以700萬元增資智波科技獲10%的股權(quán),引進(jìn)車載毫米波雷達(dá)項(xiàng)目。