目前自动驾驶技术或解决方案是各大汽车制造商的研发重点,因为这是汽车行业未来的技术制高点,跟不上这一技术大趋势的车企肯定逃脱不了衰退的命运,正因为此,无论是小鹏、吉利、爱驰、上汽、广汽、BYD、淮柴,还是通用、宝马、奔驰、丰田、本田、日产,想要真正上路行驶,都在投入巨大的人力物力开发l A C N M L e自动` _ t Z 5 K .驾驶技术。
实现自动驾驶汽车最关键的技术难点就在于必须确保行驶中的汽车对现实道路上复杂o w 8 P S , S # v的交通状况了如指掌,要实现这一点P { L g,就必须组合使用各种车载传感器,包括p } k光学传感器、毫米波雷达、红外传感器和激光雷达。
今天汽车主要采用5种类型的传感器:红外雷达、超声波雷达、摄像头、毫米波雷达和激光雷达来实现自动驾驶。
从当前发展趋势来看,红外雷达_ ^ E J t d s由于性能限制已被基本放弃。超声波雷达由于成本低廉,现在多用于防撞预警系统,比如倒车雷达,未来大概率会被激光雷达代替。CMOS光学摄像头可以实现障碍物、路标的识别分辨,在智能驾驶中仍会发挥不可取代的作用。
毫米波探雷达测距离远,可以在雨雪天气等各种恶劣环境中稳定工作,但是精度不高。激光雷达探测角度广,精度高,厘米级精度的Q W `激光雷达结合高精地图可以实现高精度自定位和物体识别跟踪,定位可以精确到具体车道,而高精度识别则在无人驾驶障碍物规避、道路规划中必不可少,所以激光雷达会是未来无人驾驶的核心雷达。
根据以上分析,L3级别以后的无人驾驶会优先选择激光雷达+毫米波雷达+光学摄像头作为感知环境的车载传感器。
目前激光雷达产品短期内还难以摆脱高成本的制约,这样一来价n N y / u R : d 3格优势更加明显的毫米波雷达,不仅可以在性能上实现互补,还可以大大降低使用成本。
未_ ! 8 ? Y来无人驾驶车载传感器分布图
2025年毫米波雷达市场规模将达200亿美元,国际Tier1厂商垄断技术
国际巨头在毫米波雷达领域研究历史久,技术积累深厚,在全球市场占据支配地位。车载毫米波雷达的研究主要在以德国、美国_ [ B l .及日本为代表的一些发达国_ z u 6 d L A家内展开o M % e a 。目前,毫米波雷达的技术主要由博世、大陆、电~ M $ _装、奥托立夫、德尔福等传统零部件巨头# , 5所垄断。
各国车载毫米波雷达发展路径不同,77GHz频段作为未来车载高分辨率雷达国际通行标A P o 3 Y t L /准。车载毫米波雷达技术始于上世纪70年代,8i G T0时代欧共体发起的i M .“普罗米修斯计划”加速了商用车载雷达的研发6 B 5。1999年,奔驰首次在S级轿车采用77GHz毫米波雷达,? = ( u e }用于自适应巡航系统。2004年富k , 5 $ a X * G士通天的24GHz毫米波雷达被丰田采用。
2005年之后,车载毫米波雷达迅速发展,欧洲将24GHz、77GHz、79GHz都划为车载雷达频段。美国使用24GHz、77GHz两个频段,而日本则使用了60GHz作为车载雷达频段。世界各国车载雷达频段的不统一为车载毫米波雷达的发展带来了障碍,2015年的世界无线电通信大会上,各国将77GHz频段划为车载高分辨率雷达频l M 0 ; 1 ~ $ Q 0段,成为国际通行标准。
77GHz精度高、体积小,自国际统一标准以来,全球主要供应商已完成产品迭代升级。24GHz毫米波雷达检测范围较短,常作为中短距离雷达,用作实现盲点探测系统(BSD),而77GHz长程雷达用作实现自适应巡航系统(AK k x j [ W C g MCC)。
实际上由于77GHz频率高,波长短,虽然绕射能力稍逊,工艺要求更高,但是在精{ u O U p m确度,体积方面更有优势,加上频段的统一,未来毫米波雷达统一于77GHz是大~ j k e *势所趋,国际供货商已经完成主要产& ? #品的升级换代。
按照当前全 : # 6 V Y x球汽车销量增速,假设2025年全球新车销量为1.2亿辆,] w MADAS渗透率40%,毫米波雷达单枚售价降至100美元,则毫米波雷达市场规模可p c T q达200亿美元左Y a v ^ I , s 8右。
毫米+ G - 9 x波雷达芯片国产化发g l V展滞后y v | A | 7 ( X
毫米波雷达国产化相对滞后,芯片国产化是主要制约因素。24GHz毫米波雷达由于研究历史久,相对简单,产品供应链也相对成熟稳定,国内厂商m l d ` Y R ~能从飞思卡尔等芯片供应商获得24GHz的核心芯片射频芯片。
但是,由于供应链与知识产权等限制,飞思卡尔、英飞凌、意法半导体等芯片商对中国并没有完全放开77GHz雷达芯片的供应,国内77GHz毫米波雷达的开发受到很大x - { P D L 4 m限制。
国内毫米波雷达产品在精度、探测距离方面相对落后,24GHz已取得快速进展。目前,芜湖森思泰克,湖南纳雷、亚太股份的杭州智波等企业已推出多款产品化的77GHz、24GHz毫米波雷达,华域汽车、南京隼眼等企业也在进行相关的产品研发。
除此之外,厦门意行半导体的24GHz毫米波 u ! ) h = i o雷达芯片SG24T1作为首枚国产毫米E D e波雷达芯片已于2016年已量产。在国内外毫米波雷达技术参数对比中,国内产品在精度、距离等方面差距仍然明显,随着毫米波雷达国产化的不断推进,预计在未来的两到五年,国b ! ( k产24GHz毫米波雷达会有长足的发展,并凭借成本b , $ ) : z X l等优势抢占国内市场,技术相对困难的77GHz毫米波雷达国产化也会快速推进,并在三到十T p 2 b h ) W年内逐渐取代24GHz毫米波雷达。
中国加特兰微电子毫米波雷达芯片异i r ~军突起
2014年成立的中国一家初创半导体公司--加特兰微电子目前b & {已经成为全球第一m + R D # ! 1 家量产CMOS工艺77GHz毫米波雷达单芯片的公司。
2014年,陈嘉澍博士带领来自硅谷的海归团队在上海成立了加特兰微电子,次年就成功流片了第一颗全P 6 ; 7 m E 5 m s集成77GHz雷达单芯片。2017N + . E 7 f [ n年10月,加特兰微电子正式量产了第一代车用毫米波雷达芯片Yosemite。2018年6月,推出了第二代毫米波雷达芯片Alps工程样片。
2018年E q _10月,捷途X70S坦途版成功搭载加特兰毫米波雷达芯片上市,成为了全球第一款成功搭载CMOr tS-77GHz毫米波雷达芯片的车型。该车配备了三颗加特兰毫米波雷达芯片,支持BSD后方盲点车辆识别警示系统和FCW前车雷达监测防碰撞系统。
2019年2月26日,加特兰微电子商务运营总裁吕昱昭介绍了第一代车用毫米波雷达芯片Yosemite,; ~ K ` d 5 ^ u作为业界首颗量产的CMOS-77GHz毫米波雷达射频前端芯片,它使用了台积电的40nmCMO| ~ y = F ?S工艺,发射功率为12dBm,噪声系数为12dB(竞争对手通常为15dB)。最大的亮点是它的功耗低至0.65W,仅为市场上其他产品的一半或者三分F ] T L D y h之一。同时,还提供短距、w } , c中距到长距一体化解决n h 7 o { 7 , _方案。
吕昱昭说,到2022年,全球车用毫米波雷达市场规模共计将达到160亿美元,芯片方面大约为80亿美元。庞大的市场吸引着加特兰对车载方面的突破和研发。
加特兰微电子市场总监刘洪泉指出B @ S,加特兰的目光不仅仅局限于车用领域,在工业领m P k a _ T c域也已经开2 G s @ r ; X始布局,目前主要在人体安检领域。他强调} H % M,毫米波雷达阵列是人体安检更优技术,因为它更安全、更快也更智能。加特兰的工业用60GHzCMOS毫米波雷达收发芯片与车用o R ? 8 T77GHz除了扫频范围不同,其他规格都相似,功耗同样低至0.65W。
刘洪泉透露,国际大厂的毫米波雷达制造以往都是使用锗硅工艺和砷化镓工艺,但由于集成度低,且价格较贵,难以满足大批量的应用。而CMOS工艺则具有低造价和高集/ J 2 e W h +成的特点,它能使毫米波雷达整体成本降低为原砷化镓工X { -艺的~ g F20%。
不过,目前TI也已经推出了CM~ ` @ L D ) QOS工艺的T A L 0 $ % G毫米波雷达,那么在面对这样的大厂时,加特兰微电子作为一个初创公司,如何才能与之抗衡甚至脱颖而出呢?0 @ | & , &加特兰微电子CEO陈嘉澍表示,加特兰的创始团队在整个行业内无论是做科研还是产品都是最早的一批,在整个技术和产品化方面的积累D J =是全球最强的。
另外,陈嘉澍还谈到了加特兰微电子的两大核心竞争力,一方面是把复杂的毫米波集成电路整套系统射频} P M X ; . z前端能够用低价的CMOS工艺实现,并达到汽车所需的工作范围可靠性要求。另一方面,加特兰具有完整的车载毫米波雷达算法的开发能力,并能将算法进行软硬件的优化,最后在单芯片上得到实现。
加特兰微电子团队多年的技术积累使得产品的优化程度领先于竞争对手,l ^ @ ) k E 8陈嘉澍自信的表示,总体来讲,无论从时间节点还是产品细节方面,Y r @ 1 O u ? z 加特兰微电子都处于全球范围内最有竞争力的第一梯队,未来五年内希望能将市占率提升到25%左右。
同时,陈嘉澍还表示,很高兴看到国际大厂都开始进入车用毫米波雷达市场,这印证了这个市场是有7 m T P @ R } m i前景的。