发表时间: 2022-09-29 12:25:02
作者: YT
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随着智能时代的到来和自动驾驶汽车的普及,智能化已成为汽车行业公认的主流趋势,智能汽车领域正成为新一轮科技革命和产业革命的战略高地。随之而来,以毫米波雷达等为代表的自动驾驶相关配件领域也正在迎来重要增长时刻,并逐步走上了发展的快车道。
毫米波雷达,市场前景广阔
毫米波雷达,顾名思义是在毫米波波段上对目标进行探测工作的雷达,其工作原理是通过天线发射调频连续波,经目标反射后接收到的回波与发射波存在一个时间差,利用该时间差计算出目标距离。毫米波雷达的波长介于微波和厘米波之间,频域约为30~300GHz,在某种程度上它兼有微波雷达和光电雷达的大部分优点。同厘米波相比,毫米波具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点;与红外、激光、电视等方式相比,毫米波在穿透雾、烟、灰尘等方面的能力强,具有全天候(暴雨受影响较大)全天时、较强抗干扰和一定反隐身能力的特点;而且,还具有成像能力强、体积小、机动性和隐蔽性好等特点,并且能分辨识别很小的目标和具备同时识别多个目标的能力,因此无论在军用还是民用领域都越来越都受到更多的重视和应用。
根据频率及波长不同,毫米波雷达可以分为中短距和长距。频率越高波长越短,所使用的天线尺寸和体积也就越小;相反,频率越低波长越长,所使用的天线尺寸和体积也就只能越大,因此,相比低频段而言,高频段毫米波雷达具有更高的性能、更宽的带宽和更好的分辨率,因此也为大规模的商用场景所青睐。目前,在车用毫米波雷达领域,最为常见的工作频段是21.65~26.65GHz和76~81GHz,大多数主流车企所采用的毫米波雷达工作频率在24GHz、77GHz和79GHz三个频段附近,尤其是77GHz以其自身的优异性能(长距离探测200米以上,高距离分辨率,体积较小等),已经成为当前中高档车用毫米波雷达的主流产品。当然,高频段毫米波雷达也有其不足之处,那就是相对而言对芯片技术要求较高,价格较贵,在中低端车型不能大规模应用。但从长远来看,随着ADAS系统的逐渐升级,智能驾驶对毫米波雷达的要求只能会越来更高,而毫米波雷达也将随着技术的发展和成本控制能力的提升将朝着成本更低、体积更小(利用CMOS工艺)、功耗更低、集成度(单片微波集成电路MMIC)更高的方向发展,因为,未来77GHz雷达逐渐取代24GHz雷达成为毫米波雷达市场的主流已是必然。
2021年,在全球已售出的汽车中拥有自动驾驶(辅助)功能的汽车数量(包含L1~5级)已经超过3000万辆,其中我国新能源汽车销售已经达到352.1万辆,连续7年位居全球第一,搭载组合辅助驾驶系统的乘用车新车市场占比达到20%。目前,国内已量产车型中很多智能汽车已经具备了L2+的辅助驾驶功能,虽然驾驶员双手还不可脱离方向盘,但用户自动泊车、自动导航等功能已经得到了广泛应用,这其中毫米波雷达的应用功不可没。预计到2025年,中国智能汽车(包含L1~5级)渗透率将达到82%,智能汽车数量将达到2800万辆,并基本实现低速驾驶和停车场景下的自动驾驶;到2030年,中国智能汽车渗透率将达到95%,智能汽车数量将达到3800万辆,并基本实现更多复杂场景下的自动驾驶。
世界各国都在大力推动汽车智能化普及与发展。2018年4月,为推动智能网联汽车发展,国家工业和信息化部、公安部、交通运输部率先联合印发了《智能网联汽车道路测试管理规范(试行)》。在国家政策指导下,全国各省市加快发展智能网联汽车产业,并配套制定出台智能网联汽车管理和应用的相关政策。2021年5月,国家住房和城乡建设部、工业和信息化部联合印发《关于确定智慧城市基础设施与智能网联汽车协同发展第一批试点城市的通知》,确定上海、北京、广州、武汉、长沙、无锡等6个城市为智慧城市基础设施与智能网联汽车协同发展第一批试点城市。2021年12月,国家住房和城乡建设部、工业和信息化部再次发文,确定重庆、深圳、厦门、南京、济南、成都、合肥、沧州、芜湖、淄博等10个城市为智慧城市基础设施与智能网联汽车协同发展第二批试点城市。进入2022年,我国更是进入了智能汽车发展的井喷期,以华为、比亚迪、特斯拉、蔚来、理想等车企为代表的新能源车企不仅销量上出现跨越式增长,更是在智能驾驶方面突飞猛进,一大批搭载鸿蒙系统、L3无人驾驶、智能座舱、HUD等系统的车型上市,预计到2035年,中国智能汽车产业规模将超过2000亿美元,中国也将成为世界第一大智能汽车市场。同时,欧洲市场如德国等也开始对L3自动驾驶进行“政策松绑”,在法规上明确了人和车的责任划分,并向奔驰授予了首个L3级自动驾驶上路的许可。预计到2025年,全球拥有自动驾驶(辅助)功能的汽车数量(包含L1~5级)将超过7000万辆。
毫无疑问,智能汽车市场的快速扩张将带动毫米波雷达行业需求稳步增长。2016以来,国内毫米波雷达市场规模基本保持每年30%以上的增速,2021年国内毫米波雷达市场规模已达到100亿元左右。并且,随着国内汽车消费持续结构升级和无人驾驶汽车市场需求扩大,预计未来几年国内毫米波雷达整体市场将继续维持30%以上高增长态势,到2025年国内毫米波雷达的市场规模将超过300亿元,毫米波雷达市场的黄金发展期已经到来。
国家品牌占主导,国产品牌在崛起
毫米波雷达的核心环节在于射频前段、数字信号处理器、高频PCB以及控制电路等,技术水平要求最高,也是行业竞争的关键所在。从成本价值的角度来看,前端收发组件(主要包括MMIC等)具备芯片等高端技术方面的要求,成本较高,占毫米波雷达整体成本的比例约为50%;数字信号处理芯片(DSP/FGPA)等和PCB作为毫米波雷达生产中的关键器件,成本占比均在20%左右,控制电路技术要求最低,成本占比也最小约为10%左右。目前,国内毫米波雷达上游射频前端(MMIC)主要厂商包括恩智浦、英飞凌、意法半导体等;高频PCB主要厂商包括罗杰斯、沪电股份、生益科技等;数字信号处理器(DSP/FGPA)主要厂商包括赛灵思、ADI、Inter、Microsemi等。
从全球市场来看,行业集中度较高,国际品牌企业占据绝大部分的市场份额。在全球毫米波雷达市场中,技术水平和市场规模占比排在前五的企业分别为博世、大陆集团、海拉、富士通和电装,它们合计共占据了2021年全球毫米波雷达市场份额的70%左右,其中博世、大陆集团、海拉、电装均为传统Tier1供应商,富士通是全球领先的IT技术企业,在毫米波雷达领域也具有较强实力。
从国内市场来看,国际品牌也占据了主要的市场份额。目前,国内毫米波雷达主要生产厂商既有博世、富士通、电装等国际品牌,也有正在快速崛起中的隼眼科技、毫米波、森思泰克等国产品牌。据统计,2021年中国市场乘用车(不含进出口)前装标配搭载前向毫米波雷达上险量为689.94万颗,同比增长26.68%,市场仍处于国际品牌高度垄断的局面,博世、大陆、电装、安波福、Veoneer五家国际品牌供应商份额合计占比超过90%,其中短距离毫米波雷达主要市场份额由维宁尔(32%)、大陆(22%)、安波福(15%)、法雷奥(7%)构成,出货量占国内市场总出货量的70%以上,长距毫米波雷达主要由博世(40%)、大陆(35%)、电装(15%)、安波福(6%)构成,出货量约占国内市场总出货量的80%以上。
但不容忽视的是,国产品牌的毫米波雷达企业正在迅速崛起。面对外资企业接近垄断的市场,随着汽车电动化和智能化渗透率的不断提升,在国产ADAS方案商和域控制器厂商的带动下,越来越多的国内企业开始布局毫米波雷达领域,加大技术研发力度,加速追赶外资脚步,寻找市场突破口,国产替代赛道已经开启。目前,在中低端领域,国产24GHz毫米波雷达在功能与性能方面已经与国外产品不相上下,如在角雷达、盲区检测预警功能方面一些场景功能应用不太复杂的领域,国产替代正在快速实现。在高端领域,国内已有部分企业开始小规模生产77/79GHz及高频率段毫米波雷达的ADAS和自动驾驶系统,并获得了多家车企多款车型的定点量产。
国产化替代,正逢其时
国产替代空间十分广阔。在新能源汽车市场需求强劲增长的驱动下,预计未来中国毫米波雷达市场规模将持续大幅增长。虽然目前博世、大陆等海外企业仍然占据毫米波雷达的绝大部分市场份额,但国内企业近年来加速布局,从低到高实现技术替代已成必然。
与国际品牌相比,虽然在前向雷达模数转换器(ADC)等核心部件领域和复杂场景应用等领域差距还比较大,但国产品牌的优势在于其效率高、产品研发速度快和对本地情况的熟悉。目前,国产品牌在一些标准场景的测试中,产品性能已经达到了ISO和车企的要求,与国际品牌的差距主要在于量产和场景覆盖经验,路测验证里程数方面。但鉴于国内品牌企业对国内道路状况了解程度高,对市场的响应速度、对产品持续改进的速度都会比外资厂商快得多;只要国内厂商积极去适配更多的场景,跑更多的路测里程,更多的更真实的了解实际的应用场景,在积累更多数据里程经验基础上不断迭代产品,在产品性能和实用程度上赶超国际品牌,就能更快的实现国产化替代。
从难易程度来看,作为毫米波雷达的核心部件之一的天线PCB板技术要求水平最低,实现国产替代也最为容易。近年来,国内天线PCB板企业已经取得了较大突破,包括沪电股份、深南电路、景旺电子、生益电子等在内的国产厂商都基本已经具备量产能力,尤其是沪电股份已经成为了大陆、博世的PCB板供应商。在技术难度较高的前端收发组件领域,虽然目前智浦(NXP)、英飞凌、德州仪器(TI)等国际品牌仍然占据着几乎垄断的地位,但以意法半导体、加特兰微电子为代表的国内企业积极布局,正在MMIC芯片的设计研发领域迅速缩小与国际品牌之间的差距,并逐步开始步入产业化发展的阶段。
目前,角雷达已经成为了率先被国产化突破的细分领域之一。据统计,2021年乘用车(不含进出口)前装标配搭载角雷达市场份额前十中,森思泰克是唯一一家入围的国产供应商,与博世、安波福、海拉等传统巨头的份额差距正在逐步缩小,该公司已经达成了毫米波雷达总产量百万台的里程碑,涵盖自动驾驶、车载安全、智能交通、智慧停车、道闸控制、安防监控等多个领域,并已经在下一代4D成像雷达方面做了产品布局。为升科(CubTEK)则在商用车前装赛道拿到毫米波雷达市场份额第一之后,同步进入乘用车赛道,并同时布局前向雷达、角雷达、舱内感知等多个细分应用,也已经拿到前装定点。
除此之外,在面向未来的4D成像雷达领域国产品牌同样不甘落后,几乎与国际品牌同时起跑。预计到2023年,中国乘用车前装市场4D成像雷达的搭载量将突破百万颗,到2025年占全部前向毫米波雷达的比重有望超过40%;伴随着“国产化+4D”时代的开启,毫米波雷达领域真正的国产替代高峰也即将来临。目前,以华为、森思泰克、为升科、川速微波等为代表的国产品牌几乎与大陆集团、采埃孚、安波福、博世等国际品牌同步推出了4D成像雷达,甚至有部分国产品牌已经开始进入量产周期,毫米波雷达赛道已经正式进入“国产化+4D”时代。如今,搭载华为智能驾驶系统且首次列装华为自研77GHz前向毫米波雷达的江淮大众思皓E50 Apro正式下线,标志着国产前向毫米波雷达国产供应商基本确立在乘用车市场实现前装实现规模化量产。川速微波推出了77GHz增强版AVP角雷达,同时集成角雷达模式和4D点云模式,水平角探测范围±75°,俯仰角探测范围±15°,最远探测距离120米;同时4D点云模式下可用于AVP泊车,包括车位搜索、 自动泊入、自动泊出等功能,从技术到功能到体验不输国际品牌同类产品;其他国产品牌如楚航科技、川速微波、为升科、德赛西威等多家国产品牌也已陆续开始进入乘用车前装前向毫米波雷达的量产上车周期。
国产替代的时代大潮已经拉开了帷幕,毫米波雷达无疑已在其中。
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