近日，汽车毫米波雷达芯片厂商们正在提供成本更低的 77GHz毫米波雷达，以加速毫米波雷达从 24GHz 到 77GHz 的过渡。此前由于规格差距较大，商场上77GHz 雷达芯片的价格至少是 24GHz 的两倍。
77GHz产品的降价反映了产品正在更新换代的趋势，毫米波芯片的市场格局如何？77GHz毫米波雷达的下一个接班人会是谁？
01降价背后是换代
加速77GHz产品普及，是车载雷达系统的升级。自动驾驶技术快速发展，对汽车雷达在分辨率、探测精度和可靠性等方面提出了更高要求，现有的24GHz频段的频率规划难以满足汽车雷达的技术发展需求，迫切需要为其规划更大带宽的使用频率。2015年世界无线电通信大会（WRC-15）作出相关决议，将76-81GHz频段划分为汽车雷达全球协调一致的使用频段。2019年世界无线电通信大会（WRC-19）将24.25-27.5GHz频段划分为全球协调一致的5G毫米波使用频率，世界部分国家已逐步引导汽车雷达的使用频段向更高的77GHz频段迁移。
随着全球移动通信应用继续消耗“较低”频率的频谱，车载雷达系统的频率开始向具有更短的波长的77和79 GHz毫米波频谱过渡，日本已不再使用24GHz超宽带车载雷达技术。根据各地区标准组织ETSI和FCC分别设定的时间表，它将在欧洲和美国逐步被淘汰，并被更高频率的窄带77GHz和超宽带79GHz车载雷达系统取代。
我国市场来看，工信部发文自2022年3月1日起，不再受理和审批24.25-26.65GHz频段汽车雷达的无线电发射设备型号核准申请，即不能再生产和进口使用该频段的汽车雷达。自2024年1月1日起，停止生产或者进口在国内销售的24.25-26.65GHz频段车载雷达设备。同时工信部已经授权车联组织产业单位在安徽省合肥市、辽宁省大连市、江苏省泰州市、四川省绵阳市开展77-81GHz车用毫米波雷达研究试验工作。
在这样的背景下，全球汽车毫米波雷达公司都开始向77GHz产品转型。从汽车制造商的角度来看，高规格的 77GHz 前置雷达搭配现有的摄像头和特斯拉的软件集成能力，其感知能力应该优于全视觉方式。
此前，特斯拉宣称其自动驾驶级别可以达到L4，特斯拉没有在其车辆中加入毫米波雷达，而是使用全视觉传感解决方案。然而，特斯拉的L2+全视觉方式却饱受质疑，并未被全球供应链广泛采用。由于主流前置雷达的供应短缺，该方案的成本对于特斯拉来说仍然居高不下。2022 Q4特斯拉被传言将在其车辆中重新引入毫米波雷达。特斯拉回归雷达，进一步强化了车载毫米波雷达的刚性需求趋势，将为毫米波雷达市场带来新的机遇。
除了特斯拉，国内市场也是一个值得关注的观察点。消息表明，一些汽车制造商出于对 LiDAR 稳定性的担忧，更喜欢在其新车型中使用毫米波雷达。不过，中国激光雷达的成本在不断下降，技术也在不断进步。因此，中国雷达和激光雷达之间的拉锯战可能会在 2023 年进入高潮。
02毫米波雷达再起风云
随着汽车电子，尤其是ADAS和L2+自动驾驶的普及，毫米波雷达已经成为必选的传感元件。
毫米波雷达可发射波长为毫米量级的信号。在电磁频谱中，这种波长被视为短波长，也是该技术的优势之一，处理毫米波信号所需的系统组件（如天线）的尺寸很小。短波长的另一项优势是高准确度。工作频率为 76–81GHz（对应波长约为 4mm）的毫米波系统将能够检测小至零点几毫米的移动。
完整的毫米波雷达系统包括发送 (TX) 和接收 (RX) 射频 (RF) 组件，以及时钟等模拟组件，还有模数转换器 (ADC)、微控制器 (MCU) 和数字信号处理器 (DSP) 等数字组件。毫米波雷达通过振动器向外发波，碰到物体之后反弹，被接收天线接收，在采样、滤波、转换之后，根据时间差计算前⻋的距离，同时通过多普勒效应计算车速；三种探测距离的雷达各自承担着不同的ADAS功能。
关于一辆车需要配置多少个毫米波雷达，目前业界已经部分形成共识。业内根据自动驾驶不同等级的主要功能，对毫米波雷达的配置进行了不同划分，L1级别需要2SRR+1LRR；L2需要2SRR+1LRR；L3需要4SRR+1LRR；L4需要6SRR+1LRR；L5需要6SRR+2LRR。英伟达在2021年11月率先发布DRIVE Hyperion 8参考设计平台，可满足L4级自动驾驶能力要求，在整套参考设计平台的传感器套件中仅毫米波雷达就配置了9个，包括1个前向成像雷达、2个前向长距雷达、6个角雷达，另外还配置有12个摄像头、1个激光雷达，做到充分的感知冗余。
在全球毫米波雷达市场上，占主导地位的是德国、美国、日本等国家。关键的毫米波核心芯片几乎被德州仪器、英飞凌、NXP、ADI、ST、富士通、安森美、瑞萨等国际半导体公司所垄断。
2022年瑞萨电子宣布正式进军车用毫米波雷达市场，首发推出4发4收、76-81GHz的单片微波集成电路(MMIC)。英飞凌在2022年发布了基于28纳米CMOS技术的76-81GHz雷达MMIC系列，产品进一步提高了系统级性能与集成度。2022年德州仪器推出新一代毫米波雷达单芯片SoC方案AWR2944，可以用单SoC方案解决以前用三个子系统组成的毫米波雷达传感器。
正向研发一款车规级毫米波雷达至少得花费近5年的时间，其中包括开展大量的工程测试，进行数次非量产迭代，以持续提升毫米波雷达的安全型、可靠性和一致性。对于处于追赶状态的国内毫米波雷达厂商具备一定的挑战，好在国内的芯片供应商也开始有了一定的积累，如CMOS供应商中国电科、加特兰、岸达科技等；国内也有涉及SoC芯片的厂商如问智微电子、晟德微、矽杰微等。
今年国内毫米波雷达企业也有突破。矽杰微电子有限公司宣布完成新一轮增资，由阳光融汇资本*投资。矽杰微电子成立于2016年，是一家毫米波雷达芯片及技术开发商，本轮募集资金将用于加快矽杰微电子在毫米波雷达传感器在消费领域、工业领域、以及汽车领域中应用落地。纳瓦电子前向77GHz毫米波雷达NOVA77GF-B Plus获国内新能源头部车企定点，并于12月完成定点公告。纳瓦电子毫米波雷达产品已在乘用车、新能源重卡、皮卡、SUV等国内外主流车型的量产全覆盖，并进入大规模出货阶段。
03毫米波雷达的下一次变革
毫米波雷达未来总体向着更⾼的频段、更加芯片集成化以及4D毫米波雷达方向发展，同时，多传感器融合与冗余设计将成为未来的主流趋势。4D毫米波雷达增大了天线阵列，除了能增加高度信息外，还能提供更为丰富的点云信息，当点云信息足够丰富时，可以借鉴激光雷达的信号处理方式，采用类似于Voxelnet、CenterPoint、PointPillar等3D或2D网络来进行特征提取和识别。
4D毫米波雷达具备高度探测、更高的点云质量密度和探测距离更远以及对静态障碍物进行目标分类等优势，正成为行业下一代毫米波雷达的重点发展方向。4D毫米波雷达技术突破了传统车载雷达的局限性，可以以很高的分辨率同时探测目标的距离、速度、水平方位和俯仰方位。4D毫米波雷达技术最远探测距离大幅可达300多米，比激光雷达和视觉传感器都要远。4D毫米波雷达系统水平角度分辨率较高，通常可以达到1°的角度分辨率，可以区分 300m 处的两辆近车。4D毫米波雷达系统可以测量俯仰角度，可达到优于2°的角度分辨率，可在 150m 处区分地物和立交桥。当有横穿车辆和行人, 多普勒为零或很低时通过高精度的水平角和高精度的俯仰角4D毫米波雷达技术可以有效识别目标。4D毫米波雷达技术目标点云更密集，信息更丰富，更适合与深度学习框架结合。
毫米波雷达仍处于迅速发展的阶段，不仅4D毫米波可能成为下一次变革，毫米波雷达也有可能向更高频率发展。2月7日，“中国芯”新一代高频高性能超距毫米波雷达新技术新成果发布会在北京举行。河北交通投资集团有限公司、北京理工大学、中国公路学会科技成果转化中心联合发布了一款国产94GHz毫米波雷达芯片，其探测纵向距离达1200米以上，横向覆盖范围达50米，精度高、抗干扰能力强，能有效解决传统毫米波雷达远距探测能力不足的问题。
国信证券预计到2025 年全球毫米波雷达市场规模将达到384 亿元，复合增长率为25.5%，全球毫米波雷达搭载量将达到1.1 亿颗，复合增长率为23.7%。在中国市场方面，预计到2025 年，中国毫米波雷达市场规模将达到149 亿元，中国毫米波雷达搭载量将达到4250 万颗。这样庞大的市场，等待着中国厂商的追逐。
