受汽车智能化、智能家居、智慧交通等领域对需求的强力拉动,国内毫米波雷达市场近年来快速增长。ADAS为当前主机厂大力发展的技术,通常采用摄像头+毫米波雷达的技术方案,毫米波雷的全天性属性决定其为高等级自动驾驶的刚需;随着家电智能化趋势,毫米波雷达逐渐替代传统红外、超声传感器,提供更高精度、更可靠的传感功能,未来在智能家电渗透率有望进一步提高。
毫米波雷达是一种以波长位于1-10mm范围、频率在30-300GHz的电磁波作为放射波的雷达传感器。通过天线发送和接收毫米波,利用收发信号的时间差、多普勒效应等计算目标参数,最终得到周围环境信息(相对距离、相对速度、角度、运动方向等)。
依信号类型,毫米波雷达可分为脉冲式、调频式,其中,调频式FMCW雷达凭借结构相对简单、尺寸小、重量轻、成本低、分辨率较高、同时可测量多目标、信号处理难度低等优点,成为行业主流方案。依工作频率,可分为24GHz、77GHz、79GHz等。毫米波雷达广泛应用于智能汽车、无人机、智能交通、智能家居、安防、工业等领域。
毫米波雷达的硬件BOM拆分:射频前端MMIC(包括发射、接收、及信号处理器)的成本约占50%、PCB(包括接收、发射天线)的成本约占20%、DSP/FPGA 的成本约占20%;其它硬件成本约占10%。MMIC 芯片是毫米波雷达成本中最重要组成部分。
MMIC形式的射频前端成本低,成品率高,适合于大规模生产,在生产工艺上,一般采用的是GaAs(砷化镓)、SiGe(锗硅)、CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺。MMIC中包含了多功能电路,如PA(功率放大器)、LNA(低噪声放大器)、MIXER(混频器)、Filter(滤波器)、VCO(压控振荡器)、移相器等。
开发MMIC面临的设计难点主要有:
1)同一个芯片上,包含众多射频(RF)信号电路、基频(Baseband)信号电路,如何降噪、抑制衰减、抗电磁辐射;
2)减低元件间讯号彼此干扰;
毫米波雷达将无线电波(毫米波)信号发出去,然后接收回波,根据收发的时间差测得目标的位置数据和相对距离。目前,市场上主流的方法是使用FMCW(调频连续波)调制方法来测距,通过振荡器形成持续变化的信号,而发出信号和接收信号之间形成频率差,其差值与发射-接收时间差成线性关系,通过频率差就能计算出接受与发射毫米波信号之间的时间差,从而测量出车辆与物体距离。
资料来源:智波科技
基于多普勒效应原理,当声音、光和无线电波等振动源与观测者有相对速度运动时,观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有不同。当发射的电磁波和被探测目标有相对移动,回波的频率会和发射波的频率不同。当目标向雷达天线靠近时,反射信号频率将高于发射信号频率;反之,反射信号频率将低于发射信号频率。通过测量接受信号与发射信号的频率差,就可以得到相对速度。
资料来源:智波科技
毫米波雷达拥有多个并列接收天线,每个接受天线之间距离为d,同一检测目标反射回来的电磁波信号在两个接受天线中的相位差为b,则物体相对毫米波的方位角即为arctan(b/a)。
资料来源:智波科技
超声波雷达、摄像头、毫米波雷达、激光雷达等感知传感器各有优缺点,单一传感器难以满足智能驾驶的需求,多传感器融合是智能驾驶的主流技术方案;毫米波雷达全天候的特性可弥补其他传感器的易受天气环境影响的缺陷,助力汽车智能驾驶整体性能提升。
毫米波雷达与其他传感器对比

毫米波雷达是ADAS(L2及以下)及高等级自动驾驶的标配:受法规、技术成熟度、商业化落地等因素的制约,目前自动驾驶正处于L2到L3的过渡阶段;ADAS为当前主机厂大力发展的技术,通常采用摄像头+毫米波雷达的技术方案(1R1V、1R2V、2R1V等);毫米波雷的全天性属性决定其为高等级自动驾驶的刚需,提供冗余安全。
智能家居是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统。毫米波雷达通过多普勒效应,可检测人体移动。例如长时间检测无人移动时可控制电器屏幕自动关闭节能,通过隐藏式设计,可与电器PCB板设计为一体,可穿透屏幕面板或者电器非金属外壳。特别是在空调应用方面,毫米波雷达能使空调实现“聪明送风”,根据人所处的位置,自动调节送风模式,极大提升消费者的消费体验。

毫米波雷达在智慧社区领域的下游应用主要集中于智能路灯/照明、停车场闸机、车位检测、充电桩管理、小区安防等场景。产品核心面向照明和停车两个方向,照明和停车市场可以归纳出2种主要商业模式,第一核心设备提供商将毫米波雷达作为传感器集成进入产品系统,通过销售新一代智能化产品打开市场,这主要是前装型市场。第二新型智慧社区运营平台,如市政路灯管理局、智慧停车场/路边停车运营平台、充电桩运营平台等,通过定制整合毫米波雷达作为平台重要的功能实现手段,该类市场以项目制和存量改装市场为主。

受智能家居、汽车智能化、智慧物联等领域对需求的强力拉动,2022年国内毫米波雷达市场规模达137.4亿元,行业增长率维持在20%以上。
毫米波雷达上游主要由雷达射频前端(MMIC)、天线系统(高频PCB系统)、基带数字信号处理芯片三个核心部件构成,结合后端算法构成完整的毫米波雷达模块。
1)MMIC 芯片,目前主要来自国外英飞凌、德州仪器、意法半导体等海外芯片设计公司,国内厂商有矽杰微电子、加特兰微电子、清能华波等。
2)天线高频PCB板,主要企业包括国外Rogers、Isola 以及国内的沪电股份、生益电子、深南电路等。
3)毫米波雷达供应商方面,国外主要有博世、大陆、电装等企业,国内主要厂商包括经纬恒润、德赛西威、威孚高科、华域汽车等。
4)毫米波雷达下游应用主要为智能汽车、无人机、智能交通、智能家居等领域。

毫米波雷达市场集中度较高,传统Tier 1厂商几乎垄断市场, 截止2022 年底,全球前6大毫米波雷达供应商分别是博世、大陆、安波福、海拉、维宁尔、电装, CR3达67.1% ,CR6达94.9%。
相比于国外企业,国内毫米波雷达起步较晚,仍处于初级发展阶段。在24 GHz雷达方面,华域汽车、德赛西威作为老牌汽车电子供应商,其已经在2018~2019周期有批量供货;在77 GHz雷达方面,森斯泰克、行易道、木牛科技、苏州毫米波等企业的77 GHz毫米波雷达产品也逐步实现量产。
资料来源:天风证券研究所
矽杰微成立于前身是上海微技术工业研究院的RFIC部门,于2016年独立运营,于2019年被评为国家高新技术企业。公司核心团队具备恩智浦半导体、奥托立夫、展讯等行业龙头企业工作经历。
作为一家专注于毫米波雷达芯片开发的公司,矽杰微于2017年开发出国内第一颗具有自主知识产权的高集成度24GHz雷达SOC,目前拥有24GHz和77GHz毫米波雷达芯片,天线板,雷达板,模块及方案等一系列产品平台,产品性能比肩国际大厂。公司已经在智能家居、无人机、智能汽车、智慧社区等领域积累了丰富的产业化案例和经验。
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