ADAS和自動(dòng)駕駛改變雷達(dá)產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)

雷達(dá)和5G/V2X市場(chǎng)都將迎來(lái)增長(zhǎng)：一個(gè)是通過(guò)市場(chǎng)拉動(dòng)，另一個(gè)是通過(guò)政府支持。

ADAS和自動(dòng)駕駛改變雷達(dá)產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）在汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)流行起來(lái)，如自動(dòng)緊急剎車(chē)系統(tǒng)（AEB）等功能在2018年成為大眾（Volkswagen）、豐田（Toyota）、日產(chǎn)（Nissan）、本田（Honda）、馬自達(dá)（Mazda）、現(xiàn)代（Hyundai）等OEM廠商的眾多中端車(chē)型的標(biāo)準(zhǔn)配置。AEB已證明其在預(yù)防交通事故和死亡方面的價(jià)值，而雷達(dá)是其中主要傳感器之一。

美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)（SAE）的自動(dòng)駕駛等級(jí)及汽車(chē)傳感技術(shù)

由于駕車(chē)環(huán)境的復(fù)雜性（例如突然橫穿街道的行人），因此，出于安全考慮，環(huán)境感知技術(shù)及傳感器性能（如雷達(dá)）已不斷提升，并且這對(duì)商業(yè)化的自動(dòng)駕駛（AD）市場(chǎng)也是有益的。雖然ADAS和自動(dòng)駕駛的安全性遵循不同的發(fā)展理念，但是兩者互相受益。

我們預(yù)計(jì)2025年雷達(dá)市場(chǎng)將達(dá)到86億美元，2015~2025年期間的復(fù)合年增長(zhǎng)率為15.6%。該市場(chǎng)的增長(zhǎng)與雷達(dá)頻率相關(guān)。24GHz雷達(dá)市場(chǎng)在2018年達(dá)到22億美元，占據(jù)較大市場(chǎng)份額，典型應(yīng)用如盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)（BSM），但是未來(lái)增長(zhǎng)有限，預(yù)計(jì)將被79GHz高分辨率短程雷達(dá)取代。許多廠商（如維寧爾（Veoneer）、安波福（Aptiv）、海拉（Hella））也正在轉(zhuǎn)向使用77GHz雷達(dá)進(jìn)行短距離和中距離的環(huán)境探測(cè)。

汽車(chē)?yán)走_(dá)模組市場(chǎng)預(yù)測(cè)（2015~2015年）

如今，ADAS市場(chǎng)主要由大陸（Continental）、博世（Bosch）、電裝（Denso）和海拉（Hella）主導(dǎo)。與此同時(shí)，自動(dòng)駕駛市場(chǎng)吸引了新的參與者和初創(chuàng)公司：Magna推出了4D高分辨率雷達(dá)模塊；日立汽車(chē)（Hitachi Automotive）宣布推出有史以來(lái)最小的遠(yuǎn)程雷達(dá)；阿爾卑斯電氣（Alps Electric）的超短距離雷達(dá)在通用汽車(chē)（GM）Cruise自動(dòng)駕駛平臺(tái)中得到了應(yīng)用；至少有15家初創(chuàng)公司正在為高分辨率雷達(dá)提出新的方法/方案。

在77GHz單片微波集成電路（MMIC）和芯片組方面，發(fā)展趨勢(shì)是更高的集成度。市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者恩智浦（NXP）和英飛凌（Infineon）提供集成式收發(fā)器，德州儀器（TI）甚至在收發(fā)器中增加信號(hào)處理器。隨著MMIC芯片出貨量不斷增長(zhǎng)和技術(shù)演變?yōu)橄冗M(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)，我們預(yù)計(jì)雷達(dá)MMIC生態(tài)系統(tǒng)將從“集成器件制造商（IDM）”模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤盁o(wú)晶圓廠（fabless）/代工（foundry）”模式。因此，昨天的IDM可能變成明天的Fabless。

汽車(chē)雷達(dá)技術(shù)演進(jìn)

政府機(jī)構(gòu)推動(dòng)V2X市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)

車(chē)用無(wú)線通信技術(shù)（Vehicle to Everything，V2X）是將車(chē)輛與一切事物相連接的新一代信息通信技術(shù)，其中V代表車(chē)輛，X代表任何與車(chē)交互信息的對(duì)象，當(dāng)前X主要包含車(chē)、人、交通路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)。V2X將“人、車(chē)、路、云”等交通參與要素有機(jī)地聯(lián)系在一起，不僅可以支撐車(chē)輛獲得比單車(chē)感知更多的信息，促進(jìn)自動(dòng)駕駛技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用；還有利于各地政府構(gòu)建一個(gè)智慧的交通體系，促進(jìn)汽車(chē)和交通服務(wù)的新模式新業(yè)態(tài)發(fā)展，對(duì)提高交通效率、節(jié)省資源、減少污染、降低事故發(fā)生率、改善交通管理具有重要意義。目前，V2X技術(shù)主要分為兩大類：（1）專用短程通信（DSRC） /智能交通系統(tǒng)（ITS）-G5：汽車(chē)與環(huán)境之間的基于5.9GHz頻段的通信技術(shù)；（2）C-V2X：基于4G/5G的蜂窩通信技術(shù)。

為了交通安全，政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)正在推動(dòng)5.9GHz頻段的通信技術(shù)發(fā)展。預(yù)計(jì)到2022年，發(fā)達(dá)國(guó)家將在汽車(chē)上廣泛應(yīng)用；預(yù)計(jì)2025年5.9GHz V2X模組市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到10億美元?，F(xiàn)在只有四家公司可以生產(chǎn)這些特定的芯片組：歐洲的恩智浦（NXP）、美國(guó)的高通（Qualcomm）、中國(guó)的華為（Huawei）、以色列的Autotalks。

V2X和C-V2X預(yù)期進(jìn)展

5.9GHz V2X提供從汽車(chē)到其它車(chē)輛和基礎(chǔ)設(shè)施的直接通信，并且在通信過(guò)程中不涉及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商。另一方面，C-V2X受到蜂窩通信產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)，正在擴(kuò)大其商業(yè)模式，滲透至汽車(chē)市場(chǎng)。為了推動(dòng)V2X發(fā)展，歐盟委員會(huì)交通運(yùn)輸總局（DG MOVE）創(chuàng)建了C-ITS平臺(tái)。該平臺(tái)是一個(gè)包括國(guó)家主管部門(mén)、C-ITS利益相關(guān)方和歐盟委員會(huì)在內(nèi)的合作框架，以就在歐盟范圍內(nèi)部署可互聯(lián)互通的C-ITS達(dá)成共識(shí)。歐盟相關(guān)國(guó)家和道路運(yùn)營(yíng)管理機(jī)構(gòu)為了協(xié)調(diào)部署和測(cè)試活動(dòng)，建立了C-Roads平臺(tái)，以共同制定和分享技術(shù)規(guī)范，并進(jìn)行跨站點(diǎn)的互操作測(cè)試驗(yàn)證。美國(guó)為了推動(dòng)車(chē)用通信技術(shù)發(fā)展和后續(xù)的立法決策，其交通部門(mén)在密歇根州安娜堡東北部主導(dǎo)了基于車(chē)車(chē)、車(chē)路通信技術(shù)的“安全試點(diǎn)示范部署”項(xiàng)目。

汽車(chē)無(wú)線通信架構(gòu)演進(jìn)

汽車(chē)?yán)走_(dá)技術(shù)快速演進(jìn)

V2X在電子和射頻元件方面的顛覆性創(chuàng)新并不多，但雷達(dá)技術(shù)一直在快速演進(jìn)中，從二極管和分立器件開(kāi)始，發(fā)展到如今的全集成式小型MMIC芯片。由于數(shù)字波束成形技術(shù)（DBF）的引入，用于波束掃描的旋轉(zhuǎn)部件已被移除。數(shù)字波束形成技術(shù)保存了天線陣列單元信號(hào)的全部信息，通過(guò)采用先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)陣列信號(hào)進(jìn)行處理，從而獲得優(yōu)良的波束性能，方便地得到超分辨和低副瓣的性能，實(shí)現(xiàn)波束掃描和自適應(yīng)波束形成等。

雷達(dá)MMIC芯片材料也在不斷演進(jìn)，從GaAs到雙極SiGe，再到硅基CMOS（包括短程和遠(yuǎn)程雷達(dá)）。實(shí)際上，隨著硅基CMOS工藝的發(fā)展，其截止頻率已經(jīng)得到了提升（200GHz以上），使得77GHz雷達(dá)能夠穩(wěn)定工作。

汽車(chē)?yán)走_(dá)MMIC芯片設(shè)計(jì)和制造生態(tài)系統(tǒng)

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為汽車(chē)?yán)走_(dá)帶來(lái)了更好的性能、更低的成本，以及封裝/組裝方面的創(chuàng)新。扇出型晶圓級(jí)封裝（FOWLP）和波導(dǎo)天線均在芯片和系統(tǒng)級(jí)別減少射頻（RF）損耗。創(chuàng)新延伸到信號(hào)管理和處理，目前已有多種波形和調(diào)制方案，從頻率調(diào)制連續(xù)波（FMCW）到相位調(diào)制連續(xù)波（PMCW）。

雷達(dá)信號(hào)處理可能是創(chuàng)新最多的領(lǐng)域。強(qiáng)大且豐富的算法，例如用于空間信號(hào)的到達(dá)方向（Direction of Arrival，DoA）估計(jì)的多路信號(hào)分類（MUSIC）算法，將發(fā)展為能夠檢測(cè)，分離和跟蹤100多個(gè)對(duì)象。雷達(dá)目標(biāo)微多普勒特征分析和深度學(xué)習(xí)技術(shù)將實(shí)現(xiàn)更好的對(duì)象分類以及行為預(yù)測(cè)。最終，雷達(dá)將成為一種高度可靠的認(rèn)知傳感器，保障汽車(chē)駕駛安全。

汽車(chē)?yán)走_(dá)的未來(lái)挑戰(zhàn)