電子發(fā)燒友原創(chuàng) 章鷹

6月8日，在比亞迪年度股東大會(huì)上，董事長王傳福表示，今年汽車已經(jīng)從供不應(yīng)求轉(zhuǎn)向了供大于求，汽車行業(yè)的窗口期只有3-5年，車型和技術(shù)路線的選擇非常重要。汽車工業(yè)的上半場(chǎng)是電動(dòng)化，下半場(chǎng)是智能化。比亞迪在電動(dòng)化已經(jīng)具備強(qiáng)勁實(shí)力，但是在智能化方面存在短板，在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的推進(jìn)不如特斯拉、小鵬、華為等企業(yè)。

近期，特斯拉黑客@greentheonly通過拆解，揭秘了特斯拉Hardware 4（HW4）自動(dòng)輔助駕駛計(jì)算機(jī)的組成，HW4 硬件繼續(xù)基于三星 Exynos 芯片。二代FSD 的 CPU 內(nèi)核由 12 個(gè)增加至 20 個(gè)，運(yùn)行頻率在 1.37GHz-2.35GHz 之間。

單從接口看，HW4.0 至少有兩個(gè)以太網(wǎng)接口，從連接器判斷是標(biāo)準(zhǔn)的單對(duì)線車載以太網(wǎng)，不是早期的 EAVB 以太網(wǎng)。新增以太網(wǎng)接口正是為了對(duì)接特斯拉自己開發(fā)的4D 毫米波雷達(dá)，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)用 CAN 或 CAN-FD 連接，4D 毫米波雷達(dá)信息量大，需要用百兆以太網(wǎng)。據(jù)猜測(cè)特斯拉重新搭載的4D雷達(dá)或來自以色列企業(yè)Arbe——特斯拉在2022年底遞交的雷達(dá)硬件備案材料中提到了Phoenix，而Arbe的4D成像雷達(dá)也叫Phoenix。

特斯拉的傳感器方案，經(jīng)歷了“多傳感器融合”、“純視覺”和“4D毫米波雷達(dá)+視覺”3個(gè)階段，為何特斯拉在HW4.0采用4D毫米波雷達(dá)方案？據(jù)悉，目前除特斯拉外，寶馬、通用、長安等多家車企均對(duì)4D毫米波雷達(dá)有所布局，部分車型會(huì)在2023年交付。4D毫米波雷達(dá)到底有何優(yōu)勢(shì)會(huì)獲得多家車企青睞？從成本和性能角度，4D毫米波雷達(dá)為何會(huì)加速量產(chǎn)上車？4D毫米波雷達(dá)上下游產(chǎn)業(yè)鏈前景如何？本文進(jìn)行詳細(xì)解析。

4D毫米波雷達(dá)為何走紅？面向L3及更高自動(dòng)駕駛，性能具備三大優(yōu)勢(shì)

毫米波雷達(dá)由于具備全天候全天時(shí)的探測(cè)能力，再加上通過直接測(cè)量距離和速度，更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)，正逐漸在越來越多的新車上搭載。然而面對(duì)L3以及更高級(jí)別自動(dòng)駕駛，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)的短板逐步呈現(xiàn)。它存在無法高密度點(diǎn)云成像，不能有效地解析目標(biāo)的輪廓與類別、角分辨率低、不能檢測(cè)靜止目標(biāo)等技術(shù)局限，難以滿足自動(dòng)駕駛向上發(fā)展需求。

早在2021年，華為就發(fā)布了高分辨率4D成像雷達(dá)，華為智能汽車解決方案BU融合感知產(chǎn)品部R&C苗立靖認(rèn)為，4D 是指檢測(cè)目標(biāo)的 4 個(gè)維度，包括它的速度、距離、水平角度和垂直角度。傳統(tǒng)雷達(dá)最大缺點(diǎn)是水平分辨能力不足，不支持垂直分辨，導(dǎo)致看不清、看不準(zhǔn)。近年來自動(dòng)駕駛事故中，感知不足是重要原因之一。

高分辨4D成像雷達(dá)三大優(yōu)勢(shì)：1、大陣列、高分辨率；2、大視場(chǎng)、無模糊；3、相比于3D毫米波雷達(dá)具有天線數(shù)量多且密度高、輸出的點(diǎn)云圖像密度更高等特點(diǎn)。NXP半導(dǎo)體Radar & V2X產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理?xiàng)畈硎荆?D毫米波雷達(dá)在3D毫米波雷達(dá)水平方向天線的基礎(chǔ)上，增加布置垂直方向上的收發(fā)天線，從而增加對(duì)目標(biāo)高度的估計(jì)。相比于3D毫米波雷達(dá)具有天線數(shù)量多且密度高、輸出的點(diǎn)云圖像密度更高等特點(diǎn)。在距離分辨率、距離精度、角度分辨率、角度精度、速度分辨率和速度精度等方面都有所提升。

據(jù)悉，4D毫米波雷達(dá)探測(cè)距離更長，最遠(yuǎn)探測(cè)距離可以達(dá)到300多米，目標(biāo)點(diǎn)云更密集，可以形成點(diǎn)云成像級(jí)的輸出，進(jìn)而可以使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行圖像識(shí)別。

目前TeslaHW4.0已從純攝像頭的視覺方案回歸到4D毫米波雷達(dá)的視覺方案，國內(nèi)的上汽飛凡R7、飛凡F7、深藍(lán)SL03都已經(jīng)搭載了4D毫米波雷達(dá)，4D毫米波雷達(dá)正在成為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)傳感器的“明日之星”。

據(jù)高工智能汽車研究院預(yù)計(jì)，2023年中國乘用車市場(chǎng)前裝4D毫米波雷達(dá)將突破百萬顆，到2025年4D成像雷達(dá)占全部前向毫米波雷達(dá)的比重有望超過40%。華泰證券預(yù)測(cè)，2030 年中國 4D 毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到449 億元。性能角度看，他們預(yù)測(cè)4D 毫米波雷達(dá)未來在分辨率上或可逼近16-64 線的激光雷達(dá)。

4D毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?！成本和芯片性能?yōu)勢(shì)助力量產(chǎn)上車

毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈主要分為上游射頻MMIC 芯片、高頻 PCB、處理芯片以及后端算法等相關(guān)企業(yè)，中游包括成品4D 毫米波雷達(dá)的生產(chǎn)企業(yè)，下游則為主機(jī)廠。我們可以從下圖看一下4D毫米波雷達(dá)主要結(jié)構(gòu)。

圖片來自天風(fēng)證券研究所

據(jù)悉，目前已發(fā)布4D毫米波雷達(dá)樣機(jī)并與國內(nèi)車企達(dá)成合作的廠商包括經(jīng)緯恒潤、華為、威孚高科、楚航科技、聯(lián)合光電等。上游芯片廠商主要包括射頻芯片和處理器，主要企業(yè)包括德州儀器、賽靈思、NXP、英飛凌等，伴隨著4D算力訴求提升，逐漸分化成FPGA和DSP兩大陣營。

目前，4D 毫米波雷達(dá)主流產(chǎn)品一般采用 2 片或 4 片 MMIC 級(jí)聯(lián)的技術(shù)方案，也有部分廠商采用單芯片集成的技術(shù)方案。2019年，以色列公司Arbe發(fā)布了采用專利芯片組技術(shù)的車規(guī)級(jí)4D成像雷達(dá)測(cè)試版產(chǎn)品——Phoenix。此后，Waymo、大陸集團(tuán)、采埃孚、安波福、博世等國際科技巨頭開始陸續(xù)宣布相關(guān)動(dòng)態(tài)。Waymo于2020年宣布在第五代自動(dòng)駕駛感知套件中推出4D成像雷達(dá)；大陸集團(tuán)在2020年宣布2021年其首個(gè)4D毫米波雷達(dá)量產(chǎn)解決方案，并表示寶馬將成為首家量產(chǎn)搭載汽車制造商。采埃孚2021年宣布從上汽集團(tuán)獲得4D長距離成像雷達(dá)技術(shù)的生產(chǎn)訂單，2022年正式供貨。博世2021年在中國市場(chǎng)首次對(duì)外亮相第五代雷達(dá)至尊版，即4D成像雷達(dá)。2021 年，華為在上海車展發(fā)布 12 發(fā) 24 收的 4D毫米波雷達(dá)，采用4 片 3 發(fā) 6 收的芯片級(jí)聯(lián)而成。

6月14日，TI現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師何偉鍵在電子發(fā)燒友汽車電子技術(shù)創(chuàng)新論壇上表示，TI毫米波雷達(dá)在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域已完成第二代產(chǎn)品的迭代，相較于第一代產(chǎn)品在最大的區(qū)別在于，射頻性能有50%以上的提升。在4D毫米波雷達(dá)領(lǐng)域，TI也推出了具有針對(duì)性的解決方案，可以通過多片TI的毫米波雷達(dá)射頻前端進(jìn)行級(jí)聯(lián)，建立起一個(gè)多發(fā)多收的智能感知系統(tǒng)，以此保證在高角度分辨率的情況下能夠探測(cè)到更遠(yuǎn)的距離（300m以上）。

圖：TI的毫米波雷達(dá)產(chǎn)品展示 電子發(fā)燒友拍攝

TI第一代產(chǎn)品主要用來做角雷達(dá)，其中用AWR1642 做后角雷達(dá)，用AWR1843 做 4D 角雷達(dá)；第二代產(chǎn)品用來做前雷達(dá)和高端角雷達(dá)，其中 AWR2243用來做4D 成像毫米波雷達(dá)，用 AWR2943 和 AWR2944 做高端前角雷達(dá)和前雷達(dá)。

根據(jù)佐思汽車研究發(fā)現(xiàn)，主要由于采用不同類型的處理器，特斯拉4D毫米波雷達(dá)方案的BOM成本大約為120美元，NXP的方案則要低20-30美元。NXP的4D毫米波雷達(dá)采用3發(fā)4收的TEF82xx收發(fā)器級(jí)聯(lián)，4片級(jí)聯(lián)192通道，8片級(jí)聯(lián)可達(dá)768通道，已經(jīng)和8線機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)效果相近。

NXP半導(dǎo)體Radar & V2X產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理?xiàng)畈硎?，前兩年，毫米波雷達(dá)一直是車身感知的短板，甚至部分車企在對(duì)毫米波雷達(dá)減配。隨著集成電路的發(fā)展，基于新一代集成電路芯片的毫米波雷達(dá)傳感器逐漸嶄露頭角，美國的頭部電動(dòng)車企在新車中加裝了4D毫米波傳感器。

NXP設(shè)定入門級(jí)的4D毫米波雷達(dá)，采用4片TEF82XX收發(fā)器級(jí)聯(lián)，一片S32R45配合做運(yùn)算，高端的可采用6-8片TEF82XX收發(fā)器級(jí)聯(lián)，需要兩片S32R45做運(yùn)算。NXP推出更高性價(jià)比的雷達(dá)處理器S32R41，專為L2+自動(dòng)輔助駕駛應(yīng)用量身定制。S32R45雷達(dá)處理器是作為恩智浦第6代汽車?yán)走_(dá)芯片組系列中的旗艦產(chǎn)品，主力市場(chǎng)是面向更高級(jí)別自動(dòng)駕駛。

天風(fēng)證券研報(bào)顯示，4D 毫米波雷達(dá)是最經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的車載雷達(dá)“標(biāo)配方案”，有望對(duì)傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)、低線激光雷達(dá)形成替代，與高線激光雷達(dá)形成互補(bǔ)，后續(xù)或?qū)⒃诟黝愜囆椭谐掷m(xù)放量。與激光雷達(dá)相比，4D 毫米波雷達(dá)部分性能指標(biāo)已與其接近，還能更好彌補(bǔ)激光雷達(dá)速度、距離測(cè)量能力和受惡劣天氣和環(huán)境影響的不足，但成本僅為其十分之一。軟件定義汽車方面，4D毫米波雷達(dá)可以提供更豐富數(shù)據(jù)和可靠方案支持自動(dòng)駕駛。

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