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随着大众对汽车驾驶安全性、舒适性要求的不断提升，我们正进入一个新兴的“汽车雷达时代”，伴随着很多创新发展、颠覆性技术和新晋厂商。毫米波雷达(Millimeter Wave，MMW)是未来车载主力传感器之一，将和摄像头(Camera)、激光雷达(LiDAR)、超声波传感器一起为高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶汽车“保驾护航”。
毫米波雷达成为ADAS可靠性保障
毫米波雷达是使用工作频段为30~300GHz、毫米波波长为1~10mm的雷达。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此，毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。与激光雷达相比，目前毫米波雷达技术更加成熟、应用更加广泛、成本更加低廉;与可见光摄像头相比，毫米波雷达的准确性和稳定性更好，价格差距也在不断缩小。尤其是毫米波雷达具有全天候全天时工作特点，无惧雨雪、雾霾、黑夜等恶劣天气，已成为汽车高级辅助驾驶系统(ADAS)可靠性保障不可或缺的传感器。
常见的车载毫米波雷达按工作频率主要有24GHz和77GHz，根据其探测距离范围又可分为：短程毫米波雷达SRR(60米以下)、中程毫米波雷达MRR(100米左右)、长程毫米波雷达LRR(200米以上)。
想要完全实现ADAS各项功能，全方位覆盖汽车周围环境的感测，兼顾性能和成本，会在一辆汽车的前中后安装多颗毫米波雷达，比如满足基本的L3级自动驾驶至少需要5颗毫米波雷达(1长+4短)，随着自动驾驶等级的增加，毫米波的数量也是不断增加，到了L5级高级自动驾驶阶段毫米波雷达将增加到10颗以上。“短程+中程+长程”毫米波雷达三者结合一起共同完成自适应巡航(ACC)、自动紧急制动(AEB)、前方/后方碰撞预警(FCW/BCW)、变道辅助(LCA)、盲点检测(BSD)、倒车辅助(BPA)、泊车辅助(PA)等多种ADAS功能。
向低成本、小体积、低功耗、高集成发展
毫米波雷达的技术总的趋势是朝着成本更低、体积更小、功耗更低、集成度更高的方向发展。在雷达芯片技术方面，高集成化的单片微波集成电路(MMIC)成为了主流，在工艺上先是SiGe替代了GaAs，当前正慢慢朝CMOS方向发展。利用CMOS工艺，不仅可将MMIC做得更小，甚至可以与微控制单元(MCU)和数字信号处理(DSP)集成在一起，实现更高的集成度，不仅能显著地降低系统尺寸、功耗和成本，还能嵌入更多的功能。
频段上，因为77GHz比24GHz雷达拥有更好的探测范围和更大的可用带宽，从而在距离分辨率和精度上有大幅提升，另外更小的波长也具有更小的体积和更强的抗干扰能力，正逐渐替代24GHz成为未来的主流。
另一方面，随着毫米波雷达天线设计、调制技术和目标分辨率算法等方面不断创新，比如合成孔径雷达(SAR)、多输入多输出(MIMO)技术的突破，毫米波雷达在3D成像性能上正不断接近现有的激光雷达性能，这些新型雷达甚至有取代部分激光雷达的趋势。
ADAS普及率催生毫米波雷达需求
据麦姆斯咨询报道，由于主要发达国家在新车评价规程(NCAP)中对汽车ADAS功能提出了更高的要求，促使ADAS的普及率迅速提升，从而推动毫米波雷达的需求增长。2017年全球毫米波雷达的出货量较上年同期增长25%，达到4000万个。预计2021年，全球毫米波雷达的出货量将达到8400万个，2017—2021年之间的复合年增长率为21.7%。预计2021年全球毫米波雷达市场规模将达到60亿美元。
目前中国的汽车产量和销量均已位居全球第一，2017年中国汽车预装毫米波雷达的数量约有130万个，其中24GHz雷达占比63.8%，77GHz雷达占比36.2%。24GHz雷达现在主要应用于盲点探测(BSD)，市场需求来自中国品牌汽车型号;77GHz雷达主要用于自适应巡航控制系统(ACC)，有些公司也将其用于前向碰撞预警(FCW)和自动紧急制动(AEB)。根据中国新车评价规程(C-NCAP)，自动紧急制动系统(AEBS)将在2018年纳入评分体系，因此77GHz雷达需求将会上升。另外，展望未来，体积更小、探测距离更长的77GHz雷达将会挤压24GHz雷达的市场空间。
美国、欧洲和日本在车载雷达技术研究方面处于领先地位。现在越来越多的公司和供应商投入到汽车雷达系统研制、器件开发和算法研究当中。从毫米波雷达的产业布局来看，无论是系统还是核心元器件，目前都被海外的巨头控制着，系统级厂商主要被大陆(Continental)、博世(Bosch)、海拉(Hella)、德尔福(Delphi)、奥托立夫(Autoliv)等老牌汽车零部件厂商控制，核心元器件主要被英飞凌(Infineon)、德州仪器(TI)、意法半导体(ST)、亚德诺半导体(ADI)等垄断。
相比国外企业，车载毫米波雷达在国内仍属于起步阶段。不过，近些年国内毫米波雷达创新创业厂商逐渐增长，表现不错的主要有行易道科技、华域汽车、隼眼科技、智波科技、森思泰克、豪米波技术、意行半导体、清能华波、矽杰微电子、加特兰微电子等。
目前，国内在24GHz雷达方面，相对开发难度低和产业链成熟，发展较快，国内部分企业已有研发成果并实现量产;但在77GHz毫米波雷达方面仍属于初级阶段，只有极少数企业能做到77GHz雷达的样机阶段，目前行易道、森思泰克等企业正逐步实现77GHz毫米波雷达的量产，取得不错的进展，不过核心芯片还是主要依靠国外厂商。可喜的是，国内24GHz/77GHz MMIC关键技术也在不断获得突破，其中由意行半导体自主研发的24GHz SiGe雷达射频前端MMIC套片，率先实现了国内该领域零的突破，现已实现量产和供货。去年，加特兰微电子发布了其国内首款77GHz CMOS车载毫米波雷达收发芯片。
总之，无论是现阶段的ADAS，还是更高阶的自动驾驶，甚至是终极的无人驾驶，毫米波雷达都会是汽车最核心的传感器之一。虽然国产毫米波雷达突破了部分核心技术，但毕竟刚刚起步，我国毫米波雷达产业国产化任重而道远，不仅需要芯片、模块、系统级厂商自身的努力，更需要全产业链上下游的互动和支持，以及社会资本和政府的大力扶持。希望随着毫米波雷达产业链生态的不断完善，国产毫米波雷达芯片技术将逐步渗入车载应用并实现产业化。
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