ADAS和自动驾驶改变雷达产业动态

雷达和5G/V2X市场都将迎来增长：一个是通过市场拉动，另一个是通过政府支持。

ADAS和自动驾驶改变雷达产业动态

据麦姆斯咨询介绍，高级驾驶辅助系统（ADAS）在汽车行业已经流行起来，如自动紧急刹车系统（AEB）等功能在2018年成为大众（Volkswagen）、丰田（Toyota）、日产（Nissan）、本田（Honda）、马自达（Mazda）、现代（Hyundai）等OEM厂商的众多中端车型的标准配置。AEB已证明其在预防交通事故和死亡方面的价值，而雷达是其中主要传感器之一。

美国汽车工程师学会（SAE）的自动驾驶等级及汽车传感技术

由于驾车环境的复杂性（例如突然横穿街道的行人），因此，出于安全考虑，环境感知技术及传感器性能（如雷达）已不断提升，并且这对商业化的自动驾驶（AD）市场也是有益的。虽然ADAS和自动驾驶的安全性遵循不同的发展理念，但是两者互相受益。

我们预计2025年雷达市场将达到86亿美元，2015~2025年期间的复合年增长率为15.6%。该市场的增长与雷达频率相关。24GHz雷达市场在2018年达到22亿美元，占据较大市场份额，典型应用如盲点监测（BSM），但是未来增长有限，预计将被79GHz高分辨率短程雷达取代。许多厂商（如维宁尔（Veoneer）、安波福（Aptiv）、海拉（Hella））也正在转向使用77GHz雷达进行短距离和中距离的环境探测。

汽车雷达模组市场预测（2015~2015年）

如今，ADAS市场主要由大陆（Continental）、博世（Bosch）、电装（Denso）和海拉（Hella）主导。与此同时，自动驾驶市场吸引了新的参与者和初创公司：Magna推出了4D高分辨率雷达模块；日立汽车（Hitachi Automotive）宣布推出有史以来最小的远程雷达；阿尔卑斯电气（Alps Electric）的超短距离雷达在通用汽车（GM）Cruise自动驾驶平台中得到了应用；至少有15家初创公司正在为高分辨率雷达提出新的方法/方案。

在77GHz单片微波集成电路（MMIC）和芯片组方面，发展趋势是更高的集成度。市场领导者恩智浦（NXP）和英飞凌（Infineon）提供集成式收发器，德州仪器（TI）甚至在收发器中增加信号处理器。随着MMIC芯片出货量不断增长和技术演变为先进工艺节点，我们预计雷达MMIC生态系统将从“集成器件制造商（IDM）”模式转变为“无晶圆厂（fabless）/代工（foundry）”模式。因此，昨天的IDM可能变成明天的Fabless。

汽车雷达技术演进

政府机构推动V2X市场规模增长

车用无线通信技术（Vehicle to Everything，V2X）是将车辆与一切事物相连接的新一代信息通信技术，其中V代表车辆，X代表任何与车交互信息的对象，当前X主要包含车、人、交通路侧基础设施和网络。V2X将“人、车、路、云”等交通参与要素有机地联系在一起，不仅可以支撑车辆获得比单车感知更多的信息，促进自动驾驶技术创新和应用；还有利于各地政府构建一个智慧的交通体系，促进汽车和交通服务的新模式新业态发展，对提高交通效率、节省资源、减少污染、降低事故发生率、改善交通管理具有重要意义。目前，V2X技术主要分为两大类：（1）专用短程通信（DSRC） /智能交通系统（ITS）-G5：汽车与环境之间的基于5.9GHz频段的通信技术；（2）C-V2X：基于4G/5G的蜂窝通信技术。

为了交通安全，政府监管机构正在推动5.9GHz频段的通信技术发展。预计到2022年，发达国家将在汽车上广泛应用；预计2025年5.9GHz V2X模组市场规模将达到10亿美元。现在只有四家公司可以生产这些特定的芯片组：欧洲的恩智浦（NXP）、美国的高通（Qualcomm）、中国的华为（Huawei）、以色列的Autotalks。

V2X和C-V2X预期进展

5.9GHz V2X提供从汽车到其它车辆和基础设施的直接通信，并且在通信过程中不涉及网络运营商。另一方面，C-V2X受到蜂窝通信产业的推动，正在扩大其商业模式，渗透至汽车市场。为了推动V2X发展，欧盟委员会交通运输总局（DG MOVE）创建了C-ITS平台。该平台是一个包括国家主管部门、C-ITS利益相关方和欧盟委员会在内的合作框架，以就在欧盟范围内部署可互联互通的C-ITS达成共识。欧盟相关国家和道路运营管理机构为了协调部署和测试活动，建立了C-Roads平台，以共同制定和分享技术规范，并进行跨站点的互操作测试验证。美国为了推动车用通信技术发展和后续的立法决策，其交通部门在密歇根州安娜堡东北部主导了基于车车、车路通信技术的“安全试点示范部署”项目。

汽车无线通信架构演进

汽车雷达技术快速演进

V2X在电子和射频元件方面的颠覆性创新并不多，但雷达技术一直在快速演进中，从二极管和分立器件开始，发展到如今的全集成式小型MMIC芯片。由于数字波束成形技术（DBF）的引入，用于波束扫描的旋转部件已被移除。数字波束形成技术保存了天线阵列单元信号的全部信息，通过采用先进的数字信号处理技术对阵列信号进行处理，从而获得优良的波束性能，方便地得到超分辨和低副瓣的性能，实现波束扫描和自适应波束形成等。

雷达MMIC芯片材料也在不断演进，从GaAs到双极SiGe，再到硅基CMOS（包括短程和远程雷达）。实际上，随着硅基CMOS工艺的发展，其截止频率已经得到了提升（200GHz以上），使得77GHz雷达能够稳定工作。

汽车雷达MMIC芯片设计和制造生态系统

半导体产业为汽车雷达带来了更好的性能、更低的成本，以及封装/组装方面的创新。扇出型晶圆级封装（FOWLP）和波导天线均在芯片和系统级别减少射频（RF）损耗。创新延伸到信号管理和处理，目前已有多种波形和调制方案，从频率调制连续波（FMCW）到相位调制连续波（PMCW）。

雷达信号处理可能是创新最多的领域。强大且丰富的算法，例如用于空间信号的到达方向（Direction of Arrival，DoA）估计的多路信号分类（MUSIC）算法，将发展为能够检测，分离和跟踪100多个对象。雷达目标微多普勒特征分析和深度学习技术将实现更好的对象分类以及行为预测。最终，雷达将成为一种高度可靠的认知传感器，保障汽车驾驶安全。

汽车雷达的未来挑战