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華為入場,能否幫中國破局車載雷達市場?

更新日期:2019-11-10 14:35:34

【文/科工力量專欄作者 陳興華】

自4月中旬于上海車展公布智能汽車戰略以來,華為開始在汽車領域動作頻頻。近日,該公司公開表示要造激光雷達、毫米波雷達等智能汽車核心傳感器,打造智能駕駛平臺。華為入場,對國內車載雷達行業猶如一聲驚雷。

然而,首先在毫米波雷達方面,盡管有不少國內企業已入局,但國際巨頭仍然牢牢掌握著國內市場。而在激光雷達上,自主企業在國內、國際市場已取得一些突破。但激光雷達制造成本居高不下,真正規模化應用的量產車項目還屬于起步階段。

擺在華為和其他自主企業面前的,依然是一道技術及破局難題。不過,華為擁有極強的5G技術和研發優勢,這為國內車載雷達行業的發展帶來很大的想象空間。那么,且來看看華為車載雷達路徑和國內相關企業的發展狀況怎樣。

華為:國際封鎖、不合作,自己上馬研發

六個月多前,華為首次公開表示,華為不造車,只給車企提供增量部件,但華為當時沒有明確指出“增量”為何。10月22日,華為輪值董事長徐直軍在第二屆世界智能網聯汽車大會上表示,華為將自主開發自動駕駛所需的激光雷達和毫米波雷達。

華為輪值董事長徐直軍

車載雷達是華為為打造MDC智能駕駛平臺構建的四個生態中的一部分,除此之外,華為還要打造CDC智能座艙平臺、VDC智能電動平臺和智能網聯解決方案。整體而言,華為將憑借其AI和云的優勢,以昇騰芯片為基礎打造一個智能駕駛平臺。

在技術方面,車載雷達的基礎技術來自華為熟悉的信息和通信技術領域。如毫米波是無線通訊技術的轉化,激光雷達是信號處理和算法的集成。華為利用5G技術開發這兩項產品具備一定基礎優勢。

據悉,毫米波雷達和激光雷達傳感器被自動駕駛汽車制造商用來收集車輛周圍環境的信息。其中,毫米波雷達因成本較低,普遍與攝像頭一起用于低級別自動駕駛場景;而激光雷達精度高,成像能力強,行業普遍認為是高級別自動駕駛的必需元件。

但在車載雷達應用中,二者被認為缺一不可。他們一起在智能駕駛過程中隨時感知周圍的環境、收集數據,進行靜態、動態物體的識別、偵測與追蹤,并結合導航儀地圖數據進行系統的運算與分析。然而,激光雷達雖然精度高,但是容易受到霧霾影響;毫米波雷達雖然精度有所欠缺,但可以全天候工作,任何情況下的目標都能看到。

汽車雷達的應用 圖/微波雜志

作為自動駕駛的核心傳感器,車載雷達至今仍是扼住產業咽喉的元器件。擁有強大研發實力的華為明確宣布入場,無疑是一利好消息,有利于增強中國車載雷達企業話語權,也將一定程度塑成國內車載雷達行業的“鯰魚效應”。但華為并沒有提供具體的產品開發時間表。

據了解,華為從2018年開始進行傳感器技術的預研,作為戰略儲備。后來華為想與現有雷達生產商合作,自己僅從算法角度做整合。但市面上的激光雷達產品還不夠成熟,國際毫米波雷達廠商則一直拒絕把最新的產品賣給華為。

在合作談了一年,國際廠商一直沒松口情況下,華為干脆把預研項目轉為產品化。華為所開發的激光雷達和毫米波雷達將搭載于合作伙伴的車型上,每輛車預計標配1至3個激光雷達。幾個主機廠加起來,華為的激光雷達或會有數十萬的年出貨量。

由于激光雷達制造成本較高,徐直軍稱,華為將找出降低激光雷達成本技術路徑。據悉,華為將開發一款“成像雷達”,用成本相對低廉的毫米波雷達技術達到激光雷達的效果,但這一產品尚在研發之中。

自主企業:毫米波雷達黯淡,激光雷達有所突破

雖然真正的無人駕駛汽車還需等待時日,作為主動防護汽車駕駛安全的高級駕駛輔助系統(簡稱ADAS)正在逐漸成熟和普及。目前感知環境的ADAS傳感器有毫米波雷達、激光雷達、超聲波傳感器和攝像頭。其中前二者是自動駕駛系統應用最廣泛的核心傳感器。

海拉24GHz雷達傳感器

2015年世界通訊大會為車載毫米波雷達制訂了專屬的頻段,頻率范圍規定在76-81GHz。當前,各國(包括中國在內)車載毫米波雷達的頻段主要集中在24GHz和77GHz。由于77GHz具備更多優勢,未來的車載毫米波雷達呈現以77GHz為主的趨勢。

中國第一批做毫米波雷達的企業大多數成立在2014-2016年,團隊往往是科研背景、軍工背景、或供應商跳槽創業背景。比如海歸派的森思泰克、杭州智波、楚航科技;科研院所派的行易道、南京隼眼、蘇州安智、蘇州豪米波;實業轉型派的深圳安智杰、深圳承泰、湖南納雷等等。

目前,國內市場24GHz毫米波雷達的產品體系當前已相對成熟,供應鏈相對穩定,24GHz的核心芯片射頻芯片也能從英飛凌、飛思、卡爾等芯片供應商獲得。但由于知識產權與合作協議原因,英飛凌、意法半導體、飛思等芯片商對中國并沒有放開77GHz雷達芯片的供應。

在國內77GHz毫米波雷達的開發受到一些限制限制情況下,北京行易道、廣東德賽西威、安徽森斯泰克等企業通過自主研發,已經逐步實現77GHz毫米波雷達的量產,開始和國內整車廠展開合作,并占有了部分的國內市場份額。

各企業毫米波雷達市場占有率 圖/億歐

數據顯示,當前中國24GHz雷達市場主要由法雷奧(Valeo)、海拉(Hella)和博世(Bosch)主導,合計出貨量占總出貨量的60%以上。此外,中國77GHz雷達主要由大陸集團(Continental)、博世(Bosch)和德爾福(Delphi)主導,合計出貨量約占總出貨量的80%。

麥姆斯咨詢于2016年測算中國汽車預裝毫米波雷達的數量達到105萬個,其中24GHz雷達占比63.8%,77GHz雷達占比36.2%。未來,體積更小、探測距離更長的77GHz雷達或將進一步擠壓24GHz雷達的市場空間。

圖源:OFweek智能汽車網

據分析機構預測,2018年我國車載毫米波雷達市場規模為67億元,2020年或將超240億元,到2025年則將達到310億元,年復合增長率在30%以上。市場前景較為廣闊。

另一方面。國內車載激光雷達相對毫米波雷達起步更早。最早一批專攻激光雷達的自主企業有1992年成立的北科天繪和數字綠圖。而在自動駕駛這個風口來臨的2014年之際,大族激光、巨星科技、中海達、國睿科技、四創電子、速騰聚創、鐳神智能、禾賽科技、北醒光子等激光雷達企業不斷涌現。

從目前的現狀看來,自主車載激光雷達企業在研發上已取得突破,并與國內整車企業開展緊密合作。此外,國內諸如速騰聚創、鐳神智能等一些廠商的產品已經成功打入國際市場,這既增強了自主企業的話語權,也有助于進一步降低激光雷達的價格。但挑戰仍然十分艱巨。

從分類看,激光雷達可以分為機械掃描激光雷達、固態激光雷達。而激光雷達根據線數的不同,又可以分為2D、2.5D(1,4,8線)和3D(16,32,64線)三類產品。由于國際上真正規模化應用激光雷達的量產車項目還屬于起步階段,自主企業仍然機會在握。

數據來源:中商產業研究院整理

據中商產業研究院數據顯示,2015年中國車載激光雷達市場規模為1.09億元,到2016市場規模達1.93億元,同比漲幅達77.06%。隨著無人駕駛汽車產業化的到來以及車載激光雷達成本的降低,我國車載激光雷達市場規模將保持高速增長的態勢,預計到2021年,我國車載激光雷達市場規模將超6億元。

車載雷達核心芯片、材料技術待提高

從全球競爭格局來看,車載雷達市場主要由歐美和日本廠商掌握。其中,毫米波雷達的技術和市場主要集中在全球比較知名的四大Tier1(一級供應商)手中,簡稱為“ABCD”,即瑞典奧托立夫(Autoliv)、德國博世(Bosch)、德國大陸(Continental)和美國的德爾福(Delphi)。但奧托立夫近年來市場占比相對偏低。

此外,天合汽車集團(TRW)、法雷奧(Valeo)、海拉(Hella)、電裝(Denso)、富士通(Fujitsu)等公司在全球毫米波雷達市場也占有一定地位。就77GHz毫米波雷達技術和市場而言,也由博世、大陸、德爾福、電裝、天合汽車、富士通天、日立等公司掌握。

值得注意,毫米波雷達的核心芯片也來自國際一線廠商。從市場占有率來看,目前毫米波雷達芯片國際市場主要被恩智浦(NXP)、英飛凌、德州儀器(TI)等芯片設計公司占據。此外,得捷電子、富士通、飛思卡爾、安森美、意法半導體、瑞薩電子等占有部分市場。

目前,全球車載毫米波雷達處于高速發展中,一般支持ADAS功能的汽車會使用2或3個毫米波雷達。預計未來單車采用毫米波雷達的平均數量將繼續增長。據拓墣產業研究院預估,2018年車載毫米波雷達出貨量將達6500萬顆,2023年車載毫米波雷達年出貨量將達1.32億顆,2018至2023年間的復合增長率為15%。

據了解,毫米波芯片是涉及學科范圍非常廣的高難度工程,國內企業與國際領先水平尚有一定差距。不過,在國家項目、企業合作和社會資本的支持下,部分企業已完成了毫米波雷達全集成核心芯片的研發,并逐步進入產業化進程。毫米波雷達核心芯片將在未來3到5年內實現部分自主可控。

上圖:雷達拆解示意圖 下圖:PCB板材天線陣列

另一方面,PCB板天線性能對于車載雷達系統至關重要,它們需要向目標發射并幾乎瞬間接收。毫米波雷達天線的主流方案是微帶陣列,是將高頻PCB板集成在普通的PCB基板上實現天線的功能,需要在較小的集成空間中保持天線足夠的信號強度。這對PCB板材企業提出了更高的技術要求。

然而, 77GHz雷達的大范圍運用將帶來相應高頻PCB板的巨大需求。目前,全球車載雷達天線高頻PCB板由中國滬電股份、德國Schweizer、美國的Rogers和Isola等少數公司掌握。國內高頻PCB板廠商暫無技術儲備,只能根據圖紙代加工。值得一提,滬電股份是大陸和博世的PCB板材供應商。

在激光雷達方面,Velodyne、Quanergy、Waymo位列全球三甲,三家公司為美國公司。其中,Velodyne具備較大領先優勢。該公司此前公布的數據顯示,截至2019年3月,其激光雷達產品累計銷量超3萬臺,銷售額達5億美元(約合人民幣35.4億元),而其他廠商銷量遠不及Velodyne。

圖/中商產業研究院

值得一提,Velodyne主打機械式激光雷達。這是一種能夠360度采集圖像的雷達產品,還沒有實現規模化和自動化生產,而手工生產導致產品價格居高不下。據悉,Velodyne的64線束激光雷達價格超過人民幣50萬元。

激光雷達可用于自動泊車、ACC主動巡航、自動剎車、無人自駕等多個方面。當前,國內不乏做激光雷達的廠商,不過應用于自動駕駛領域的數量十分有限。主要原因還在于量產難度大及價格昂貴,市面上很難見到低于10000元的激光雷達車用模組。而這正是中國激光雷達產業亟需攻克的難題。

不過,盡管價格昂貴,全球激光雷達市場仍前景廣闊。據TMR(美國透明度市場調查)透露,2018-2026年間,全球車載激光雷達市場規模預計將增長到20億美元,年復合增長率將達到35%。而未來數年內,隨著自動駕駛的的深入發展以及激光雷達的成本進一步下降,車載激光雷達市場將會迎來新的增長。

結束語

從技術邏輯上來看,毫米波雷達和激光雷達在最底層的技術基礎上一致,都是發射、接收電磁波并進行信號處理。華為鑒于其強大的5G技術,在毫米波雷達和激光雷達研制上具備一定優勢,或憑借研制“成像雷達”等產品完成彎道超車。但車載雷達發展的一條必經之路就是研制經驗和安全試驗等方面的積累,這是華為需要努力完善的地方。

另一方面,可以發現,車載雷達市場基本由美國、歐洲、日本等廠商掌握。“ABCD”等國際巨頭憑借先發技術優勢以及投資、收購等策略,已牢牢掌握全球,包括國內大部分毫米波雷達和激光雷達市場。要打破這樣的局面,需要國家項目、企業和社會資本等通力協作,也需要華為以及其他自主企業自力更生,切實攻堅研發突破。


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