车载毫米波雷达行业发展2—

2.1 车载毫米波雷达产业链结构

2.1.1 毫米波雷达系统结构

毫米波雷达主要包括雷达射频前端、数字信号处理器、后端算法三部分。其中，射频前端由天线、射频前端 MMIC 芯片构成。射频前端 MMIC 芯片和数字信号处理芯片是毫米波雷达的两大功能性器件。此外，毫米波雷达系统还包括电源、通信芯片(CAN收发器、以太网等)、存储单元(SRAM、Flash、LPDDR 等)等外围的电路，以及整流罩、塑料底板等组件。

图表 2 楚航科技毫米波雷达硬件结构

车载毫米波雷达系统的构成：

（1）天线：是发射和接收毫米波调频信号的组件。天线设计是车载毫米波雷达的关键设计之一。天线通常采用微带贴片天线。微带贴片天线需要选用超低损耗的PCB 材料作为最上层天线设计的载板，以降低电路损耗，增大天线增益。

（2）射频MMIC 芯片：集成低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、混频器(MIXER)、检波器(Detector)、滤波器(Filter)、压控震荡器(VCO)、移相器、模数转换器(ADC)等，用以实现毫米波信号的调制、发射、接收以及回波信号的解调。

（3）数字信号处理器：负责处理前端采集的中频信号，获得速度、距离、角度信息。数字信号处理通过DSP、FPGA 芯片实现。

（4）软件算法：为雷达提供一套工作流程和规则。软件算法包括信号处理算法和数据处理算法。信号处理环节对ADC 原始数据进行处理，转化为点云数据；数据处理环节把点云变成目标，涉及的算法包括波束形成和扫描算法、信号预处理、杂波处理算法、检测(测距、测速、测角)算法、目标聚类、分类和跟踪算法。

典型的毫米波雷达信号处理流程如下：首先，雷达射频前端采集模拟信号，并通过ADC将模拟信号转换为数字信号。其次，信号处理单元对数字信号进行预处理，抑制干扰，然后分别在距离和多普勒维度进行FFT 运算，得到多个天线的二维距离-多普勒频域结果。在此基础上进行数字波束成形(Beamforming)，通过恒虚警率(CFAR)过滤，筛选出点目标等。之后对已经过滤出的点目标进行DOA 进行角度计算，并基于提取出的点目标距离、速度和角度信息进行聚类，完成目标检测。之后进行目标跟踪预测、目标分类。

图表 3 车载毫米波雷达系统架构

2.1.2 毫米波雷达产业链结构

车载毫米波雷达产业链上游参与者主要是毫米波雷达芯片、软件算法、天线高频PCB 板等毫米波雷达组件提供商，中游是毫米波雷达模组供应商。硬件上，毫米波雷达模组厂商从上游的芯片厂商采购射频收发芯片、数字信号处理器，并设计天线、高频PCB 板，实现集成后交付模组。软件上，毫米波雷达厂商通常自研信号处理和数据处理算法。下游是汽车厂商。

图表 4 车载毫米波雷达产业链主要玩家

2.2 车载毫米波雷达产业链主要玩家分析

2.2.1 毫米波雷达芯片供应商

毫米波雷达芯片主要来自国外厂商，包括英飞凌（Infineon）、恩智浦（NXP）、德州仪器（TI）等传统雷达芯片公司。国内供应商有加特兰（Calterah）等企业。在4D 成像雷达芯片领域，还出现了Arbe、Vayyar、Uhnder 等初创公司。

英飞凌是一家德国半导体公司，2009 年率先推出第一代77GHz SiGe 射频前端，是雷达单片微波集成电路（MMIC）TOP1 制造商，累计出货超过3 亿只。英飞凌与博世合作紧密，为博世第四代、第五代雷达提供毫米波雷达芯片。英飞凌拥有广泛的产品组合，能够涵盖从短距雷达（角雷达）到高端前向雷达在内完整的产品细分市场。英飞凌量产的雷达芯片组采用RASIC™ RXS 系列射频前端 + AURIX™ TC3xx 系列专用雷达信号处理芯片。成像雷达解决方案以支持级联的RXS8162PLD 射频前端为核心，搭配AURIX™ TC397 雷达专用MCU，满足高等级功能安全的级联雷达系统。

图表 5 英飞凌车载毫米波雷达解决方案

恩智浦是荷兰半导体制造商，曾在2015 年收购半导体行业老牌巨头Freescale。恩智浦与大陆集团合作密切，长期为大陆提供前端收发器和雷达MCU。恩智浦主推的毫米波雷达收发器有TEF810x 和TEF82xx，后端信号处理芯片有S32R294、S32R45、S32R41 等产品。TEF810x是恩智浦单芯片RFCMOS 77GHz 汽车雷达收发器，用于前向雷达和角雷达。TEF82xx 芯片是第二代CMOS 雷达收发器，3 发4 收，支持级联，可以与S32R294、S32R45、S32R41 雷达处理器配合使用。其中，S32R294 具有多种配置，支持从入门到高端的全系应用开发；S32R45 雷达MCU 支持L2+级至L5 级用例，支持4 片MMIC 级联以及超分辨算法计算；S32R41 雷达MCU 是用于L2+的雷达处理器，支持2 片MMIC 级联。

图表 6 恩智浦毫米波雷达芯片产品序列

德州仪器是一家美国半导体公司，早在2018 年就推出了基于AWR2243 的4 片级联4D 毫米波雷达芯片方案，是最早布局4D 成像雷达的厂商之一。德州仪器产品开放度高，提供收发器平台解决方案包，包括参考硬件设计、软件驱动程序、示例配置、API 指南和用户文档。还打造了集成度更高的天线片上集成（AoP）芯片，将天线集成到封装基板上，减少客户天线设计和高频板材投入，大幅缩短模块研发和生产周期。

德州仪器目前已推出多款汽车毫米波雷达传感器，典型的产品有AWR2243、AWR1642、AWR1843、AWR6843、AWR2944。AWR2243 是77GHz 射频前端芯片，支持3 发4 收天线阵列，用于前雷达，支持级联；AWR1642 是77GHz 单芯片雷达解决方案，集成射频MMIC、MCU、DSP，支持2 发4 收天线阵列，可用于角雷达；AWR1843 是单芯片77GHz 汽车雷达传感器，集成DSP、MCU 和雷达加速器，有四个接收通道和三个发送通道，该产品有AoP 版本AWR1843AOP；AWR1843AOP 适用于近场感应应用，分辨率高，体积小，可以安装在门把手、脚踏板和B 柱等空间内。AWR6843 是单芯片60GHz 雷达解决方案，该产品也有AoP 版本。2021 年底，TI 还推出第二代高性能毫米波雷达单芯片方案-AWR2944。AWR2944 对集成的MCU、DSP、HWA 和RAM进行了全面的升级，并集成了HSM（硬件安全模块）和百兆以太网，能够在大幅度提升下一代汽车雷达性能的同时，保证系统的信息安全及功能安全的部署；有四个接收通道和四个发送通道，进一步提升毫米波雷达传感器分辨率。

图表 7 德州仪器毫米波雷达芯片产品矩阵

加特兰是国内毫米波雷达芯片的头部企业。该公司推出了Transceiver 和SoC 两大系列产品。Transceiver 系列为射频前端，SoC 系列集成雷达基带处理。加特兰SoC 芯片有Alps 系列以及下一代Andes 系列。与TI 类似，加特兰还进一步推出了封装集成片上天线技术，在芯片封装内部集成天线阵列。相比国外芯片巨头，加特兰的产品具有性价比优势。当前，国内已经有多家毫米波雷达厂商在使用加特兰的方案开发产品。

Arbe、Vayyar、Uhnder 等国外初创公司则推出4D 成像专用射频芯片。Arbe 推出Phoenix和Lynx 芯片组，前者48 发48 收，共2304 虚拟通道，后者12 发24 收，共288 个虚拟通道。Arbe 还推出了4D 成像雷达专用处理芯片，通过增加信号处理硬件加速模块，解决数据高吞吐量问题。Vayyar 推出汽车级4D 成像雷达芯片(ROC)，支持48 个收发器，内部集成DSP、MCU。Uhnder 推出4D 数字成像片上雷达，该芯片结合了28nm CMOS 设计和数字编码调制（DCM）技术，集成了12 个发射器和16 个接收器，形成192 个虚拟通道；数字编码调制方案使雷达抗干扰能力更强，有助于提升分辨率和精度。

2.2.3 毫米波雷达模组供应商

车载毫米波雷达产品技术门槛高、标准严格，从天线设计、射频电路设计到信号处理、数据处理，再到功能实现，每一个环节都有很深的壁垒；在材料工艺、仿真与工具链系统、校准标定等诸多方面也有很深的Knowhow。同时，雷达模组厂商的成本控制能力、技术成熟度、可靠性、时间周期等因素相互影响，相互制约，考验企业的工程落地能力。一家有市场竞争力的毫米波雷达模组厂商，需要基于行业最新的芯片，将以上诸多因素融会贯通，在短时间内快速迭代出满足应用要求、性能好、成本低的毫米波雷达产品。

在国内市场，传统毫米波雷达市场由博世、大陆、安波福、电装、海拉等外资供应商主导。国外毫米波雷达产业起步早，技术积累深厚，产品延续性强，在产品性能、应对各种Corner case 的算法适应性、整车厂适配经验等方面具有优势。但另一方面，由于企业规模庞大、技术保密等特性，在服务本土化、软件开放性、响应速度上有所欠缺。

国内毫米波雷达供应商分为两类：一类是汽车零部件供应商组建的毫米波雷达部门，如德赛西威、华域汽车等；另一类是毫米波雷达初创公司，大多成立于2014-2018 年间。如成立于2014 年的安智杰、行易道、纳瓦电子；成立于2015 年的森思泰克、承泰科技、隼眼科技、木牛科技，成立于2016 年的苏州毫米波，成立于2018 年的楚航科技。由于24GHz 毫米波雷达技术门槛相对较低，国内大部分研发从24GHz 雷达开始，并在技术上取得突破，实现量产。在高频段市场，国外高频毫米波雷达芯片对我国的长期禁运管制，导致国内77GHz 毫米波雷达在技术上曾一度落后国外大厂。2018 年之前几乎没有国内企业突破这一技术壁垒。近年来，随着我国对24GHz 毫米波雷达的车载限制，国内雷达供应商渐渐转移到77GHz 频段，加速研发77GHz 技术，陆续推出77GHz 毫米波雷达产品，缩小了与国外厂商技术差距。

图表 8 77GHz 毫米波雷达需要突破的核心技术