中金：技術(shù)升級正當(dāng)時，毫米波雷達(dá)擁抱智能化又一春

智能駕駛需求推動ADAS滲透率提升，毫米波雷達(dá)成未來汽車標(biāo)配。1）ADAS是實現(xiàn)汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的重要條件，目前中國ADAS滲透率相對較低，我們預(yù)計至2025年中國ADAS滲透率有望超過90%，毫米波雷達(dá)作為ADAS重要配件，有望受益于ADAS滲透率提升進(jìn)一步放量；2）隨著自動駕駛等級提升，將帶動毫米波雷達(dá)搭載量提升，目前L1/2級別車輛為智能汽車市場主流，單車毫米波雷達(dá)搭載量一般為1-3顆，我們認(rèn)為2021年或為L3級汽車量產(chǎn)元年，隨自動駕駛等級向L3+邁進(jìn)，單車?yán)走_(dá)搭載量將增至5顆以上，與ADAS滲透率提升雙輪驅(qū)動毫米波雷達(dá)放量。

4D雷達(dá)蓄勢待發(fā)，性能大幅提升，有望打開更大市場空間。1）相對傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)，4D雷達(dá)提供更高質(zhì)量點云成像，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)雷達(dá)難以識別靜態(tài)障礙物的短板；2）相對激光雷達(dá)，4D雷達(dá)具有可全天候全天時工作、成本較低等優(yōu)勢?？紤]到步入高等級自動駕駛后感知冗余成為必備條件，我們認(rèn)為毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、攝像頭等多感知融合是未來汽車智能化發(fā)展的最佳解決方案；3）我們認(rèn)為，4D雷達(dá)有望于2022年開啟商用，待大規(guī)模量產(chǎn)后價格將有望回歸傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)價格區(qū)間，優(yōu)異的性能，較低的成本將助力4D雷達(dá)在各個層級車型加速推廣。

技術(shù)升級正當(dāng)時，關(guān)注產(chǎn)業(yè)鏈投資機(jī)遇與挑戰(zhàn)。1）MMIC：由于具備穩(wěn)定性高等優(yōu)勢，SiGe為目前MMIC主要方案，但我們認(rèn)為，隨著單車配備毫米波雷達(dá)數(shù)量增加，集成度更高、成本更低的CMOS將成為主流，相關(guān)廠商有望彎道超車；2）高頻PCB：毫米波雷達(dá)工作頻段較高，對PCB性能提出更高要求，我們認(rèn)為隨自動駕駛等級提升毫米波雷達(dá)進(jìn)一步放量，有望推動高頻PCB/CCL量增價升。

ADAS滲透率不及預(yù)期、4D雷達(dá)進(jìn)展不及預(yù)期。

毫米波雷達(dá)是使用天線發(fā)射毫米波（波長1-10mm），通過處理回波測得汽車與探測目標(biāo)的相對距離、速度、角度及運動方向等信息的傳感器。因具有全天候全天時、精確度較高、體積小、性價比高等特性，在環(huán)境監(jiān)測傳感器中毫米波雷達(dá)是除車載攝像頭外另一主流方案。

圖表: 毫米波雷達(dá)原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

資料來源：滕飛.《智能駕駛汽車毫米波雷達(dá)應(yīng)用》南京汽車集團(tuán)有限公司汽車工程研究院，中金公司研究部

按輻射電磁波的頻率不同，車載毫米波雷達(dá)主要有24GHz、77GHz、79GHz三種。其中，24GHz主要用于短距離（60m以內(nèi)），短距離雷達(dá)被稱為SRR；77GHz主要用于長距離（150-250m），長距離雷達(dá)被稱為LRR；79GHz通常用于中短距離，其中中距離雷達(dá)被稱為MRR。

24GHz（2019年全球市占率54.35%）：探測距離60m，主要應(yīng)用于BSD（盲點監(jiān)測）、LCA、PA，目前為毫米波雷達(dá)中最常見產(chǎn)品。根據(jù)美國FCC和歐洲ESTI規(guī)劃，24GHz的寬頻段（21.65-26.65GHz）將于2022年過期，歐洲和美國都已經(jīng)宣布將逐步限制和停止24GHz頻段在汽車?yán)走_(dá)中的使用。

77GHz（2019年全球市占率45.52%）：探測距離100-250m，主要應(yīng)用于ACC、AEB、FCW等。由于相對24GHz產(chǎn)品體積更小、識別率更高，77GHz雷達(dá)正逐步替代24GHz方案成為主流產(chǎn)品。

79GHz（2019年全球市占率0.12%）：探測距離可達(dá)200米，具有高探測范圍和角度精度。主要應(yīng)用于BSW、LCA、FCTA等。79GHz雷達(dá)在分辨率、探測距離等方面可與77GHz產(chǎn)品比肩，需求有望不斷攀升。工信部已于《汽車?yán)走_(dá)無線電管理暫行規(guī)定（征求意見稿）》提出將76-79GHz頻段規(guī)劃用于汽車?yán)走_(dá)，但79GHz產(chǎn)品目前在中國尚未開放民用。

圖表: 24GHz、77GHz及79GHz毫米波雷達(dá)對比分析

資料來源：頭豹研究院，中金公司研究部

根據(jù)佐思汽研，2018年77GHz毫米波雷達(dá)出貨量已超過24GHz方案。相比24GHz方案，77GHz雷達(dá)有多種性能優(yōu)勢：

體積更?。?/strong>77GHz雷達(dá)波長約為24GHz方案的三分之一，由于天線尺寸隨載波頻率上升而減小，所以77GHz雷達(dá)尺寸相比24GHz大幅減小，有利于實現(xiàn)器件的小型化、輕量化。

探測距離長：24GHz雷達(dá)主要用于中短距離，通常應(yīng)用于側(cè)向，探測距離通常在30-60米之間；77GHz為長距離雷達(dá)，通常應(yīng)用于前向，探測距離在100-250米之間。

距離分辨率高：距離分辨率指雷達(dá)區(qū)分兩個相鄰物體的能力，分辨率越高，能識別的最小距離就越小。距離分辨率隨帶寬增加而提高。24GHz下的ISM頻段僅有200MHz帶寬，而77GHz下的SRR頻段可提供高達(dá)4GHz的掃描帶寬。因此與24GHz雷達(dá)相比，77GHz雷達(dá)有更高的測距精度，能更好地應(yīng)用于高等級自動駕駛。

速度分辨率高：毫米波雷達(dá)可以分辨位于同一距離處以不同速度移動的多個物體。隨著波長的減小，雷達(dá)的速度分辨率和精度相應(yīng)提高。根據(jù)高工汽研，77GHz相比24GHz雷達(dá)速度測量性能可以提高3倍，可得到更高分辨率的距離-速度圖像，更好應(yīng)用于汽車停車輔助應(yīng)用、交通檢測等。

圖表: 77GHz雷達(dá)有更高的速度分辨率

資料來源：德州儀器官網(wǎng)，中金公司研究部

我們認(rèn)為，由于在短距離探測具有成本優(yōu)勢，短期24GHz將與77GHz方案共存，長期來看，由于具備更小的尺寸、更高的精度、更遠(yuǎn)的探測距離等特性，77GHz方案將會逐步替代24GHz產(chǎn)品。

按競爭格局來看，全球毫米波雷達(dá)市場由國外Tier 1供應(yīng)商主導(dǎo)。據(jù)OFweek統(tǒng)計，2018年博世、大陸、海拉、富士通天、電裝為全球前五的廠商，合計占據(jù)68%的份額，國內(nèi)主要包括華域汽車、德賽西威、華陽集團(tuán)、森思泰克和華為等。

圖表: 2018年全球毫米波雷達(dá)主要廠商市場份額

圖表: 國內(nèi)毫米波雷達(dá)主要廠商產(chǎn)品線對比

資料來源：各公司官網(wǎng)，中金公司研究部

按產(chǎn)業(yè)鏈來看，毫米波雷達(dá)硬件部分主要由射頻前端MMIC、高頻PCB和信號處理系統(tǒng)組成，每一部分均有較高的技術(shù)壁壘，國內(nèi)較為落后、處于追趕狀態(tài)。后端算法方面，國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)同樣具有局限性，且國外算法受專利保護(hù)、價格高昂，其專利授權(quán)費約占總成本的50%。

圖表：汽車毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈代表廠商

資料來源：頭豹研究院，中金公司研究部

總結(jié)來看，我們認(rèn)為，毫米波雷達(dá)在向更小的尺寸、更高的精確度、更遠(yuǎn)的探測距離發(fā)展。雖然當(dāng)前毫米波雷達(dá)主要元器件仍為外國廠商主導(dǎo)，但全新的市場也給了國內(nèi)廠商以機(jī)會，隨著我國在毫米波雷達(dá)整機(jī)市場份額的不斷提升，有望提升產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)國內(nèi)公司的發(fā)展機(jī)會，國產(chǎn)替代前景可期。

ADAS（advanced driver assistance system，高級駕駛輔助系統(tǒng)）通過收集車輛周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，判斷是否存在潛在危險，并將結(jié)果以預(yù)警、執(zhí)行等方式反饋給駕駛員。目前，汽車智能駕駛正站在了L2向L3、L4升級的檔口，自動駕駛有賴于ADAS加持，智能化趨勢也有助于ADAS普及。

圖表: ADAS升級進(jìn)程

資料來源：蓋世汽研，中金公司研究部

三大驅(qū)動力，帶動ADAS滲透率持續(xù)提升

我們認(rèn)為，三大驅(qū)動力將拉動ADAS滲透率快速提升：造車新勢力的入場、傳統(tǒng)車廠的革新、以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)/國家政策推動。

驅(qū)動力#1 造車新勢力的入場：天然適配ADAS，或成新勢力彎道超車機(jī)會

新能源汽車天然適配ADAS，接受度較高。新能源汽車采用電氣化架構(gòu)，與ADAS天然適配。且新能源車企大都是新晉車企，在架構(gòu)設(shè)計之初就融合了ADAS系統(tǒng)。

借力ADAS彎道超車，更多新勢力入場有望帶動ADAS滲透率提升。觀察新能源市場，在特斯拉推出Model S之后，蔚來、小鵬、理想等新勢力迅速進(jìn)入。我們認(rèn)為，未來會有更多標(biāo)配ADAS的新勢力入場， ADAS滲透率有望繼續(xù)提升。

圖表: OTA云端升級流程

資料來源：博世，中金公司研究部

驅(qū)動力#2 傳統(tǒng)車廠的革新：新勢力介入，倒逼傳統(tǒng)車企智能化改革

傳統(tǒng)車企滲透率仍有較大提升空間。以L2級乘用車為例，2020年傳統(tǒng)燃油車銷量占到了93%，但是ADAS滲透率僅為14%。傳統(tǒng)車廠的機(jī)械架構(gòu)無法通過電子技術(shù)控制，難以對各類情況做出瞬時響應(yīng)。欲實現(xiàn)電子化升級，傳統(tǒng)汽車需要對原有架構(gòu)進(jìn)行較大幅度的調(diào)整，成本高昂，導(dǎo)致ADAS在傳統(tǒng)汽車中普及度較低。

圖表: 2020年乘用車（L2級）滲透率分動力對比

圖表: 2020年乘用車（L2級）全部銷量分動力對比

資料來源：佐思汽研，中金公司研究部

展望未來，我們認(rèn)為造車新勢力的介入將倒逼傳統(tǒng)車廠在新車架構(gòu)上進(jìn)行革新，ADAS滲透率有望加速提升。

驅(qū)動力#3 車規(guī)安全要求提升，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家政策雙輪驅(qū)動推動ADAS部署

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：AEB等主動安全系統(tǒng)納入全球新車測試規(guī)程。NCAP（new car assessment program，新車測試項目）是測試機(jī)構(gòu)對即將上市的新車所進(jìn)行的一系列測試，以評估汽車的安全程度，并依此評分。目前，各國NCAP均將AEB測試納入新車評分體系。在部分國家，AEB已成為五星評級的必備條件。我們認(rèn)為，未來在中國，AEB等輔助駕駛系統(tǒng)也將成為高評級的必備項目。

國家政策：主要國家和地區(qū)政府已擬定時間表全面標(biāo)配AEB，中國落地多項政策強(qiáng)制商用車搭載ADAS系統(tǒng)。梳理各國政策，我們發(fā)現(xiàn)日本與歐洲國家強(qiáng)制政策的覆蓋范圍已經(jīng)由商用車逐步擴(kuò)大至乘用車領(lǐng)域，并已有明確的強(qiáng)制時間點。中國近年來密集出臺大量政策，旨在強(qiáng)制商用車搭載ADAS系統(tǒng)。同時，乘用車國家標(biāo)準(zhǔn)也已放入日程。

圖表: 全球多國出臺強(qiáng)制政策安裝AEB

資料來源：各國交通部官網(wǎng)，中金公司研究部

我們認(rèn)為，我國也可能沿著歐日發(fā)展路徑，強(qiáng)制政策未來將覆蓋更多車型，2021年ADAS有望迎來高速發(fā)展，帶動毫米波雷達(dá)進(jìn)一步放量。目前，商用車市場ADAS普及度尚低，據(jù)佐思汽研報告（2020年）稱，中國L2級乘用車銷量份額超15%，而L2級卡車尚處于量產(chǎn)初期。隨著政策強(qiáng)力推進(jìn)下，商用車的藍(lán)海市場將成為ADAS的增量機(jī)會。另一方面，乘用車AEB裝配率仍相對較低，且主要集中于中高端車型，本身仍有較大提升空間。根據(jù)佐思汽研，2020年前11月，中國乘用車新車AEB裝配率為32.3%，較2019年同期上升12.7ppts；根據(jù)NHTSA，特斯拉、沃爾沃、寶馬、奧迪等車廠新車AEB裝配率均達(dá)98%以上。對比來看，我們認(rèn)為ADAS在中國乘用車滲透率仍有較大提升空間，有望帶動毫米波雷達(dá)裝配量提升。

圖表: 2019-2020美國各車廠新車銷售AEB裝配率

資料來源：NHTSA，中金公司研究部

ADAS升級檔口，L3級別汽車有望批量發(fā)布

當(dāng)前市面上的主流智能駕駛車輛基本為L2級，L3自動駕駛可以實現(xiàn)高速公路、市區(qū)緩行路段等特定場景的自動駕駛，由系統(tǒng)負(fù)責(zé)駕駛操作和周邊監(jiān)控，相較L2自動駕駛技術(shù)存在顯著提升，我們認(rèn)為L2級別智能駕駛和L3級別自動駕駛之間存在明顯的分水嶺。

我們認(rèn)為，2021年或為L3級自動駕駛汽車量產(chǎn)元年。目前，奧迪（Audi）已有搭載5顆毫米波雷達(dá)的Level3自動駕駛汽車量產(chǎn)。除了L3自動駕駛先行者奧迪外，奔馳、本田、小鵬等公司也開啟了L3自動駕駛的布局。

圖表：各大主機(jī)廠自動駕駛時間表——高級別漸行漸近

資料來源：各公司官網(wǎng)，佐思汽研，中金公司研究部

ADAS功能落地離不開毫米波雷達(dá)的部署

汽車傳感器是ADAS感知層的核心部件，遍布車輛全身。一輛汽車所搭載的傳感器數(shù)量的多寡，直接決定了其智能化水平的高低。目前，L2級別自動駕駛汽車普遍擁有20個以上環(huán)境探測方面的智能傳感器，包括超聲波雷達(dá)、攝像頭、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)等。其中，毫米波雷達(dá)是車載攝像頭外ADAS功能落地的另一成熟上車方案。

ADAS各項功能的實現(xiàn)，需要短程、中程、長程多顆毫米波雷達(dá)的結(jié)合。按探測距離來看，毫米波雷達(dá)可分為SRR、MRR、LRR。探測角度和探測距離通常不可兼得，例如SRR探測距離短，但探測角度大，多顆SRR結(jié)合可實現(xiàn)車身近距離全方位覆蓋。因此，L1/L2級別車輛通常需要在車輛前方、車身和車輛后方安裝多顆短程、中程和長程毫米波雷達(dá)，以對汽車周圍環(huán)境實現(xiàn)全方位探測，協(xié)同實現(xiàn)ADAS系統(tǒng)ACC、AEB、FCW等功能。

圖表：車載毫米波雷達(dá)的應(yīng)用

資料來源：麥姆斯咨詢，清華大學(xué)微電子研究所，中金公司研究部

毫米波雷達(dá)為L2/L2.5級車標(biāo)配，ADAS滲透率提升帶動毫米波雷達(dá)裝配量提升。目前，L2/L2.5級別車輛一般裝配3-5顆毫米波雷達(dá)（1前向+2側(cè)向+2后向），例如小鵬G3采用3顆毫米波雷達(dá)（1前向+2后向），蔚來ES8裝配5顆毫米波雷達(dá)。我們認(rèn)為，隨著車規(guī)安全要求提高，感知冗余和容錯性需求提升迫在眉睫，毫米波雷達(dá)已成為實現(xiàn)智能駕駛的標(biāo)配，有望隨著智能駕駛系統(tǒng)落地持續(xù)放量。

L3自動駕駛汽車將搭載更多毫米波雷達(dá)

L3自動駕駛汽車中傳感器融合成為主流方案，毫米波雷達(dá)仍為標(biāo)配。汽車傳感器中，超聲波雷達(dá)主要用于倒車?yán)走_(dá)以及近距離障礙監(jiān)測，攝像頭、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)則廣泛應(yīng)用于各項ADAS及高級別自動駕駛功能中。四類傳感器的探測距離、分辨率、角分辨率等探測參數(shù)各異，對應(yīng)于物體探測能力、識別分類能力、三維建模、抗惡劣天氣等特性優(yōu)劣勢分明。各種傳感器能形成良好的優(yōu)勢互補(bǔ)，融合傳感器的方案已成為主流的選擇。

圖表: 環(huán)境監(jiān)測傳感器特性對比

資料來源：安富利，OFweek，中金公司研究部

自動駕駛等級提升，帶動毫米波雷達(dá)用量進(jìn)一步提升。汽車傳感器可分為環(huán)境監(jiān)測、車身感知兩大類。在一輛汽車所配置的傳感器中，呈現(xiàn)出環(huán)境監(jiān)測傳感器量少價高，而車身感知傳感器量多價廉的特點。同時，隨著汽車SAE級別的提升，所需的環(huán)境監(jiān)測傳感器數(shù)量增長迅速，占據(jù)了汽車傳感器總成本的絕大部分。

圖表: 主要汽車傳感器在各級SAE中的應(yīng)用

資料來源：Yole Development，車云網(wǎng)，慧聰網(wǎng)，中金公司研究部

2021年將有更多的L3自動駕駛汽車發(fā)布，搭載更多的毫米波雷達(dá)成為多數(shù)車企的選擇。除奧迪外，多家車企也開啟了L3自動駕駛的布局。我們看到許多車企將陸續(xù)在2021年前后發(fā)布L3自動駕駛汽車，其中絕大多數(shù)都將搭載多顆毫米波雷達(dá)：

奔馳：奔馳新一代S級搭載5顆毫米波雷達(dá)（1個前向長距離雷達(dá)+4個角雷達(dá)），已于2021年1月上市。

蔚來：蔚來ET7搭載5顆毫米波雷達(dá)，公司計劃該款車型2022年上市。

圖表：主要自動駕駛汽車搭載傳感器方案

資料來源：各公司官網(wǎng)，中金公司研究部

關(guān)鍵假設(shè)思路：

量價趨勢上：1）數(shù)量來看，我們認(rèn)為目前L1/2級別車輛搭載毫米波雷達(dá)方案以1-3顆（1LRR+2SRR）為主，但隨著ADAS等級提升，單車毫米波雷達(dá)需求將增至5顆（1LRR+4SRR）或以上；2）價格來看，一方面我們認(rèn)為24GHz方案會逐步被價值量更高的77GHz方案取代，另一方面隨著77GHz毫米波雷達(dá)技術(shù)成熟，價格會逐步下探；同時，我們認(rèn)為4D成像雷達(dá)有望于2022年開始小規(guī)模導(dǎo)入，4D成像雷達(dá)目前價格較高，我們預(yù)計前期4D雷達(dá)“上車”將推高毫米波雷達(dá)單車價值量，但大規(guī)模放量后4D雷達(dá)價格或?qū)⒒貧w傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)價格區(qū)間。

圖表：ADAS滲透率假設(shè)

資料來源：工信部官網(wǎng)，中金公司研究部

圖表: 中國車載毫米波雷達(dá)市場規(guī)模測算

資料來源：中金公司研究部

射頻前端是毫米波雷達(dá)的硬件核心，目前主流方案為MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuit，單片微波集成電路），由低噪聲放大器（LNA）、功率放大器、混頻器、壓控振蕩器等部分構(gòu)成，負(fù)責(zé)毫米波信號調(diào)制、發(fā)射、接收以及回波信號的解調(diào)。

圖表: MMIC示意圖

資料來源：ResearchGate，中金公司研究部

技術(shù)：CMOS或成為市場主流方案

從工藝來看，我們認(rèn)為MMIC共經(jīng)歷兩次重要技術(shù)迭代:

SiGe（鍺硅）取代GaAs（砷化鎵）工藝：1990年代，毫米波雷達(dá)主要采用GaAs工藝，一個GaAs雷達(dá)中至少需要配備7-8顆以上的芯片，成本昂貴，已于2009年被成本較低的SiGe替代。目前，大多數(shù)毫米波雷達(dá)前端MMIC均采用SiGe技術(shù)，SiGe集成度較高、高頻特性好，基于SiGe技術(shù)的雷達(dá)芯片在穩(wěn)定性、精度、探測距離等性能上具有優(yōu)勢。

從SiGe（鍺硅）向CMOS發(fā)展：SiGe MMIC大都為分立式，整體方案體積龐大，隨著單車配備毫米波雷達(dá)數(shù)量增加，SiGe工藝難以勝任。CMOS相對SiGe工藝：1）集成度更高，降低雷達(dá)模塊板級設(shè)計的復(fù)雜度，提升開發(fā)效率，甚至可將MMIC與MCU（微控制單元）和DSP（數(shù)字信號處理）集成，降低系統(tǒng)尺寸及功率。2）成本更低，根據(jù)高工汽研，CMOS相對于SiGe而言，整體造價下降40%。

圖表: 不同工藝技術(shù)的MMIC性能對比

資料來源：OFweek，中金公司研究部

我們認(rèn)為，CMOS有望逐步成為主要應(yīng)用方案。CMOS工藝擁有集成度高、體積小和成本低等優(yōu)勢。早期CMOS工藝頻率較低達(dá)不到要求，但隨著摩爾定律推動CMOS工藝發(fā)展，CMOS目前已經(jīng)能應(yīng)用于高頻領(lǐng)域。

圖表: 車用毫米波雷達(dá)發(fā)展路線

資料來源：Yole，清華大學(xué)微電子研究所，中金公司研究部

競爭格局：歐日廠商主導(dǎo)，國內(nèi)廠商以24GHz產(chǎn)品為主

從競爭格局來看，MMIC市場集中度高，技術(shù)由國際龍頭主導(dǎo)。國際龍頭英飛凌、TI、NXP、ST、ADI等產(chǎn)品線較全，基本覆蓋24GHz及77GHz頻段，如德州儀器AWR2243是76GHz 至 81GHz 頻帶內(nèi)運行的集成式單芯片F(xiàn)MCW 收發(fā)器。矽杰微、廈門意行等國內(nèi)廠商仍處于追趕狀態(tài)，產(chǎn)品以24GHz為主，加特蘭、岸達(dá)科技在77GHz CMOS工藝上已實現(xiàn)突破。我們認(rèn)為國產(chǎn)MMIC廠商低成本、低功耗產(chǎn)品的推出將推動毫米波雷達(dá)的國產(chǎn)替代進(jìn)程。

總體來看，MMIC的技術(shù)發(fā)展方向可以歸納為向體積更小、功耗更低、集成度更高方向發(fā)展。我們認(rèn)為，得益于穩(wěn)定性高、高頻特性好等優(yōu)勢，中短期內(nèi)，SiGe仍將是毫米波雷達(dá)MMIC芯片的主要應(yīng)用方案。但未來隨著CMOS工藝提高及器件小型化，我們認(rèn)為，CMOS將成為毫米波雷達(dá)MMIC的主流選擇。

天線是毫米波發(fā)射和接收的重要部件，目前主流方案是“微帶貼片天線”，即將多根天線集成在一塊PCB（Printed Circuit Board，印制電路板）上，實現(xiàn)更小的體積、更低的成本及更高的集成度。CCL（Copper Clad Laminate，覆銅板）是制作PCB的基本材料，是由專用木漿紙或電子級玻纖布等作增強(qiáng)材料，浸以樹脂，單面或雙面覆以銅箔，經(jīng)熱壓而成的一種產(chǎn)品，對PCB主要起互連導(dǎo)通、絕緣和支撐的作用，對電路中信號的傳輸速度、能量損失和特性阻抗等有很大的影響。

趨勢#1：自動駕駛等級提升帶動毫米波雷達(dá)放量，高頻PCB/CCL需求增加

我們認(rèn)為，隨著自動駕駛等級提升及毫米波雷達(dá)價格下探，毫米波雷達(dá)將迎來大規(guī)模的商用，高頻PCB板的需求有望得到釋放。根據(jù)高工汽研，2020年國內(nèi)新車搭載前向毫米波雷達(dá)上險量535.7萬顆，搭載角雷達(dá)上險量為416.6萬顆，相比2019年同期增長38.4%/ 73.5%。我們認(rèn)為，伴隨著自動駕駛等級提升， PCB/CCL作為毫米波雷達(dá)的重要組成部分，將會受益于毫米波雷達(dá)市場的快速增長。

圖表: 自動駕駛等級提升帶動毫米波雷達(dá)放量

圖表: 全球PCB下游應(yīng)用領(lǐng)域占比（2019年）

資料來源：Prismark，中金公司研究部

趨勢#2：毫米波雷達(dá)工作頻段高，推動PCB/CCL價值量提升

毫米波雷達(dá)工作頻段較高，對PCB性能提出更高要求。在24GHz/77GHz等毫米波雷達(dá)工作頻段上，傳統(tǒng)的FR-4材料難以滿足高頻段的工作需求，在高頻段下會出現(xiàn)較大的信號損耗，并且無法支持大帶寬。此外，高頻PCB板對電路尺寸精度要求較高，利用較小的高頻印刷電路板空間產(chǎn)生足夠的天線輻射強(qiáng)度的同時還要實現(xiàn)和芯片的互連。為了滿足高頻段的需求，各廠商研發(fā)出混合PTFE / FR4基板等特殊樹脂體系的覆銅板，以滿足高頻高速、低損耗、高散熱性能等的需求。

基于以上原因，毫米波雷達(dá)放量有望帶動PCB價值量進(jìn)一步提升。相比普通材料，高頻高速板材附加值更高，利潤率更好。從深南電路的板材價格可以看到普通FR-4板材價格只有不到100/平米，改良過后的板材價格在2016年超過了200元/平米，高端特殊板材價格突破了600元。我們認(rèn)為，毫米波雷達(dá)的持續(xù)推廣將推動高頻PCB量價提升，作為PCB的上游廠商，提前布局高頻CCL的相關(guān)廠商也會因此受益。

圖表：深南電路板材價格

圖表：2018年全球高頻CCL市場格局

資料來源：CNKI，中金公司研究部

競爭格局：美日廠商主導(dǎo)，國內(nèi)廠商從高頻CCL率先突破

目前高頻高速板材的主流玩家還是日本/美國廠商，例如日本松下、美國羅杰斯等高端產(chǎn)品及份額全球領(lǐng)先。根據(jù)CNKI數(shù)據(jù)，2018年國際龍頭全球市占率超過90%。近年來韓國、中國臺灣等廠商開始進(jìn)入市場，逐步占有一席之地。

PCB方面，目前雷達(dá)天線高頻PCB板由滬電股份、Rogers（羅杰斯）、Isola、Schweizer（施瓦茨，目前滬電股份持有公司19.74%股權(quán)）等少數(shù)公司掌握。國內(nèi)高頻PCB板廠商暫無技術(shù)儲備，只能根據(jù)圖紙代加工，仍需國外進(jìn)口。CCL方面，國內(nèi)由于通信行業(yè)的快速進(jìn)步，國內(nèi)廠商在覆銅板CCL開始突破，生益科技/華正新材/南亞新材等公司在高端特種覆銅板上積極投入，目前部分高頻CCL已可對標(biāo)國際龍頭高端產(chǎn)品，亦進(jìn)入大客戶供應(yīng)鏈。

圖表：部分國內(nèi)廠商在高頻高速產(chǎn)品的布局

資料來源：各公司公告，中金公司研究部

技術(shù)：“DSP+FPGA”融合或為當(dāng)前主流應(yīng)用

基帶數(shù)字信號處理系統(tǒng)通過嵌入不同的信號處理算法，提取從前端采集得到的中頻信號，獲得特定類型的目標(biāo)信息，是毫米波雷達(dá)穩(wěn)定性、可靠性的核心。毫米波雷達(dá)的數(shù)字處理主要通過DSP芯片或FPGA芯片實現(xiàn)：

DSP（Digital Signal Processor，數(shù)字信號處理器）芯片：是一種微處理器芯片，它將外部輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并實時實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法，具有低功耗、可編程化、高速、實時性等特點。

FPGA（Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列）芯片：是專用集成電路中的一種半定制電路，F(xiàn)PGA芯片集成了大量可編程邏輯組件門并連接大量單元，能實現(xiàn)復(fù)雜的組合邏輯功能。

我們認(rèn)為，考慮到DSP芯片在復(fù)雜算法處理上具備優(yōu)勢，F(xiàn)PGA在大數(shù)據(jù)底層算法上具備優(yōu)勢，“DSP+FPGA”融合在實時信號處理系統(tǒng)中的應(yīng)用逐漸廣泛。德國大陸汽車研發(fā)的4D成像毫米波雷達(dá)ARS540使用了來自賽靈思Zynq UltraScale+ MPSoC系列芯片，內(nèi)部集成了FPGA芯片和大量DSP運算資源，大幅提升FFT精度，兩者的結(jié)合使得ARS540水平方位角分辨率能達(dá)到1°，在測量高度方面也能力出眾。

競爭格局：國際龍頭主導(dǎo)，國內(nèi)高端信號處理芯片基礎(chǔ)薄弱

競爭格局來看，目前高端DSP及FPGA芯片均由國際公司主導(dǎo)：1）DSP芯片方面，市場主要由國際龍頭把控，目前全球市場主要包括TI、ADI、NXP等公司；2）FPGA芯片方面，市場主要玩家有賽靈思、Altera、Microsemi以及萊迪思等。國內(nèi)公司在高端DSP及FPGA芯片領(lǐng)域較為薄弱，但近幾年隨著紫光國微、安路科技等公司的崛起，我們認(rèn)為，國產(chǎn)FPGA有望實現(xiàn)快速增長，并逐步向汽車電子等高端領(lǐng)域滲透。

圖表: 大陸集團(tuán)新型ARS 540先進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)

圖表: 2018年全球FPGA芯片市場格局

資料來源：產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，中金公司研究部

4D雷達(dá)新在哪里？

4D成像毫米波雷達(dá)相對傳統(tǒng)雷達(dá)增加高度信息，提供更高質(zhì)量點云成像。傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)可探測物體的二維水平坐標(biāo)信息（距離、方位角）及相對速度，4D雷達(dá)增加了縱向天線及處理器，可實現(xiàn)對物體高度的探測，提供更高密度、高分辨率的點云信息。4D雷達(dá)探測范圍超過300米，可有效過濾虛假警報，是目前唯一能在各種天氣下實現(xiàn)1度角分辨率的傳感器。

圖表: 4D雷達(dá)可探測物體水平及高度信息

圖表: 4D成像雷達(dá)點云示意圖

資料來源：華為官網(wǎng)，中金公司研究部

與傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)市場由Tier 1廠商把控不同，傳統(tǒng)廠商之外，4D雷達(dá)市場也有很多初創(chuàng)公司加入角逐：

大陸：在2020年9月發(fā)布的ARS540為業(yè)內(nèi)首款量產(chǎn)4D成像雷達(dá)。

傲酷雷達(dá)：2021年3月，傲酷雷達(dá)推出目前全球角分辨率最高的4D雷達(dá)Eagle雷達(dá)，在保證120°寬視場角的情況下，水平和垂直角分辨率小于1°。

 Arbe：Arbe于2020年推出的Phoenix雷達(dá)是全球第一款超高分辨率的4D成像雷達(dá)。

Vayyar：公司的多功能解決方案使用4D ROC（radar-on-chip）平臺技術(shù)，對于OEM廠商能夠在保證安全性的同時實現(xiàn)更好的成本效益。

目前，部分4D成像雷達(dá)已進(jìn)入小批量樣品階段，2021年或為量產(chǎn)元年。

4D雷達(dá)緣何必要？

相對于傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)，4D雷達(dá)具備更高的分辨率、兼顧探測距離和視場角、高度信息感知等優(yōu)勢：

更高的分辨率：傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)存在角分辨率低、無法高密度點云成像等局限，因此難以有效解析小目標(biāo)物體的輪廓、類別等。4D雷達(dá)通過高倍數(shù)虛擬MIMO等方式，可實現(xiàn)更高密度的點云成像，可探測到輪胎碎片等較小目標(biāo)，降低漏報、誤報率。例如大陸公司的ARS 540水平分辨率達(dá)1度，是傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)的5倍。

兼顧探測距離和視場角：增加探測距離通常需要增加同一發(fā)射天線的微帶數(shù)目，使能量在某一方向聚焦，因此傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)探測距離的提升通常以減少FoV（Field of view，視場角）為代價。4D雷達(dá)通過算法、多芯片級聯(lián)等方式，能在維持高FoV的同時，實現(xiàn)高角度分辨率及更遠(yuǎn)探測距離。

 高度信息感知：由于具備縱向高度感知能力，4D雷達(dá)相較傳統(tǒng)雷達(dá)可以檢測靜態(tài)障礙物。傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)可以探測前方道路上有靜態(tài)障礙物反射點，但因為無法實現(xiàn)識別靜態(tài)障礙物的高低和大小，因此不能將道路障礙物與天橋、交通標(biāo)示牌等靜態(tài)物品區(qū)別開。4D雷達(dá)具備高度維度感知，可解析靜態(tài)障礙物的輪廓等信息并進(jìn)行分類，更大程度避免“誤剎”、“漏剎”。

圖表: 4D雷達(dá)與傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)對比

資料來源：各公司公告，中金公司研究部

相對于激光雷達(dá)，4D雷達(dá)具備可全天候全天時工作、成本較低等優(yōu)勢：

全天候全天時：受制于激光的物理特性，激光雷達(dá)在雨雪、沙塵等極端天氣環(huán)境下，工作可靠性會受到影響。4D雷達(dá)能全天候全天時工作，在暴雨、大雪、漆黑及空氣污染等惡劣環(huán)境條件下也能提供高可靠性的探測。此外，4D雷達(dá)能夠“看穿”墻壁、緊閉的門和其他固體物體，這是激光雷達(dá)所不具備的能力。

成本較低：長期以來，高昂的價格成為制約激光雷達(dá)“上車”的關(guān)鍵因素。相比激光雷達(dá)，規(guī)模量產(chǎn)后的4D雷達(dá)價格與傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)基本一致。且由于4D雷達(dá)原理上與傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)存在共性，與攝像頭進(jìn)行數(shù)據(jù)融合的應(yīng)用也更為普遍，能實現(xiàn)更低的驗證成本，有望率先實現(xiàn)量產(chǎn)“上車”。

分辨率差距縮?。?/strong>根據(jù)佐思汽研，依托虛擬孔徑成像（VAI）技術(shù)，4D雷達(dá)已可實現(xiàn)高清成像，效果接近或超過16/32線激光雷達(dá)。傲酷公司的Eagle系列可生成每秒幾萬點的雷達(dá)點云圖像，橫向與縱向角分辨率都在1度以內(nèi)，未來成像效果或可媲美32/64線激光雷達(dá)。

圖表: 4D雷達(dá)能夠“看穿”固體物體

圖表: 4D雷達(dá)與激光雷達(dá)點云分布

資料來源：OFweek，中金公司研究部

4D雷達(dá)會替代激光雷達(dá)嗎？

雷達(dá)傳感器在新一代量產(chǎn)車型主要有兩種“上車”方案：

激光雷達(dá)方案：小鵬、Waymo等廠商計劃在下一代量產(chǎn)車型上搭載激光雷達(dá)，采用攝像頭、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)相結(jié)合的技術(shù)方案。

視覺算法主導(dǎo)方案：特斯拉采用無激光雷達(dá)方案，使用攝像頭做“眼睛”，搭載毫米波雷達(dá)和超聲波雷達(dá)，收集數(shù)據(jù)，是一種視覺為主導(dǎo)的技術(shù)方案。

我們認(rèn)為，激光雷達(dá)在L4/L5級自動駕駛落地，并非一路坦途。一方面，激光雷達(dá)面臨的成本高昂、損壞后維修代價高昂等問題，可能成為在L4/L5級自動駕駛汽車量產(chǎn)上車的“致命短板”。另一方面，進(jìn)入高級別自動駕駛后，冗余感知迫在眉睫。技術(shù)角度來看，激光雷達(dá)仍存在鏡面黑洞效應(yīng)（照射反射率較高且非正對激光雷達(dá)的物體時，難以檢測到返回信號）、在惡劣天氣工作可靠性下降等局限性，因此激光雷達(dá)難以作為單一雷達(dá)傳感器應(yīng)用于L4/L5級自動駕駛汽車。

4D雷達(dá)也并非完美。一方面，相比高線激光雷達(dá)，4D毫米波雷達(dá)仍存在橫向分辨率不足的問題。另一方面，4D毫米波雷達(dá)對金屬物體過于敏感，井蓋、釘子、遠(yuǎn)距離外的金屬廣告牌都會被誤判為障礙物。

我們認(rèn)為，未來多感知融合或為汽車傳感器主流解決方案。隨著圖像技術(shù)更為成熟，疊加激光雷達(dá)價格下探，攝像頭+4D雷達(dá)+超聲波傳感器+激光雷達(dá)帶來的多傳感器融合，能夠創(chuàng)建高分辨率可識別區(qū)域的冗余感知，因此多傳感器融合或為大勢所趨。

圖表：多傳感器融合或為通往高級別自動駕駛的必經(jīng)之路

資料來源：高工智能汽車，中金公司研究部