多传感器融合方案是实现更高阶自动驾驶的主流方案。但传统毫米波雷达缺乏测高能力、角度分辨率低、点云稀疏且忽略静态物体,在自动驾驶系统中仅起到支持性的安全冗余之用。我们认为,4D成像雷达全方位提升毫米波雷达性能,有望使毫米波雷达成为ADAS系统中的核心传感器之一,是毫米波雷达未来发展的重要方向。我们预计,至2025年中国车载4D成像雷达市场规模在悲观、中性、乐观情况下有望分别达到1.9、3.6、5.4亿美元,2022E-25E CAGR分别达到34%、64%、88%。


摘要


4D成像雷达市场初具雏形,行业已进入“量产纪年”。2020年大陆集团发布ARS 540成为全球首款可量产的4D成像雷达产品,自此至今博世、安波福、采埃孚等汽车Tier-1巨头基本完成对该领域的布局。中国方面,2021年华为推出高分辨4D成像雷达,上汽R ES33宣布搭载采埃孚4D成像雷达。我们认为4D成像雷达市场正加速形成,密集的标志性事件有望吸引投资者目光。


四路线实现4D成像,借之可窥市场格局。提升毫米波雷达性能的关键在于增加天线数量,目前市场上以四种路线为主流:标准芯片级联+MIMO、专用芯片、软件算法、超材料。1)级联+MIMO方案多被大陆、博世等传统Tier-1厂商所采用,基于TI、NXP等的成熟技术,通过级联方式迅速推出4D成像雷达产品,迎合下游迫切需求;2)专用芯片方案多是初创厂商选择的道路,可避免与成熟企业的直接竞争,具备差异化优势;3)软件定义雷达方案吸引软件算法厂商入局,重塑行业格局;4)超材料方案尚处于实验室阶段。我们认为,四种技术路线折射出市场“新旧并存,软硬兼施”的格局特点,不同厂商有望利用自身的比较优势推动整个行业的发展。


快速降价加快品类渗透,多元拓展打开利润空间。目前4D成像雷达处于小规模导入阶段,价格高昂。我们预计当4D成像雷达大规模量产之后,价格将大幅降低,收敛至100-150美元区间,率先在前向雷达以及高档车型、高阶自动驾驶中进行渗透。此外,4D成像雷达还能在智慧家居、智慧城市、智慧工厂等多领域落地,拓展业务范围、增厚盈利空间。


风险


ADAS渗透率不及预期,4D成像雷达量产节奏放缓,4D成像雷达渗透率不及预期,依赖海外芯片供应。


正文


技术原理:4D成像雷达增加高度信息,实现三维成像



传统毫米波雷达:技术成熟但性能稍弱,ADAS方案中位处边缘


毫米波雷达利用波长范围在1-10mm的毫米波来捕捉物体距离、速度、角度等信息。其工作原理是:1)振荡器合成FMCW调频连续波(Frequency modulated continuous wave,该种信号频率随时间线性变化,是当前毫米波雷达的主流技术路线)并由发射天线发射出去;2)信号被物体反射后由接收天线捕获,并与发射信号经混频器处理后形成中频信号;3)中频信号经ADC采样转换为数字信号后传入DSP或MCU中处理,以计算物体的距离、速度、角度信息。前述过程分别对应毫米波雷达三个重要单元:发射模块、接收模块、处理模块。


图表1:毫米波雷达工作原理(简化)


相较激光雷达、摄像头,毫米波雷达受益于毫米波物理特性,具有不可比拟的优势。1)全天候工作。毫米波受气体、光线、热辐射衰减小,因此在雨、雾、夜晚等环境条件下仍能正常工作;2)探测距离较远。毫米波能从前车底盘下部穿过探测前前车的行驶情况,使毫米波雷达能够提前预警,探测距离可达300m以上。为满足安全驾驶的要求,毫米波雷达全天候工作、探测距离远的特性使其在当前ADAS系统中仍占有一席之地,与其他传感器共同配合实现安全冗余。


图表2:三类车载传感器性能对比


距离、速度、角度是传统毫米波雷达的三个重要性能维度。为延伸探测范围,我们期望更高的ADC采样频率、更低的调频斜率、更短的发射信号时间间隔以及更短的接收天线物理间隔;为提高探测分辨率,我们期待更宽的频率带宽、更长的观测时间以及更多的接收天线数量。但是“鱼与熊掌,不可兼得”,例如在发射-接收时间确定的情况下,更低的调频斜率能够增加最大探测距离,但又意味着更短的调频信号带宽,从而牺牲距离分辨率。整体来看,最优性能考验工程设计能力,我们认为毫米波雷达存在一定的技术壁垒。


图表3:毫米波雷达确定距离、速度、角度及其分辨率的公式一览


受限于成本考虑,传统毫米波雷达在维度、精度、静态物体检测上存在较大的局限性。这些局限使得传统毫米波雷达无法独立执行自动驾驶任务,其全天候、长距探测特性属于“锦上添花”,在ADAS系统中处于支持性、边缘化地位。


►无法测高。尽管传统毫米波雷达能够检测到不同高度的物体,但是由于没有纵向天线、无法辨识高度,在高空或地面所检测到的物体均被投影在了雷达所在二维平面上。要具备测高功能,需要新增纵向收发天线以及相应处理元器件,成本压力较大。


►角度分辨率低。角度分辨率与接收天线个数直接相关。接收天线个数越多,角度分辨率越高(绝对值越低),但接收天线增加的同时也会相应增加ADC、DSP等元器件的成本。受成本限制,传统毫米波雷达接收天线数量一直较少,角度分辨率提不上去,雷达处于“看得见,但看不清”的状态。


►过滤静态物体。由于不具备测高、识别能力,毫米波雷达无法判断检测到的物体在高空还是在地面(汽车是否能通过),也无法判断该物体是否能轧过(例如地面的易拉罐、窨井盖)。如果都判定为障碍物,则汽车会频繁减速刹车,严重影响驾驶体验。因此行业内采用“静态杂波滤除”,将所有静止物体信号过滤掉。但这种做法存在较大隐患,2020年6月在中国台湾发生了一起Tesla Model 3撞上已侧翻白色厢车的事故,其原因在于摄像头对白色图像识别失败的同时,毫米波雷达又过滤了静止厢车,导致特斯拉Autopilot全面失效。


图表4:传统毫米波雷达输出点云密度稀疏(左为实际图像,右为雷达点云)



4D成像雷达:维度、性能全面升级,由边缘迈入核心


4D成像雷达增加高度信息、实现三维成像,性能迎来全面升级。相较传统毫米波雷达,4D成像雷达新置纵向天线,具备测高能力;增加天线数量与密度,使得角度、速度分辨率均有优化,且输出的点云图像更加致密,能够刻画更为真实的环境图像。依靠测高能力以及点云图像,4D成像雷达可初步判定静止物体与车辆的位置关系,避免因简单过滤静止信号而造成的安全隐患。我们认为,4D成像雷达有针对性地解决了传统毫米波雷达的性能短板,是毫米波雷达的主流发展方向,在ADAS系统中有望将毫米波雷达地位由边缘托举向核心。


图表5:4D成像雷达点云更加致密,且具备测高能力


从前文可知,“如何增加天线数量”是提升毫米波雷达性能的核心所在。市场上有四种主流的解决方案:1)标准MMIC芯片级联+MIMO(后文解释);2)4D成像雷达专用芯片;3)软件算法赋能;4)超材料路线。目前市场上发布的4D成像雷达产品数量有限,但四条路线均有应用。


标准MMIC芯片级联+MIMO


►实际加倍:级联


MMIC芯片(Monolithic microwave integrated circuit,单片微波集成电路)承载雷达收发天线,如恩智浦TEF82xx、德州仪器AWR2243等,一般为3T4R(即“3发4收”)。传统毫米波雷达基于单颗MMIC芯片设计,天线数量有限,因而探测效果差强人意。


所谓级联”就是将多颗MMIC芯片在射频PCB板上连接在一起,达到收发天线数量倍增的效果。如果将四颗德州仪器AWR2243芯片级联在一起就能达到12T16R的天线数量。


►虚拟加倍:MIMO


所谓MIMO(Multiple input multiple output)指的是在不增加接收天线实际数量的前提下,仅增加发射天线数量且巧妙设计其位置,以实现接收通道倍增的效果(增加的接收通道为虚拟通道,无实体天线)。例如在1T2R的基础上增加一个发射天线,所形成的2T2R等效于1T4R,新增两个虚拟接收通道。


以TI官网提供的四级联成像雷达设计为例,其主要设计思路是通过级联四颗AWR2243(3T4R)虚拟出12T16R共192个接收通道,提高角度分辨率。四颗MMIC芯片以“一主三辅”形式构成,其中主MMIC的发射天线纵向排列,在纵向方向上形成虚拟接收通道,使雷达具备测高能力,提高俯仰角度分辨率。


图表6:德州仪器AWR2243四级联设计方案


2020年9月,大陆集团联合赛灵思共同发布ARS540,市场上首款4D成像雷达问世。该雷达采用NXP MR3003四级联方案,形成12T16R共192个虚拟通道,搭配赛灵思Zynq UltraScale+ MPSoC处理平台(FPGA),具有高分辨率、长探测距离等特性,赋能L2至L5级别自动驾驶。


优劣势:“级联+MIMO”方案基于已经技术成熟的标准毫米波雷达芯片,前期开发难度较低,有助于缩短厂商研发周期、加快推新上市进程。但是由于“级联+MIMO”依靠芯片堆叠而成,雷达尺寸一般较大;且多个MMIC芯片之间存在串扰,信噪比仍有待进一步提高。2020年3月,Waymo发布其第五代自动驾驶系统感知方案,周身搭载6颗4D成像毫米波雷达,均采用级联方案,尺寸较大、较为显眼。我们认为“级联+MIMO”方案为了配合车身美学设计,仍要进一步缩小体积。


图表7:大陆集团ARS540成像雷达


图表8:Waymo第五代自动驾驶系统感知方案之雷达


4D成像雷达专用芯片


4D成像雷达专用芯片实质与“级联+MIMO”类似,但将天线、MMIC等进一步集成至芯片级别,更加顺应雷达小型化趋势。这条路线的代表厂商包括Arbe、Vayyar、Uhnder等初创企业。


Arbe基于格芯22FDX工艺,推出集成48T48R的芯片方案Phoenix,尺寸仅拇指大小;


Uhnder使用RoC(Radar on chip,片上雷达)技术推出了集成了CPU、DSP、存储以及通信接口的12T16R雷达芯片,尺寸远小于3T4R标准芯片四级联方案的尺寸。


优劣势:相较于“级联+MIMO”方案,专用芯片集成度高、体积小,顺应小型化趋势,但同时研发难度和成本也有所提高。另外,与“级联+MIMO”方案一样,多收发通道设计在一起依然存在串扰问题。


我们认为,传统雷达芯片厂商基于成熟产品和规模优势,选择“级联+MIMO”方案能够迅速满足客户诉求;而对于初创企业来说,研发高集成度的4D雷达专用芯片,有望与传统厂商错位竞争,构筑差异化优势。


图表9:Uhnder开发的12T8(*2)R MMIC芯片比大拇指还小


软件算法赋能


“软件定义雷达”,软件算法可直接作用在MIMO环节,虚拟出更多信号通道。Oculii傲酷雷达是这一路线的代表企业,根据公司介绍,其自研的虚拟孔径成像技术可在MIMO的基础上再虚拟出10-100倍虚拟通道。实现方式可简单概括为:调频、调相、调幅。通过调频,动态调整探测距离;通过调相,例如在360°相位中每36°切分一次,便可新增出10倍的虚拟通道;通过调幅,主动根据行车环境(如高速环境、城市环境)调整幅度大小,具备自适应能力。


我们认为,软件增益配合硬件升级有望进一步推动4D成像雷达性能水平提升。软件的重要性提高有望吸引软件厂商入局雷达市场;市场主体多元化有望激发市场的竞争潜力和技术迭代。


图表10:Oculii虚拟雷达孔径成像技术能够倍增虚拟通道


超材料路线


超材料是根据人们跟物理特性需要特殊合成的材料,具有天然材料所不具备的物理属性。超材料路线的代表厂商包括Metawave、Echodyne等,专注于天线材料方面的革新。以Metawave为例,其WARLORD产品采用超材料天线,通过控制电压可定向操控电磁波束,提高探测精度。


优劣势:超材料是为实现特定性能而量身定制的,因此性能较好。但是目前对超材料的研究仍处于实验室阶段,短期内仍较难实现商业化落地。


图表11:Metawave WARLORD雷达采用超材料天线


图表12:4D成像雷达四条路线优劣对比


格局变化:市场初具雏形,新旧力量共塑行业繁荣



为什么这个时点4D成像雷达备受瞩目?


从市场动态看:标志性事件频出,巨头加速布局推动行业发展


2020年至今,4D成像雷达在各级别自动驾驶均落地了应用案例,且在资本市场出现了第一家上市公司,产业与资本两方面的发展使市场开始关注4D成像雷达。


►落地L4级别Robotaxi场景。2020年3月,Waymo公布第五代自动驾驶感知系统,其中毫米波雷达升级为4D成像雷达,从架构、硬件、软件均为Waymo自主研发,周身搭载6颗。我们认为Waymo的应用标志着4D成像雷达首次走出实验室应用于车端,印证了毫米波雷达的未来迭代方向;


►巨头积极布局4D成像雷达产品。


2020年9月,大陆集团联合赛灵思发布ARS540,该产品是全球首个可量产4D成像雷达产品并于2021年实现量产,我们认为这标志着4D成像雷达进入“量产纪元”;


2021年,博世、安波福、采埃孚等传统Tier-1厂商也纷纷推出4D成像雷达产品,海外传统Tier-1基本完成对4D成像雷达的布局;


2021年4月,华为推出高分辨4D成像雷达,公司预计于2022年下半年实现量产;


2022年1月,Mobileye在CES大会上发出“软件定义的”成像雷达产品,且其中振荡器、MMIC、处理芯片均为自研。Mobileye预测,软件算法将成为毫米波雷达性能提升的关键;


►资本市场拥抱4D成像雷达。2021年10月,Arbe公司以SPAC方式在纳斯达克上市,成为首个上市的4D成像雷达初创公司。


图表13:4D成像雷达市场标志性事件时间轴


从行业趋势看:智能化趋势确立,有望接替传统雷达加快车端渗透


短期缺芯不改汽车智能化趋势,毫米波雷达是唯一可以全天候工作的传感器,在ADAS感知方案中不可或缺。我们认为,伴随ADAS等级向更高等级自动驾驶迈进,感知方案对毫米波雷达的需求量有望同步提高。


4D成像雷达弥补传统毫米波雷达性能短板,有望替代传统雷达加大在车端的渗透。传统毫米波雷达由于缺乏高度以及静物的探测能力,且角度分辨率较低,在ADAS系统中处于支持性地位。4D成像雷达凭借更出色的性能,我们认为有望逐步替代传统毫米波雷达。


“摄像头+4D成像雷达”的组合不仅能够描绘出行车环境图像、距离,还能对车、人进行识别,探测其角度、高度、速度,输出信息更加丰富。根据Mobileye关于“激光雷达-毫米波雷达”子系统的构想,2022年仍以激光雷达为主、毫米波雷达为辅;至2025年,4D成像雷达取代传统毫米波雷达,整体雷达系统性能得到增强。我们认为,精细的激光光束形成的激光雷达点云,其精度仍是4D成像雷达所无法比拟的,但是性能大幅提升的4D成像雷达仍有望成为ADAS系统核心传感器,与激光雷达共同赋能高等级自动驾驶。


图表14:Mobileye关于未来“激光雷达-毫米波雷达”子系统的构想



目前4D成像雷达行业呈现怎样的格局?


整体市场尚处于发展初期阶段。从时间上看,自Waymo将感知系统中毫米波雷达升级为4D成像雷达以来,产品真正落地车端规模应用不过2年光景,传统Tier-1厂商也是在近两年刚刚布局4D成像雷达,时间尚短。从量产与定点情况看,当前市场上推出的产品数量十分有限,可量产的4D成像雷达产品更少,而宣布在新车型中搭载4D成像雷达的OEM厂商更是仅有宝马、通用、上汽、北汽等企业,市场仍在培育阶段。


技术路线仍未收敛。除超材料路线仍处于实验室阶段外,其余三条路线均具备短期内商业化的可能。我们认为,从不同技术路线的应用情况,我们也能一窥毫米波雷达市场在汽车智能化浪潮下所发生的变局。


►“级联+MIMO”方案多是如大陆、博世、采埃孚等传统Tier-1厂商采用的方案,它们基于德州仪器、恩智浦、英飞凌等传统汽车芯片厂商业已成熟的技术和产品,通过级联方式迅速推出4D成像雷达产品,迎合了下游客户迫切的上车诉求,是市场最早落地定点的群体;


►4D成像雷达专用芯片方案多是初创厂商选择的道路。我们认为这种策略能够避免初创企业与成熟企业的直接竞争;且这类厂商掌握核心技术,产品集成度更高、尺寸更小,有望令初创4D雷达厂商具备差异化优势。一级市场投资人亦更为青睐这类厂商;


► 软件定义雷达,算法“点石成金”。软件算法厂商的进入重塑行业格局,这其中不乏如Oculii的初创企业,还包括如Mobileye这样已具备一定工程能力的企业。


我们认为,当前4D成像雷达市场格局呈现“新旧并存,软硬兼施”的特点,不同厂商有望利用自身的比较优势推动整个行业繁荣发展。


图表15:4D成像雷达厂商布局梳理(海外)


本轮技术迭代中,中国与世界同步。根据我们的梳理,国内4D成像雷达产品于2021年密集发布,在之前也陆续有产品推出,与海外产品推出基本处于同一时间段。与海外厂商相比,我国在上游雷达芯片领域技术较为薄弱,如华为、为升科等厂商的产品均基于TI、NXP等海外传统厂商的标准芯片设计;不过可喜的是,本土企业同样突破了上游雷达芯片的技术瓶颈,并在国产4D成像雷达产品中有所应用。发展地看,本土企业背靠国内智能化需求饱满的市场,我们期待本土企业在产品端与上游元器件侧同时发力,充分受益国内智能化浪潮。


图表16:4D成像雷达厂商布局梳理(中国)


图表17:主要4D成像雷达产品性能对比



相较传统雷达,4D雷达成本会显著上升吗?


传统毫米波雷达成本已经降至20-30美元附近。受益于量产后的成本摊薄以及制造工艺由GaAs(砷化镓)向SiGe(锗硅)、CMOS演进,传统毫米波雷达成本呈现下降趋势,目前处于20-30美元范围。据SystemPlus分析,部分高端产品由于具备视觉处理功能,成本仍在100美元较高水平。例如Veoneer MMRV1的视觉处理器成本占比约为26%,成本约为73美元。


图表18:传统毫米波雷达成本呈下降趋势


4D成像雷达目前尚未量产,初期阶段售价较为昂贵。SystemPlus测算大陆集团ARS540的售价为2276美元,价格高昂。我们认为主要原因在于该产品性能代表行业先进水平,且暂未实现规模销售,因此成本暂未被摊薄。我们认为,4D成像雷达实现规模销售后,合理价位应在100-150美元水平。高度集成化的专用芯片以及软件算法赋能下,雷达能够在大幅提高性能的同时,保证稳定的性价比。根据Arbe公司上市前的路演材料,公司预计2021-25年4D成像雷达产品单价将从1333美元降至111美元,年均复合下降46%。


图表19:Arbe公司对2021-25年收入、销量预测


图表20:Arbe公司对4D成像雷达未来售价预测


降价受降本驱动,4D成像雷达企业毛利率有望维持高位。同样参考Arbe公司对未来降本情况的预测,公司预计4D成像雷达产品单位成本有望从307美元下降至37美元,与此同时毛利率水平维持在65%左右的高位。参考为升科平均45%的毛利率水平(近年降至35%),我们认为传统毫米波雷达厂商新开拓4D成像雷达业务,有望提升公司毛利率水平,增强盈利能力。


图表21:Arbe公司、为升科毛利率水平对比


图表22:Arbe公司对4D成像雷达未来降本趋势预测



适应雷达迭代发展,产业链有何新变化?


半导体工艺:SiGe向CMOS演进


毫米波雷达的半导体工艺历史上有“SiGe(锗硅)取代GaAs(砷化镓)”与“CMOS取代SiGe(锗硅)”两次演进,与之相伴的是更高的集成度、更小的体积以及更低的成本。


►GaAs向SiGe演进。采用GaAs工艺的毫米波雷达需配备7-8颗射频前端芯片、3-4颗基带芯片,成本高昂。2000年开始,SiGe工艺快速发展,基于SiGe工艺的毫米波雷达仅需3-4颗射频前端芯片、1-2颗基带芯片,成本下降、集成度提高,自2010年开始成为主流;


►SiGe向CMOS演进。伴随摩尔定律不断推动,CMOS制程节点不断缩小,晶体管工作频率不断提高。当CMOS制程达到40nm后,其工作频率超过200GHz,满足汽车领域毫米波雷达工作频率的要求;制程达到10nm后,CMOS工作频率超过SiGe,开始逐渐取代SiGe。


CMOS相较SiGe,集成度更高、成本更低。满足车载毫米波雷达工作频率要求的CMOS工艺制程在40nm以下,近年来提升至10nm水平,集成度能达到较高程度,一颗芯片即可代替SiGe工艺所需3-4颗射频前端芯片,使得毫米波雷达产品成本进一步下降40%。CMOS工艺使雷达成本结构发生变化,射频芯片成本占比下降至18%,而数字芯片、后端处理的成本有所提升。


我们认为,提升4D成像雷达性能的重要途径之一是提升天线数量,CMOS凭借高集成度有望在增加天线的同时保持较低的成本,成为4D成像雷达采用的主流半导体工艺。例如德州仪器、恩智浦已分别推出的标准芯片AWR2243、TEF82xx分别采用45nm RFCMOS、40 nm RFCMOS工艺,赋能4D成像雷达产品。


图表23:CMOS与SiGe晶体管工作频率演进脉络


图表24:CMOS与SiGe晶体管工作频率对比


图表25:GaAs、SiGe、CMOS成本构成对比


信号处理:重要性提升,软硬件层面共同提高处理性能


随着CMOS的普及,射频前端成本有望进一步下降,信号处理将成为雷达成本中占比最大的部分。信号处理系统通过嵌入不同的信号处理算法,提取从前端采集得到的中频信号,获得特定类型的目标信息,是毫米波雷达稳定性、可靠性的重要环节。我们认为,信号处理性能可分别从硬件、软件两方面提高。


硬件层面:“DSP+FPGA”融合或成主流。毫米波雷达的数字处理主要通过DSP芯片或FPGA芯片实现。DSP(Digital signal processor,数字信号处理器)处理数字信号,具有低功耗、可编程化、高速、实时性等特点。而FPGA(Field programmable gate array,现场可编程门阵列)可由设计人员现场编程改变器件内部结构及逻辑单元实现各类功能,具备成品速度快、设计灵活、可并行计算等特点。我们认为,考虑到DSP芯片在复杂算法处理上具备优势,FPGA在大数据底层算法上具备优势,“DSP+FPGA”融合有望在4D毫米波雷达实时信号处理系统中普及应用。


软件层面:人工智能加持下一代毫米波雷达。根据安波福的估测,机器学习算法的应用能够将毫米波雷达探测距离延长50%,在200米外也能精确探测小物体。此外,机器学习还能提高对行人、非机动车辆的探测能力,构建行车环境三维图像,减轻多雷达之间的互相干扰。我们认为,边缘侧的机器学习能够丰富4D成像雷达输出的信息,以飨自动驾驶决策层深度学习。


图表26:毫米波雷达硬件变化:信号处理将成为核心环节


下游应用:SLAM、车路协同等新应用推动多元成长


开辟不同应用场景,打开多元成长空间。除自动驾驶外,4D成像雷达凭借更优异的探测性能、更丰富的探测指标,在SLAM(Simultaneous localization and mapping,同步定位与建图)、车路协同、室内机器人等多个领域亦有应用空间。


我们认为,在自动驾驶之外开辟新的落地场景,有望打开4D成像雷达厂商新的业绩增长空间。此外,其他应用场景无需通过车规级认证,相关产品已能够商业化落地,有望较车载4D成像雷达更早创收,缓解厂商早期研发支出压力。


图表27:主要4D成像雷达厂商多元化布局梳理



中国车载4D成像雷达市场空间有多大?


全球各地区的4D成像雷达市场均处于小批量导入阶段,渗透率有望逐渐提升。根据Frost & Sullivan预测,欧美4D成像雷达市场至2024年才初步成熟、形成量产,且4D成像雷达渗透率有望由2024年的1.3%提升至2030年的5%。我们认为该渗透率预测偏低,主要原因在于:


►4D成像雷达首先由前向雷达渗透,再在角雷达中逐渐渗透。前向雷达主要用作车辆前方道路情况探测,行驶情况更加复杂,对毫米波雷达性能要求更高。我们认为4D成像雷达会首先替代前向雷达,而前向雷达与角雷达相比出货量较少,拉低4D成像雷达渗透率;


►4D成像雷达首先在豪华车型或L4 Robotaxi中渗透。4D成像雷达较传统毫米波雷达价格较高,因此有望首先落地对价格不敏感的豪华车型或L4 Robotaxi中,例如Waymo采用6个4D成像雷达,Frost & Sullivan也认为4D成像雷达在L4级别自动驾驶中占比会快速提升。由于豪华车型、L4级别车型占比仍低,因此拉低4D成像雷达渗透率。


图表28:欧美地区毫米波雷达出货情况预测


图表29:欧美地区4D成像雷达各级别ADAS分布情况


我们认为,4D成像雷达在中国市场有望较欧美更快落地。2021年3月上汽R汽车推出ES33车型并宣布该车型将搭载采埃孚4D成像雷达;同时,Arbe公司预计首先于2Q22-4Q22在中国量产4D成像雷达产品后再于欧美市场生产。如此来看,中国已有车型明确搭载4D成像雷达,且2022年将率先有量产产品。我们预计,中国4D成像雷达市场有望于2022年形成。


关键假设思路:


►各级别自动驾驶所需毫米波雷达假设。我们认为目前L1-L2级别车辆搭载毫米波雷达方案以1-3颗为主,但随着ADAS等级提升,单车毫米波雷达需求将增至5颗或以上;


►4D成像雷达对毫米波雷达替代率的假设。我们认为4D成像雷达自2022年开始替代传统毫米波雷达,并首先替代前向雷达。我们对2022-25年综合替代率区分悲观、中性、乐观三种情况,在2025年分别有望达到3.2%、5.5%、8.3%;


►价格与趋势。价格方面,我们参考大陆ARS540,认为当前前向4D成像雷达单价在2000美元左右;并参考当前前向雷达与角雷达价格差异,认为4D成像角雷达价格为1000美元左右。趋势方面,参考Arbe公司对4D成像雷达产品降价趋势的预测,我们估测2022-25年价格将分别下降80%、40%、25%、20%。


结论:


我们测算,2025年中国车载4D成像雷达市场规模,1)悲观情况下,将达到1.9亿美元,2022-25E CAGR达到34%;2)中性情况下,将达到3.6亿美元,2022-25E CAGR达到64%;3)中性情况下,将达到5.4亿美元,2022-25E CAGR达到88%。


图表30:ADAS渗透率假设


图表31:不同级别ADAS对毫米波雷达需求量(左)与4D成像雷达价格预测(右)


图表32:中国车载4D成像雷达市场规模测算



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