（报告出品方：申万宏源研究）

1.毫米波雷达持续降本推动渗透至中低端车型

1.1降本主因：核心芯片工艺改进，成本下降70%

毫米波雷达核心元器件主要是MMIC、毫米波雷达专用处理器、PCB，占BOM比重分别为20%、30%、10%。毫米波雷达MMIC芯片集成了锯齿波发生器、合成器、功率放大器PA、低噪声放大器LNA、滤波器、模数转换器ADC等器件；主要作用是产生并放大、接收毫米波信号，最后将毫米波信号转化为数字信号。毫米波雷达专用处理器集成了CPU、雷达信号专用处理单元、存储（SRAM、Flash、DDR/LPDDR），其中雷达信号专用处理单元可以是FPGA、DSP、或者专用单元。

从毫米波雷达工作流程也可以看出，“MMIC”芯片和“雷达专用处理器”是毫米波雷达最核心的两大元器件。以77GHz车载毫米波雷达为例，MMIC芯片上的锯齿波发生器和合成器生成25.3-27GHz周期性的Chirp信号，经过3倍频器将Chirp信号的频率变换为76-81GHz，一部分信号被传输至混频器另一部分传输至移相器将信号的相位移动一定角度，再经过功率放大器（PA）放大信号之后通过发射天线将Chirp信号发射到远方物体上，经过物体反射由接收天线接收反射回来的信号。反射回来的信号经过低噪声放大器（LNA）放大天线接收到的信号并且降低噪声干扰之后，传到混频器将Rx信号和Tx信号进行混频得到IF中频信号，传输到低通滤波器（用于限制信号，仅允许频率之差的信号通过）,通过ADC进行采样和模数转换最终将中频信号转化为数字信号——以上所有过程由MMIC芯片器件完成处理。之后，数字信号再传输到集成了DSP和MCU的毫米波雷达专用处理器上经过算法计算出距离、速度、方位角和俯仰角，并进行目标分类和识别。

MMIC芯片工艺改进（GaAs-SiGe-CMOS）推动车载毫米波雷达系统成本持续下行至初代工艺对应成本的30%。（1）GaAs工艺时代（-）：早期PCBA上大部分的器件都可以使用硅来制造，只有射频部分没有办法使用，主流都是采用砷化镓（GaAs）的工艺来制造；由于砷化镓工艺所需要的材料比较稀缺，不管是材料成本和制造成本都比较高，对于生产线的要求也很高。因此在年之前，毫米波雷达中的前端射频芯片最初也是使用的GaAs工艺，而且集成度很低，一个毫米波雷达只需要7-8颗MMICs、3-4颗BBICs，所以前端射频芯片成本非常高占毫米波雷达整体成本大约40%左右。（2）SiGe工艺时代（-）：SiGe（锗硅）拥有硅工艺的集成度、良率和成本优势，从年开始SiGe工艺逐渐代替GaAs工艺，毫米波雷达前端射频芯片的集成度大幅提升，一个毫米波雷达只需要2-5颗MMICs、1-2颗BBICs，毫米波雷达整个系统成本降低50%，其中前端射频芯片MMIC占总成本比重从40%下降至36%。（3）CMOS工艺时代（年至今）：最初CMOS工艺没法用在毫米波雷达芯片，是因为不能工作在高频中，以nm为例，SiGe可以工作在GHz以上，而CMOS工作频率只能达到40GHz；直到年工艺进步到40nm，才使得CMOS用于77GHz毫米波雷达成为可能。由于CMOS晶圆价格非常便宜（SiGe是8英寸晶圆，CMOS是12英寸晶圆，1个12英寸晶圆比8英寸晶圆产出的芯片数量要多很多，SiGe单颗芯片成本比CMOS高约20%）而且集成度非常高（可以把MMIC和数字处理芯片同时集成到一起），一个毫米波雷达只需要1颗MMIC芯片、1颗BBIC芯片；CMOS工艺与上一代SiGe相比，毫米波雷达整体系统成本进一步下降了40%，其中MMIC占系统总成本比重从36%下降至18%。（4）SoC时代（年至今）：还会带来30%的成本降低，而CMOSAiP（封装天线）将会让成本进一步下降。

1.2降本次因：国产突破，打破垄断利润

国内77GHz毫米波雷达启动是在年，国内最早量产国产24GHz毫米波雷达是在年，国产厂商最早量产国产77GHz毫米波雷达是在年。年左右，NXP向国内少数本土企业开放77GHzCMOS毫米波雷达芯片，国产毫米波雷达的征程由此开始。年TI向任意客户全面开放77GHzCMOS毫米波雷达芯片，引发了第一波车载毫米波雷达创业热潮。年，以森思泰克、华域汽车为代表的国产毫米波雷达厂商率先量产24GHz毫米波雷达。年森思泰克、纳瓦电子率先量产77GHz毫米波雷达，随后华域汽车、德赛西威、楚航科技等国产厂商也陆续量产77GHz雷达。从年以来毫米波雷达价格呈现持续下降趋势，主要由于雷达获得国产突破，国内厂商将长期占据垄断地位的海外雷达厂商价格打了下来。目前角雷达单价大约元，普通3D/4D前雷达单价大约元，4D成像毫米波雷达单价大约1元，而4D成像雷达价格将从1元下降至元左右。

1.3降本次因：77GHz全面替代24GHz

77GHz毫米波雷达必然将完全取代24GHz毫米波雷达，一方面是因为性能上：77GHz毫米波雷达的波长比24GHz更小，并且可用带宽比24GHz更大，从原理上来讲就可以实现更好的性能。A.波长差异：77GHz毫米波波长是3.9mm，24GHz毫米波波长大约12.5mm。B.可用带宽差异：76-77GHz有1G频段可以用，而77-81有4G频段可以用；而在24GHz这个频段只有M可以用。上述两个原理上的差异会直接导致以下性能指标上的差异：（1）距离分辨率：扫频带宽越宽，距离分辨率越小。77GHz的扫频带宽是24GHz的4倍甚至16倍，77GHz毫米波雷达能够实现更小的距离分辨率，性能更好。实际上，77GHz雷达可实现的距离分辨率通常为4cm，24GHz雷达分辨率为75cm。（2）速度分辨率：假设帧周期相同，和波长越小，速度分辨率越小。77GHz的波长是24GHz的1/3，所以77GHz毫米波雷达的速度分辨率要比24GHz精细3倍以上。（3）角分辨率：假定PCB面积相当，那么角分辨率是和PCB天线阵的电尺寸大小是正相关的。在相等的PCB面积下，波长越小，能够摆放的天线和天线阵就越大（因为天线间距一般设为波长的一半），所以能够提升角分辨率。

另一方面是因为从成本上讲，77GHz雷达工作波长变小，对应雷达天线尺寸和口径变小能够让雷达尺寸变小进而成本降低。天线间隔一般取波长的一半，而77GHz的电磁波波长是24GHz的1/3，因此整体天线阵列尺寸也可以分别在长和宽上减小约3倍。

1.年中国市场规模预计亿

年中国乘用车前雷达、后角雷达、前角雷达的前装渗透率分别为34%、14%、2%。年中国乘用车前装毫米波雷达出货量总计万颗，同比+42.3%，其中：前雷达万颗，同比+27%，渗透率为33.9%。角雷达万颗，同比+63%，其中：后角雷达万颗，渗透率14%；前角雷达88万颗，渗透率2%。

预计行泊一体5V5R方案占比提升+ADAS渗透率提升将带动中国乘用车毫米波雷达市场规模从年的52亿升至年的亿。年，L1级ADAS系统的主流感知方案1R1V和1R的市场份额开始萎缩，3R1V方案（1个前雷达+2个后角雷达）占比上升；L2级ADAS系统感知方案中，1R1V份额下滑，但仍然是市场主流，3R1V占比上升，5R1V方案（1个前雷达+2个后角雷达+2个前角雷达）逐步增长。根据下表中的假设，我们计算得到年中国乘用车毫米波雷达市场规模为52亿，其中前雷达35亿，后角雷达14亿，前角雷达2亿；我们预计年毫米波雷达市场规模为亿，其中前雷达92亿（4D成像雷达占48亿），后角雷达67亿，前角雷达45亿。

2.雷达的两大难点：设计和量产

雷达设计能力核心体现在天线设计和软件算法两个环节。天线设计是各家雷达厂商能够做出差异化的关键环节之一，决定了方位角和俯仰角性能（视场角、角分辨率、角度精度）。以天线布局设计为例：同样是3发4收雷达，大陆集团、维宁尔、采埃孚在天线阵列设计上就很不一样，水平和垂直方向上的天线间隔和天线数量不同，进一步影响了方位角和俯仰角性能（视场角、角度精度、角分辨率，具体关系见最后一节附录中的公式）。例如大陆集团3发4收MRR虚拟阵列水平孔径有31个单位，垂直孔径有2个单位；Veoneer的3发4收SRR水平孔径有13个单位，垂直孔径有2个单位——这两款雷达物理天线数量都是相同的，但是对应虚拟阵列水平孔径不同，是由天线布局上的差异带来的。

软件算法包括信号处理算法和数据处理算法，分别针对“信号处理”和“数据处理”两个雷达计算环节，前者在DSP上计算，后者在MCU上计算。“信号处理”环节是将ADC采样后的原始数据计算处理转化为点云数据的过程；“数据处理”是对点云数据处理的过程，包括追踪、目标分类、数据融合等环节以及更上层的ACC/AEB/BSD等应用算法。举例说明算法对雷达性能的影响：（1）案例1-超分辨算法：如何提升雷达角分辨率是各家雷达厂商最

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