中金 | 汽车智能化系列之4D成像雷达:于锦上更添花,由侧幕登前台

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)资料来源:德州仪器官网,博世官网,中金公司研究部相较激光雷达、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资料来源:Uhnder官网,中金公司研究部距离、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资料来源:德州仪器官网,中金公司研究部受限于成本考虑,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)资料来源:R. Nabati, H. Qi, [CenterFusion: Center-based Radar and Camera Fusion for 3D Object Detectio],中金公司研究部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,且具备测高能力资料来源:Oculii官网,中金公司研究部从前文可知,[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芯片级联在微商网一起就能达到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AWR2243四级联设计方案资料来源:德州仪器官网,中金公司研究部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成像雷达资料来源:赛灵思官网,中金公司研究部图表8:Waymo第五代自动驾驶系统感知方案之雷达资料来源:Waymo官网,中金公司研究部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芯片比大拇指还小资料来源:Uhnder官网,中金公司研究部软件算法赋能[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资料来源:Oculii官网,中金公司研究部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资料来源:Metawave官网,中金公司研究部图表12:4D成像雷达四条路线优劣对比资料来源:佐思汽研,中金公司研究部格局变化: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资料来源:各公司官网,中金公司研究部;注:灰框中为对应厂商的合作车企从行业趋势看: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]子系统的构想资料来源:Mobileye官网,中金公司研究部目前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)资料来源:Qorvo,Invisens,各公司官网,汽车之家,融宝互联,中金公司研究部;注:数据时间截止2022年2月17日本轮技术迭代中,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)资料来源:Qorvo,Invisens,各公司官网,汽车之家,融宝互联,中金公司研究部;注:数据时间截止2022年2月17日图表17:主要4D成像雷达产品性能对比资料来源:各公司官网,中金公司研究部相较传统雷达,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资料来源:SystemPlus,中金公司研究部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、销量预测资料来源:Arbe官网,中金公司研究部;注:数据截至2021年3月图表20:Arbe公司对4D成像雷达未来售价预测资料来源:Arbe官网,中金公司研究部;注:数据截至2021年3月降价受降本驱动,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资料来源:Arbe官网,为升科官网,中金公司研究部图表22:Arbe公司对4D成像雷达未来降本趋势预测资料来源:Arbe官网,中金公司研究部适应雷达迭代发展,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资料来源:加特兰官网,中金公司研究部图表24:CMOS与SiGe晶体管工作频率对比资料来源:Waldschmidt, C., Hasch, J., & Menzel, W. (2021). AutomotiveRadar: From First Efforts to Future Systems. IEEE Journal of Microwaves,1(1), 135-148.,中金公司研究部图表25:GaAs、SiGe、CMOS成本构成对比资料来源:加特兰官网,中金公司研究部信号处理: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资料来源:Yole,中金公司研究部下游应用: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资料来源:各公司官网,中金公司研究部中国车载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资料来源:Frost&Sullivan,中金公司研究部;注:数据为Frost&Sullivan预测图表29:欧美地区4D成像雷达各级别ADAS分布情况资料来源:Frost&Sullivan,中金公司研究部;注:数据为Frost&Sullivan预测我们认为,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渗透率假设资料来源:工信部官网,中金公司研究部图表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)资料来源:Yole,高工产研,SystemPlus,Arbe,中金公司研究部图表32:中国车载4D成像雷达市场规模测算资料来源:工信部官网,Yole,高工智能汽车,SystemPlus,Arbe公司,中金公司研究部文章来源本文摘自:2022年2月18日已经发布的>陈昊 SAC 执证编号:S0080520120009 SFC CE Ref:BQS925李诗雯 SAC 执证编号:S0080521070008 SFC CE Ref:BRG963彭虎 SAC 执证编号:S0080521020001 SFC CE Ref:BRE806法律声明向上滑动参见完整法律声明及二维码特别提示本公众号不是中国国际金融股份有限公司(下称[中金公司])研究报告的发布平台。本公众号只是转发中金公司已发布研究报告的部分观点,订阅者若使用本公众号所载资料,有可能会因缺乏对完整报告的了解或缺乏相关的解读而对资料中的关键假设、评级、目标价等内容产生理解上的歧义。订阅者如使用本资料,须寻求专业投资顾问的指导及解读。本公众号所载信息、意见不构成所述证券或金融工具买卖的出价或征价,评级、目标价、估值、盈利预测等分析判断亦不构成对具体证券或金融工具在具体价位、具体时点、具体市场表现的投资建议。该等信息、意见在任何时候均不构成对任何人的具有针对性的、指导具体投资的操作意见,订阅者应当对本公众号中的信息和意见进行评估,根据自身情况自主做出投资决策并自行承担投资风险。中金公司对本公众号所载资料的准确性、可靠性、时效性及完整性不作任何明示或暗示的保证。对依据或者使用本公众号所载资料所造成的任何后果,中金公司及/或其关联人员均不承担任何形式的责任。本公众号仅面向中金公司中国内地客户,任何不符合前述条件的订阅者,敬请订阅前自行评估接收订阅内容的适当性。订阅本公众号不构成任何合同或承诺的基础,中金公司不因任何单纯订阅本公众号的行为而将订阅人视为中金公司的客户。一般声明本公众号仅是转发中金公司已发布报告的部分观点,所载盈利预测、目标价格、评级、估值等观点的给予是基于一系列的假设和前提条件,订阅者只有在了解相关报告中的全部信息基础上,才可能对相关观点形成比较全面的认识。如欲了解完整观点,应参见中金研究网站(http://research.cicc.com)所载完整报告。本资料较之中金公司正式发布的报告存在延时转发的情况,并有可能因报告发布日之后的情势或其他因素的变更而不再准确或失效。本资料所载意见、评估及预测仅为报告出具日的观点和判断。该等意见、评估及预测无需通知即可随时更改。证券或金融工具的价格或价值走势可能受各种因素影响,过往的表现不应作为日后表现的预示和担保。在不同时期,中金公司可能会发出与本资料所载意见、评估及预测不一致的研究报告。中金公司的销售人员、交易人员以及其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本资料意见不一致的市场评论和/或交易观点。在法律许可的情况下,中金公司可能与本资料中提及公司正在建立或争取建立业务关系或服务关系。因此,订阅者应当考虑到中金公司及/或其相关人员可能存在影响本资料观点客观性的潜在利益冲突。与本资料相关的披露信息请访http://research.cicc.com/disclosure_cn,亦可参见近期已发布的关于相关公司的具体研究报告。本订阅号是由中金公司研究部建立并维护的官方订阅号。本订阅号中所有资料的版权均为中金公司所有,未经书面许可任何机构和个人不得以任何形式转发、转载、翻版、复制、刊登、发表、修改、仿制或引用本订阅号中的内容。

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