國(guó)產(chǎn)化十年，毫米波雷達(dá)等來(lái)春天

去年底，毫米波雷達(dá)龍頭承泰科技遞交招股書(shū)，頭頂華為光環(huán)的創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)、與大客戶比亞迪的深度捆綁、加上大寫(xiě)加粗的戰(zhàn)略性虧損，是當(dāng)下新能源車供應(yīng)商的典型寫(xiě)照。

毫米波雷達(dá)是承泰科技主營(yíng)也是唯一的產(chǎn)品，第5.5代4D高分辨率毫米波雷達(dá)成功搭上比亞迪的順風(fēng)車。去年上半年，承泰97.4%的收入來(lái)自比亞迪，四舍五入也算弗迪系[1]。

拿了大哥的訂單，自然也要幫檔槍子。2022年開(kāi)始，隨著汽車價(jià)格戰(zhàn)炮火連天，承泰毫米波雷達(dá)平均售價(jià)不斷降低，去年上半年，性能突出的前向雷達(dá)價(jià)格已經(jīng)腰斬。

與之對(duì)應(yīng)，毛利率也大幅縮水，單顆利潤(rùn)不到20元，賣一顆只賺一杯奶茶錢。

價(jià)格戰(zhàn)在當(dāng)下的環(huán)境里不是個(gè)好詞，但終究是市場(chǎng)整合出清的信號(hào)與必經(jīng)階段。從近乎一片荒蕪，到殺成刺刀見(jiàn)紅的紅海，國(guó)產(chǎn)毫米波雷達(dá)只用了一個(gè)十年。

不完美傳感器

對(duì)著純視覺(jué)路線大鳴大放的特斯拉，早年也曾和毫米波雷達(dá)眉來(lái)眼去。

在2016年那場(chǎng)著名的車禍中，開(kāi)著輔助駕駛的Model S撞上橫穿馬路的18輪貨車，率先暴露視覺(jué)方案的短板。由于大晴天逆光，攝像頭未能識(shí)別出與天空“融為一體”的白色貨車車廂，最終釀成悲劇[2]。

事故發(fā)生后，馬斯克當(dāng)即下旨扶正毫米波雷達(dá)，改變此前“視覺(jué)為主，雷達(dá)為輔”的傳感器架構(gòu)，目的就是強(qiáng)化AEB功能。

換句話說(shuō)，特斯拉并非天生視覺(jué)派，中途也溜過(guò)號(hào)開(kāi)過(guò)小差。

對(duì)輔助駕駛來(lái)說(shuō)，芯片是大腦，傳感器是眼睛，用來(lái)感知周圍環(huán)境信息。主流的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)四類。

攝像頭理論上最接近人眼，但需要搭配算法才能準(zhǔn)確感知。而且攝像頭對(duì)光線要求很高，暗光強(qiáng)光都影響視力。

毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)屬于主動(dòng)式傳感器，直接發(fā)射電磁波探測(cè)，不存在“能不能看見(jiàn)”的問(wèn)題，受光線影響也小，可以彌補(bǔ)攝像頭的短板。

特斯拉最終選用毫米波雷達(dá)，核心在于成本，當(dāng)時(shí)一臺(tái)激光雷達(dá)價(jià)值上萬(wàn)美元，毫米波雷達(dá)幾百美元就能上車。

毫米波雷達(dá)的優(yōu)缺點(diǎn)非常明顯。一方面，它不受光線和天氣影響，可以365天無(wú)差別到崗。尤其是雨霧天氣下，激光雷達(dá)探測(cè)效果明顯減弱，毫米波雷達(dá)完全不受影響。

馬斯克曾希望用毫米波雷達(dá)替代激光雷達(dá)的效果

但另一方面，毫米波雷達(dá)在分辨率上有著天然短板，如同“靈敏的盲人”。

一是橫向角分辨率很低，即發(fā)出的波束較寬，難以區(qū)分開(kāi)緊鄰物體。一旦距離變遠(yuǎn)，就容易將并排行駛的兩輛摩托車識(shí)別為一輛大貨車。

二是沒(méi)有俯仰角信息，缺乏測(cè)高能力。不同高度的物體投影在同一二維平面，很難分清是路障車還是高架橋，一旦算法識(shí)別不準(zhǔn)，要么引發(fā)“幽靈剎車”，要么直沖9?站臺(tái)。

基于這種情況，毫米波雷達(dá)通常會(huì)將靜止物體當(dāng)作雜波過(guò)濾，以免出現(xiàn)誤報(bào)。但這樣一來(lái)，又不可避免又出現(xiàn)漏報(bào)。因此大部分輔助駕駛系統(tǒng)里，毫米波雷達(dá)都得聽(tīng)攝像頭的指示。

角分辨率指區(qū)分開(kāi)兩個(gè)相鄰目標(biāo)的最小夾角；圖片來(lái)源：ADI

相比之下，激光雷達(dá)的角分辨率遠(yuǎn)在毫米波雷達(dá)之上。早期機(jī)械式激光雷達(dá)可以借助內(nèi)部若干個(gè)激光器進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)掃描，完成3D建模。線束越多，點(diǎn)云越密集，成像越清晰。

馬斯克原本的想法是用軟件算法突破毫米波雷達(dá)的性能上限，但雷達(dá)分辨率和硬件配置綁定，視野粗糙更多是設(shè)計(jì)本身的問(wèn)題，軟件能改變世界，卻改變不了物理學(xué)。

2021年，隨著特斯拉自研視覺(jué)算法大突破，毫米波雷達(dá)成為犧牲品，到后來(lái)新車外觀只剩下攝像頭堅(jiān)挺如初。

當(dāng)特斯拉堅(jiān)定純視覺(jué)路線一百年不動(dòng)搖，被拋棄的毫米波雷達(dá)反倒在中國(guó)煥發(fā)青春。

“4D”變形記

馬斯克揮刀砍向毫米波雷達(dá)前夕，后者完成了一次技術(shù)大升級(jí)，從3D進(jìn)化到4D。

3D毫米波雷達(dá)只提供速度、距離和方位角信息，缺乏測(cè)高能力，顧名思義，4D毫米波雷達(dá)能額外提供俯仰角信息。

而在4D毫米波雷達(dá)中，又有一類成像雷達(dá)，特點(diǎn)是分辨率大幅提升，點(diǎn)云更密集，可以勾勒出目標(biāo)物體輪廓，區(qū)分路障車和高架橋的能力突飛猛進(jìn)。

所以，4D成像毫米波雷達(dá)不是簡(jiǎn)單地增加一個(gè)“D”，而是感知能力有了結(jié)構(gòu)性提升。

2020年前后，主要廠商的4D成像雷達(dá)陸續(xù)發(fā)布，大陸、采埃孚等國(guó)際Tier1忙于第一批定點(diǎn)項(xiàng)目交付。行業(yè)整體處于技術(shù)不算特別成熟、成本不是特別實(shí)惠的階段，大規(guī)模應(yīng)用看似頗有難度。

只是馬斯克沒(méi)有料到，4D成像雷達(dá)幾乎拿到激光雷達(dá)的爽文劇本，技術(shù)不斷突破，成本快速下降，短短幾年時(shí)間便讓激光雷達(dá)如坐針氈，如臨大敵。

毫米波雷達(dá)的性能離不開(kāi)一個(gè)指標(biāo)——角分辨率。角分辨率和天線孔徑有關(guān)，孔徑越大，雷達(dá)看得越清晰。類似于幾十年前的衛(wèi)星鍋，鍋蓋越大，信號(hào)越強(qiáng)。

但汽車不能頭頂大鍋上路，只能另辟蹊徑擴(kuò)大孔徑。

主流方案是級(jí)聯(lián)多顆射頻芯片，將幾顆完全相同的芯片懟在一塊PCB板上，利用MIMO（多發(fā)多收）技術(shù)虛擬出更多天線通道，增大虛擬孔徑。

簡(jiǎn)單理解，天線孔徑相當(dāng)于一幅馬賽克拼圖的尺寸，決定著清晰度的理論上限。天線通道是組成拼圖的碎片，數(shù)量越多，畫(huà)面細(xì)節(jié)越豐富，成像越清晰。

比如4發(fā)4收（4T4R）等效16個(gè)虛擬通道，級(jí)聯(lián)四顆射頻芯片，理論上能分別得到16個(gè)發(fā)射通道和接收通道，虛擬通道數(shù)增加到256個(gè)，變相擴(kuò)大天線孔徑。

相比3D雷達(dá)的3T4R等效12個(gè)通道，4D成像雷達(dá)的可用通道數(shù)多達(dá)10倍以上。好處是分辨率高了，壞處是成本功耗會(huì)增加，獲取可靠的雷達(dá)信號(hào)難度也會(huì)增加，導(dǎo)致后端處理器算力必須升級(jí)，牽一發(fā)動(dòng)全身。

4D成像雷達(dá)通常要先生成點(diǎn)云，再基于后端算法勾勒目標(biāo)輪廓；圖源@賽恩領(lǐng)動(dòng)

目前，4D成像雷達(dá)已經(jīng)可以比肩64線激光雷達(dá)，相比高線束激光雷達(dá)仍有差距。這也讓4D成像雷達(dá)的市場(chǎng)需求沿著兩條路徑分化：

一是對(duì)成本極其敏感的中低端車型，車企樂(lè)見(jiàn)用4D成像雷達(dá)替代激光雷達(dá)，把輔助駕駛的成本打下來(lái)。鑒于激光雷達(dá)價(jià)格越打越低，4D成像雷達(dá)只能硬著頭皮跟進(jìn)。

二是對(duì)成本無(wú)所謂的旗艦和高端車型，4D成像雷達(dá)與攝像頭、激光雷達(dá)一應(yīng)俱全，理論上三者互補(bǔ)冗余。

在“全民智駕”的口號(hào)中，去年全年，乘用車前裝4D毫米波雷達(dá)搭載量超過(guò)1500萬(wàn)顆，占毫米波雷達(dá)總量的三分之一，其中級(jí)聯(lián)4D成像雷達(dá)交付量近260萬(wàn)顆[4][5]。

當(dāng)年3D毫米波雷達(dá)取代2D毫米波雷達(dá)（僅能測(cè)距測(cè)速）耗時(shí)超過(guò)十年，原因就是前者價(jià)格昂貴，僅供豪華車專享。

時(shí)至今日，4D毫米波雷達(dá)開(kāi)始替代3D雷達(dá)，但有了中國(guó)公司參與，事情就沒(méi)那么簡(jiǎn)單了。

抄近道不可恥

一輛車上，除去艙內(nèi)毫米波雷達(dá)，艙外主要有前向雷達(dá)和角雷達(dá)之分。角雷達(dá)主要用于盲區(qū)監(jiān)測(cè)、變道輔助；前向雷達(dá)和主動(dòng)安全有關(guān)，適用場(chǎng)景包括ACC、AEB，對(duì)性能要求更高，也意味著對(duì)供應(yīng)商的篩選更嚴(yán)苛。

在前向雷達(dá)市場(chǎng)，博世、大陸、電裝三家公司一共拿走了約7成份額——這是被大量中國(guó)公司稀釋后的數(shù)字。

主流的毫米波雷達(dá)配置有3R和5R，5R即1顆前向雷達(dá)加4顆角雷達(dá)

世紀(jì)初的十年，毫米波雷達(dá)的故事集中在中國(guó)以外，整個(gè)市場(chǎng)被國(guó)際Tier1牢牢把持，最具代表性的是“ABCD”字母組合背后的奧托立夫、博世、大陸和德?tīng)柛＃ê蟛鸱譃榘膊ǜ＃?/p>

博世大陸從上世紀(jì)開(kāi)始研發(fā)毫米波雷達(dá)，憑借“改進(jìn)一代、設(shè)計(jì)一代、預(yù)研一代”的思路，長(zhǎng)期掌握著技術(shù)主導(dǎo)權(quán)。

由于雷達(dá)橫跨微波通信、信號(hào)處理、天線設(shè)計(jì)和算法開(kāi)發(fā)等多門(mén)學(xué)科，同時(shí)又有較高的制造壁壘，因而國(guó)內(nèi)第一波創(chuàng)業(yè)潮里，海歸派是一個(gè)重要分支。另一批是擁有相關(guān)技術(shù)背景的創(chuàng)業(yè)公司，承泰科技就在此列。

2015年前后，毫米波雷達(dá)初創(chuàng)公司相繼成立，彼時(shí)新能源車的風(fēng)席卷中國(guó)，官方也在著手準(zhǔn)備，為新車安全測(cè)試體系C-NCAP引入AEB項(xiàng)目，某種程度上引燃了毫米波雷達(dá)的創(chuàng)業(yè)潮。

不過(guò)，由于優(yōu)質(zhì)資源都被國(guó)際巨頭掌握，國(guó)內(nèi)公司大多只能從角雷達(dá)做起——即從盲區(qū)監(jiān)測(cè)這類“邊角料”功能切入，還得分出精力做做安防/交通雷達(dá)賺生活費(fèi)。

沒(méi)想到2021年，汽車產(chǎn)業(yè)面臨史詩(shī)級(jí)芯片短缺，毫米波雷達(dá)同樣受到波及。

當(dāng)時(shí)，博世雷達(dá)芯片大量缺貨，國(guó)內(nèi)超過(guò)10家車企受到影響，理想、小鵬等新勢(shì)力被迫優(yōu)先交付雷達(dá)用量少的車型，或者先交車后補(bǔ)裝雷達(dá)[7]。

國(guó)內(nèi)新能源車市場(chǎng)大爆發(fā)疊加全球供應(yīng)鏈危機(jī)，客觀上把大量的增量市場(chǎng)份額讓給了近水樓臺(tái)的本土供應(yīng)商，讓后者拿到寶貴的訂單，完成自我造血。

到2023年前后，高階智駕市場(chǎng)爆發(fā)，高速和城區(qū)領(lǐng)航輔助駕駛功能大量上車，角雷達(dá)進(jìn)入批量的國(guó)產(chǎn)替代階段，4D成像雷達(dá)也交出第一份成績(jī)單。

從年初理想L7搭載森思泰克4D成像雷達(dá)上市，到年末蔚來(lái)ET9首發(fā)賽恩領(lǐng)動(dòng)的同類產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)4D成像雷達(dá)的量產(chǎn)時(shí)間表與國(guó)際Tier1史無(wú)前例地接近。

也是此時(shí)，國(guó)內(nèi)毫米波雷達(dá)公司開(kāi)始在前向雷達(dá)市場(chǎng)有了姓名。

當(dāng)中國(guó)公司和國(guó)際Tier1為同一個(gè)項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)，價(jià)格戰(zhàn)就不可避免。目前，雙級(jí)聯(lián)4D成像雷達(dá)已經(jīng)徘徊在千元附近。

縱觀新能源車產(chǎn)業(yè)鏈，中國(guó)公司從末端撕開(kāi)巨頭壟斷，參與全球化競(jìng)爭(zhēng)的敘事屢見(jiàn)不鮮，以價(jià)格戰(zhàn)形式呈現(xiàn)的殘酷出清難以避免。對(duì)毫米波雷達(dá)來(lái)說(shuō)，這場(chǎng)耐力賽剛剛進(jìn)入最膠著的階段。

[1] 承泰科技招股書(shū)

[2] Deadly Tesla Crash Exposes Confusion over Automated Driving，Scientific American

[3] Elon Musk is lying about Tesla’s self-driving and I have the DMs to prove it，electrek

[4] 增幅近900%，4D雷達(dá)剛需爆發(fā)，破解法規(guī)、性能與成本多重困局，高工智能汽車

[5] 中國(guó)乘用車ADAS市場(chǎng)分析，蓋世汽車

[6] 雷達(dá)老兵回國(guó)創(chuàng)業(yè)，造20款毫米波雷達(dá)，與博世大陸正面剛，車東西

[7] 小鵬P5被迫采取雷達(dá)補(bǔ)裝交付方案，缺芯又成罪魁禍?zhǔn)祝谝回?cái)經(jīng)