特斯拉和华为押注4D成像雷达技术，谁家芯片方案最有看点？-天天即时看

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电子发烧友原创章鹰6月8日，在比亚迪年度股东大会上，董事长王传福表示，今年汽车已经从供不应求转向了供大于求，汽车行业的窗口期只有3-5年，车型和技术路线的选择非常重要。汽车工业的上半场是电动化，下半场是智能化。比亚迪在电动化已经具备强劲实力，但是在智能化方面存在短板，在自动驾驶领域的推进不如特斯拉、小鹏、华为等企业。近期，特斯拉黑客@greentheonly通过拆解，揭秘了特斯拉Hardware 4（HW4）自动辅助驾驶计算机的组成，HW4 硬件继续基于三星Exynos 芯片。二代FSD的 CPU内核由 12 个增加至 20 个，运行频率在 1.37GHz-2.35GHz 之间。

单从接口看，HW4.0 至少有两个以太网接口，从连接器判断是标准的单对线车载以太网，不是早期的 EAVB 以太网。新增以太网接口正是为了对接特斯拉自己开发的4D 毫米波雷达，传统毫米波雷达用 CAN或 CAN-FD 连接，4D 毫米波雷达信息量大，需要用百兆以太网。据猜测特斯拉重新搭载的4D雷达或来自以色列企业Arbe——特斯拉在2022年底递交的雷达硬件备案材料中提到了Phoenix，而Arbe的4D成像雷达也叫Phoenix。特斯拉的传感器方案，经历了“多传感器融合”、“纯视觉”和“4D毫米波雷达+视觉”3个阶段，为何特斯拉在HW4.0采用4D毫米波雷达方案？据悉，目前除特斯拉外，宝马、通用、长安等多家车企均对4D毫米波雷达有所布局，部分车型会在2023年交付。4D毫米波雷达到底有何优势会获得多家车企青睐？从成本和性能角度，4D毫米波雷达为何会加速量产上车？4D毫米波雷达上下游产业链前景如何？本文进行详细解析。4D毫米波雷达为何走红？面向L3及更高自动驾驶，性能具备三大优势毫米波雷达由于具备全天候全天时的探测能力，再加上通过直接测量距离和速度，更容易实现对目标运动状态的检测，正逐渐在越来越多的新车上搭载。然而面对L3以及更高级别自动驾驶，传统毫米波雷达的短板逐步呈现。它存在无法高密度点云成像，不能有效地解析目标的轮廓与类别、角分辨率低、不能检测静止目标等技术局限，难以满足自动驾驶向上发展需求。早在2021年，华为就发布了高分辨率4D成像雷达，华为智能汽车解决方案BU融合感知产品部R&C苗立靖认为，4D 是指检测目标的 4 个维度，包括它的速度、距离、水平角度和垂直角度。传统雷达最大缺点是水平分辨能力不足，不支持垂直分辨，导致看不清、看不准。近年来自动驾驶事故中，感知不足是重要原因之一。

高分辨4D成像雷达三大优势：1、大阵列、高分辨率；2、大视场、无模糊；3、相比于3D毫米波雷达具有天线数量多且密度高、输出的点云图像密度更高等特点。NXP半导体Radar & V2X产品市场经理杨昌表示，4D毫米波雷达在3D毫米波雷达水平方向天线的基础上，增加布置垂直方向上的收发天线，从而增加对目标高度的估计。相比于3D毫米波雷达具有天线数量多且密度高、输出的点云图像密度更高等特点。在距离分辨率、距离精度、角度分辨率、角度精度、速度分辨率和速度精度等方面都有所提升。据悉，4D毫米波雷达探测距离更长，最远探测距离可以达到300多米，目标点云更密集，可以形成点云成像级的输出，进而可以使用数据驱动的方式进行图像识别。目前TeslaHW4.0已从纯摄像头的视觉方案回归到4D毫米波雷达的视觉方案，国内的上汽飞凡R7、飞凡F7、深蓝SL03都已经搭载了4D毫米波雷达，4D毫米波雷达正在成为自动驾驶系统传感器的“明日之星”。据高工智能汽车研究院预计，2023年中国乘用车市场前装4D毫米波雷达将突破百万颗，到2025年4D成像雷达占全部前向毫米波雷达的比重有望超过40%。华泰证券预测，2030 年中国 4D 毫米波雷达市场规模有望达到449 亿元。性能角度看，他们预测4D 毫米波雷达未来在分辨率上或可逼近16-64 线的激光雷达。4D毫米波雷达产业链梳理！成本和芯片性能优势助力量产上车毫米波雷达产业链主要分为上游射频MMIC芯片、高频 PCB、处理芯片以及后端算法等相关企业，中游包括成品4D 毫米波雷达的生产企业，下游则为主机厂。我们可以从下图看一下4D毫米波雷达主要结构。

图片来自天风证券研究所

据悉，目前已发布4D毫米波雷达样机并与国内车企达成合作的厂商包括经纬恒润、华为、威孚高科、楚航科技、联合光电等。上游芯片厂商主要包括射频芯片和处理器，主要企业包括德州仪器、赛灵思、NXP、英飞凌等，伴随着4D算力诉求提升，逐渐分化成FPGA和DSP两大阵营。目前，4D 毫米波雷达主流产品一般采用 2 片或 4 片 MMIC 级联的技术方案，也有部分厂商采用单芯片集成的技术方案。2019年，以色列公司Arbe发布了采用专利芯片组技术的车规级4D成像雷达测试版产品——Phoenix。此后，Waymo、大陆集团、采埃孚、安波福、博世等国际科技巨头开始陆续宣布相关动态。Waymo于2020年宣布在第五代自动驾驶感知套件中推出4D成像雷达；大陆集团在2020年宣布2021年其首个4D毫米波雷达量产解决方案，并表示宝马将成为首家量产搭载汽车制造商。采埃孚2021年宣布从上汽集团获得4D长距离成像雷达技术的生产订单，2022年正式供货。博世2021年在中国市场首次对外亮相第五代雷达至尊版，即4D成像雷达。2021 年，华为在上海车展发布 12 发 24 收的 4D毫米波雷达，采用4 片 3 发 6 收的芯片级联而成。6月14日，TI现场应用工程师何伟键在电子发烧友汽车电子技术创新论坛上表示，TI毫米波雷达在自动驾驶领域已完成第二代产品的迭代，相较于第一代产品在最大的区别在于，射频性能有50%以上的提升。在4D毫米波雷达领域，TI也推出了具有针对性的解决方案，可以通过多片TI的毫米波雷达射频前端进行级联，建立起一个多发多收的智能感知系统，以此保证在高角度分辨率的情况下能够探测到更远的距离（300m以上）。

图：TI的毫米波雷达产品展示 电子发烧友拍摄

TI第一代产品主要用来做角雷达，其中用AWR1642 做后角雷达，用AWR1843 做 4D 角雷达；第二代产品用来做前雷达和高端角雷达，其中 AWR2243用来做4D 成像毫米波雷达，用 AWR2943 和 AWR2944 做高端前角雷达和前雷达。根据佐思汽车研究发现，主要由于采用不同类型的处理器，特斯拉4D毫米波雷达方案的BOM成本大约为120美元，NXP的方案则要低20-30美元。NXP的4D毫米波雷达采用3发4收的TEF82xx收发器级联，4片级联192通道，8片级联可达768通道，已经和8线机械旋转激光雷达效果相近。

NXP半导体Radar & V2X产品市场经理杨昌表示，前两年，毫米波雷达一直是车身感知的短板，甚至部分车企在对毫米波雷达减配。随着集成电路的发展，基于新一代集成电路芯片的毫米波雷达传感器逐渐崭露头角，美国的头部电动车企在新车中加装了4D毫米波传感器。NXP设定入门级的4D毫米波雷达，采用4片TEF82XX收发器级联，一片S32R45配合做运算，高端的可采用6-8片TEF82XX收发器级联，需要两片S32R45做运算。NXP推出更高性价比的雷达处理器S32R41，专为L2+自动辅助驾驶应用量身定制。S32R45雷达处理器是作为恩智浦第6代汽车雷达芯片组系列中的旗舰产品，主力市场是面向更高级别自动驾驶。天风证券研报显示，4D 毫米波雷达是最经济、稳定的车载雷达“标配方案”，有望对传统毫米波雷达、低线激光雷达形成替代，与高线激光雷达形成互补，后续或将在各类车型中持续放量。与激光雷达相比，4D 毫米波雷达部分性能指标已与其接近，还能更好弥补激光雷达速度、距离测量能力和受恶劣天气和环境影响的不足，但成本仅为其十分之一。软件定义汽车方面，4D毫米波雷达可以提供更丰富数据和可靠方案支持自动驾驶。

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