日前，市场有消息称特斯拉Robotaxi（自动驾驶出租车）将会在国内进行测试，国内广汽埃安与滴滴也宣布成立合资公司打造Robotaxi，计划明年实现量产。
作为自动驾驶的基础，传感器通过对目标进行侦测、识别和跟踪，为决策层提供准确和充分依据，进而由执行层做出安全操作。
目前市场上汽车广泛搭载的传感器包括摄像头、激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达等，其中特斯拉FSD（Full Self Drive）采用的是纯视觉方案，完全通过摄像头和视觉算法来实现，而国内车企大多采用激光雷达、毫米波雷达和摄像头组成的融合感知方案来实现。
但由于摄像头在低光照或恶劣天气等环境条件下视觉效果会受到一定影响，导致对障碍物识别不准确，特斯拉在其最新的HW4.0中，保留了雷达接口和毫米波雷达加热器，业内预计该雷达大概率为一个高分辨率4D毫米波雷达。
相比于激光雷达，毫米波雷达具有传输距离远、穿透能力强等优点，但传统3D毫米波雷达分辨率较差，且无法测量物体高度，而4D毫米波雷达不仅在分辨率和精度上更高，还具备识别物体高度能力。
未来4D毫米波雷达有望替代低线束的激光雷达，从而降低自动驾驶成本，根据辰宇咨询数据，2023年全球4D毫米波雷达市场规模4.5亿元，预计到2030年将达到156亿元，CAGR为65.4%，本文来对4D毫米波雷达行业进行分析。
信号收发与处理是关键环节，4D毫米波雷达优势明显
毫米波雷达是通过发射调频连续波（FMCW），利用反射波与发射波之间时间差来计算目标距离，主要由前端收发模块、数字信号处理单元和接口模块组成，波长和频率分别在1-10mm和30-300GHz之间，在自动驾驶领域主要为24GHz、77GHz和79GHz三个频段。
其中信号收发与处理是毫米波雷达工作的关键环节，射频发射器首先产生电磁波将其发射，电磁波遇到障碍物后反射或散射形成回波信号，接收器接收回波信号，经混频器和滤波器进行信号混合和滤波后，再由后端进行调制调解等算法处理得到目标数据。
目前汽车上搭载的毫米波雷达主要为3D毫米波雷达，只能探测距离、速度和角度三类信息，无法探测物体高度，不能识别前方静止物体是否会对车辆通行造成影响，同时3D毫米波雷达信噪比较低，存在大量误测。
4D毫米波雷达增加了俯仰角测量信息，且角分辨率达到亚度（＜1°）级别，相比于普通雷达4千点/秒的点云数量，4D毫米波雷达点云数量可达到3万点/秒以上，通过输出大量三维点云清楚呈现出目标轮廓，可在300米远范围内检测、区分和追踪多个静止和移动目标。
与激光雷达相比，4D毫米波雷达点云密度已与低线束的激光雷达相当，同时成本仅为激光雷达的10%-20%，且受天气影响较小，相较激光雷达波长更长，可穿过物体探测到激光雷达无法探测到的前方障碍物。
分辨率为关键指标，芯片集成是未来发展方向
两个点云之间的角度即角分辨率，角分辨率越小雷达清晰度越高，激光雷达角分辨率可以达到0.1°，较4D毫米波雷达更具优势，在信道数量（发射天线×接收天线）不变情况下，增加毫米波雷达俯仰角探测能力会影响对方位角探测能力。
提高4D毫米波雷达分辨率，需要增大雷达孔径，增加天线数量或改变天线阵列布局，目前行业主要通过芯片级联、芯片集成和超材料改进天线等硬件方案和虚拟孔径成像和超分辨率算法提升等软件方案来提升4D毫米波雷达分辨率。
级联即通过连接多个实体天线来增加天线数量进而提升产品性能，4D毫米波雷达通过射频芯片级联方式增加雷达收发天线数量，还可配合MIMO系统（可增加虚拟信道数量，增大雷达孔径）提高通信容量，进而提高雷达分辨率，改善成像效果。
目前大陆、采埃孚和博世等厂商4D毫米波雷达采用级联方案，级联方案开发难度小，产业链较为成熟，但也存在功耗高、尺寸较大和信噪比较低等缺点。
芯片集成方案包括两条技术路线，一条是在射频芯片上集成更多天线，再将射频芯片进行级联，例如Arbe在发射芯片和接收芯片上集成更多发射和接收通道，通过级联形成大规模虚拟阵列，从而提高雷达性能。
另一条是将射频前端与天线和信号处理器集成在同一芯片上，实现集成度更高的雷达芯片，代表公司为Vayyar和Uhnder，其中Vayyar自研的射频芯片集成DSP与MCU，Uhnder的4D毫米波雷达上将DSP与MCU等处理单元进行集成。
由于芯片集成可减小硬件尺寸，降低每通道成本的同时还可实现较高射频性能，是未来发展方向，但对处理器要求较高，同时天线布局、相互干扰和信噪比等问题仍有待改善。
算法成熟促进渗透率提升，雷达芯片技术壁垒高
早期毫米波雷达是直接产生感知结果，如ACC（自适应巡航）和AEB（自动刹车系统）等仅采用毫米波雷达来进行对车辆和行人进行识别。
随着汽车智能化以及自动驾驶向更高阶发展，逐渐向多传感器融合方向发展，而算法的成熟降低了融合难度。
近年以特斯拉为首的BEV+Transformer算法已由多传感器目标级融合转向特征级融合，对激光雷达依赖程度有所降低，而4D毫米波雷达凭借其高精度、低成本和全天候优势渗透率有望加速提升。
4D毫米波雷达产业链主要包括上游射频前端组件、数字信号处理芯片、高频PCB板以及控制电路等，中游为雷达生产商，下游为整车厂。
其中射频前端组件MMIC（单片微波集成电路）是毫米波雷达核心部件，成本占毫米波雷达比例超过50%，技术壁垒较高，市场主要被国外厂商恩智浦、英飞凌和德州仪器主导，此外还包括Arbe、Vayyar和Uhnder等初创公司。
国内24GHz毫米波雷达芯片国产化率较高，77GHz毫米波雷达芯片加特兰微电子、意行半导体和硕贝德等厂商已实现量产，其中硕贝德已批量供货华为。
数字信号处理芯片供应商与MMIC供应商重合度较高，主要也包括德州仪器、恩智浦、英飞凌和瑞萨等，国内厂商包括加特兰等。
高频PCB行业市场格局较为分散，集中度低，国外厂商包括罗杰斯、Isola、施瓦茨等，国内厂商包括生益科技、世运电路和沪电股份等。
中游毫米波雷达行业市场参与者较多，国外相关企业包括博世、大陆和安波福等，国内相关企业包括经纬恒润、威孚高科和华域汽车等。
资料来源：公司公告，钛媒体产业研究部
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