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4D毫米波雷达,开始上热度了

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文|半导体产业纵横 九林​

几天前,问界回应了M7高速碰撞事故。从事故中可以看到的一点是,目前影响智能驾驶辅助和AEB主动安全的有多个因素,既包括传感器的性能,也关乎背后触发主动安全机制的硬性条件。

智能驾驶一直是车企之间竞争的焦点。从智能驾驶来看,摄像头、毫米波雷达和激光雷达是主流的三大方式。

传统毫米波雷达无法感知静止的物体,感知和识别的重任交到了摄像头手中,但摄像头仍有很大的局限性,受到环境影响大,雨雪、黑暗都可能会让摄像头失灵。激光雷达能够对物体的每个像素直接扫描,通过计算激光从物体反射回来的时间估算与物体的距离,更准确地还原场景,黑暗或者过于刺眼的阳光都不会影响它的效率。

目前,除了坚持走纯视觉路线的特斯拉和极越外,其他车企的新车如果没有搭载激光雷达,都不好意思多说两句自己的智能驾驶体验。

在前两年,国内智能汽车还在堆料时期,长城的沙龙机甲龙负责人曾说过:"4颗(激光雷达)以下,请别说话。"

不过,到了2024年,汽车企业不再"热衷"于激光雷达。

01洗牌焦虑,车企减配

"现在的牌桌上,如果手里只有电动化一张牌,没有智能化、生态化的准备,最终车企还是要面临着重新洗牌。"前段时间,中国汽车蓝皮书论坛主席贾可,一针见血地指出了当前车企面临的新焦虑。

特斯拉下调Model 3和Model Y售价、小米带着自家SU 7走进大众视野,问界、理想、比亚迪等分别推出问界M9、理想MEGA、仰望U8等高端车型。

一边是特斯拉引发的新一轮价格战,一边是国产车企冲击高端市场,实际上是汽车市场竞争再次加剧。

回看智能电动车市场,实现价格战最简单的方式就是降价减配。作为汽车上最贵的智能驾驶核心部件,在价格战步步紧逼的形势下,硬件减配"牺牲"激光雷达,已经被提上日程。

如前文所述,目前,智能驾驶负责"感知"的部分,主流是靠着三个路线:摄像头、毫米波雷达、激光雷达。大多是需要通过"卡尔曼滤波器"进行融合,融合根本上是为了提高"感知"的准确率。所以,从技术上来看,感知元件当然是多多益善。

但是,智能驾驶终究是要回归到用户,在成本、规模以及精度之间取舍,智能汽车最终还是考量它的"商品"的属性。

在智能体验优先、安全优先的前提下,车企在智能感知硬件上就有了三种降本方式:

第一种,直接减配激光雷达,车企只能为用户提供高速 NOA 辅助驾驶。

第二种,更换技术路线,将感知硬件替换为视觉摄像头,走全视觉路线,比如特斯拉、极越。不过,特斯拉作业并不好抄,门槛和壁垒极高。从这两家的智驾的价格来看,现阶段纯视觉路线成本反而更贵。

第三种,追求性价比。削减激光雷达的数量,将激光雷达部分换成 4D 毫米波雷达,以此减少激光雷达的上车数量成本。

02 4D毫米波雷达,受到关注

一种技术好不好用,很多时候取决于我们有没有做出来。这句话在 4D 毫米波雷达行业体现得更明显。

4D 毫米波雷达未出世之前,特斯拉弃毫米波雷达不用。

两年后,坚决抵制毫米波雷达的马斯克,在推特上也松口说:"高清毫米波雷达是可行的选择"。之后,特斯拉被挖出,在HW4.0预留有毫米波雷达的百兆网接口。

此外,博世也开始对4D毫米波青睐有加。

去年7月,博世公司的一名发言人确认:"鉴于技术的复杂程度以及市场推广所需的时间,我们将不会再把更多的资金用于激光雷达的硬件研发。"简而言之,就是激光雷达成本太高,造出来车企不愿意用。

相反,博世打算把技术和投资转移到其他的传感器上,即4D毫米波雷达。据报道,早在去年8月,博世就与瑞典的创新射频天线技术公司(GapWaves)达成协议,联合开发和生产满足车载高分辨率要求的毫米波雷达天线。

最近,华为乾崑宣布了国内首发高精度4D毫米波雷达,让4D毫米波雷达再次火了起来。

那么4D毫米波雷达有什么魅力?4D毫米波雷达被频频考虑,无外乎两点原因:性能提升、价格便宜。

首先来看性能方面,目前主流毫米波雷达主要功能为测角、测距与测速,故也称之为3D毫米波雷达。此前特斯拉Auto Pilot就是由3D毫米波提供运算支持,但是3D毫米波雷达固有的缺陷为无法测量物体高度,从而使其不能识别前方静止物体是否会对车辆通行产生影响。4D毫米波雷达相比传统雷达,多了"1D",也就是多了一个探测物体高度的能力。

4D毫米波雷达增加了俯仰角的测量信息,并且角度分辨率可达到亚度(<1°)级别,能够通过输出大量的测量点清晰地呈现出目标障碍物的轮廓。

此外,4D毫米波雷达除了提供速度、距离、方位等三维数据,还"进化"出了类似激光雷达的点云成像效果,同样能够弥补纯视觉算法偏弱无法覆盖全场景的问题,清晰度上,部分指标近似达到16线数的激光雷达。遇到下雨、大雾等天气,它的侦测范围仍可以达到300米左右。

华为最新推出的高精度4D毫米波雷达,就可以支持泊车模式,垂直视野可达60°,相较传统雷达垂直视野18°,有3倍提升;距离精度5厘米,相较传统雷达20厘米精度,提升4倍。

再来看价格上,从成本来看,激光雷达价格多在1000美元,而4D毫米波雷达成本约为激光雷达的1/10-1/5。

目前 4D 毫米波雷达整体价格约在千元,且价格正在快速向传统毫米波雷达靠近。比如Arbe公司的成像雷达价格人民币690-1036元,采埃孚、大陆等Tier 1的产品单价为1036-1381元。

从上车应用来看,车企用脚投出了自己的一票。

据了解,蔚来新一代车型已经确定安装 4D 毫米波雷达。蔚来 NT3.0 平台车型将全系标配一颗来自赛恩领动的 4D 毫米波雷达。乐道首款车型L60同样去掉了激光雷达,增加4D毫米波雷达,视觉能力和NIO基本一致,上市即可用上城区NOP+,在新势力当中可能是头一回。

国内厂商掀起 4D 毫米波雷达热,同一时间内车企找到了 L2+自动驾驶感知硬件的最佳性价比。

根据Arbe的预测,4D毫米波雷达将于2024年在欧洲与北美市场L1-L4级别自动驾驶车型中开始列装。市场规模方面,根据Yole预测,4D毫米波雷达2021年-2027年复合增长率将达到48%,而4D成像雷达CARG将达到109%。

034D毫米波雷达,谁在入局?

从资本市场来看,4D毫米波的热度不断攀升。

去年,蔚来和小米投了赛恩领动,融资规模超过亿元,主要用于4D成像雷达量产研发与工业化落地。同时8月,国内"激光雷达第一股"禾赛科技CEO李一帆还出手投资了4D雷达新创公司傲图科技。

不止,赛恩领动,小米还投资过几何伙伴、纵目科技的多轮融资。其中,百度也投了几何伙伴,每轮融资金额都至少达亿元人民币。

据半导体产业纵横不完全统计,从2023年以来,国内至少已有10家4D毫米波雷达企业获得融资,已披露融资总额远超十亿元,可见该细分市场的热度不一般。

我们来看看4D毫米波雷达目前的"战局"。

在4D毫米波成像雷达赛道,主要玩家包括传统Tier 1、科技巨头、新兴企业三类。其中,博世、大陆、安波福、采埃孚等传统Tier 1布局较早,普遍采用多芯片级联技术增加接收和发射通道。科技巨头诸如Mobileye、华为等科技企业也推出了4D毫米波成像雷达。


此外,还有新兴企业,诸如傲酷(Oculii)、森思泰克、雷科防务、木牛科技、承泰科技、纵目科技、几何伙伴、楚航科技、行易道、赛恩领动、华域汽车等。

傲酷目前4D毫米波雷达解决方案已应用在与长城汽车联合打造的无人物流车上,同时还定点多家OEM的量产项目。

森思泰克2片级联4D成像雷达STA77-6全球首发量产车型是在理想L7上,此外,森思泰克4片级联4D成像雷达STA77-8已搭载某国内一线主机厂主打车型量产上市。

木牛科技目前4D成像雷达产品搭载在Bobcat机械车辆上,并与后者达成了战略合作,为其批量供货。此外,去年还发布了新4D成像雷达I79。

获得小米融资的赛恩领动,此前推出了4D成像雷达 SFR-2K产品,SFR-2K (48 通道)单帧可输出2048点云,实现水平角度分辨率1º。从最新的进展来看,目前,赛恩领动已经拿到了某头部新能源车企全平台量产项目定点,预计今年下半年量产上市。

04结语

从整体市场来看,4D成像雷达远未实现大规模上车,尚处于小规模试用阶段。

为了推动 4D 成像雷达早日上车,整个行业仍有大量工作待启动完成:明确定义和设定传感器套件的最低性能要求:分辨率、误检率、范围、延迟和灵敏度等,包括 4D 成像雷达在内;聚类、对象边界、自由空间映射算法和跟踪算法集成;合理的安装位置和应用方法;统一的性能测试与评价标准等等。

在今天以L2/L2+智驾为主流的情况下,3D毫米波雷达基本可以满足大多数场景下的需求。4D成像雷达目前处于"nice to have"的处境。如果当然更好,但问题是:企业是否有必要花费更高成本更换清晰度更高的传感器?

不过,4D毫米波雷达的出现,让汽车市场充满了希望。行业期待 4D 毫米波雷达克服重重困难将 BOM 成本降至 50 美金以下,这不仅将是其上车的起点,而且一旦进入,其面对的或将是 10-15万区间的广阔汽车市场。

在技术和资本的推动下,4D毫米波雷达,开始上热度了。

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