自動駕駛市場前景廣闊，ADAS滲透率不斷提升

隨著人工智能的蓬勃發(fā)展，自動駕駛正漸行漸近。依據(jù)汽車智能化程度和人類在駕駛過程中參與度的不同，美國機(jī)動車工程師協(xié)會(SAE)將自動駕駛分為6級(L0-L5)、美國高速公路交通安全管理局(NHTSA)將自動駕駛分為5級(L0-L4)。

在SAE分級標(biāo)準(zhǔn)下，L0-L2屬于高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS，AdvancedDrivingAssistantSystems)，L3-L5則可稱為自動駕駛系統(tǒng)，且L5為無人駕駛，可以實現(xiàn)汽車的完全自動化、能夠自主響應(yīng)各種緊急情況。

從無自動化到自動駕駛，這一過渡階段所用的各類駕駛輔助技術(shù)均屬于ADAS。

ADAS可分為速度輔助、制動輔助、車道輔助及其它輔助四類，包括自適應(yīng)巡航(ACC)、前向碰撞預(yù)警(FCW)、行人碰撞預(yù)警(PCW)、車道偏離預(yù)警(LDW)、盲點探測(BSD)等功能。

目前，全球自動駕駛技術(shù)研發(fā)尚處早期，量產(chǎn)車大多集中于L1-L2階段，F(xiàn)CW、PCW和LDW是核心焦點。

ADAS的滲透率正快速攀升，IHS預(yù)計2020年時全球ADAS滲透率將從2015年的10%增至30%，歐洲地區(qū)由于車規(guī)要求滲透率更高達(dá)86%。

相應(yīng)的，全球ADAS市場不斷擴(kuò)大，據(jù)GrandViewResearch統(tǒng)計，全球ADAS市場規(guī)模將從2016年的141.5億美元，增長至2025年的674.3億美元，年復(fù)合增長率19%。

傳感器位處感知層核心，不同類型優(yōu)勢互補、融合趨勢明顯

自動駕駛的工作過程可分為三層:

感知層:通過傳感器探測周圍環(huán)境，將各類環(huán)境信息轉(zhuǎn)換為電信號;

決策層:在汽車電子控制單元(ECU)的幫助下，利用算法分析環(huán)境數(shù)據(jù)，并發(fā)出

操作指令;

執(zhí)行層:根據(jù)指令，通過各種執(zhí)行器完成相應(yīng)的汽車操控。

汽車傳感器是感知層的核心部件，遍布車輛全身。一輛汽車所搭載的傳感器數(shù)量的多寡，直接決定了其智能化水平的高低。目前，普通家用轎車中約配有數(shù)十個傳感器，高檔轎車中則多達(dá)100多個。

汽車傳感器可分為環(huán)境監(jiān)測、車身感知兩大類。

在一輛汽車所配置的傳感器中，呈現(xiàn)出環(huán)境監(jiān)測傳感器量少價高，而車身感知傳感器量多價廉的特點。

同時，隨著汽車SAE級別的提升，所需的環(huán)境監(jiān)測傳感器數(shù)量增長迅速，占據(jù)了汽車傳感器總成本的絕大部分。

環(huán)境監(jiān)測傳感器用于探測和感知周圍環(huán)境，是實現(xiàn)自動駕駛所必需的傳感器，包括攝像頭和雷達(dá)兩類。

1)攝像頭在獲取圖像數(shù)據(jù)后，通過圖像識別技術(shù)，可以實現(xiàn)距離測量、目標(biāo)識別等功能。

2)雷達(dá)利用發(fā)射波和反射波之間的時間差、相位差等信息，獲得目標(biāo)物體的位臵、移動速度等數(shù)據(jù)。按所使用的不同類型的波，雷達(dá)可以分為超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)三類。

車身感知傳感器用于獲取車身信息，如胎壓、油壓、車速等，是維持汽車正常、穩(wěn)定、安全行駛所必備的基礎(chǔ)傳感器。

按測量參數(shù)類型的不同，車身感知傳感器包括壓力傳感器、加速計、陀螺儀、流量傳感器等。

以MEMS工藝生產(chǎn)該類傳感器，具有低成本、高可靠性、小體積等優(yōu)勢，已逐步取代了基于傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的傳感器。后文將車身感知傳感器統(tǒng)稱為汽車MEMS傳感器。

在環(huán)境監(jiān)測傳感器中，超聲波雷達(dá)主要用于倒車?yán)走_(dá)以及自動泊車中的近距離障礙監(jiān)測，攝像頭、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)則廣泛應(yīng)用于各項ADAS功能中。

四類傳感器的探測距離、分辨率、角分辨率等探測參數(shù)各異，對應(yīng)于物體探測能力、識別分類能力、三維建模、抗惡劣天氣等特性優(yōu)劣勢分明。

各種傳感器能形成良好的優(yōu)勢互補，融合傳感器的方案已成為主流的選擇。

攝像頭/毫米波雷達(dá)/激光雷達(dá)技術(shù)創(chuàng)新活躍，市場規(guī)模增長迅速

汽車傳感器中，MEMS傳感器和超聲波雷達(dá)的技術(shù)和應(yīng)用已經(jīng)相對成熟，而攝像頭、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)正隨著自動駕駛技術(shù)的蓬勃發(fā)展，迎來活躍的技術(shù)創(chuàng)新。

我們預(yù)計，2016-2025年，MEMS傳感器和超聲波雷達(dá)市場規(guī)模年復(fù)合增速分別為5%/10%，攝像頭、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)市場規(guī)模年復(fù)合增速分別為26%/22%/48%;汽車傳感器整體市場2025年時將達(dá)615億美元(18%CAGR)，未來成長空間廣闊。

MEMS傳感器

MEMS傳感器是傳統(tǒng)汽車電子系統(tǒng)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于電子車身穩(wěn)定程序(ESP)、防抱死(ABS)、電控懸掛(ECS)、胎壓監(jiān)控(TPMS)等系統(tǒng)。

其中，壓力傳感器、加速計、陀螺儀與流量傳感器是汽車中使用最多的MEMS傳感器，總份額占汽車MEMS系統(tǒng)的99%。

超聲波雷達(dá)

超聲波雷達(dá)主要應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)，以及自動泊車系統(tǒng)中近距離障礙監(jiān)測。

倒車?yán)走_(dá)已經(jīng)由高端車型下沉到中低端車型，滲透率較高，前裝率達(dá)80%左右。

倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)通常需要4個UPA超聲波雷達(dá)，而自動泊車系統(tǒng)需要6-12個超聲波雷達(dá)，典型配置是8個UPA+4個APA。

自動泊車系統(tǒng)的普及，將為超聲波雷達(dá)的增長注入新的動力。

攝像頭

汽車攝像頭按視野覆蓋位置可分為前視、環(huán)視(側(cè)視+后視)及內(nèi)視攝像頭，其中前視攝像頭最為關(guān)鍵，可以實現(xiàn)LDW、FCW、PCW等功能。

前視攝像頭又有單目攝像頭、雙目攝像頭，乃至多目攝像頭等不同的解決方案。雖然雙目或多目攝像頭具有更高的測距精度和更廣的視角，但由于其成本較高以及對精度和計算芯片的高要求，使得其仍未能大規(guī)模量產(chǎn)。

目前，以Mobileye領(lǐng)銜的單目攝像頭解決方案是市場的主流。

毫米波雷達(dá)

按輻射電磁波的方式不同，毫米波雷達(dá)可分為脈沖類型和連續(xù)波類型，目前連續(xù)波類型中的調(diào)頻連續(xù)波(FMCW,FrequencyModulatedContinuousWave)是主流方案。

雖然早在20世紀(jì)70年代，德國就嘗試研發(fā)車載毫米波雷達(dá)，但由于造價高昂、體積龐大，無法大規(guī)模推廣;90年代后期，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，單片微波集成電路(MMIC)的出現(xiàn)使得毫米波雷達(dá)低成本、小型化成為可能;

近年來，受益于自動駕駛的提振，毫米波雷達(dá)廣受關(guān)注，全球范圍內(nèi)掀起研發(fā)熱潮。

按輻射電磁波的頻率不同，目前毫米波雷達(dá)主要有24GHz和77GHz兩種。

其中，24GHz主要用于中短距離(15-30m)，稱為SRR(ShortRangeRadar)，77GHz主要用于長距離(100-250m)，稱為LRR(LongRangeRadar)。

長期以來，毫米波雷達(dá)的頻率使用各國標(biāo)準(zhǔn)不一，比如日本等少數(shù)國家還采用60GHz頻段。

2015年世界無線電通信大會(WRC-15)將77.5-78.0GHz頻段劃分給無線電定位業(yè)務(wù)，至此77-81GHz已全部被正式劃分為無線電定位業(yè)務(wù)，因此77-81GHz的車載雷達(dá)將是主流發(fā)展方向。

事實上，歐洲和美國都已經(jīng)宣布將逐步限制和停止24GHz頻段在汽車?yán)走_(dá)中的使用，下一代的替換產(chǎn)品79GHz雷達(dá)各國也正在積極研發(fā)中。

從24GHz、77GHz、到79GHz，雷達(dá)的距離分辨率提高的同時，研發(fā)難度和成本也大幅增加。

激光雷達(dá)

機(jī)械激光雷達(dá)的典型特征是車身頂部的可旋轉(zhuǎn)“大花盆”，這是目前激光雷達(dá)的主流解決方案。

而固態(tài)激光雷達(dá)具有體積小、量產(chǎn)成本和量產(chǎn)難度較低的優(yōu)點，是未來的發(fā)展方向，具體包括MEMS、OPA(OpticalPhasedArray，光學(xué)相控陣列)和3DFlash等不同技術(shù)路線。

機(jī)械激光雷達(dá)的精度與線束成正比，線束越多則精度越高，同時成本也大幅提升。

目前16線、32線、64線激光雷達(dá)較為常見，同時也不乏128線、甚至300線等前沿產(chǎn)品。

傳統(tǒng)市場被Tier1把控，新興領(lǐng)域中國有望突圍

整體而言，目前全球汽車傳感器市場主要由博世、電裝、森薩塔等Tier1廠商所把控。

而半導(dǎo)體器件一般是汽車傳感器上游中，壁壘最高、價格最昂貴的部分，因此安森美、英飛凌、NXP等半導(dǎo)體廠商也從汽車傳感器產(chǎn)業(yè)鏈中攫取了豐厚利潤。

在少數(shù)細(xì)分領(lǐng)域中，中國廠商憑借高性價比和定制化服務(wù)等優(yōu)勢，已經(jīng)占據(jù)一席之地。

例如，奧迪威的UPA超聲波傳感器器件全球市占率達(dá)9%，舜宇的車載攝像頭鏡頭全球市占率超30%等。

隨著自動駕駛技術(shù)的興起，車載攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等新興高成長領(lǐng)域市場空間廣闊、創(chuàng)新活躍，其中涌現(xiàn)了一大批中國創(chuàng)業(yè)公司。

這些新興領(lǐng)域中，技術(shù)路線百家爭鳴、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未被國外大廠壟斷。

同時，在國內(nèi)良好的創(chuàng)業(yè)環(huán)境、海內(nèi)外優(yōu)秀人才加盟、近年電子產(chǎn)業(yè)鏈積累等因素的共同作用下，中國企業(yè)有望突圍。

國外大廠壟斷MEMS傳感器，封測價值凸顯

博世是全球MEMS傳感器龍頭企業(yè)，與包括Sensata、NXP(Freescale)、Denso、ADI、Panasonic、Infineon等在內(nèi)的國外Tier1或半導(dǎo)體大廠共同壟斷了汽車MEMS傳感器市場。

據(jù)IHS統(tǒng)計，全球前十大汽車MEMS傳感器公司的總市場份額累計超過85%。

作為汽車MEMS傳感器，乃至整個MEMS市場的絕對領(lǐng)導(dǎo)者，博世在營收、產(chǎn)品線數(shù)量、系統(tǒng)集成能力三個維度均穩(wěn)居全球第一。

國內(nèi)的明皜傳感、深迪半導(dǎo)體、美新半導(dǎo)體等公司均推出了車載MEMS傳感器產(chǎn)品，但仍與國外大廠差距明顯。

MEMS產(chǎn)業(yè)鏈包括設(shè)計、制造、封裝測試和系統(tǒng)集成。

全球主要的MEMS制造代工廠有STM、TeledyneDALSA、SilexMicrosystems、臺積電等，封測廠有日月光、Amkor、長電科技、華天科技等。

與普通IC不同，MEMS的封裝要求高、測試復(fù)雜度大，因此封裝測試占其總成本的比例高達(dá)60%-80%。

超聲波雷達(dá)國內(nèi)廠商成功局部突圍，國產(chǎn)替代前景可期

全球超聲波雷達(dá)模組市場由博世、法雷奧主導(dǎo)，國內(nèi)廠商有臺灣同致電子、航盛電子、豪恩、輝創(chuàng)電子、上富電技等。

超聲波傳感器器件市場由博世、日本村田制作所、尼賽拉等主導(dǎo)，國內(nèi)廠商以奧迪威為代表。

超聲波雷達(dá)的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，國內(nèi)廠商與國外巨頭相比技術(shù)差距并不大。然而，國內(nèi)超聲波雷達(dá)廠商雖多，大部分卻未能進(jìn)入前裝市場。一方面，國內(nèi)廠商的產(chǎn)品在穩(wěn)定性和可靠性方面還有待進(jìn)一步打磨，另一方面整車廠的Tier1供應(yīng)商較為穩(wěn)定、進(jìn)入驗證周期漫長。

憑借著高性價比的產(chǎn)品、快速及時的服務(wù)，國內(nèi)的同致電子、豪恩、奧迪威的UPA產(chǎn)品，已成功突圍進(jìn)入國內(nèi)各大車廠。

車規(guī)級攝像頭模組海外大廠主導(dǎo)，零部件已有國產(chǎn)突破

考慮到安全性及復(fù)雜的駕駛環(huán)境，車規(guī)級攝像頭在耐高溫、抗震、防磁和穩(wěn)定性等四方面有著嚴(yán)苛的性能要求。

車載攝像頭模組均價超500元，而類似配置的手機(jī)攝像頭均價不足百元。目前，車載攝像模組市場主要被海外大廠瓜分，包括日本的松下、富士通天、索尼，歐洲的法雷奧、大陸等，幾乎都是全球前列的Tier1供應(yīng)商。

國內(nèi)手機(jī)攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈廠商舜宇光學(xué)、歐菲光、晶方科技等正積極發(fā)展車載攝像頭模組業(yè)務(wù)。

攝像頭模組的上游主要有CMOS圖像傳感器(CIS,CMOSImageSensor)以及鏡頭的供應(yīng)商。

在車載攝像頭零部件方面，豪威科技(并購)和舜宇光學(xué)(手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)延伸)已實現(xiàn)國產(chǎn)突破。

在攝像頭模組下游的是車載攝像頭解決方案供應(yīng)商，這類企業(yè)的核心技術(shù)往往是視覺算法或視覺處理ASIC芯片。

Mobileye是全球車載攝像頭解決方案龍頭，兼具視覺算法和EyeQ系列視覺處理器核心技術(shù);國內(nèi)相關(guān)初創(chuàng)企業(yè)有MINIEYE、地平線、中科慧眼、天瞳威視、蘇州智華、縱目科技、前向啟創(chuàng)、創(chuàng)來科技、Maxieye等。

毫米波雷達(dá)技術(shù)壁壘高，國內(nèi)處于追趕狀態(tài)

毫米波雷達(dá)硬件部分主要由射頻前端MMIC(MonolithicMicrowaveIntegratedCircuit，單片微波集成電路)、高頻PCB和信號處理系統(tǒng)組成，每一部分均有較高的技術(shù)壁壘，國內(nèi)較為落后、處于追趕狀態(tài);后端算法方面，國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)同樣具有局限性，且國外算法受專利保護(hù)、價格高昂，其專利授權(quán)費約占總成本的50%。

全球毫米波雷達(dá)市場由Tier1供應(yīng)商主導(dǎo)。

據(jù)佐思產(chǎn)研統(tǒng)計，2015年博世、大陸、海拉、富士通天、電裝為全球前五的廠商，合計占據(jù)76%的份額。

汽車?yán)走_(dá)MMIC市場的絕大部分份額則被英飛凌、意法半導(dǎo)體、NXP和TI四家瓜分。

2014-2016年，國內(nèi)涌現(xiàn)了一批毫米波雷達(dá)創(chuàng)業(yè)公司，大多由高�；虍a(chǎn)業(yè)界的科研人員所創(chuàng)立。

包括MMIC創(chuàng)業(yè)公司加特蘭、意行半導(dǎo)體、矽杰等，毫米波雷達(dá)創(chuàng)業(yè)公司行易道、安智杰、蘇州豪米波、森思泰克、智波科技、隼眼科技、安智汽車、承泰科技、納雷科技、木�？萍�、雷博泰克、華域汽車，易來達(dá)，卓泰達(dá)、MotorEye等。

這些企業(yè)中，大部分仍處于研發(fā)狀態(tài)，安智杰等公司的24GHz產(chǎn)品已實現(xiàn)量產(chǎn)。

機(jī)械激光雷達(dá)Velodyne一馬當(dāng)先，L4+級車規(guī)量產(chǎn)是競爭焦點

激光雷達(dá)并不是新鮮事物，早已在航空航天、測繪等超長距離(千米以上)、非實時領(lǐng)域有幾十年的應(yīng)用歷史。

激光雷達(dá)在L3級自動駕駛中開始導(dǎo)入，并由于其高精度、實時3D點云建模的特點將成為L3-L5中最為關(guān)鍵的傳感器。目前，大部分車載激光雷達(dá)還僅用于試驗原型車上，主要因為:

當(dāng)前L3及以上的量產(chǎn)車較少，僅有2017年7月奧迪發(fā)布的全球首款L3級量產(chǎn)車A8，以及2018年7月百度發(fā)布的全球首款L4級量產(chǎn)巴士阿波龍。

由于L3無法清晰認(rèn)定車輛和駕駛員的責(zé)任，Waymo、福特、沃爾沃等選擇跳過L3、直接研發(fā)L4，導(dǎo)致激光雷達(dá)進(jìn)入量產(chǎn)車市場的速度放慢。

美國Velodyne的機(jī)械式激光雷達(dá)起步早、技術(shù)領(lǐng)先，最新已推出128線原型產(chǎn)品VLS-128。同時，Velodyne與谷歌、通用汽車、福特、Uber、百度等全球自動駕駛領(lǐng)軍企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系，占據(jù)了車載激光雷達(dá)大部分的市場份額。

當(dāng)前機(jī)械式激光雷達(dá)的價格十分昂貴，Velodyne在售的64線/32線/16線產(chǎn)品的官方定價分別為8萬/4萬/8千美元。

一方面，機(jī)械式激光雷達(dá)由發(fā)射光源、轉(zhuǎn)鏡、接收器、微控馬達(dá)等精密零部件構(gòu)成，制造難度大、物料成本較高;

另一方面，激光雷達(dá)仍未大規(guī)模進(jìn)入量產(chǎn)車、需求量小，研發(fā)費用等固定成本難以攤薄。Velodyne總裁麥克.耶倫曾表示，如果一次性購買100萬臺VLP-32，那么其售價將會降至350~500美元之間。

激光雷達(dá)市場剛剛興起，L4+車規(guī)級激光雷達(dá)還未出現(xiàn)，Velodyne的地位遠(yuǎn)難稱穩(wěn)固。

1)海內(nèi)外大批創(chuàng)業(yè)公司緊隨其后，包括Quanergy、Ibeo、Cepton、Aeye、Innoviz、LeddarTech、Innovusion、禾賽科技、速騰聚創(chuàng)、北科天繪、鐳神智能、北醒光子等。

2)Velodyne所擅長的機(jī)械式激光雷達(dá)由于需要人工參與復(fù)雜的光路調(diào)試裝配，相比固態(tài)激光雷達(dá)不僅生產(chǎn)周期長、成本高，而且穩(wěn)定性也很難達(dá)到車規(guī)級。未來在量產(chǎn)車中，固態(tài)激光雷達(dá)是大勢所趨，而這一領(lǐng)域中Velodyne并不具備明顯的優(yōu)勢。

國內(nèi)的激光雷達(dá)廠商擁有不俗的技術(shù)實力，在各路技術(shù)路線混戰(zhàn)的行業(yè)背景下機(jī)會巨大。但無論何種固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)路線，能否率先實現(xiàn)L4+級車規(guī)量產(chǎn)是競爭焦點、是決勝的關(guān)鍵所在。

未來智能實驗室是人工智能學(xué)家與科學(xué)院相關(guān)機(jī)構(gòu)聯(lián)合成立的人工智能，互聯(lián)網(wǎng)和腦科學(xué)交叉研究機(jī)構(gòu)。

未來智能實驗室的主要工作包括：建立AI智能系統(tǒng)智商評測體系，開展世界人工智能智商評測；開展互聯(lián)網(wǎng)（城市）云腦研究計劃，構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)（城市）云腦技術(shù)和企業(yè)圖譜，為提升企業(yè)，行業(yè)與城市的智能水平服務(wù)。

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