中金：技术升级正当时，毫米波雷达拥抱智能化又一春

智能驾驶需求推动ADAS渗透率提升，毫米波雷达成未来汽车标配。1）ADAS是实现汽车智能化、网联化的重要条件，目前中国ADAS渗透率相对较低，我们预计至2025年中国ADAS渗透率有望超过90%，毫米波雷达作为ADAS重要配件，有望受益于ADAS渗透率提升进一步放量；2）随着自动驾驶等级提升，将带动毫米波雷达搭载量提升，目前L1/2级别车辆为智能汽车市场主流，单车毫米波雷达搭载量一般为1-3颗，我们认为2021年或为L3级汽车量产元年，随自动驾驶等级向L3+迈进，单车雷达搭载量将增至5颗以上，与ADAS渗透率提升双轮驱动毫米波雷达放量。

4D雷达蓄势待发，性能大幅提升，有望打开更大市场空间。1）相对传统毫米波雷达，4D雷达提供更高质量点云成像，弥补了传统雷达难以识别静态障碍物的短板；2）相对激光雷达，4D雷达具有可全天候全天时工作、成本较低等优势。考虑到步入高等级自动驾驶后感知冗余成为必备条件，我们认为毫米波雷达、激光雷达、摄像头等多感知融合是未来汽车智能化发展的最佳解决方案；3）我们认为，4D雷达有望于2022年开启商用，待大规模量产后价格将有望回归传统毫米波雷达价格区间，优异的性能，较低的成本将助力4D雷达在各个层级车型加速推广。

技术升级正当时，关注产业链投资机遇与挑战。1）MMIC：由于具备稳定性高等优势，SiGe为目前MMIC主要方案，但我们认为，随着单车配备毫米波雷达数量增加，集成度更高、成本更低的CMOS将成为主流，相关厂商有望弯道超车；2）高频PCB：毫米波雷达工作频段较高，对PCB性能提出更高要求，我们认为随自动驾驶等级提升毫米波雷达进一步放量，有望推动高频PCB/CCL量增价升。

ADAS渗透率不及预期、4D雷达进展不及预期。

毫米波雷达是使用天线发射毫米波（波长1-10mm），通过处理回波测得汽车与探测目标的相对距离、速度、角度及运动方向等信息的传感器。因具有全天候全天时、精确度较高、体积小、性价比高等特性，在环境监测传感器中毫米波雷达是除车载摄像头外另一主流方案。

图表: 毫米波雷达原理及系统结构示意

资料来源：滕飞.《智能驾驶汽车毫米波雷达应用》南京汽车集团有限公司汽车工程研究院，中金公司研究部

按辐射电磁波的频率不同，车载毫米波雷达主要有24GHz、77GHz、79GHz三种。其中，24GHz主要用于短距离（60m以内），短距离雷达被称为SRR；77GHz主要用于长距离（150-250m），长距离雷达被称为LRR；79GHz通常用于中短距离，其中中距离雷达被称为MRR。

24GHz（2019年全球市占率54.35%）：探测距离60m，主要应用于BSD（盲点监测）、LCA、PA，目前为毫米波雷达中最常见产品。根据美国FCC和欧洲ESTI规划，24GHz的宽频段（21.65-26.65GHz）将于2022年过期，欧洲和美国都已经宣布将逐步限制和停止24GHz频段在汽车雷达中的使用。

77GHz（2019年全球市占率45.52%）：探测距离100-250m，主要应用于ACC、AEB、FCW等。由于相对24GHz产品体积更小、识别率更高，77GHz雷达正逐步替代24GHz方案成为主流产品。

79GHz（2019年全球市占率0.12%）：探测距离可达200米，具有高探测范围和角度精度。主要应用于BSW、LCA、FCTA等。79GHz雷达在分辨率、探测距离等方面可与77GHz产品比肩，需求有望不断攀升。工信部已于《汽车雷达无线电管理暂行规定（征求意见稿）》提出将76-79GHz频段规划用于汽车雷达，但79GHz产品目前在中国尚未开放民用。

图表: 24GHz、77GHz及79GHz毫米波雷达对比分析

资料来源：头豹研究院，中金公司研究部

根据佐思汽研，2018年77GHz毫米波雷达出货量已超过24GHz方案。相比24GHz方案，77GHz雷达有多种性能优势：

体积更小：77GHz雷达波长约为24GHz方案的三分之一，由于天线尺寸随载波频率上升而减小，所以77GHz雷达尺寸相比24GHz大幅减小，有利于实现器件的小型化、轻量化。

探测距离长：24GHz雷达主要用于中短距离，通常应用于侧向，探测距离通常在30-60米之间；77GHz为长距离雷达，通常应用于前向，探测距离在100-250米之间。

距离分辨率高：距离分辨率指雷达区分两个相邻物体的能力，分辨率越高，能识别的最小距离就越小。距离分辨率随带宽增加而提高。24GHz下的ISM频段仅有200MHz带宽，而77GHz下的SRR频段可提供高达4GHz的扫描带宽。因此与24GHz雷达相比，77GHz雷达有更高的测距精度，能更好地应用于高等级自动驾驶。

速度分辨率高：毫米波雷达可以分辨位于同一距离处以不同速度移动的多个物体。随着波长的减小，雷达的速度分辨率和精度相应提高。根据高工汽研，77GHz相比24GHz雷达速度测量性能可以提高3倍，可得到更高分辨率的距离-速度图像，更好应用于汽车停车辅助应用、交通检测等。

图表: 77GHz雷达有更高的速度分辨率

资料来源：德州仪器官网，中金公司研究部

我们认为，由于在短距离探测具有成本优势，短期24GHz将与77GHz方案共存，长期来看，由于具备更小的尺寸、更高的精度、更远的探测距离等特性，77GHz方案将会逐步替代24GHz产品。

按竞争格局来看，全球毫米波雷达市场由国外Tier 1供应商主导。据OFweek统计，2018年博世、大陆、海拉、富士通天、电装为全球前五的厂商，合计占据68%的份额，国内主要包括华域汽车、德赛西威、华阳集团、森思泰克和华为等。

图表: 2018年全球毫米波雷达主要厂商市场份额

图表: 国内毫米波雷达主要厂商产品线对比

资料来源：各公司官网，中金公司研究部

按产业链来看，毫米波雷达硬件部分主要由射频前端MMIC、高频PCB和信号处理系统组成，每一部分均有较高的技术壁垒，国内较为落后、处于追赶状态。后端算法方面，国内现有技术同样具有局限性，且国外算法受专利保护、价格高昂，其专利授权费约占总成本的50%。

图表：汽车毫米波雷达产业链代表厂商

资料来源：头豹研究院，中金公司研究部

总结来看，我们认为，毫米波雷达在向更小的尺寸、更高的精确度、更远的探测距离发展。虽然当前毫米波雷达主要元器件仍为外国厂商主导，但全新的市场也给了国内厂商以机会，随着我国在毫米波雷达整机市场份额的不断提升，有望提升产业链相关国内公司的发展机会，国产替代前景可期。

ADAS（advanced driver assistance system，高级驾驶辅助系统）通过收集车辆周边环境数据，判断是否存在潜在危险，并将结果以预警、执行等方式反馈给驾驶员。目前，汽车智能驾驶正站在了L2向L3、L4升级的档口，自动驾驶有赖于ADAS加持，智能化趋势也有助于ADAS普及。

图表: ADAS升级进程

资料来源：盖世汽研，中金公司研究部

三大驱动力，带动ADAS渗透率持续提升

我们认为，三大驱动力将拉动ADAS渗透率快速提升：造车新势力的入场、传统车厂的革新、以及行业标准/国家政策推动。

驱动力#1 造车新势力的入场：天然适配ADAS，或成新势力弯道超车机会

新能源汽车天然适配ADAS，接受度较高。新能源汽车采用电气化架构，与ADAS天然适配。且新能源车企大都是新晋车企，在架构设计之初就融合了ADAS系统。

借力ADAS弯道超车，更多新势力入场有望带动ADAS渗透率提升。观察新能源市场，在特斯拉推出Model S之后，蔚来、小鹏、理想等新势力迅速进入。我们认为，未来会有更多标配ADAS的新势力入场， ADAS渗透率有望继续提升。

图表: OTA云端升级流程

资料来源：博世，中金公司研究部

驱动力#2 传统车厂的革新：新势力介入，倒逼传统车企智能化改革

传统车企渗透率仍有较大提升空间。以L2级乘用车为例，2020年传统燃油车销量占到了93%，但是ADAS渗透率仅为14%。传统车厂的机械架构无法通过电子技术控制，难以对各类情况做出瞬时响应。欲实现电子化升级，传统汽车需要对原有架构进行较大幅度的调整，成本高昂，导致ADAS在传统汽车中普及度较低。

图表: 2020年乘用车（L2级）渗透率分动力对比

图表: 2020年乘用车（L2级）全部销量分动力对比

资料来源：佐思汽研，中金公司研究部

展望未来，我们认为造车新势力的介入将倒逼传统车厂在新车架构上进行革新，ADAS渗透率有望加速提升。

驱动力#3 车规安全要求提升，行业标准、国家政策双轮驱动推动ADAS部署

行业标准：AEB等主动安全系统纳入全球新车测试规程。NCAP（new car assessment program，新车测试项目）是测试机构对即将上市的新车所进行的一系列测试，以评估汽车的安全程度，并依此评分。目前，各国NCAP均将AEB测试纳入新车评分体系。在部分国家，AEB已成为五星评级的必备条件。我们认为，未来在中国，AEB等辅助驾驶系统也将成为高评级的必备项目。

国家政策：主要国家和地区政府已拟定时间表全面标配AEB，中国落地多项政策强制商用车搭载ADAS系统。梳理各国政策，我们发现日本与欧洲国家强制政策的覆盖范围已经由商用车逐步扩大至乘用车领域，并已有明确的强制时间点。中国近年来密集出台大量政策，旨在强制商用车搭载ADAS系统。同时，乘用车国家标准也已放入日程。

图表: 全球多国出台强制政策安装AEB

资料来源：各国交通部官网，中金公司研究部

我们认为，我国也可能沿着欧日发展路径，强制政策未来将覆盖更多车型，2021年ADAS有望迎来高速发展，带动毫米波雷达进一步放量。目前，商用车市场ADAS普及度尚低，据佐思汽研报告（2020年）称，中国L2级乘用车销量份额超15%，而L2级卡车尚处于量产初期。随着政策强力推进下，商用车的蓝海市场将成为ADAS的增量机会。另一方面，乘用车AEB装配率仍相对较低，且主要集中于中高端车型，本身仍有较大提升空间。根据佐思汽研，2020年前11月，中国乘用车新车AEB装配率为32.3%，较2019年同期上升12.7ppts；根据NHTSA，特斯拉、沃尔沃、宝马、奥迪等车厂新车AEB装配率均达98%以上。对比来看，我们认为ADAS在中国乘用车渗透率仍有较大提升空间，有望带动毫米波雷达装配量提升。

图表: 2019-2020美国各车厂新车销售AEB装配率

资料来源：NHTSA，中金公司研究部

ADAS升级档口，L3级别汽车有望批量发布

当前市面上的主流智能驾驶车辆基本为L2级，L3自动驾驶可以实现高速公路、市区缓行路段等特定场景的自动驾驶，由系统负责驾驶操作和周边监控，相较L2自动驾驶技术存在显著提升，我们认为L2级别智能驾驶和L3级别自动驾驶之间存在明显的分水岭。

我们认为，2021年或为L3级自动驾驶汽车量产元年。目前，奥迪（Audi）已有搭载5颗毫米波雷达的Level3自动驾驶汽车量产。除了L3自动驾驶先行者奥迪外，奔驰、本田、小鹏等公司也开启了L3自动驾驶的布局。

图表：各大主机厂自动驾驶时间表——高级别渐行渐近

资料来源：各公司官网，佐思汽研，中金公司研究部

ADAS功能落地离不开毫米波雷达的部署

汽车传感器是ADAS感知层的核心部件，遍布车辆全身。一辆汽车所搭载的传感器数量的多寡，直接决定了其智能化水平的高低。目前，L2级别自动驾驶汽车普遍拥有20个以上环境探测方面的智能传感器，包括超声波雷达、摄像头、毫米波雷达和激光雷达等。其中，毫米波雷达是车载摄像头外ADAS功能落地的另一成熟上车方案。

ADAS各项功能的实现，需要短程、中程、长程多颗毫米波雷达的结合。按探测距离来看，毫米波雷达可分为SRR、MRR、LRR。探测角度和探测距离通常不可兼得，例如SRR探测距离短，但探测角度大，多颗SRR结合可实现车身近距离全方位覆盖。因此，L1/L2级别车辆通常需要在车辆前方、车身和车辆后方安装多颗短程、中程和长程毫米波雷达，以对汽车周围环境实现全方位探测，协同实现ADAS系统ACC、AEB、FCW等功能。

图表：车载毫米波雷达的应用

资料来源：麦姆斯咨询，清华大学微电子研究所，中金公司研究部

毫米波雷达为L2/L2.5级车标配，ADAS渗透率提升带动毫米波雷达装配量提升。目前，L2/L2.5级别车辆一般装配3-5颗毫米波雷达（1前向+2侧向+2后向），例如小鹏G3采用3颗毫米波雷达（1前向+2后向），蔚来ES8装配5颗毫米波雷达。我们认为，随着车规安全要求提高，感知冗余和容错性需求提升迫在眉睫，毫米波雷达已成为实现智能驾驶的标配，有望随着智能驾驶系统落地持续放量。

L3自动驾驶汽车将搭载更多毫米波雷达

L3自动驾驶汽车中传感器融合成为主流方案，毫米波雷达仍为标配。汽车传感器中，超声波雷达主要用于倒车雷达以及近距离障碍监测，摄像头、毫米波雷达和激光雷达则广泛应用于各项ADAS及高级别自动驾驶功能中。四类传感器的探测距离、分辨率、角分辨率等探测参数各异，对应于物体探测能力、识别分类能力、三维建模、抗恶劣天气等特性优劣势分明。各种传感器能形成良好的优势互补，融合传感器的方案已成为主流的选择。

图表: 环境监测传感器特性对比

资料来源：安富利，OFweek，中金公司研究部

自动驾驶等级提升，带动毫米波雷达用量进一步提升。汽车传感器可分为环境监测、车身感知两大类。在一辆汽车所配置的传感器中，呈现出环境监测传感器量少价高，而车身感知传感器量多价廉的特点。同时，随着汽车SAE级别的提升，所需的环境监测传感器数量增长迅速，占据了汽车传感器总成本的绝大部分。

图表: 主要汽车传感器在各级SAE中的应用

资料来源：Yole Development，车云网，慧聪网，中金公司研究部

2021年将有更多的L3自动驾驶汽车发布，搭载更多的毫米波雷达成为多数车企的选择。除奥迪外，多家车企也开启了L3自动驾驶的布局。我们看到许多车企将陆续在2021年前后发布L3自动驾驶汽车，其中绝大多数都将搭载多颗毫米波雷达：

奔驰：奔驰新一代S级搭载5颗毫米波雷达（1个前向长距离雷达+4个角雷达），已于2021年1月上市。

蔚来：蔚来ET7搭载5颗毫米波雷达，公司计划该款车型2022年上市。

图表：主要自动驾驶汽车搭载传感器方案

资料来源：各公司官网，中金公司研究部

关键假设思路：

量价趋势上：1）数量来看，我们认为目前L1/2级别车辆搭载毫米波雷达方案以1-3颗（1LRR+2SRR）为主，但随着ADAS等级提升，单车毫米波雷达需求将增至5颗（1LRR+4SRR）或以上；2）价格来看，一方面我们认为24GHz方案会逐步被价值量更高的77GHz方案取代，另一方面随着77GHz毫米波雷达技术成熟，价格会逐步下探；同时，我们认为4D成像雷达有望于2022年开始小规模导入，4D成像雷达目前价格较高，我们预计前期4D雷达“上车”将推高毫米波雷达单车价值量，但大规模放量后4D雷达价格或将回归传统毫米波雷达价格区间。

图表：ADAS渗透率假设

资料来源：工信部官网，中金公司研究部

图表: 中国车载毫米波雷达市场规模测算

资料来源：中金公司研究部

射频前端是毫米波雷达的硬件核心，目前主流方案为MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuit，单片微波集成电路），由低噪声放大器（LNA）、功率放大器、混频器、压控振荡器等部分构成，负责毫米波信号调制、发射、接收以及回波信号的解调。

图表: MMIC示意图

资料来源：ResearchGate，中金公司研究部

技术：CMOS或成为市场主流方案

从工艺来看，我们认为MMIC共经历两次重要技术迭代:

SiGe（锗硅）取代GaAs（砷化镓）工艺：1990年代，毫米波雷达主要采用GaAs工艺，一个GaAs雷达中至少需要配备7-8颗以上的芯片，成本昂贵，已于2009年被成本较低的SiGe替代。目前，大多数毫米波雷达前端MMIC均采用SiGe技术，SiGe集成度较高、高频特性好，基于SiGe技术的雷达芯片在稳定性、精度、探测距离等性能上具有优势。

从SiGe（锗硅）向CMOS发展：SiGe MMIC大都为分立式，整体方案体积庞大，随着单车配备毫米波雷达数量增加，SiGe工艺难以胜任。CMOS相对SiGe工艺：1）集成度更高，降低雷达模块板级设计的复杂度，提升开发效率，甚至可将MMIC与MCU（微控制单元）和DSP（数字信号处理）集成，降低系统尺寸及功率。2）成本更低，根据高工汽研，CMOS相对于SiGe而言，整体造价下降40%。

图表: 不同工艺技术的MMIC性能对比

资料来源：OFweek，中金公司研究部

我们认为，CMOS有望逐步成为主要应用方案。CMOS工艺拥有集成度高、体积小和成本低等优势。早期CMOS工艺频率较低达不到要求，但随着摩尔定律推动CMOS工艺发展，CMOS目前已经能应用于高频领域。

图表: 车用毫米波雷达发展路线

资料来源：Yole，清华大学微电子研究所，中金公司研究部

竞争格局：欧日厂商主导，国内厂商以24GHz产品为主

从竞争格局来看，MMIC市场集中度高，技术由国际龙头主导。国际龙头英飞凌、TI、NXP、ST、ADI等产品线较全，基本覆盖24GHz及77GHz频段，如德州仪器AWR2243是76GHz 至 81GHz 频带内运行的集成式单芯片FMCW 收发器。矽杰微、厦门意行等国内厂商仍处于追赶状态，产品以24GHz为主，加特兰、岸达科技在77GHz CMOS工艺上已实现突破。我们认为国产MMIC厂商低成本、低功耗产品的推出将推动毫米波雷达的国产替代进程。

总体来看，MMIC的技术发展方向可以归纳为向体积更小、功耗更低、集成度更高方向发展。我们认为，得益于稳定性高、高频特性好等优势，中短期内，SiGe仍将是毫米波雷达MMIC芯片的主要应用方案。但未来随着CMOS工艺提高及器件小型化，我们认为，CMOS将成为毫米波雷达MMIC的主流选择。

天线是毫米波发射和接收的重要部件，目前主流方案是“微带贴片天线”，即将多根天线集成在一块PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）上，实现更小的体积、更低的成本及更高的集成度。CCL（Copper Clad Laminate，覆铜板）是制作PCB的基本材料，是由专用木浆纸或电子级玻纤布等作增强材料，浸以树脂，单面或双面覆以铜箔，经热压而成的一种产品，对PCB主要起互连导通、绝缘和支撑的作用，对电路中信号的传输速度、能量损失和特性阻抗等有很大的影响。

趋势#1：自动驾驶等级提升带动毫米波雷达放量，高频PCB/CCL需求增加

我们认为，随着自动驾驶等级提升及毫米波雷达价格下探，毫米波雷达将迎来大规模的商用，高频PCB板的需求有望得到释放。根据高工汽研，2020年国内新车搭载前向毫米波雷达上险量535.7万颗，搭载角雷达上险量为416.6万颗，相比2019年同期增长38.4%/ 73.5%。我们认为，伴随着自动驾驶等级提升， PCB/CCL作为毫米波雷达的重要组成部分，将会受益于毫米波雷达市场的快速增长。

图表: 自动驾驶等级提升带动毫米波雷达放量

图表: 全球PCB下游应用领域占比（2019年）

资料来源：Prismark，中金公司研究部

趋势#2：毫米波雷达工作频段高，推动PCB/CCL价值量提升

毫米波雷达工作频段较高，对PCB性能提出更高要求。在24GHz/77GHz等毫米波雷达工作频段上，传统的FR-4材料难以满足高频段的工作需求，在高频段下会出现较大的信号损耗，并且无法支持大带宽。此外，高频PCB板对电路尺寸精度要求较高，利用较小的高频印刷电路板空间产生足够的天线辐射强度的同时还要实现和芯片的互连。为了满足高频段的需求，各厂商研发出混合PTFE / FR4基板等特殊树脂体系的覆铜板，以满足高频高速、低损耗、高散热性能等的需求。

基于以上原因，毫米波雷达放量有望带动PCB价值量进一步提升。相比普通材料，高频高速板材附加值更高，利润率更好。从深南电路的板材价格可以看到普通FR-4板材价格只有不到100/平米，改良过后的板材价格在2016年超过了200元/平米，高端特殊板材价格突破了600元。我们认为，毫米波雷达的持续推广将推动高频PCB量价提升，作为PCB的上游厂商，提前布局高频CCL的相关厂商也会因此受益。

图表：深南电路板材价格

图表：2018年全球高频CCL市场格局

资料来源：CNKI，中金公司研究部

竞争格局：美日厂商主导，国内厂商从高频CCL率先突破

目前高频高速板材的主流玩家还是日本/美国厂商，例如日本松下、美国罗杰斯等高端产品及份额全球领先。根据CNKI数据，2018年国际龙头全球市占率超过90%。近年来韩国、中国台湾等厂商开始进入市场，逐步占有一席之地。

PCB方面，目前雷达天线高频PCB板由沪电股份、Rogers（罗杰斯）、Isola、Schweizer（施瓦茨，目前沪电股份持有公司19.74%股权）等少数公司掌握。国内高频PCB板厂商暂无技术储备，只能根据图纸代加工，仍需国外进口。CCL方面，国内由于通信行业的快速进步，国内厂商在覆铜板CCL开始突破，生益科技/华正新材/南亚新材等公司在高端特种覆铜板上积极投入，目前部分高频CCL已可对标国际龙头高端产品，亦进入大客户供应链。

图表：部分国内厂商在高频高速产品的布局

资料来源：各公司公告，中金公司研究部

技术：“DSP+FPGA”融合或为当前主流应用

基带数字信号处理系统通过嵌入不同的信号处理算法，提取从前端采集得到的中频信号，获得特定类型的目标信息，是毫米波雷达稳定性、可靠性的核心。毫米波雷达的数字处理主要通过DSP芯片或FPGA芯片实现：

DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）芯片：是一种微处理器芯片，它将外部输入的模拟信号转换为数字信号，并实时实现各种数字信号处理算法，具有低功耗、可编程化、高速、实时性等特点。

FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）芯片：是专用集成电路中的一种半定制电路，FPGA芯片集成了大量可编程逻辑组件门并连接大量单元，能实现复杂的组合逻辑功能。

我们认为，考虑到DSP芯片在复杂算法处理上具备优势，FPGA在大数据底层算法上具备优势，“DSP+FPGA”融合在实时信号处理系统中的应用逐渐广泛。德国大陆汽车研发的4D成像毫米波雷达ARS540使用了来自赛灵思Zynq UltraScale+ MPSoC系列芯片，内部集成了FPGA芯片和大量DSP运算资源，大幅提升FFT精度，两者的结合使得ARS540水平方位角分辨率能达到1°，在测量高度方面也能力出众。

竞争格局：国际龙头主导，国内高端信号处理芯片基础薄弱

竞争格局来看，目前高端DSP及FPGA芯片均由国际公司主导：1）DSP芯片方面，市场主要由国际龙头把控，目前全球市场主要包括TI、ADI、NXP等公司；2）FPGA芯片方面，市场主要玩家有赛灵思、Altera、Microsemi以及莱迪思等。国内公司在高端DSP及FPGA芯片领域较为薄弱，但近几年随着紫光国微、安路科技等公司的崛起，我们认为，国产FPGA有望实现快速增长，并逐步向汽车电子等高端领域渗透。

图表: 大陆集团新型ARS 540先进雷达系统

图表: 2018年全球FPGA芯片市场格局

资料来源：产业信息网，中金公司研究部

4D雷达新在哪里？

4D成像毫米波雷达相对传统雷达增加高度信息，提供更高质量点云成像。传统毫米波雷达可探测物体的二维水平坐标信息（距离、方位角）及相对速度，4D雷达增加了纵向天线及处理器，可实现对物体高度的探测，提供更高密度、高分辨率的点云信息。4D雷达探测范围超过300米，可有效过滤虚假警报，是目前唯一能在各种天气下实现1度角分辨率的传感器。

图表: 4D雷达可探测物体水平及高度信息

图表: 4D成像雷达点云示意图

资料来源：华为官网，中金公司研究部

与传统毫米波雷达市场由Tier 1厂商把控不同，传统厂商之外，4D雷达市场也有很多初创公司加入角逐：

大陆：在2020年9月发布的ARS540为业内首款量产4D成像雷达。

傲酷雷达：2021年3月，傲酷雷达推出目前全球角分辨率最高的4D雷达Eagle雷达，在保证120°宽视场角的情况下，水平和垂直角分辨率小于1°。

 Arbe：Arbe于2020年推出的Phoenix雷达是全球第一款超高分辨率的4D成像雷达。

Vayyar：公司的多功能解决方案使用4D ROC（radar-on-chip）平台技术，对于OEM厂商能够在保证安全性的同时实现更好的成本效益。

目前，部分4D成像雷达已进入小批量样品阶段，2021年或为量产元年。

4D雷达缘何必要？

相对于传统毫米波雷达，4D雷达具备更高的分辨率、兼顾探测距离和视场角、高度信息感知等优势：

更高的分辨率：传统毫米波雷达存在角分辨率低、无法高密度点云成像等局限，因此难以有效解析小目标物体的轮廓、类别等。4D雷达通过高倍数虚拟MIMO等方式，可实现更高密度的点云成像，可探测到轮胎碎片等较小目标，降低漏报、误报率。例如大陆公司的ARS 540水平分辨率达1度，是传统毫米波雷达的5倍。

兼顾探测距离和视场角：增加探测距离通常需要增加同一发射天线的微带数目，使能量在某一方向聚焦，因此传统毫米波雷达探测距离的提升通常以减少FoV（Field of view，视场角）为代价。4D雷达通过算法、多芯片级联等方式，能在维持高FoV的同时，实现高角度分辨率及更远探测距离。

 高度信息感知：由于具备纵向高度感知能力，4D雷达相较传统雷达可以检测静态障碍物。传统毫米波雷达可以探测前方道路上有静态障碍物反射点，但因为无法实现识别静态障碍物的高低和大小，因此不能将道路障碍物与天桥、交通标示牌等静态物品区别开。4D雷达具备高度维度感知，可解析静态障碍物的轮廓等信息并进行分类，更大程度避免“误刹”、“漏刹”。

图表: 4D雷达与传统毫米波雷达对比

资料来源：各公司公告，中金公司研究部

相对于激光雷达，4D雷达具备可全天候全天时工作、成本较低等优势：

全天候全天时：受制于激光的物理特性，激光雷达在雨雪、沙尘等极端天气环境下，工作可靠性会受到影响。4D雷达能全天候全天时工作，在暴雨、大雪、漆黑及空气污染等恶劣环境条件下也能提供高可靠性的探测。此外，4D雷达能够“看穿”墙壁、紧闭的门和其他固体物体，这是激光雷达所不具备的能力。

成本较低：长期以来，高昂的价格成为制约激光雷达“上车”的关键因素。相比激光雷达，规模量产后的4D雷达价格与传统毫米波雷达基本一致。且由于4D雷达原理上与传统毫米波雷达存在共性，与摄像头进行数据融合的应用也更为普遍，能实现更低的验证成本，有望率先实现量产“上车”。

分辨率差距缩小：根据佐思汽研，依托虚拟孔径成像（VAI）技术，4D雷达已可实现高清成像，效果接近或超过16/32线激光雷达。傲酷公司的Eagle系列可生成每秒几万点的雷达点云图像，横向与纵向角分辨率都在1度以内，未来成像效果或可媲美32/64线激光雷达。

图表: 4D雷达能够“看穿”固体物体

图表: 4D雷达与激光雷达点云分布

资料来源：OFweek，中金公司研究部

4D雷达会替代激光雷达吗？

雷达传感器在新一代量产车型主要有两种“上车”方案：

激光雷达方案：小鹏、Waymo等厂商计划在下一代量产车型上搭载激光雷达，采用摄像头、毫米波雷达和激光雷达相结合的技术方案。

视觉算法主导方案：特斯拉采用无激光雷达方案，使用摄像头做“眼睛”，搭载毫米波雷达和超声波雷达，收集数据，是一种视觉为主导的技术方案。

我们认为，激光雷达在L4/L5级自动驾驶落地，并非一路坦途。一方面，激光雷达面临的成本高昂、损坏后维修代价高昂等问题，可能成为在L4/L5级自动驾驶汽车量产上车的“致命短板”。另一方面，进入高级别自动驾驶后，冗余感知迫在眉睫。技术角度来看，激光雷达仍存在镜面黑洞效应（照射反射率较高且非正对激光雷达的物体时，难以检测到返回信号）、在恶劣天气工作可靠性下降等局限性，因此激光雷达难以作为单一雷达传感器应用于L4/L5级自动驾驶汽车。

4D雷达也并非完美。一方面，相比高线激光雷达，4D毫米波雷达仍存在横向分辨率不足的问题。另一方面，4D毫米波雷达对金属物体过于敏感，井盖、钉子、远距离外的金属广告牌都会被误判为障碍物。

我们认为，未来多感知融合或为汽车传感器主流解决方案。随着图像技术更为成熟，叠加激光雷达价格下探，摄像头+4D雷达+超声波传感器+激光雷达带来的多传感器融合，能够创建高分辨率可识别区域的冗余感知，因此多传感器融合或为大势所趋。

图表：多传感器融合或为通往高级别自动驾驶的必经之路

资料来源：高工智能汽车，中金公司研究部