論汽車電子傳感器過去與未來

汽車傳感器類型和發(fā)展路徑

1、傳感器是汽車的眼睛，ADAS和自動(dòng)駕駛必不可少的元件

汽車在向高級(jí)輔助駕駛、自動(dòng)駕駛演進(jìn)過程中，機(jī)器的自動(dòng)/輔助駕駛功能逐漸替代人的主動(dòng)性，完成環(huán)境感知、計(jì)算分析、控制執(zhí)行的一系列程序。

這一系列程序中，首要的是用汽車的眼睛—傳感器感知周圍的環(huán)境。汽車自動(dòng)/輔助駕駛系統(tǒng)所用到傳感器主要包括：微波/毫米波雷達(dá)、超聲波傳感器、攝像頭、激光雷達(dá)。

2、目前主要包括毫米波雷達(dá)、攝像頭、激光雷達(dá)、紅外線四類

不同傳感器的原理、功能各不相同，在不同的使用場(chǎng)景里發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，難以互相替代。

毫米波雷達(dá)不受天氣情況影響，探測(cè)距離遠(yuǎn)，在車載測(cè)距領(lǐng)域性價(jià)比最高，但難以識(shí)別行人、交通標(biāo)志等。

攝像頭成本低，最大優(yōu)勢(shì)在于對(duì)物體的識(shí)別功能，是車道偏離預(yù)警、交通標(biāo)志識(shí)別等功能必不可少的傳感器，但是具有依賴光線、在極端天氣下會(huì)失效、難以精確測(cè)距等缺點(diǎn)。

激光雷達(dá)探測(cè)精度最高，可用于實(shí)時(shí)建立空間三維地圖，是谷歌、百度等無人駕駛車的主要傳感器，但是成本高昂且在雨雪大霧天氣效果不好的劣勢(shì)同樣突出。

紅外線技術(shù)成熟，一般用于短距離防碰撞系統(tǒng)，尚不能滿足長(zhǎng)距離的精度要求，多用于倒車?yán)走_(dá)等。超聲波雷達(dá)有成本低廉但是探測(cè)距離近，倒車提醒等短距離測(cè)距領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯。

3、各國相繼出臺(tái)政策推動(dòng)ADAS系統(tǒng)普及

ADAS系統(tǒng)目前在全球和國內(nèi)的滲透率分別只有8%-12%和2%-3%，受益于政策的支持以及消費(fèi)電子的規(guī)模效應(yīng)，未來幾年汽車傳感器行業(yè)可望實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。根據(jù)IHS Automotive的預(yù)測(cè)：2014年全球防碰撞傳感器的整體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到39.4億美元;到2020年這一市場(chǎng)的規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)99億美元。

4、當(dāng)前汽車主機(jī)廠和tier1廠商是主力

汽車傳感器屬于汽車電子，對(duì)于安全性和穩(wěn)定性要求極高，最早介入和發(fā)展路徑最穩(wěn)定的依舊是整車廠和tier 1廠商，目前這些廠商已經(jīng)通過自主研發(fā)、合作等方式切入，是行業(yè)發(fā)展的主要推動(dòng)力。

初創(chuàng)型企業(yè)當(dāng)前大多與主機(jī)廠合作，由主機(jī)廠派發(fā)到tier1中去，近2年并沒有大的話語權(quán)，但總體方向正確，后續(xù)也會(huì)有機(jī)會(huì)。

毫米波雷達(dá)

毫米波雷達(dá)主要包括天線(含板材和整個(gè)雷達(dá)結(jié)構(gòu))、射頻前端的芯片和后臺(tái)的DSP信號(hào)處理環(huán)節(jié)三部分，其中前端單片微波集成電路MMIC和雷達(dá)天線高頻PCB板是其核心組成部分。

目前，前端單片微波集成電路(MMIC)由國外公司掌控，特別是77GHz的MMIC，只掌握在英飛凌、ST、飛思卡爾等極少數(shù)國外芯片廠商手中。目前國內(nèi)MMIC芯片處于初始研發(fā)階段，主要在24GHz雷達(dá)方面，華域汽車、杭州智波、蕪湖森思泰克等企業(yè)在已有部分積累。

此外，雷達(dá)天線高頻PCB板技術(shù)也掌握在國外廠商手中，Schweizer占據(jù)全球30%市場(chǎng)份額，在77GHz方面優(yōu)勢(shì)明顯，PCB使用的層壓板材則主要由Rogers、Isola等公司提供。國內(nèi)高頻PCB板廠商暫無技術(shù)儲(chǔ)備，根據(jù)圖紙代加工，元器件仍需國外進(jìn)口。滬電股份是大陸和博世的板材供應(yīng)商，目前已就24GHz和77GHz高頻雷達(dá)用PCB產(chǎn)品與Schweizer開展合作。

根據(jù)我們的了解，單純從成本來看，中長(zhǎng)距離的雷達(dá)模塊一般60-120美金，中短距離大概30-40美金，其中天線&板材、射頻前端的芯片和后臺(tái)的DSP信號(hào)處理環(huán)節(jié)三部分成本各占1/3。但從商業(yè)模式來看，并不能單純看雷達(dá)模塊價(jià)格，還有應(yīng)用軟件授權(quán)費(fèi)，部分國外巨頭的軟件授權(quán)費(fèi)達(dá)上千萬美金。

毫米波雷達(dá)市場(chǎng)集中，并且長(zhǎng)期為國外汽車零部件巨頭所壟斷，以德國、美國和日本等國家為研發(fā)地，主要公司有博世、大陸、海拉、富士通天、電裝、天合、德爾福、奧托立夫等。

2015年，前三大廠商博世(22%) 、大陸(22%)和海拉(13%)占據(jù)一半以上以上份額。博世主打長(zhǎng)距離毫米波雷達(dá)，主要用于自巡航控制系統(tǒng)ACC系統(tǒng)，最新產(chǎn)品LRR4可以探測(cè)250米外的車輛，是目前探測(cè)距離最遠(yuǎn)的毫米波雷達(dá)，主要客戶包括奧迪和大眾。大陸產(chǎn)品線齊全，在Stop&Go ACC領(lǐng)域占有率高。海拉在24GHz-ISM領(lǐng)域市場(chǎng)占有率第一。

目前中國市場(chǎng)中高端汽車裝配的毫米波雷達(dá)傳感器全部依賴進(jìn)口，還沒有自主雷達(dá)產(chǎn)品。根據(jù)我們的了解，目前國內(nèi)第一階段研發(fā)階段已經(jīng) 基本完成，2016Q4 將上市搭載國內(nèi)自主雷達(dá)產(chǎn)品(24GHz)，主要完成BSD盲點(diǎn)偵測(cè)、LCA車道切換輔助等功能，解決產(chǎn)品形態(tài)的導(dǎo)入。國內(nèi)第二階段的研發(fā)將同樣針對(duì)24GHz產(chǎn)品，目標(biāo)是降低成本，預(yù)計(jì)產(chǎn)品明年底出現(xiàn)。

攝像頭系統(tǒng)全產(chǎn)業(yè)鏈

車載攝像頭是ADAS系統(tǒng)的主要視覺傳感器，借由鏡頭采集圖像后，有攝像頭內(nèi)的感光組件電路及控制組件對(duì)圖像進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)化為電腦能處理的數(shù)字信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)感知車輛周邊的路況情況，實(shí)現(xiàn)前向碰撞預(yù)警，車道偏移報(bào)警和行人檢測(cè)等ADAS功能。

車載攝像頭的大致原理如下：1)圖像處理，將圖片轉(zhuǎn)換為二維數(shù)據(jù);2)模式識(shí)別，通過圖像匹配進(jìn)行識(shí)別，如車輛、行人、車道線、交通標(biāo)志等;3)利用物體的運(yùn)動(dòng)模式，或雙目定位，估算目標(biāo)物體與本車的相對(duì)距離和相對(duì)速度。[!--empirenews.page--]

硬件方面，車載攝像頭主要由CMOS鏡頭(包括lens和光感芯片等)，芯片，其他物料(內(nèi)存，sim卡，外殼)組成，分為單目攝像頭、后視攝像頭、立體攝像頭和環(huán)視攝像頭，目前市場(chǎng)上主要是單目攝像頭為主。

軟件方面，以mobileye為例，主要體現(xiàn)在芯片的升級(jí)和處理平臺(tái)的升級(jí)，工作頻率從122Mhz提升到332Mhz，訪問方式的改變使速率提升一倍，圖像由640*480 彩色像素提升為2048*2048(Input)和4096*2048(output)等。

除了極少數(shù)廠商具備垂直一體化的能力，絕大部分廠商都將業(yè)務(wù)集中于產(chǎn)業(yè)中的某個(gè)或者某幾個(gè)環(huán)節(jié)。

從市場(chǎng)集中度來看，光學(xué)鏡片主要是臺(tái)灣的廠商在主導(dǎo)，大陸廠商在紅外截止濾光片上有一定優(yōu)勢(shì)，圖像傳感器主要是歐美和韓國廠商為主，模組環(huán)節(jié)大陸、韓國、臺(tái)灣、日本廠商份額居前，國內(nèi)廠商成長(zhǎng)迅速。光學(xué)鏡頭行業(yè)集中度很高，前五大廠商占據(jù)了60%市場(chǎng)份額，舜宇光學(xué)2015年出貨量已占全球的9.4%，成為全球第二。

單目攝像頭還是未來的主流，伴隨著360度全景停車和環(huán)視系統(tǒng)的發(fā)展，未來單輛車載攝像頭預(yù)期達(dá)到6個(gè)以上，其中1個(gè)前視，1個(gè)后視和4個(gè)環(huán)視。根據(jù)MRRSE報(bào)告，2014-2020全球車載攝像頭的出貨量將會(huì)以11.3%年復(fù)合率增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2020年，全球車載攝像頭銷售將達(dá)到8300萬只。

未來五年內(nèi)，雙目攝像頭的產(chǎn)品化，小型化的問題有可能逐漸突破，例如特拉斯的雙目，三目的計(jì)劃。

圖形信息處理的芯片，算法的進(jìn)步，算法主要基于深度學(xué)習(xí)的角度，芯片的發(fā)展主要體現(xiàn)在mobileye的EyeQ產(chǎn)品的升級(jí)，期待EyeQ5的研發(fā)與投入生產(chǎn)。

未來市場(chǎng)空間

1、主流車企14年就開始布局第2階段的部分自動(dòng)駕駛

主流品牌部分車企14年就開始布局第2階段的部分自動(dòng)駕駛，大部分車企都已布局自動(dòng)駕駛，且隨著技術(shù)成熟，自動(dòng)駕駛等級(jí)不斷提升。

2、預(yù)計(jì)到2020年汽車傳感器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)99億美元

2014年全球前裝市場(chǎng)ADAS新車滲透率約15%，主要集中在美系、德系中高端車型市場(chǎng)，國內(nèi)僅3%左右。隨著國內(nèi)外法規(guī)進(jìn)一步健全，市場(chǎng)對(duì)于ADAS需求的日益嚴(yán)格，國外主流廠商均規(guī)定2018年會(huì)大量安裝ADAS產(chǎn)品，國內(nèi)預(yù)計(jì)2020年基本車型都會(huì)搭配ADAS功能。

根據(jù)Isuppli的預(yù)測(cè)，到2016年全球和中國ADAS市場(chǎng)規(guī)模約60億美金和15億美金，到2020年全球和中國ADAS市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)300億美金和30億美金。