毫米波雷达 车用市场潜力新星

车辆搭载LKA车道偏移辅助、LDW车道偏移警示。图/业者提供 NISSAN X-TRAIL主动安全打造高规格守护,配备ICC智慧型定速控制、IEB防追撞紧急煞车与LDP车道偏离预防等多样安全配备,轻松驾驭更显自信从容。图/业者提供

ACC主动式车距调节巡航系统、LDW车道偏移警示系统,这类的实用、好用的安全配备造已经加入现在主流的配备。图/本报资料照片▲图为无人驾驶试乘车辆,其传感器包括多线束激光雷达、毫米波雷达、摄像头以及GPS等。图/中新社

ACC功能显示。图/本报资料照片

随着新车搭载ADAS(先进驾驶辅助系统)的比例上升,2018年毫米波雷达市场开始大幅成长,而2020年与2022年欧、日、美陆续将AEB(自动紧急煞车)作为新车强制性标准配备,预期将成为毫米波雷达市场持续扩张的主要推力。

毫米波雷达规格与应用

毫米波雷达在规格上分为24GHz、77GHz和79GHz等3种,24GHz最早被使用、用在短距离测距上,但随着76~81GHz确定划分给无线电定位业务,且欧洲电信标准协会和美国联邦传播委员会皆表示,24GHz UWB频段将于2022年停止使用,因此具备较佳角度解析度的79GHz将逐渐取代24GHz,而77GHz则多用于中、长距应用。

然而,短期内24GHz仍为毫米波雷达中采用量最高且供应商最多的产品,主要原因在于价格低和技术成熟,而且许多入门ADAS如盲点侦测系统(BSD),使用24GHz毫米波雷达即可达成。

台湾厂商目前多以量产低阶24GHz为主,除了技术成熟且市场较大外,77GHz多由国际Tier 1大厂供应,切入门槛较高,而24GHz除了前装市场外还有后装市场,对台湾厂商来说是一个机会。不过,面临中国厂商快速崛起,24GHz价格竞争激烈,台厂需避免陷入成本战,加快提升77GHz市占和量产79GHz。

毫米波雷达市场规模

毫米波雷达市场近年快速攀升,主要是因为各国新车评价系统中的ADAS(先进辅助驾驶系统),多以毫米波雷达为主要感测器,其中,AEB(自动紧急煞车)除了早已成为美国和欧盟新车评价标准外,联合国欧洲经济委员会在2019年宣布与日本等共40国,将在2020年强制新车(乘用车和轻型商用车)安装AEB,美国则于2022年将AEB设定为新车标准配备;而中国自2019年开始若无加装AEB,则无法在新车评价系统中获得5星等级,因三大主要汽车市场强制采用与积极鼓励搭载AEB系统,让至少需使用1颗长距雷达的AEB,成为拉升毫米波雷达数量的主要推力。

此外,由于消费者愿意为行车安全付出较高费用,以警示驾驶人为主的BSD(盲点侦测)、FCW(前方防撞警示),以及介入驾驶行为的ACC(主动式巡航定速)、LKS(车道维持系统),在新车的搭载率越来越高,车厂为增加卖点与品牌形象,ADAS的搭载逐渐从高阶车往中阶车移动。

在法规与市场接受度提升下,毫米波雷达于2018年出现超高成长率,2019年车市虽出现下滑,毫米波雷达使用颗数仍持续上升,预计达到7,000万颗。

全球毫米波雷达供应链

毫米波雷达供应链可大致分为MMIC晶片、高频PCB基材、高频PCB和系统,欧美系厂商由于与车厂关系密切,几乎在各部分都是主要供应商,日系供应商则受益于日系车厂,也有发展空间。

中国由于发展较晚,上游晶片厂仅意行半导体和加特兰微电子,其他则集中在下游系统厂。中国系统厂发展路线大致可分为两类:一是24GHz、77GHz和79GHz全产品类型都能提供,且尽管相同频段也有不同测距的产品可提供,让客户视用途和成本做选择,二是跳过24GHz的成熟市场,直接开发77GHz,并发展在未来取代24GHz的79GHz雷达。

台湾情况与中国类似,晶片厂商仅有联发科,下游系统厂则以启碁、为升科明泰、辉创、同致环隆科为主。上述厂商的24GHz产品都已量产出货,并有多种规格满足客户不同需求,为升科和启碁的77GHz已量产,明泰和环隆科等则陆续从送样转为量产,在79GHz产品方面,各厂商则努力在这2年开始供货

虽然中国与台湾有不少毫米波雷达的下游系统厂,但前装市场仍有80%由传统Tier 1大厂供应,各主要系统厂的产品线,Bosch博世和Delphi发展重心为77GHz,Autoliv (Veoneer)、Continental德国马牌则是24GHz和77GHz都有,Hella专注于24GHz,为目前重要的24GHz雷达供应商。而从供应链的动态来看,79GHz逐渐取代24GHz已渐成市场共识。

在毫米波雷达开发中,最困难之处为天线设计和演算法,许多下游厂商依赖晶片厂商提供参考设计,也因ADAS应用多且各家车型不同,晶片业者和系统厂开始合作开发客制解决方案,对系统厂来说,若要开发高阶和高效能产品,与晶片厂密切合作将有脱颖而出的效果。

台湾系统厂发展机会

虽然全球汽车市场受中美贸易战影响呈现衰退,但汽车电子化的程度持续上升,对电子零组件需求量仍大,加上车用产品毛利高,是台湾厂商极欲投入的市场。毫米波雷达市场正处于扩张期,台湾毫米波雷达系统厂应权衡优、劣势,并把握切入契机,在强敌环绕下找到立足点。

*台湾的优、劣势与威胁

发展毫米波雷达系统的台湾厂商多来自上市企业,具备一定规模,其中启碁和明泰是著名网通设备厂商,车用产品占其营收比例仍低,但在本业稳固下,能提供研发期间所需人力、物力与时间

要打入封闭的原厂汽车供应链并不容易,台湾厂商具备多样车用产品的量产能力,能提高车厂的信心与合作可能性,对维持与车厂的关系也有帮助,因此启碁和明泰除了车用雷达外,也推出车联网产品,例如车用C-V2X模组和车载乙太网路等,为升科身为专业雷达厂,产品遍及各领域且有学界的研发能量支持,有助于品牌与产品能见度。

此外,台湾车用产品多以后装市场为主,缺乏与汽车原厂或国际Tier 1供应商的合作,不容易打进原厂供应链,形成发展毫米波雷达系统上的劣势。

至于主要发展威胁在于,毫米波雷达在汽车的应用多元且需求持续攀升,但粥多僧也多,国际大厂不但把持多数市场,更积极于中国当地生产,而且中国厂商崛起速度快且数量多,若要比成本对台湾厂商来说不利。

中国厂商在供货上还具有国产产品的名号和地缘优势,几乎所有欧美大厂都在中国设有合资企业,中国也有自己的Tier 1厂商,与其他欧美地区的生态链不尽相同,对中国毫米波雷达系统厂来说是一项优势,中国厂商较有机会接触原厂或Tier 1,而晶片厂等在挑选合作对象时也会优先考虑中国厂商,对台湾厂商来说,要抢占中国车厂订单并不容易。

*台厂切入机会点

1、前、后装市场需求倍增

毫米波雷达在ADAS(先进辅助驾驶系统)的应用多元,许多常见的次系统皆搭载毫米波雷达,例如AEB(自动紧急煞车)、LDW(车道偏离警示)、ACC(主动式巡航定速)和BSD(盲点侦测)等,加上中、美、欧主要汽车市场陆续强制将AEB和LDW等系统成为新车标准配备,对毫米波雷达的需求量快速增加,将是台湾厂商一个重要机会点。

除了前装市场需求增加外,消费者对ADAS的认知已成熟,愿意为新车选配或为旧车安装,毫米波雷达可透过后装增加BSD等功能,且安装方式不复杂,通常安装于汽车的保险杆上,无论是旧车安装或新车非原厂选配安装,皆存在庞大的潜在商机。

2、较光达具有成本优势

从成本来看,光达(LiDAR)还无法取代毫米波雷达,24GHz的毫米波雷达成本约80~100美元,而77/79GHz也不到24GHz的2倍价格;反观光达价格仍旧高昂,Velodnye 16线机械式雷达价格为3,999美元,即便是号称推出平价固态光达的Quanergy也将目标价订在200美元,况且固态光达的量产性仍有疑虑,毫米波雷达短期内仍是ADAS主要采用的感测器。

不过,毫米波雷达解析度不足,无法辨识物体,是其不如光达之处。晶片厂商包括德仪恩智浦提出串联多颗晶片方案,发展有视觉功能的Image Radar(视觉雷达或成像雷达),最主要功能便是提高解析度、辨识度和精准度,以达到类似光达的辨识物体功能。下游系统厂可透过与晶片厂的密切合作,研发类似的下一代高阶产品。

3、车内与特殊商业应用

开发如Image Radar这类高阶产品虽能突显台厂研发能力,但国际大厂同样将此类产品列为发展重点,竞争挑战不小,因此另一个机会点在于运用现有技术发展其他汽车应用。以往大家认知的ADAS多以侦测车外环境为主,但车外应用系统因需多样外部环境测试,验证时间长,反之,车内应用系统验证时间较短,系统厂能缩短产品量产时间,是加快导入和切入前装市场的方式。驾驶人监测系统(DMS)除了能用镜头达成外,毫米波雷达亦能实现,而DMS在2020年将列入欧盟新车评价首要安全标准,预期能大幅提高车厂搭载意愿,以及看到更多厂商推出DMS解决方案。DMS主要是监控驾驶人的行为和状态,以便能在危险发生前做到提醒与连动车内其他系统,以商用车和共享车的需求最为显著,可用来监控司机的注意力及精神状态;此外,毫米波雷达的车内应用还包括手势控制开启与关闭讯息,以及取代触控荧幕、侦测乘客生理表征及侦测车上空车位等特殊商业应用。(本文作者为拓墣产业研究院研究副理陈虹燕