汽車傳感器中, MEMS 傳感器和超聲波雷達的技術和應用已經相對成熟, 而攝像頭、 毫米波雷達和激光雷達正隨著自動駕駛技術的蓬勃發展,迎來活躍的技術創新。我們預計,2016-2025 年, MEMS 傳感器和超聲波雷達市場規模年復合增速分別為 5%/10%, 攝像頭、毫米波雷達和激光雷達市場規模年復合增速分別為 26%/22%/48%; 汽車傳感器整體市場2025 年時將達 615 億美元(18% CAGR),未來成長空間廣闊。
(1)MEMS 傳感器
MEMS 傳感器是傳統汽車電子系統的重要組成部分,廣泛應用于電子車身穩定程序(ESP)、防抱死(ABS)、電控懸掛(ECS)、胎壓監控(TPMS) 等系統。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 系統的 99%。
(2)超聲波雷達
超聲波雷達主要應用于倒車雷達,以及自動泊車系統中近距離障礙監測。倒車雷達已經由高端車型下沉到中低端車型,滲透率較高,前裝率達 80%左右。倒車雷達系統通常需要 4 個 UPA 超聲波雷達,而自動泊車系統需要 6-12 個超聲波雷達,典型配臵是 8 個 UPA+4個 APA。 自動泊車系統的普及,將為超聲波雷達的增長注入新的動力。
UPA/APA 超聲波雷達對比
(二)攝像頭
汽車攝像頭按視野覆蓋位臵可分為前視、環視(側視+后視)及內視攝像頭,其中前視攝像頭最為關鍵,可以實現 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,使得其仍未能大規模量產。目前, 以 Mobileye 領銜的單目攝像頭解決方案是市場的主流。
不同類型前視攝像頭解決方案對比
(三)毫米波雷達
按輻射電磁波的方式不同,毫米波雷達可分為脈沖類型和連續波類型,目前連續波類型中的調頻連續波(FMCW, Frequency Modulated Continuous Wave)是主流方案。雖然早在20 世紀 70 年代,德國就嘗試研發車載毫米波雷達,但由于造價高昂、體積龐大,無法大規模推廣; 90 年代后期,隨著微電子技術的發展, 單片微波集成電路(MMIC)的出現使得毫米波雷達低成本、小型化成為可能; 近年來,受益于自動駕駛的提振,毫米波雷達廣受關注,全球范圍內掀起研發熱潮。
車載毫米波雷達發展歷史與趨勢
按輻射電磁波的頻率不同,目前毫米波雷達主要有 24GHz 和 77GHz 兩種。其中, 24GHz主要用于中短距離(15-30m),稱為 SRR(Short Range Radar), 77GHz 主要用于長距離(100-250m),稱為 LRR(Long Range Radar)。長期以來,毫米波雷達的頻率使用各國標準不一,比如日本等少數國家還采用 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務,至此 77-81GHz 已全部被正式劃分為無線電定位業務,因此 77-81GHz 的車載雷達將是主流發展方向。事實上,歐洲和美國都已經宣布將逐步限制和停止 24GHz 頻段在汽車雷達中的使用,下一代的替換產品 79GHz 雷達各國也正在積極研發中。 從 24GHz、 77GHz、到 79GHz,雷達的距離分辨率提高的同時, 研發難度和成本也大幅增加。
激光雷達主要方案及廠商
機械激光雷達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 線激光雷達較為常見,同時也不乏 128 線、甚至 300 線等前沿產品。
傳統市場被 Tier 1 把控,新興領域中國有望突圍
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 Tier 1 廠商所把控。而半導體元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 等半導體廠商也從汽車傳感器產業鏈中攫取了豐厚利潤。
汽車傳感器主要廠商相關業務營收(2016)