車載超聲波雷達(dá)的發(fā)展和市場(chǎng)空間

前言：【核芯觀察】是電子發(fā)燒友編輯部出品的深度系列專欄，目的是用最直觀的方式令讀者盡快理解電子產(chǎn)業(yè)架構(gòu)，理清上、中、下游的各個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)迅速了解各大細(xì)分環(huán)節(jié)中的行業(yè)現(xiàn)狀。本期【核芯觀察】，繼續(xù)針對(duì)車載傳感器領(lǐng)域，從技術(shù)指標(biāo)、市場(chǎng)需求、上下游供應(yīng)等角度梳理車載毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈。

一

車載超聲波雷達(dá)的發(fā)展和市場(chǎng)空間

超聲波雷達(dá)可以說(shuō)是目前乘用車中最常見(jiàn)的傳感器，俗稱倒車?yán)走_(dá)，已經(jīng)在汽車上廣泛用于倒車時(shí)的距離監(jiān)測(cè)，輔助駕駛員泊車。

顧名思義，作為一種雷達(dá)，超聲波雷達(dá)與毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)原理相似，通過(guò)對(duì)外發(fā)出超聲波，再利用接收器接受從被測(cè)物體反射回來(lái)的超聲波，計(jì)算時(shí)間差來(lái)得出距離數(shù)據(jù)。與毫米波不同的是，超聲波能被任何材質(zhì)的物體反射，但相比于毫米波雷達(dá)，超聲波雷達(dá)的測(cè)距距離較短，工作距離一般在3cm-3m之間。

另外，超聲波雷達(dá)也有其他的缺點(diǎn)，超聲波傳播速度相比毫米波、激光慢得多，且受溫度影響較大。比如在溫度為0℃時(shí)，超聲波在空氣中的傳播速度是332m/s，溫度在30℃時(shí)，超聲波傳播速度則為350m/s。

同時(shí)單個(gè)超聲波雷達(dá)無(wú)法確定障礙物位置，比如處于兩個(gè)方位的物體，與超聲波雷達(dá)距離相同，兩個(gè)物體返回的距離信息是相同的。所以至少需要兩個(gè)超聲波雷達(dá)來(lái)確定物體位置。

而目前隨著自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)（APA）、代客泊車系統(tǒng)（AVP）等技術(shù)開(kāi)始鋪開(kāi)，超聲波雷達(dá)市場(chǎng)迎來(lái)了新的增長(zhǎng)點(diǎn)。以往倒車?yán)走_(dá)應(yīng)用中，一般需要4-6個(gè)超聲波雷達(dá)，主要分布安裝在車頭車尾的保險(xiǎn)杠處。而目前的高階自動(dòng)駕駛泊車方案，包括APA、AVP等應(yīng)用中，一般需要8-12顆超聲波雷達(dá)，從數(shù)量上相比以往的倒車?yán)走_(dá)應(yīng)用增加一倍以上。

這從超聲波雷達(dá)傳感器單價(jià)和系統(tǒng)價(jià)格的變化中也能夠看出。上富電技的招股書顯示，該公司超聲波傳感器單價(jià)以每年5%左右的幅度下降，超聲波控制器單價(jià)則以每年3%左右幅度下降，價(jià)格較為穩(wěn)定。但超聲波雷達(dá)系統(tǒng)單價(jià)卻逐年攀升，從2019年到2021年，價(jià)格分別為218.23、237.15、248.26，這顯然是得益于目前整車超聲波雷達(dá)系統(tǒng)中傳感器平均用量增多。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方面，佐思汽研的數(shù)據(jù)顯示，2021年國(guó)內(nèi)乘用車超聲波雷達(dá)安裝量為9713.8萬(wàn)顆，同比增長(zhǎng)11.8%，預(yù)計(jì)2022年安裝量將超過(guò)1億顆，到2025年將超過(guò)1.4億顆。

全球市場(chǎng)上，ICV的數(shù)據(jù)顯示，2021年全球乘用車?yán)走_(dá)安裝量達(dá)到5.5億只，預(yù)計(jì)到2026年將達(dá)到9.7億只。同時(shí)2021年全球乘用車采用12顆超聲波雷達(dá)的方案占比達(dá)到28.62%，預(yù)計(jì)2025年達(dá)到55.35%，12顆超聲波雷達(dá)方案將成為市場(chǎng)主流。

從市場(chǎng)規(guī)模上看，2021年全球超聲波雷市場(chǎng)為88億美元，同比增長(zhǎng)35.9%，預(yù)計(jì)2026年將達(dá)到145億美元。

二

超聲波雷達(dá)類型

超聲波雷達(dá)主要有兩種類型，一是所謂的倒車?yán)走_(dá)，安裝在汽車前后保險(xiǎn)杠上，用于測(cè)量車輛前后障礙物，業(yè)內(nèi)稱之為UPA（超聲波駐車輔助），探測(cè)距離一般在15cm到2.5m之間。

第二種是測(cè)量汽車側(cè)面障礙物的超聲波雷達(dá)，業(yè)內(nèi)稱為APA（自動(dòng)泊車輔助），這種超聲波雷達(dá)的測(cè)量距離要比UPA更遠(yuǎn)，當(dāng)然工作功率、成本也要更高。APA探測(cè)距離一般在30cm到5m之間，目前甚至已經(jīng)有探測(cè)距離超過(guò)7m的超聲波雷達(dá)在業(yè)內(nèi)應(yīng)用，主要在高階的自動(dòng)泊車方案中被應(yīng)用。

為了避免互相干擾，UPA和APA的工作頻率不同。從奧迪威官網(wǎng)上，可以看到其超聲波雷達(dá)產(chǎn)品頻率有48±1KHz、58±1KHz、55.5±1KHz三種規(guī)格，而上富電技有40KHz±1KHz規(guī)格的產(chǎn)品。理論上，超聲波雷達(dá)頻率較高時(shí)，精度也會(huì)較高，同時(shí)探測(cè)距離會(huì)相對(duì)較短；相反，頻率較低時(shí)，精度相對(duì)較低，同時(shí)探測(cè)距離較長(zhǎng)。但實(shí)際應(yīng)用中會(huì)有一些差別，要看具體的使用需求來(lái)選擇不同頻率的毫米波雷達(dá)。

目前汽車超聲波雷達(dá)系統(tǒng)，正在從模擬信號(hào)傳感器、分離式數(shù)字傳感器、集成式數(shù)字傳感器到AK2新一代編碼式數(shù)字傳感器的發(fā)展階段，在減小探測(cè)盲區(qū)、提高探測(cè)速率、加大探測(cè)距離、提升抗干擾能力等方面有質(zhì)的提升。

三

超聲波雷達(dá)結(jié)構(gòu)

車載超聲波雷達(dá)主要由超聲波傳感器（集成發(fā)射、接收）以及用于控制的ECU等組成。

控制ECU將收發(fā)時(shí)間指令傳輸?shù)匠暡▊鞲衅鳎a(chǎn)生發(fā)射脈沖后通過(guò)升壓器件由壓電晶片產(chǎn)生超聲波并發(fā)射出去；同時(shí)壓電晶片也有接收超聲波的功能，在接收到從障礙物處反射回來(lái)的超聲波后，壓電晶片產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大等處理后由ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，計(jì)算發(fā)射脈沖和接收脈沖之間的時(shí)間差來(lái)算出距離。

四

超聲波雷達(dá)行業(yè)格局與主要廠商

車載超聲波雷達(dá)市場(chǎng)主要由國(guó)際Tier1巨頭壟斷，2018年的數(shù)據(jù)顯示，全球超聲波雷達(dá)市場(chǎng)中法雷奧、博世、尼塞拉三家占近70%的市場(chǎng)份額，其中兩家中國(guó)供應(yīng)商奧迪威和上富電技分別僅占5.55%和1.26%的份額。

實(shí)際上，超聲波雷達(dá)在技術(shù)上其實(shí)沒(méi)有太大的壁壘，國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品沒(méi)有明顯的差異，且國(guó)內(nèi)企業(yè)自主化程度較高，能夠滿足車載UAP、APA的需求。限制國(guó)內(nèi)企業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)題在車企認(rèn)證上，目前合資和海外車企綁定的供應(yīng)商較為穩(wěn)定，而汽車供應(yīng)鏈的認(rèn)證周期長(zhǎng)，車企不會(huì)輕易更換供應(yīng)商。同時(shí)比如博世、法雷奧等具備完整的ADAS解決方案，可以搭配傳感器銷售。相對(duì)而言國(guó)內(nèi)超聲波雷達(dá)廠商提供的產(chǎn)品和解決方案還有待提高。

法雷奧：法國(guó)著名的汽車零部件供應(yīng)商，創(chuàng)立于1923年，最初的業(yè)務(wù)為制動(dòng)襯面和離合器部分零部件的生產(chǎn)。目前致力于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售轎車、卡車的零件、集成系統(tǒng)和模塊，同時(shí)供應(yīng)與主機(jī)廠配套和售后維修市場(chǎng)。法雷奧可自主研發(fā)超聲波換能器，為超聲波雷達(dá)傳感器細(xì)分領(lǐng)域的全球頭部供應(yīng)商，提供泊車輔助系統(tǒng)，不單獨(dú)銷售元器件。

日本電裝：電裝是1949年從豐田汽車中分拆成立的汽車零部件供應(yīng)商，經(jīng)過(guò)70多年發(fā)展，目前業(yè)務(wù)涵蓋熱管理系統(tǒng)、動(dòng)力總成系統(tǒng)、信息與安全系統(tǒng)、電氣化系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、小電機(jī)和非汽車領(lǐng)域七大板塊。在超聲波雷達(dá)領(lǐng)域電裝也是重要的供應(yīng)商之一，目前豐田仍是電裝最大的客戶，貢獻(xiàn)其近一半營(yíng)收。

同致電子：1990年在廈門成立，是中國(guó)臺(tái)灣獨(dú)資企業(yè)，1993年公司泊車?yán)走_(dá)系統(tǒng)正式配套，成為中國(guó)臺(tái)灣第一家OEM供應(yīng)商。目前主要產(chǎn)品有倒車?yán)走_(dá)、防盜器、車用攝像頭、車身控制系統(tǒng)、行車記錄儀、自動(dòng)泊車系統(tǒng)、胎壓偵測(cè)系統(tǒng)、智能車內(nèi)后視鏡等汽車專電子產(chǎn)品。

博世：博世主要從事汽車技術(shù)、工業(yè)技術(shù)和消費(fèi)品及建筑技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，產(chǎn)品包括：發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、電子電氣系統(tǒng)。博世是全球第一大汽車技術(shù)供應(yīng)商，在超聲波傳感器細(xì)分領(lǐng)域，具有自主研發(fā)換能器的能力，并主推編碼式傳感器；其影像前向 ADAS 應(yīng)用和毫米波探測(cè)系統(tǒng)等產(chǎn)品均為全球領(lǐng)先，是德系大眾、寶馬、奔馳等知名車企核心零部件提供商。

豪恩汽電：主要從事集軟件、算法、光學(xué)設(shè)計(jì)和硬件于一體的車載攝像系統(tǒng)、車載視頻行駛記錄系統(tǒng)和超聲波雷達(dá)系統(tǒng)。2021 年度，豪恩汽電實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入 9.81 億元，凈利潤(rùn) 0.97 億元。其中超聲波雷達(dá)系統(tǒng)收入2.26億元，占應(yīng)收比例為23.13%。

奧迪威：公司主要產(chǎn)品包括測(cè)距傳感器、流量傳感器及模組、壓觸傳感器及執(zhí)行器、霧化換能器件及模組、報(bào)警發(fā)聲器等。其中車載超聲波傳感器自2006年開(kāi)始進(jìn)入汽車制造廠商的前裝供應(yīng)鏈，實(shí)現(xiàn)了對(duì)博世、法雷奧、日本村田等國(guó)際廠商的進(jìn)口替代，公司已成為車載超聲波傳感器的主要供應(yīng)商，取得了一定的行業(yè)地位和市場(chǎng)占有率。2021 年度，奧迪威實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入4.16 億元，凈利潤(rùn)0.60億元。

村田制作（Murata）：村田制作是日本一家電子零件專業(yè)制造廠，主要產(chǎn)品包括電容、電阻、電感、靜噪濾波器、超聲波傳感器等電子元件及模塊方案等，村田制作所的客戶分布在PC、手機(jī)、汽車電子等多個(gè)領(lǐng)域。超聲波傳感器及模組、蜂鳴器等產(chǎn)品以元器件為主。

上富電技：主要產(chǎn)品包括在超聲波雷達(dá)傳感系統(tǒng)、車載影像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及毫米波雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)。擁有超聲波雷達(dá)傳感系統(tǒng)的核心部件換能器的自主研制能力，成為同時(shí)擁有“換能器+傳感器”研發(fā)及制造能力的整車 TIER1 供應(yīng)商。同時(shí)，上富電技開(kāi)發(fā)了針對(duì)換能器應(yīng)用的專用 ASIC 芯片，該定制開(kāi)發(fā)芯片能較好適配換能器，從而整體提升超聲波雷達(dá)傳感系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。2021年上富電技營(yíng)收4.72億元，其中超聲波雷達(dá)傳感系統(tǒng)收入為2.27億元，占總營(yíng)收48.23%。

五

總結(jié)

智能駕駛技術(shù)逐漸普及，在汽車上應(yīng)用歷史較長(zhǎng)的超聲波雷達(dá)并沒(méi)有因?yàn)榧す饫走_(dá)、毫米波雷達(dá)以及攝像頭的廣泛應(yīng)用而受到冷落，反而受惠于APA、AVP等應(yīng)用，單車的超聲波雷達(dá)使用量繼續(xù)在不斷提高。同時(shí)技術(shù)上，超聲波雷達(dá)也在不斷進(jìn)化，AK2新一代編碼式數(shù)字超聲波雷達(dá)將會(huì)成為行業(yè)的下一個(gè)爆點(diǎn)。目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)廠商在技術(shù)上跟進(jìn)速度較快，國(guó)產(chǎn)替代在本土以及合資車企已經(jīng)獲得驗(yàn)證以及廣泛應(yīng)用，未來(lái)國(guó)內(nèi)車載超聲波雷達(dá)廠商在規(guī)模上還有很大發(fā)展空間。