毫米波雷达是一种基于毫米波频段实现目标探测、测距、测速和成像的传感器技术,具有高分辨率、抗干扰能力强、全天候工作等优势。
2.随着自动驾驶和智能座舱技术的发展,毫米波雷达将在智能交通、自动驾驶与物联网感知中发挥越来越核心的作用。
3.目前,全球毫米波雷达芯片市场由海外巨头主导,如英飞凌、恩智浦、德州仪器等,但国产厂商如加特兰、矽杰微等正逐渐崛起。
4.未来,毫米波雷达技术趋势包括高频段化推进、芯片高度集成化、4D成像崛起和AI赋能等,有望推动全链路国产化。
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毫米波雷达是一种基于毫米波频段(30-300 GHz,对应波长1-10 mm)实现目标探测、测距、测速和成像的传感器技术。毫米波雷达的关键技术包括调频连续波(FMCW)、高增益天线阵列、小型化MMIC集成、高分辨率波束形成等。其工作原理为通过天线发射毫米波,接收反射回波后分析目标的距离、速度和方位信息。
毫米波雷达具备高分辨率、抗干扰能力强、全天候工作等优势,已广泛应用于军事、汽车、无人机、工业、医疗、气象等领域。在半导体、天线、算法等多环节的协同推动下,其将在智能交通、自动驾驶与物联网感知中发挥越来越核心的作用。
车载毫米波雷达按距离分主要以 SRR/MRR/LRR 三种为主,来源:瑞萨官网
远程雷达(LRR):≤250米,支持自适应巡航(ACC)、自动紧急制动(AEB)、车道偏离预警(LDW)等纵向安全功能。
由于SRR、MRR和LRR在近距离存在盲区,常与超声波雷达协同使用。USRR在功能上与超声波雷达高度重合,并有替代趋势。例如,下一代AK2超声波雷达探测距离提升至7米,最小盲区仅10厘米,大幅提升近距离探测能力。
角雷达(多为SRR):位于车身两侧及后部,识别横穿目标并实现BSD、变道辅助;
前雷达(常为MRR或LRR):安装于前格栅或保险杠,主要执行ACC、AEB等功能。
按工作频段,毫米波雷达主要分为24GHz与77GHz两类。77GHz凭借更高的测距、测速与测角精度,已成为主流方案。为释放24GHz频段用于电信、射电天文等领域,欧美监管机构如FCC、ETSI已于2022年起禁用24GHz宽带汽车雷达。中国工信部亦自2022年起禁止生产和进口24.25-26.65GHz频段的汽车雷达,仅保留24.05-24.25GHz窄带产品,并规划76-79GHz为汽车雷达系统专用频段,进一步推动77GHz产业发展。
车载毫米波雷达主要使用 4 个工作频段:24GHz 和 77GHz,来源:瑞萨官网
4D毫米波雷达在传统距离、速度、角度之外增加高度维度,可输出高分辨率点云和静态物体识别能力,广泛应用于高阶自动驾驶感知系统。
4D毫米波雷达通过增加俯仰角维度,实现高精度三维成像及运动目标轨迹识别,有效克服传统毫米波雷达的局限。其在AEB、FCW、ACC等ADAS功能中实用性显著增强,已成为L2级ADAS向L3甚至L4/L5级自动驾驶演进的关键支撑。
毫米波雷达的发展历程可追溯至20世纪40年代,最初主要应用于军事领域。二战期间,英国部署毫米波对空雷达,美国MIT辐射实验室也对微波雷达系统作出基础性贡献。50年代起,毫米波雷达开始用于机场交通管制和船用导航,但受限于功率效率低、传输损耗大、器件不成熟,发展一度停滞。
70年代中期,雪崩二极管、磁控管等器件的突破提高了雷达性能,微波相控阵雷达实现了精确跟踪。毫米波雷达被用于导弹制导、战场监视等。同期,德国博世等企业尝试将毫米波雷达用于汽车防撞系统,虽然未立即商用,却奠定了技术基础。
进入80年代,集成电路技术的发展推动毫米波雷达小型化和成本下降,欧洲推动智能交通计划,加快车载雷达研发。90年代,24GHz毫米波雷达开始商用,应用于自适应巡航和碰撞预警系统。与此同时,毫米波雷达拓展至无人机、工业自动化、医疗成像、气象监测等领域。
2000年后,射频芯片工艺进步加速了雷达的普及。锗硅(SiGe)工艺使雷达成本下降,提升动态范围和性能。2016年,德州仪器推出基于RFCMOS的77GHz毫米波雷达芯片,所有射频元件集成在单颗MMIC上,进一步降低成本。此后,各大厂商纷纷转向RFCMOS工艺,推动毫米波雷达走向“平民化”,也为4D毫米波雷达的上车提供可能。
在中国,毫米波雷达发展迅速。2013年24GHz毫米波雷达引入国内,国产厂商如经纬恒润、威孚高科等在4D雷达技术取得突破。国内高校如南京信息工程大学、北京理工大学等在信号处理、成像算法方面推动产业链本地化。
近年来,随着汽车智能化、ADAS系统与自动驾驶技术的快速发展,毫米波雷达芯片市场呈现快速增长态势。根据Yole Développement数据,2021年全球车载雷达市场规模为58亿美元,预计到2027年增至128亿美元,CAGR为14%。其中,增长的主要动力来自4D成像毫米波雷达和成像雷达,分别预计达到35亿美元和43亿美元,CAGR分别为48%和109%。
目前全球毫米波雷达芯片市场仍由海外巨头主导,主要玩家包括英飞凌(Infineon)、恩智浦(NXP)、德州仪器(TI)、意法半导体(ST)等。根据2025年预测数据,英飞凌与恩智浦合计市占率超过50%,TI与ADI分别占据约15%和10%的份额,构成了技术壁垒极高的寡头格局。
不过,部分海外初创企业如Uhnder、Arbe等也通过差异化技术(如数字编码调制、多通道收发阵列)在高端市场实现突破,尤其是在4D成像雷达领域迅速崛起,展现出技术路径多样化的趋势。
在中国市场,随着国产替代战略的推进,本土厂商快速崛起。2024年,国内供应商在车载毫米波雷达市场的合计份额已达到13.3%。代表企业包括加特兰微电子、矽杰微电子、岸达科技、隔空微电子等。其中,加特兰推出全球首款基于CMOS工艺的77GHz雷达芯片,并获得AEC-Q100车规认证,成功进入比亚迪、吉利等主机厂供应链;矽杰微电子则聚焦24GHz与60GHz芯片,在智能家居与安防监控市场出货领先。
MMIC是毫米波雷达的“心脏”,集成低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、混频器等关键模块,具备低损耗、高动态范围、强抗干扰等特性,是4D成像雷达的性能核心。当前全球市场主要由恩智浦、英飞凌、德州仪器等垄断,市场占有率超过70%。
国产方面,加特兰微、矽杰微等企业正在推进替代化,已实现部分国产化,但在工艺成熟度、良率控制等方面仍有差距。
随着制造工艺演进,MMIC正由砷化镓(GaAs)、锗硅(SiGe)等化合物半导体工艺,逐步转向硅基CMOS工艺。CMOS具备低成本、高集成度优势,可将射频收发、信号处理等模块整合于单芯片内,显著提升性能并降低封装复杂度。恩智浦已发布28nm CMOS毫米波芯片,较上一代45nm产品性能显著提升。芯片制造本身也成为MMIC产业的关键壁垒。
毫米波信号对PCB及天线的传输性能要求极高,需选用低介电损耗材料如Rogers RO3003等,以确保信号完整性和抗干扰能力。国内沪电股份、生益电子等厂商在高频PCB领域已建立基础,但高端基材仍依赖进口。天线设计需兼顾小型化、波束成形与MIMO布局,技术难度高。
DSP芯片约占整体成本20%,目前仍由海外厂商主导,如赛灵思、NXP。国内企业则聚焦算法优化,如多目标识别、动态抗干扰、弱信号检测等,提升目标分类与场景理解能力。4D成像雷达中,“点云+速度场”融合处理正成为技术主流,依赖深度神经网络、机器学习等技术实现实时智能感知。
模组封装作为连接芯片与系统的关键中间环节,对雷达性能影响显著。eWLB(晶圆级封装)技术可降低射频链路损耗,AiP(天线集成封装)则实现雷达模组小型化、集成化趋势。
加特兰已全球首发毫米波AiP SoC方案,中国电科38所研发的77GHz模组则实现10路天线单封装集成,探测距离达38.5米,处于全球领先水平,代表国内企业在系统集成方面的快速突破。
国际市场仍由博世、大陆、安波福等Tier1巨头主导,三者合计市占率超68%,在高精度前向雷达领域优势明显。
国内企业正在奋起直追:森思泰克以高性价比占据出货领先地位,华为推出4D成像雷达并布局前装市场,德赛西威、长光华芯等也逐步形成量产能力。整体来看,国内厂商在精度、可靠性方面仍有追赶空间,但在中低端市场具备较强替代潜力。
毫米波雷达是ADAS及L2+/L3自动驾驶的核心传感器,可实现自适应巡航、盲区检测、变道辅助等功能。利来国际官网4D成像雷达支持纵向探测距离达300米以上,目标识别维度扩展至三维空间+速度,提高智能驾驶安全性。
无人机雷达市场在军用主导下成熟,近年来工业级与消费级增长迅速。2023年全球无人机雷达市场接近100亿元,主要应用于低空避障、路径规划等。
安防监控领域,中国2023年毫米波安防雷达市场规模达13.68亿元,占整个安防雷达市场76%。其全天候、穿透性强的优势,使其在室外监控、边界防御等场景中逐渐替代红外/视频监控方案。
毫米波雷达在智能家居中的应用日益丰富,如手势识别、跌倒检测、呼吸心率监测等非接触式传感场景。其在婴儿看护、睡眠监测、老年人看护等医疗健康场景中具有广阔前景,未来或成为新一轮增长引擎。
毫米波雷达MMIC芯片是毫米波雷达系统的关键基础器件,它通过半导体工艺在半绝缘衬底上集成多个射频模块,如LNA、PA、混频器、VCO、调制器、检波器等,实现毫米波信号的调制、发射、接收与回波处理,具备频带宽、噪声低、功率大、抗干扰强等优势。
近年来,随着智能驾驶、智慧交通、工业感知等新兴需求快速发展,毫米波雷达特别是具备高分辨率的4D成像雷达迎来高速发展期,MMIC芯片的重要性持续上升。
目前全球毫米波雷达MMIC芯片市场仍由海外企业主导。TI(德州仪器)、NXP(恩智浦)、Infineon(英飞凌)、Renesas(瑞萨电子)等厂商凭借深厚的射频技术积累和先发优势,在产品稳定性、集成度、产业链绑定方面建立了稳固壁垒。
TI是4D毫米波雷达的重要推动者。2018年推出基于AWR2243的FMCW多芯片级联成像方案,2022年发布AWR2944 SoC,性能进一步提升,广泛应用于中高端车载雷达。
英飞凌则在2020年与傲酷联合推出RXS816xPL系列可级联芯片,进入4D成像雷达市场。其SiGe RF芯片广泛用于前向雷达和多传感融合系统。
NXP于2020年底发布TEF82xx RFCMOS单芯片,支持MIMO调制和波束控制,已在多款4D雷达中实际应用。
瑞萨电子通过收购印度Steradian公司,2022年推出RAA270205芯片,配备4T4R天线,面向ADAS和自动驾驶场景,预计2024年进入量产。
此外,ST、ADI、Onsemi等企业也提供各类雷达射频和处理芯片,覆盖24GHz至81GHz频段,应用于自动驾驶、智能制造、安防雷达等领域。
毫米波雷达 MMIC 供应商积极布局 4D 成像毫米波雷达射频芯片,来源:TI官网、NXP官网、英飞凌官网、瑞萨电子官网
虽然中国在毫米波雷达芯片领域起步较晚,核心技术长期依赖进口,但随着政策鼓励、市场需求和产业投资共同驱动,国产MMIC芯片厂商近年来取得明显突破,部分已实现量产或进入主流市场验证阶段,尤其是在77GHz以上的高频4D成像雷达芯片方面初步建立技术能力。
作为国内毫米波雷达芯片的领军企业,加特兰成立于2014年,是全球首家量产77GHz CMOS雷达芯片的企业,产品通过车规AEC-Q100认证,进入上汽、吉利等主机厂。公司产品覆盖射频前端、SoC、SoC+AiP等五大系列,适配车载、工业、安防等多种场景。
其2022年发布的Andes系列SoC为面向高端4D成像雷达的旗舰产品,支持4T4R架构,集成DSP、RSP和多核CPU,支持灵活级联。该系列具备高算力、低功耗、高集成的优势,在国内率先提供端到端的毫米波雷达系统级芯片方案。
矽杰微电子产品覆盖24/60/77GHz频段,主打SRK系列SoC方案,支持生命体征检测与存在感知,具备良好的平台兼容性和可靠性。目前累计交付芯片超百万颗,广泛用于汽车、智能家居、无人机等领域。
公司推出MVRA188,为全球首款8T8R单芯片4D成像雷达MMIC,采用LOP封装,集成度高,数据接口带宽高达24Gbps,探测距离超250米。产品应用于高端前向雷达,定位于新一代自动驾驶解决方案。
以相控阵架构提升雷达角分辨率,其ADT2001为全球首款支持虚拟孔径技术的77GHz CMOS芯片,支持16T16R,探测精度达厘米级,已用于车载和高端安防领域。
其它相关企业还包括微度芯创、晟德微电子、牧野微、矽典微等,这类企业聚焦不同细分赛道,从工业流速检测、人体安检成像、车载雷达、消费级感知雷达到全覆盖。如矽典微主打24GHz超低功耗SoC,支持生命存在级的静止人体存在感知。晟德微的Kestrel342支持5GHz扫频和4D成像,通过车规认证。
加特兰用于 4D 成像毫米波雷达的 Andes SoC 发布,来源:加特兰官网
毫米波雷达MMIC芯片是未来智能感知系统的重要基石,其市场潜力和技术壁垒并存。国际巨头在技术上仍占主导,但国内厂商正逐步缩小差距,部分已实现“从0到1”的技术突破,向“从1到10”的产业化迈进。随着4D成像、系统级集成、国产替代等趋势持续演进,MMIC芯片产业或将在未来几年迎来加速跃迁期。
作为毫米波雷达系统的大脑,毫米波雷达信号处理芯片负责接收、调制与解调高频雷达信号,并完成一系列数字信号处理任务,是实现雷达智能感知能力的关键组件。毫米波雷达信号处理芯片的供应商与MMIC芯片的供应商有很大一部分重合。
毫米波雷达芯片典型功能包括目标检测、速度测量、距离计算、角度提取与跟踪识别等。芯片一般由前端射频(MMIC)与后端数字信号处理模块组成,后者涵盖数字信号处理器(DSP)、微控制单元(MCU)以及现场可编程门阵列(FPGA)等计算核心。
汽车电子:支持ADAS系统中的盲点检测、自动紧急制动(AEB)、自适应巡航(ACC)等功能,助力L2+及以上级别自动驾驶;
配套处理器:TC3x/TC4x系列MCU,内嵌SPU与PPU,支持4D雷达与深度学习推理;
产品布局:STRADA系列(24GHz与77GHz),满足中远距离探测;
国产毫米波雷达信号处理芯片在射频前端(MMIC)已实现量产突破,多家企业具备24/77GHz芯片供应能力,CMOS工艺逐渐成为主流。然而,数字信号处理核心芯片(如DSP、专用处理器)仍依赖进口,算法和算力与国际领先水平存在差距。未来需通过工艺升级、生态合作和算法创新,推动全链路国产化。
毫米波雷达正由传统24GHz向77GHz(76–81GHz)过渡,后者带宽达4GHz,具备毫米级距离分辨率与±0.1°角精度。部分企业更向140GHz高频探索,以满足更细腻点云感知与远距探测需求。尽管高频段带来信号衰减与材料工艺挑战,但在高阶自动驾驶和城市感知中前景广阔。
毫米波雷达芯片正从分立设计(MMIC+DSP+MCU)向全集成SoC演进,集成收发模块、信号处理、控制及AI单元于一体,大幅简化系统架构、降低成本与功耗。TI AWR2944、NXP SAF85xx、加特兰Andes、Uhnder RoC等均为代表产品。
此外,AiP(封装内嵌天线)技术推动模块小型化,进一步节省PCB空间、简化调试流程。相较之下,多芯片级联方案虽通道数高,但系统复杂;而单芯片多通道设计(如Vayyar)提升密度但面临高设计难度。
4D毫米波雷达可同时输出距离、速度、水平与垂直角度四维信息,构建稠密点云,识别精度超95%。其成像能力接近激光雷达,但具备更强抗干扰性与更优性价比,逐渐成为多传感器融合的关键组件。
芯片正集成NPU、PPU等AI算力模块,支持本地智能处理,实现目标检测、轨迹预测等高阶功能。如加特兰Andes内建AI加速器,用于行为分析和复杂环境识别;安霸CV3则融合高算力与雷达处理能力,支撑高级辅助驾驶系统(ADAS)运行。
马斯克曾激进地推行“纯视觉”自动驾驶策略,声称“雷达是多余的”。其理论基础包括成本优化(毫米波雷达每颗成本约500元)、摄像头数据同源性更利于模型训练等。然而,2021-2022年全面取消雷达后,用户反馈暴露出系统的诸多问题:
误刹车频发:NHTSA数据显示“幽灵刹车”投诉激增3倍,复杂结构场景下表现尤差;
极端天气下失效:暴雨、暴雪下视觉误判率高达12%,而毫米波雷达依然维持90%以上的稳定性。
虽然马斯克仍称激光雷达为“拐杖”,但4D雷达在全天候性能与系统集成成本方面展现出更优解。例如,毫米波在雨雾中衰减3dB/km,而1550nm激光可达20dB/km;硬件成本仅提升约2%,远低于激光雷达方案的15%。
在现实压力下,特斯拉于HW4.0中重新引入新一代4D毫米波成像雷达。2024年,马斯克表态“只忠于物理定律,而非特定传感器”,HW4.0预留雷达与激光雷达接口,并支持多模态融合,使障碍物漏检率从0.8%降至0.12%。
在特斯拉的影响下,全球市场适配需求也推动其战略微调。Waymo、Cruise等开始评估4D雷达替代激光雷达的可行性,预计至2026年L4方案中激光雷达数量将从4-5颗减至1-2颗。4D雷达市场规模将由2023年的3.2亿美元增长至2027年的28亿美元。
特斯拉通过自研芯片(与三星合作开发5nm RFIC),将4D雷达成本控制在100美元以下,相较外购方案降低60%,保障垂直整合优势。
中国企业也在迅速追赶。比亚迪的“天神之眼C”系统以3000元级别普及高阶智驾,搭载5个4D毫米波雷达、12摄像头和12超声波雷达。毫米波雷达成本被压至每颗100元左右,自研与本土供应链(如加特兰微、承泰、森思泰克)是关键因素。目前所用的CAL77S344 SoC由加特兰微提供,集成度高、满足ISO 26262功能安全要求,虽然为4发4收中低配方案,但已足够支撑大部分智驾需求。
随着毫米波雷达芯片正从传统“测距器件”升级为“智能感知系统”的核心,系统复杂度与算力需求不断提升,对芯片架构、工艺与算法集成提出更高要求。虽然目前国际厂商(TI、NXP、英飞凌、ST、博世)凭借成熟车规产品仍占据主导地位,但展望未来,国产毫米波雷达芯片如加特兰、矽杰微在SoC与AiP技术上具备先发优势,同时将逐渐将应用从车载向多元场景实现扩展。