文|半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫
隨著汽車(chē)的智能化程度提高，車(chē)載傳感器的需求也水漲船高。車(chē)用傳感器類(lèi)型可以分為相對(duì)成熟的傳統(tǒng)市場(chǎng)和受智能駕駛驅(qū)動(dòng)興起的新市場(chǎng)。傳統(tǒng)的市場(chǎng)的進(jìn)入門(mén)檻已經(jīng)被國(guó)外龍頭抬高，不過(guò)在新市場(chǎng)上中國(guó)傳感器企業(yè)仍有機(jī)遇。
“固若金湯”的傳統(tǒng)車(chē)用傳感器市場(chǎng)
傳統(tǒng)車(chē)用傳感器市場(chǎng)主要是用于車(chē)身的傳感器，根據(jù)位置不同可以分為發(fā)動(dòng)機(jī)控制傳感器、底盤(pán)控制用傳感器、車(chē)身控制用傳感器和導(dǎo)航系統(tǒng)用傳感器。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制用傳感器：發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用傳感器是整個(gè)汽車(chē)傳感器的核心，種類(lèi)很多，包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等。這些傳感器向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息，供ECU對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、降低油耗、減少?gòu)U氣排放和進(jìn)行故障檢測(cè)。
底盤(pán)控制用傳感器：底盤(pán)控制用傳感器是指用于變速器控制系統(tǒng)、懸架控制系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等底盤(pán)控制系統(tǒng)中的傳感器。這些傳感器盡管分布在不同的系統(tǒng)中，但工作原理與發(fā)動(dòng)機(jī)中相應(yīng)的傳感器是相同的。而且，隨著汽車(chē)電子控制系統(tǒng)集成化程度的提高和CAN-BUS技術(shù)的廣泛應(yīng)用，同一傳感器不僅可以給發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)提供信號(hào)，也可為底盤(pán)控制系統(tǒng)提供信號(hào)。
車(chē)身控制用傳感器：車(chē)身控制用傳感器主要用于提高汽車(chē)的安全性、可靠性和舒適性等。由于其工作條件不像發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)那么惡劣，一般工業(yè)用傳感器稍加改進(jìn)就可以應(yīng)用。主要有用于自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)量傳感器、日照傳感器等；用于安全氣囊系統(tǒng)中的加速度傳感器；用于門(mén)鎖控制中的車(chē)速傳感器；用于亮度自動(dòng)控制中的光傳感器；用于保持車(chē)距的距離感器等等。
導(dǎo)航系統(tǒng)用傳感器：隨著基于GPS/GIS（全球定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)）的導(dǎo)航系統(tǒng)在汽車(chē)上的應(yīng)用，導(dǎo)航用傳感器這幾年得到迅速發(fā)展。導(dǎo)航系統(tǒng)用傳感器主要有：確定汽車(chē)行駛方向的羅盤(pán)傳感器、陀螺儀和車(chē)速傳感器、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器等。
MEMS是車(chē)用傳感器的一大趨勢(shì)，MEMS傳感器可以滿足惡劣的汽車(chē)環(huán)境、高可靠性、高精度和低成本的要求。目前MEMS傳感器可已經(jīng)可以應(yīng)用在安全氣囊系統(tǒng)、車(chē)輛防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、電子車(chē)身穩(wěn)定程序、電控懸架、電動(dòng)手剎、坡道起步輔助、胎壓監(jiān)測(cè)、發(fā)動(dòng)機(jī)防抖、車(chē)輛傾角測(cè)量和汽車(chē)心跳檢測(cè)等。
車(chē)用MEMS傳感器這部分市場(chǎng)主要由BOSCH、NXP、Infineon等國(guó)際供應(yīng)商把控。2021年，工信部頒發(fā)了《基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023)》支持電子元器件的關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，重點(diǎn)發(fā)展溫度、氣體、位移、速度、光電、生化等類(lèi)別的高端傳感器，以及新型MEMS傳感器和智能化傳感器，重點(diǎn)推動(dòng)車(chē)規(guī)級(jí)傳感器等電子元器件應(yīng)用。中國(guó)傳感器企業(yè)想要突圍，需要另外的策略。
智能駕駛汽車(chē)推動(dòng)新傳感器市場(chǎng)發(fā)展
隨著汽車(chē)的智能化，現(xiàn)代汽車(chē)配備了越來(lái)越多的環(huán)境傳感器，如超聲波雷達(dá)、激光雷達(dá)和車(chē)載攝像頭，用于實(shí)現(xiàn)高級(jí)駕駛輔助（ADAS）功能和自動(dòng)駕駛。
現(xiàn)代汽車(chē)中自動(dòng)駕駛技術(shù)的迅速發(fā)展和ADAS的使用，由于雷達(dá)能夠通過(guò)使用飛行時(shí)間原理和回聲定位來(lái)提高汽車(chē)安全系統(tǒng)的性能和檢測(cè)能力，因此它們將作為自動(dòng)駕駛汽車(chē)的關(guān)鍵部件獲得快速發(fā)展。雷達(dá)傳感器領(lǐng)域的汽車(chē)傳感器市場(chǎng)到2030年的復(fù)合年增長(zhǎng)率可能達(dá)到10%。2022年6月21日，理想L9正式發(fā)布。理想L9標(biāo)配旗艦級(jí)ADMax智能駕駛系統(tǒng)，理想ADMax配備了1顆前向128線激光雷達(dá)，6顆800萬(wàn)像素?cái)z像頭和5顆200萬(wàn)像素?cái)z像頭，以及1顆前向毫米波雷達(dá)和12顆超聲波傳感器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)身周?chē)斑h(yuǎn)距離的360°全方位感知，按傳感器數(shù)量統(tǒng)計(jì)，理想L9整車(chē)超25個(gè)視覺(jué)傳感器。
激光雷達(dá)：通過(guò)發(fā)射和接收激光束，分析激光遇到目標(biāo)對(duì)象后的折返時(shí)間，計(jì)算出到目標(biāo)對(duì)象的相對(duì)距離，并利用此過(guò)程中收集到的目標(biāo)對(duì)象表面大量密集的點(diǎn)的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，快速得到出被測(cè)目標(biāo)的三維模型以及線、面、體等各種相關(guān)數(shù)據(jù)，建立三維點(diǎn)云（PointCloud）圖，繪制出環(huán)境地圖，以達(dá)到環(huán)境感知的目的。由于光速非?？?，飛行時(shí)間可能非常短，因此要求測(cè)量設(shè)備具備非常高的精度。從效果上來(lái)講，激光雷達(dá)維度（線束）越多，測(cè)量精度越高，安全性就越高。
激光雷達(dá)市場(chǎng)全球最大的車(chē)載激光雷達(dá)公司是Velodyne LiDAR，它的前身是硅谷科技公司Velodyne，它在Google布局無(wú)人駕駛汽車(chē)之前就開(kāi)始在車(chē)載激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)發(fā)力，之后與Google合作，成為了車(chē)載激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的龍頭。國(guó)內(nèi)車(chē)載激光雷達(dá)的發(fā)展不比國(guó)外起步晚，北科天繪于2005年成立于北京，和Velodyne的激光雷達(dá)計(jì)劃幾乎同時(shí)開(kāi)始。
速騰聚創(chuàng)、禾賽科技等公司均提供自動(dòng)駕駛的“硬件 + 算法”一體化解決方案，希望以低線束、低成本、量產(chǎn)化的激光雷達(dá)產(chǎn)品打通市場(chǎng)；用于機(jī)器人、無(wú)人機(jī)的激光雷達(dá)產(chǎn)商北醒光子、思嵐科技也在向自動(dòng)駕駛布局。目前已有新勢(shì)力、國(guó)內(nèi)自主品牌、合資、外資等車(chē)企，包括蔚來(lái)、小鵬、理想、長(zhǎng)城、廣汽埃安、北汽極狐、奔馳、寶馬等在內(nèi)陸續(xù)在2021年、2022年逐步發(fā)布和上市搭載激光雷達(dá)的車(chē)型。據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)，全球激光雷達(dá)制造商中有五家中國(guó)廠商市場(chǎng)份額位居前十，分別是速騰聚創(chuàng)、大疆、華為、禾賽科技、圖達(dá)通。
毫米波雷達(dá)：目前智能駕駛更多地采用“毫米波雷達(dá) + 攝像頭”的方案。毫米波雷達(dá)通過(guò)發(fā)射1~10 毫米的電磁波，根據(jù)反射波的時(shí)間差及強(qiáng)度等來(lái)測(cè)量距離，汽車(chē)毫米波雷達(dá)的頻段主要在24GHz和77GHz。優(yōu)點(diǎn)在于性價(jià)比較高，探測(cè)距離遠(yuǎn)，精度較高，穿透霧、灰塵的能力強(qiáng)，能夠全天候全天時(shí)工作；缺點(diǎn)是行人的反射波容易被其他物體反射波埋沒(méi)，難以分辨，無(wú)法識(shí)別行人，例如采用毫米波雷達(dá)和攝像頭的感知系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的特斯拉，在行人較多的鬧市區(qū)會(huì)自動(dòng)鎖定自動(dòng)駕駛功能。
車(chē)載毫米波雷達(dá)方面，車(chē)載毫米波雷達(dá)中，單片微波集成電路（MMIC）國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了一批毫米波雷達(dá)芯片的創(chuàng)業(yè)公司加特蘭、意行半導(dǎo)體、矽杰等。
車(chē)載攝像頭：相比于毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)，車(chē)載攝像頭成本低、硬件技術(shù)相對(duì)成熟，核心優(yōu)勢(shì)在于能夠識(shí)別物體內(nèi)容（如辨別指示牌與道路標(biāo)識(shí)），因此成為率先裝車(chē)的核心傳感器。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，2020年車(chē)載攝像頭市場(chǎng)規(guī)模為35億美元，占ADAS感知層傳感器市場(chǎng)的41%。
車(chē)載CIS方面，韋爾股份與BBA、特斯拉、吉利、長(zhǎng)城、比亞迪等國(guó)內(nèi)外知名車(chē)企合作，2021年的全球市占率約為29%。車(chē)載鏡頭及模組方面，舜宇光學(xué)深耕光學(xué)賽道30余載，已經(jīng)成長(zhǎng)為手機(jī)、車(chē)載攝像頭領(lǐng)域的行業(yè)龍頭，技術(shù)實(shí)力、客戶資源均具備領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，有望借助ADAS發(fā)展機(jī)遇再上新臺(tái)階；聯(lián)創(chuàng)電子ADAS鏡頭供貨蔚來(lái)、特斯拉，與英偉達(dá)、Mobileye、華為、百度戰(zhàn)略合作，在ADAS鏡頭領(lǐng)域厚積薄發(fā)，有望逐漸成長(zhǎng)為全球龍二。且ADAS鏡頭模組封裝業(yè)務(wù)有望逐漸從Tier1向車(chē)載鏡頭廠商轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步打開(kāi)車(chē)載鏡頭廠商成長(zhǎng)空間。
但在新興領(lǐng)域中，技術(shù)路線百家爭(zhēng)鳴、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未被國(guó)外大廠壟斷，這或許是中國(guó)汽車(chē)傳感器廠商的突圍方向。
大市場(chǎng)與大機(jī)遇
Global Market Insights的一項(xiàng)新研究預(yù)測(cè)，到2030年，汽車(chē)傳感器市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)550億美元。各種類(lèi)型的傳感器，包括LiDAR、壓力、溫度和圖像等在去汽車(chē)安全解決方案中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，在發(fā)生事故或撞車(chē)事故時(shí)它們能夠提供更高的準(zhǔn)確性和更快的響應(yīng)速度。此外，許多監(jiān)管機(jī)構(gòu)也發(fā)布了規(guī)定，要求汽車(chē)制造商為其新車(chē)型配備被動(dòng)安全系統(tǒng)，這可能會(huì)增加對(duì)汽車(chē)傳感器技術(shù)的需求。
市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)將會(huì)帶來(lái)傳感器種類(lèi)、數(shù)量雙提升。作為能夠做出關(guān)鍵自主決策的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的一部分，傳感器融合系統(tǒng)必須滿足嚴(yán)苛的功能與信息安全標(biāo)準(zhǔn)。目前無(wú)論是車(chē)廠還是Tier 1還是半導(dǎo)體供應(yīng)商都在積極尋找傳感器融合的方法，但尚未出現(xiàn)一種經(jīng)過(guò)驗(yàn)證、可靠的方案。中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量已經(jīng)連續(xù)7年全球第一，在這樣的大市場(chǎng)留給中國(guó)傳感器公司的是一片廣闊天地。
值得一提的是每個(gè)傳感器均有其局限性，無(wú)法僅憑自身提供車(chē)輛周?chē)h(huán)境的全部信息，以實(shí)現(xiàn)安全功能。通過(guò)組合來(lái)自多種傳感器的信息即可生成完整的環(huán)境模型，其置信度足以啟用ADAS功能或自動(dòng)駕駛功能。因此現(xiàn)在各個(gè)大廠已經(jīng)在探索傳感器的融合。
自動(dòng)駕駛的汽車(chē)傳感器融合系統(tǒng)，來(lái)源：英飛凌
考慮到中國(guó)車(chē)用半導(dǎo)體的整體發(fā)展都相對(duì)滯后，暫時(shí)沒(méi)有廠商有足夠的實(shí)力完成這樣的項(xiàng)目，這或許需要多個(gè)領(lǐng)域的廠商齊心協(xié)力。