文|半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫
隨著汽車的智能化程度提高，車載傳感器的需求也水漲船高。車用傳感器類型可以分為相對成熟的傳統(tǒng)市場和受智能駕駛驅(qū)動興起的新市場。傳統(tǒng)的市場的進入門檻已經(jīng)被國外龍頭抬高，不過在新市場上中國傳感器企業(yè)仍有機遇。
“固若金湯”的傳統(tǒng)車用傳感器市場
傳統(tǒng)車用傳感器市場主要是用于車身的傳感器，根據(jù)位置不同可以分為發(fā)動機控制傳感器、底盤控制用傳感器、車身控制用傳感器和導(dǎo)航系統(tǒng)用傳感器。
發(fā)動機控制用傳感器：發(fā)動機控制系統(tǒng)用傳感器是整個汽車傳感器的核心，種類很多，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)動機的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動機的工作狀況信息，供ECU對發(fā)動機工作狀況進行精確控制，以提高發(fā)動機的動力性、降低油耗、減少廢氣排放和進行故障檢測。
底盤控制用傳感器：底盤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)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動防抱死系統(tǒng)等底盤控制系統(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)動機中相應(yīng)的傳感器是相同的。而且，隨著汽車電子控制系統(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)動機控制系統(tǒng)提供信號，也可為底盤控制系統(tǒng)提供信號。
車身控制用傳感器：車身控制用傳感器主要用于提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等。由于其工作條件不像發(fā)動機和底盤那么惡劣，一般工業(yè)用傳感器稍加改進就可以應(yīng)用。主要有用于自動空調(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；用于門鎖控制中的車速傳感器；用于亮度自動控制中的光傳感器；用于保持車距的距離感器等等。
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：確定汽車行駛方向的羅盤傳感器、陀螺儀和車速傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器等。
MEMS是車用傳感器的一大趨勢，MEMS傳感器可以滿足惡劣的汽車環(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)、車輛防抱死制動系統(tǒng)、電子車身穩(wěn)定程序、電控懸架、電動手剎、坡道起步輔助、胎壓監(jiān)測、發(fā)動機防抖、車輛傾角測量和汽車心跳檢測等。
車用MEMS傳感器這部分市場主要由BOSCH、NXP、Infineon等國際供應(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)展行動計劃（2021-2023)》支持電子元器件的關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，重點發(fā)展溫度、氣體、位移、速度、光電、生化等類別的高端傳感器，以及新型MEMS傳感器和智能化傳感器，重點推動車規(guī)級傳感器等電子元器件應(yīng)用。中國傳感器企業(yè)想要突圍，需要另外的策略。
智能駕駛汽車推動新傳感器市場發(fā)展
隨著汽車的智能化，現(xiàn)代汽車配備了越來越多的環(huán)境傳感器，如超聲波雷達、激光雷達和車載攝像頭，用于實現(xiàn)高級駕駛輔助（ADAS）功能和自動駕駛。
現(xiàn)代汽車中自動駕駛技術(shù)的迅速發(fā)展和ADAS的使用，由于雷達能夠通過使用飛行時間原理和回聲定位來提高汽車安全系統(tǒng)的性能和檢測能力，因此它們將作為自動駕駛汽車的關(guān)鍵部件獲得快速發(fā)展。雷達傳感器領(lǐng)域的汽車傳感器市場到2030年的復(fù)合年增長率可能達到10%。2022年6月21日，理想L9正式發(fā)布。理想L9標配旗艦級ADMax智能駕駛系統(tǒng)，理想ADMax配備了1顆前向128線激光雷達，6顆800萬像素攝像頭和5顆200萬像素攝像頭，以及1顆前向毫米波雷達和12顆超聲波傳感器，可實現(xiàn)對車身周圍及遠距離的360°全方位感知，按傳感器數(shù)量統(tǒng)計，理想L9整車超25個視覺傳感器。
激光雷達：通過發(fā)射和接收激光束，分析激光遇到目標對象后的折返時間，計算出到目標對象的相對距離，并利用此過程中收集到的目標對象表面大量密集的點的三維坐標、反射率和紋理等信息，快速得到出被測目標的三維模型以及線、面、體等各種相關(guān)數(shù)據(jù)，建立三維點云（PointCloud）圖，繪制出環(huán)境地圖，以達到環(huán)境感知的目的。由于光速非常快，飛行時間可能非常短，因此要求測量設(shè)備具備非常高的精度。從效果上來講，激光雷達維度（線束）越多，測量精度越高，安全性就越高。
激光雷達市場全球最大的車載激光雷達公司是Velodyne LiDAR，它的前身是硅谷科技公司Velodyne，它在Google布局無人駕駛汽車之前就開始在車載激光雷達產(chǎn)業(yè)發(fā)力，之后與Google合作，成為了車載激光雷達產(chǎn)業(yè)的龍頭。國內(nèi)車載激光雷達的發(fā)展不比國外起步晚，北科天繪于2005年成立于北京，和Velodyne的激光雷達計劃幾乎同時開始。
速騰聚創(chuàng)、禾賽科技等公司均提供自動駕駛的“硬件 + 算法”一體化解決方案，希望以低線束、低成本、量產(chǎn)化的激光雷達產(chǎn)品打通市場；用于機器人、無人機的激光雷達產(chǎn)商北醒光子、思嵐科技也在向自動駕駛布局。目前已有新勢力、國內(nèi)自主品牌、合資、外資等車企，包括蔚來、小鵬、理想、長城、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的車型。據(jù)Yole統(tǒng)計，全球激光雷達制造商中有五家中國廠商市場份額位居前十，分別是速騰聚創(chuàng)、大疆、華為、禾賽科技、圖達通。
毫米波雷達：目前智能駕駛更多地采用“毫米波雷達 + 攝像頭”的方案。毫米波雷達通過發(fā)射1~10 毫米的電磁波，根據(jù)反射波的時間差及強度等來測量距離，汽車毫米波雷達的頻段主要在24GHz和77GHz。優(yōu)點在于性價比較高，探測距離遠，精度較高，穿透霧、灰塵的能力強，能夠全天候全天時工作；缺點是行人的反射波容易被其他物體反射波埋沒，難以分辨，無法識別行人，例如采用毫米波雷達和攝像頭的感知系統(tǒng)實現(xiàn)自動駕駛的特斯拉，在行人較多的鬧市區(qū)會自動鎖定自動駕駛功能。
車載毫米波雷達方面，車載毫米波雷達中，單片微波集成電路（MMIC）國內(nèi)也出現(xiàn)了一批毫米波雷達芯片的創(chuàng)業(yè)公司加特蘭、意行半導(dǎo)體、矽杰等。
車載攝像頭：相比于毫米波雷達和激光雷達，車載攝像頭成本低、硬件技術(shù)相對成熟，核心優(yōu)勢在于能夠識別物體內(nèi)容（如辨別指示牌與道路標識），因此成為率先裝車的核心傳感器。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，2020年車載攝像頭市場規(guī)模為35億美元，占ADAS感知層傳感器市場的41%。
車載CIS方面，韋爾股份與BBA、特斯拉、吉利、長城、比亞迪等國內(nèi)外知名車企合作，2021年的全球市占率約為29%。車載鏡頭及模組方面，舜宇光學(xué)深耕光學(xué)賽道30余載，已經(jīng)成長為手機、車載攝像頭領(lǐng)域的行業(yè)龍頭，技術(shù)實力、客戶資源均具備領(lǐng)先優(yōu)勢，有望借助ADAS發(fā)展機遇再上新臺階；聯(lián)創(chuàng)電子ADAS鏡頭供貨蔚來、特斯拉，與英偉達、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向車載鏡頭廠商轉(zhuǎn)移，進一步打開車載鏡頭廠商成長空間。
但在新興領(lǐng)域中，技術(shù)路線百家爭鳴、技術(shù)標準尚未被國外大廠壟斷，這或許是中國汽車傳感器廠商的突圍方向。
大市場與大機遇
Global Market Insights的一項新研究預(yù)測，到2030年，汽車傳感器市場規(guī)模將超過550億美元。各種類型的傳感器，包括LiDAR、壓力、溫度和圖像等在去汽車安全解決方案中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，在發(fā)生事故或撞車事故時它們能夠提供更高的準確性和更快的響應(yīng)速度。此外，許多監(jiān)管機構(gòu)也發(fā)布了規(guī)定，要求汽車制造商為其新車型配備被動安全系統(tǒng)，這可能會增加對汽車傳感器技術(shù)的需求。
市場不斷增長將會帶來傳感器種類、數(shù)量雙提升。作為能夠做出關(guān)鍵自主決策的自動駕駛系統(tǒng)的一部分，傳感器融合系統(tǒng)必須滿足嚴苛的功能與信息安全標準。目前無論是車廠還是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)過驗證、可靠的方案。中國新能源汽車產(chǎn)銷量已經(jīng)連續(xù)7年全球第一，在這樣的大市場留給中國傳感器公司的是一片廣闊天地。
值得一提的是每個傳感器均有其局限性，無法僅憑自身提供車輛周圍環(huán)境的全部信息，以實現(xiàn)安全功能。通過組合來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功能或自動駕駛功能。因此現(xiàn)在各個大廠已經(jīng)在探索傳感器的融合。
自動駕駛的汽車傳感器融合系統(tǒng)，來源：英飛凌
考慮到中國車用半導(dǎo)體的整體發(fā)展都相對滯后，暫時沒有廠商有足夠的實力完成這樣的項目，這或許需要多個領(lǐng)域的廠商齊心協(xié)力。
