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最全面、最新进展的汽车传感器领域及其完整产业链概览
发布时间:Monday 22nd of April 2024 05:36:36 PM 来源:AYX在线 作者:ayx最新官网下载

  vanced Driver Assistant System),简称ADAS,是利用安装于车上的各式各样的, 在第一时间收集车内外的环境数据, 进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理, 从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险, 以引起注意和提高安全性的主动安全技术。

  汽车传感器装备的目的不同,可以分为提升单车信息化水平的传统微机电传感器(MEMS)和为无人驾驶提供支持的智能传感器两大类。MEMS 在汽车各系统控制过程中进行信息的反馈,实现自动控制,是汽车的“神经元”。而智能传感器则直接向外界收集信息,是无人驾驶车辆的“眼睛”。

  传感器是的信息来源,是车辆电子控制系统的基础关键部件。传感器通常由敏感元件、转换元件和转换电路组成,其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分,转换元件是将上述非电量转换成电参量,转换电路的作用是将转换元件输出的电信号经过处理转换成便于处理、显示、记录和控制的部分。从目前汽车传感器装备的目的不同,可以分为提升单车信息化水平的传统微机电传感器和为无人驾驶提供支持的智能传感器两大类。

  传统传感器 :各个系统控制过程依靠传感器,进行信息的反馈,实现自动控制工作,是汽车的“神经元”。汽车传统传感器依照功能可以分为压力传感器、位置传感器、温度传感器、加速度传感器、角速度传感器、流量传感器、气体浓度传感器和液位传感器等 8 类。汽车传感器主要应用于动力总成系统,车身控制系统以及底盘系统中。汽车传感器在这些系统中担负着信息的采集和传输功用,它采集的信息由电控单元进行处理后,形成向执行器发出的指令,完成电子控制。

  智能传感器 :智能传感器是无人驾驶车辆的“眼睛”。随着汽车无人驾驶技术的突破,汽车电子开始注重传感器的智能化发展;汽车正在向一台安全联网的快速演进,进行环境感知、规划决策,最终实现安全抵达目的地。目前应用于环境感知的主流传感器产品主要包括激光雷达、毫米波雷达、雷达和摄像头等四类。

  MEMS 传感器是在半导体制造技术基础上发展起来,采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。MEMS 传感器广泛应用于电子车身稳定程序(ESP)、防抱死(ABS)、电控悬挂(ECS)、胎压监控(TPMS) 等系统。其中,压力传感器、加速计陀螺仪与流量传感器是汽车中使用最多的 MEMS 传感器,占汽车 MEMS 系统的 99%。

  MEMS 具有较为明显的优势,是未来构筑物联网感知层传感器的主要选择之一,其优势主要体现在:1)微型化、2)硅基加工工艺、3)批量生产、4)集成化。

  1)微型化:MEMS 器件体积小,单个尺寸以毫米甚至微米作为计量单位,重量轻,耗能低。MEMS 更高的表面体积比(表面积比体积)可以提高表面传感器的敏感程度。

  2)批量生产:以单个 5mm5mm 尺寸的 MEMS 传感器为例,用硅微加工工艺在一片 8英寸的硅片晶元上可同时切割出大约 1000 个 MEMS芯片,批量生产可大大降低单个MEMS 的生产成本 。

  3)集成化:一般来说,单颗 MEMS 往往在封装机械传感器的同时,还会集成ASIC芯片,控制 MEMS 芯片以及转换模拟量为数字量输出。

  国外大厂垄断 MEMS 传感器市场,市场集中度较高。根据 HIS Automotive 统计,2017年全球 MEMS 前三大供应商(博世、森萨塔、恩智浦)占据了 57%的市场份额,其中博世占据鳌头,2017 年市占率达到 33.62%,森萨塔市占率达到 12.34%,恩智浦市占率达到 11.91%。电装(8.94%)、亚德诺(8.51%)、松下(7.45%)、英飞凌(7.23%)等厂商也占有一定份额。

  国外大厂产品线广、技术领先、客户众多、形成较高的进入门槛。MEMS 传感器的研发难度及其制造工艺的复杂性是形成行业壁垒的主要原因。Invensense、英飞凌等国外厂商拥有 2 到 3 条产品线,博世、电装、意法半导体等 MEMS 产品线 条。相比之下,小供应商很难在较短时间内实现大批量生产制造,因此排名靠前的大供应商市场份额相对稳定,市场集中度较高。

  MEMS 传感器装配量和价值量与其装配车型价位成正比。目前平均每辆汽车包含 24个 MEMS 传感器,而在高档汽车中,大约会采用 25-40 个 MEMS 传感器。例如 BMW高端车型仅发动机就可以用到 20-40 个传感器,而入门级车型仅 5 个左右。常用 MEMS传感器后装单车价值在 2000-20000 元不等;合资车通常不低于 4000 元,而自主品牌仅 2000 元左右,高端车型约为 10000-20000 元。 预计到 2019 年 MEMS 传感器市场规模可达到 420.13 亿元;随着智能化和电动化的提升,2020 年和 2021 年市场规模可分别达到 446.21 亿元,472.27 亿元,2015-2021 年复合增速为 6.5%。

  毫米波雷达是指利用波长 1-10nm,频率 30GHZ-300GHZ 的毫米波,通过测量回波的时间差算出距离。毫米波雷达始用于军事领域,随着技术水平的提升,开始逐渐应用于汽车领域。

  毫米波雷达的优势主要为以下 3 个方面:1)探测性能稳定、作用距离较长、环境适用性好。2)与雷达相比,体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。3)与光学传感器相比,毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强,具有全天候全天时的特点。但也存在着成本较高,对行人的识别较为困难等不足之处。

  77 GHz 在性能和体积上都更具优势。目前车载雷达的频率主要分为 24GHZ 频段和77GHZ 频段。与 24GHz 毫米波雷达相比,77GHz 的距离分辨率更高,体积更是小了三分之一。2018 年,中国新车评价规程(C-NCAP)将自动紧急制动系统(AEBS)纳入评分体系,从而将带动 77GHz 毫米波雷达在未来的市场需求。而从长远来看,77GHz毫米波雷达的体积更小、探距更长,使得其较 24GHz 毫米波雷达将具备更大的市场空间。

  24GHz 与 77GHz 毫米波雷达兼备于 ADAS 的长短距检测。毫米波雷达因其硬件体积小,且不受恶劣天气影响,被广泛应用在 ADAS 系统之中。24GHz 目前大量应用于汽车的盲点监测、变道辅助。雷达安装在车辆的后保险杠内,用于监测车辆后方两侧的车道是否有车、可否进行变道。77GHz 雷达在探测精度与距离上优于 24GHz 雷达,主要用来装配在车辆的前保险杠上,探测与前车的距离以及前车的速度,实现的主要是紧急制动、自动跟车等主动安全领域的功能。完全实现 ADAS 各项功能一般需要“1长+4 中短”5 个毫米波雷达,奥迪 A8 搭载 5 个毫米波雷达(1LRR+4MRR),奔驰 S 级搭载 6 个毫米波雷(1LRR+6SRR)。目前 77GHz 的毫米波雷达系统单价在 1000元左右,24GHz 毫米波雷达单价在 500 元左右。

  毫米波雷达关键技术被外商垄断,集中度较高。在全球毫米波雷达市场上,占主导地位的是德国、美国、日本等国家。目前毫米波雷达技术主要由、博世、电装、奥托立夫、Denso、德尔福等传统零部巨头所垄断;其中,77GHz 毫米波雷达技术被垄断于博世、、德尔福、电装、TRW、富士通天、Hitachi 等公司手中。2016年,博世和全球毫米波雷达市场占有率均为 17%,并列第一;电装、海拉并列第二,市场份额为 11%,采埃孚占据 8%,德尔福占据 6%,奥托立夫占据 4%。前七大供应商巨头市场占有率达到 73%。

  国内毫米波雷达依赖进口,受限国外技术封锁,24GHz 毫米波雷达是主流方向。目前中国市场中高端汽车装配的毫米波雷达传感器全部都依赖国外进口,市场被美、日、德企业垄断,价格昂贵,并采取了技术封锁,自主可控迫在眉睫。国内自主车载毫米波雷达产品总体仍处于研制阶段。考虑到研发成本和 77GHz 开发技术受限,目前国内厂商对于毫米波雷达的研发方向集中于 24GHz。国内市场上,24GHz 毫米波雷达的产品体系已经相对成熟,供应链已经相对稳定,24GHz 的核心芯片能从英飞凌、飞思卡尔等芯片供应商获得。据麦姆斯咨询研究表明,2016 年中国汽车预装毫米波雷达的数量达到 105 万个,其中 24GHz 雷达占比 63.8%,77GHz 雷达占比 36.2%。

  根据测算,毫米波雷达 2019、2020 年以及 2025 年市场规模可以达到 4.7 亿元、36亿元、80 亿元。2017-2025 复合增长率达到 58%左右。

  激光雷达是一种综合的光探测与测量系统,通过发射接受激光束,分析激光遇到目标对象后的折返时间,计算出目标对象与车的相对距离。目前常见的有 8 线 线激光雷达。激光雷达线束越多,测量精度越高,安全性越高。激光雷达并不是新鲜事物,早已在航空航天、测绘等领域进行了应用。随着汽车智能化的发展,L3 级别自动驾驶中开始应用激光雷。


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