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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dá)、激光雷達(dá)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(dá)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(dá)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(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(dá)和12顆超聲波傳感器，可實現(xiàn)對車身周圍及遠(yuǎn)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(dá)：通過發(fā)射和接收激光束，分析激光遇到目標(biāo)對象后的折返時間，計算出到目標(biāo)對象的相對距離，并利用此過程中收集到的目標(biāo)對象表面大量密集的點的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，快速得到出被測目標(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(dá)維度（線束）越多，測量精度越高，安全性就越高。
激光雷達(dá)市場全球最大的車載激光雷達(dá)公司是Velodyne LiDAR，它的前身是硅谷科技公司Velodyne，它在Google布局無人駕駛汽車之前就開始在車載激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)發(fā)力，之后與Google合作，成為了車載激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的龍頭。國內(nèi)車載激光雷達(dá)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(dá)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(dá)產(chǎn)品打通市場；用于機器人、無人機的激光雷達(dá)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(dá)的車型。據(jù)Yole統(tǒng)計，全球激光雷達(dá)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(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(dá)的頻段主要在24GHz和77GHz。優(yōu)點在于性價比較高，探測距離遠(yuǎn)，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(dá)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(dá)方面，車載毫米波雷達(dá)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(dá)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(dá)和激光雷達(dá)，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(biāo)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(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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(yán)苛的功能與信息安全標(biāo)準(zhǔn)。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。