芯智駕──集萃產(chǎn)學研企名家觀點，全面剖析AI芯片、第三代半導體等在汽車“大變形”時代的機會與挑戰(zhàn)！
4D毫米波雷達的賽道已相當擁擠。繼大陸集團率先發(fā)布全球首款可量產(chǎn)的4D成像雷達產(chǎn)品ARS 540后，目前國內(nèi)外有數(shù)十家供應商展開布局，不僅包括博世、安波福、采埃孚等國際巨頭，還有德賽西威、楚航科技、森思泰克、華域汽車、縱目科技等本土供應商。
伴隨搭載森思泰克4D毫米波雷達的長安深藍旗下全新轎車SL03近期開啟交付，這一技術的量產(chǎn)大幕也逐漸拉開。本月27號，搭載采埃孚4D毫米波雷達的上汽飛凡R7也將正式上市，并于10月交付，預計明后年更加密集上車。
為何4D毫米波雷達變得如此火熱？這一技術究竟有何優(yōu)勢？對于ADAS供應商以及整車廠，其有哪些意義？技術落地還面臨何種挑戰(zhàn)？未來將展開怎樣的量產(chǎn)化道路？這些話題都是對該技術熱下的“冷思考”。
高階自動駕駛的又一選擇
市場的需求及產(chǎn)業(yè)的速度迅速引爆4D毫米波雷達，讓其能夠從概念階段走到聚光燈下。
現(xiàn)階段，L2級輔助駕駛的滲透率已超過市場預期。以中國為例，在近期舉辦的第九屆國際智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術年會上，工信部裝備工業(yè)一司副司長郭守剛表示：“2021年，我國L2級輔助駕駛乘用車新車市場的滲透率達到23.5%，今年上半年更是提升到了30%。”全球范圍內(nèi)，因L3在技術、法規(guī)，以及權責認定等方面取得一些進展，業(yè)內(nèi)對其重新燃起希望。
對于L2級輔助駕駛，傳統(tǒng)毫米波雷達作為標配，不可或缺，通常與攝像頭進行融合。但面向更高級別自動駕駛，傳統(tǒng)產(chǎn)品的短板逐漸顯現(xiàn)，不足以支撐L2++功能的開發(fā)，或許有人說直接用激光雷達，但從成本層面考慮，其則并不能支持大規(guī)模的量產(chǎn)，因此目前整個市場對于更好傳感器的需求愈加強烈。
對此，安波福中國研發(fā)中心產(chǎn)品開發(fā)總監(jiān)張磊公開稱，之前對于L2，主要面對的感知對象是障礙物，對于環(huán)境是要忽略掉的。而在向L2++的過渡過程中，除了對目標的感知，還需要更多地去感知環(huán)境。因為在邁向L2++的過程中，實際上是部分地解放駕駛員的雙手，很多駕駛責任逐漸向自動駕駛系統(tǒng)轉移，當前的雷達性能顯然是不夠的，所以4D雷達是伴隨高階自動駕駛而自然出現(xiàn)。
4D毫米波雷達可以看作是傳統(tǒng)毫米波雷達的升級，其在原先的距離維、速度維和角度維之外，再加一個垂直角度維。
楚航科技創(chuàng)始人兼CEO楚詠焱對集微網(wǎng)表示，相比3D雷達，4D雷達最大的進步倒不是增加了垂直方向的感知。因為在垂直方向，車跳不起來、也飛不起來，它只是在某些場景如上坡、下坡、高架、龍門可以覆蓋一些conner case，但大部分場景下用不著。
“業(yè)內(nèi)更為關注的是分辨率的提升。傳統(tǒng)的毫米波雷達方案是3發(fā)4收的通道，不足以做4D的方案，所以肯定會采用多通道方案，自然而然分辨率就會上升，他們是相輔相成的。”楚詠焱說。
目前而言，多通道方案主要是通過芯片的級聯(lián)來實現(xiàn)。在毫米波雷達芯片領域，恩智浦和英飛凌幾乎壟斷市場，但德州儀器（TI）另辟蹊徑，力推4D成像毫米波雷達概念。TI在2020年發(fā)布并已量產(chǎn)的AWR2243，很多主機廠/tier 1已經(jīng)開始做2片級聯(lián)、4片級聯(lián)的4D成像雷達，它保持了毫米波對測距測速的精準度，同時在角度分辨率方面也有了極大的提升，到1度甚至更低到0.1度，每秒產(chǎn)生5萬個點云的一些新應用。在CES2022上，TI又發(fā)布了第二代單芯片方案——最新產(chǎn)品AWR2944，產(chǎn)品尺寸、分辨率和RF綜合性能都有較大提升，可以用來實現(xiàn)更高性能的4D設計方案。無獨有偶，恩智浦、瑞薩也在加速深度布局。
對此，業(yè)內(nèi)人士指出，之前4D雷達一直沒有辦法大規(guī)模量產(chǎn)，一大主要原因就是成本，隨著半導體工藝和整個芯片工業(yè)的發(fā)展，供應商不僅增強了產(chǎn)品性能，還可以提供可選的全套設計方案，成本卻沒有顯著增加，這也讓4D雷達規(guī)模落地時間越來越近。
合理化量產(chǎn)之路如何走？
芯片方案的成熟確實降低了4D毫米雷達的技術門檻，但不可否認，發(fā)展4D毫米波雷達仍面臨一些挑戰(zhàn)。
業(yè)內(nèi)人士指出，現(xiàn)在企業(yè)一般用4片芯片做級聯(lián)，其問題在于，如果不做同步，它們發(fā)射的信號就不相干，自己管自己發(fā)射，相當于4個雷達自己看自己，形不成“相干”效應，進而無法達到增加孔徑的效果。所以，必須在發(fā)射的時候，讓這4片芯片互相之間同步，它們會生成一個同步的信號，這樣才能達到相干的效果，但目前還存在困難。
楚詠焱強調(diào)：“最大的難點還在于，4片芯片級聯(lián)之后，接受的信息量會增大很多，相應的要提高處理能力，這個處理能力是放在雷達前端，還是放在后端？現(xiàn)在，后端很難處理這些信息，進而導致產(chǎn)品化的難度。同時，業(yè)內(nèi)部分用FPGA來做后端，但這會導致系統(tǒng)成本過高，雖然比激光雷達便宜很多，但超出了整車廠對毫米波雷達的預期。此外，怎么去解決算力、成本、功耗等一系列挑戰(zhàn)，這都需要供應商投入大量的研發(fā)?！?/p>
對于未來，4D毫米波雷達肯定是一個發(fā)展方向，因為它解決的問題正是毫米波雷達面臨的難點，需要行業(yè)給予一定的關注和投入。目前，業(yè)內(nèi)對于該技術的相關方案仍在持續(xù)探索中，技術路線并沒有固定，還在持續(xù)演進。
楚詠焱指出，汽車行業(yè)本身對成本的敏感度很高，而且并不是供應商做一款產(chǎn)品讓整車廠用，而是整車廠提出要求，供應商來幫助滿足，這樣才能做到最具性價比。
例如，大家都說要做4片級聯(lián)，12發(fā)16收，要1°的小分辨率，但是要問整車廠和自動駕駛公司，到底是不是要1°的分辨率，1°跟2°的分辨率對其來說意味著什么？區(qū)別在什么地方？按照搭載的不同功能，是不是2°就已經(jīng)夠了。
所以，4D雷達的規(guī)模量產(chǎn)，最終要看整車廠定義下來的L3的功能到底要多少的分辨率，多一個4D雷達，就需要想清楚，究竟要做到什么樣的分辨率，什么樣的精度才算是夠，這需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)作探討，如何走出一條合理化的量產(chǎn)之路。
PK激光雷達誰才是主角？
現(xiàn)階段，4D毫米波雷達尚處在發(fā)展初期。但業(yè)內(nèi)爭議不斷，認為4D毫米波雷達具備甚至超越低線束激光雷達的潛力，自動駕駛不再需要成本高昂的激光雷達，完全可交由4D毫米波雷達來實現(xiàn)。
國內(nèi)即將量產(chǎn)4D雷達的某公司高管對集微網(wǎng)表示：“對于ADAS，最首要的還是安全，所以邁向高級別自動駕駛的道路上，傳感器的迭代升級會持續(xù)進行，不要談誰能把誰替代，但因感知原理不一樣，每種傳感器各有優(yōu)缺點，因此沒有辦法互相完全替代，組合起來才能相互互補?！?/p>
上述人士進一步指出，4D毫米波雷達的出現(xiàn)，一方面帶來分辨率的提升，感知場景的能力更強，如果成本做得過來，更高的分辨率只會讓系統(tǒng)更安全，且相對于激光雷達也有成本優(yōu)勢，實現(xiàn)一些功能下可以減少激光雷達的配置，倒不是替代。另一方面，對于ADAS供應商而言，一種創(chuàng)新技術的落地，其實增加了更多感知方案，可以靈活地滿足不同級別、不同功能、不同車型的多元化需求。
楚詠焱也表示，不能說完全替代，在某些功能上，如果高端車用激光雷達，中端車可以用4D毫米波雷達。用哪種感知方案，其實要看整車廠對于輔助駕駛/自動駕駛功能的定義，比如高端車車型，它做HWP（高速公路領航駕駛），可以不惜成本用激光雷達，但是中端車型，就不能不惜成本堆硬件，需要考慮消費受眾，這時就可以用一些毫米波雷達或升級版的4D毫米波雷達來補足它的一些短板，做到合理的性價比，即使有一些不完美，客戶也能接受。但到完全自動駕駛L5，肯定都得搭載激光雷達，因為必須覆蓋所有的場景。
國內(nèi)一車規(guī)芯片公司CTO對集微網(wǎng)表示，在一段時間內(nèi)，如果追求一個比較高可靠的自動駕駛平臺，還是應該慎重去考慮要采用激光雷達。視覺肯定是最主要的感知方式，這點毋庸置疑，但是在當下的階段，它本身所能夠提供的安全性，通過激光雷達包括毫米波雷達的融合，能夠得到進一步提升。
“但是再往下去發(fā)展，比如終極態(tài)是不是純視覺可以搞定這件事情，我是偏樂觀的，但是現(xiàn)在可能還沒完全到那個時間點。再加上激光雷達本身的成本也在快速降低，使得它產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化也有了一定的前提條件。另外，現(xiàn)在真正可量產(chǎn)車規(guī)的固態(tài)激光雷達，它的感知效果相對于過去比較高成本的激光雷達，還存在比較明顯的差距。當激光雷達從幾萬塊錢降到幾千塊錢的時候，性能上還是有很大折損。”上述人士補充道。
寫在最后
目前，各大傳感器都在更新迭代中，且當下自動駕駛的演進路線也仍有爭議，但對于4D毫米波雷達技術的創(chuàng)新，我們應該給予鼓勵和關注，量產(chǎn)案例可以加速技術的成熟和變革，同時與其他傳感器融合，有助于實現(xiàn)更多的方案和功能，滿足終端對產(chǎn)品性價比的追求，加速高階自動駕駛的落地。但我們也應看到，擺在4D毫米波雷達量產(chǎn)路上的難題還有很多，尚需產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)共同推動。
（校對/張軼群）
