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详解自动驾驶车载摄像头、毫米波雷达和激光雷

时间:2019-11-05

  自动驾驶汽车作为汽车未来的重要发展方向,成为汽车零部件产业链的重要增长点。国内外的汽车零部件供应商积极布局自动驾驶传感器领域,在

  国内外部分综合实力较强的汽车零部件公司在自动驾驶汽车传感器上进行多产品布局,可以为下游客户提供综合性的自动驾驶解决方案,形成较强的竞争力。这些公司包括国外的博世、大陆集团、法雷奥、海拉、德尔福、富士通天、奥托立夫等公司和国内的德赛西威、华域汽车和保隆科技等公司。

  车载摄像头产业链主要涉及上游材料、中游元件和下游产品三个主要环节。上游材料中光学镜片、滤光片和保护膜等用于制造镜头组,晶圆用于制造 CMOS 芯片和 DSP 信号处理器;在中游镜头组、CMOS 芯片和胶合材料等组装成模组,并和 DSP 信号处理器封装成摄像头产品。在产业链的这一层,上游供应商已经可以向下游整车或一级供应商客户供应完整的摄像头产品。

  在车载摄像头产业链中,摄像头和软件算法一起,构成车载摄像头解决方案,应用于自动驾驶汽车中。车载摄像头产业链较长,上下游拥有众多环节,每个环节都涉及国内外众多厂商和公司。

  相较于消费电子等所用的摄像头,车规级的摄像头对防震、稳定性、持续聚焦特性、热补偿性、杂光强光抗干扰性等都有较高的要求,因此其模组组装工艺复杂,技术堡垒较高。从全球摄像头供应市场来看,目前国外公司松下、法雷奥、富士通天、大陆、麦格纳等厂商占据较大份额,前五大产商市场份额合计在59%左右,集中度相对较高。

  目前车载摄像头市场份额较大的公司均是全球领先的一级零部件供应商,下游客户基本覆盖了全球主要的整车公司。法雷奥的下游客户包括大众、奔驰、宝马、福特、雷诺、马自达等;大陆集团的客户包括大众、福特、通用、马自达等;富士通天的客户则以丰田为主;麦格纳的客户群体同样广泛,白小姐特码论坛同比增长%。,覆盖欧美和日韩的主要车企;日立则以日本车企为主。

  在车载摄像头镜头组全球市场,舜宇光学占据第一的市场份额,2015 年的市场份额达到 34.1%,2017 年市场份额达到 39%;跟随其后的主要产商包括日本世光、日本康达智、富士胶片等。

  舜宇光学是全球领先的车载摄像头供应商。公司于 2004 年进入车载摄像头领域,2012 年起出货量开始稳居全球第一位。舜宇光学的车载摄像头产品包括前视摄像头、环视镜头、后视镜头、内视镜头等,其产品具有持续稳定的聚焦特性、良好的热补偿性、高通光性等优良的特性,可以广泛应用于各种自动驾驶场景。

  舜宇光学车载摄像头产品下游客户广泛,包括奔驰、宝马、奥迪、丰田、本田、克莱斯勒、福特、通用、大众和沃尔沃等公司。2018 年,舜宇光学车载摄像头出货量达到 3995 万颗,同比增长 25.3%;2013 年至 2018 年年均增速达到 40%,增速高于行业平均水平。

  摄像头 COMS 传感器:技术含量高,市场高度集中COMS 是一种固体成像传感器,为摄像头的核心部件。

  COMS 的生产制造技术含量高,从全球市场来看,目前主要被外资企业所占据。根据 Yole Development 的数据,2017 年车载摄像头 COMS全球市场的前五大供应商分别为安森美半导体、豪威科技、索尼、派视尔和东芝,市场份额合计达到 88%,市场高度集中;此外三星和意法半导体紧随其后。

  安森美半导体目前是车载摄像头 CMOS 市场规模占有率最高的公司,目前其市场占有率已经超过50%。2013 年,安森美收购赛普拉斯 CMOS 图像传感器业务部;2014 年,安森美先后收购图像传感器设备制造商 TRUESENSE 和 Aptina Imaging 两家公司;这三次收购让安森美不断巩固和加强在车载摄像头 CMOS 市场的领先优势。

  目前,安森美是唯一能够提供 100/200/800 万像素车载摄像头 CMOS 组件的制造商。不同像素级别的 COMS 传感器可以用于不同级别自动驾驶系统,全系列的 COMS 产品线可以简化汽车设计,降低制造和维护成本等,这形成安森美的竞争优势。

  安森美的车载摄像头 CMOS 产品覆盖下游绝大部分汽车厂商,此外包括特斯拉、百度等汽车行业新进入公司也成为其客户。得益于汽车自动驾驶等行业的发展和市场份额的提升,安森美的汽车业务收入近年来快速增长,2018 年收入约 18.2 亿美元,同比增长 6.0%,2014 年至 2018 年年均增长 17%

  相较于传统的摄像头使用场景,车载摄像头的使用还需要视觉算法的支持,才能在自动驾驶汽车中应用,因此车载摄像头产业链的下游还包括视觉识别解决方案环节。目前在车载摄像头视觉识别系统产品领域,以色列公司Mobileye是领先者,其市场份额在70%以上。

  Mobileye 单目摄像头解决方案,算法技术全球领先;同时具备视觉处理芯片 EyeQ 系列的研发能力。Mobileye 的车载摄像头解决方案已经为沃尔沃、大众、奥迪、现代、宝马、日产、标致、福特等众多整车厂供货。

  目前国内车载摄像头供应商相较于国外公司整体实力仍较弱。部分非上市公司是车载摄像头的供应商,其中包括北京经纬恒润、广州一谷电子等公司。这些公司客户以合资和自主品牌整车厂为主,其中北京经纬恒润的客户包括上汽通用、一汽集团、上汽集团、长安汽车、广汽乘用车等,广州一谷电子的客户包括东风日产、广汽本田、广汽丰田等。

  同时,在消费电子等领域领先的国内摄像头供应商也开始进入到车载摄像头的领域,其中包括舜宇光学、欧菲光、晶方科技等上市公司。从包含消费电子、安防监控等全部应用领域的摄像头模组组装出货情况来看,欧菲光、舜宇光学等公司排名靠前,显示了其在摄像头领域的强大竞争力,在进入车载摄像头领域后,这些公司将成为有力的竞争者。其中,舜宇光学的车载摄像头模组部分产品2018 年已经开始量产。

  从摄像头的上游产业链情况来看,国内公司在镜头组领域竞争力较强,但是在 CMOS 图像传感器领域的竞争力仍较弱。

  镜头组是国内企业具备较多优势的领域,国内市场中,舜宇光学、欧菲科技、光宝科技等国内公司市场份额居前。2017 年国内车载摄像头市场,舜宇光学的份额约 31%左右,是绝对的龙头,欧菲光和光宝科技的市场份额分别为 8%和 7%。舜宇光学在国内外市场均占据了最大的市场份额。

  国内企业在车载摄像头 CMOS 领域话语权较小,且主要集中在中低端领域。目前国内 CMOS 产商包括:格科微电子,中国领先的图像传感器芯片设计公司,但其产品主要是针对消费电子;比亚迪旗下的比亚迪微电子,2015 年比亚迪安防类 COMS 月均出货量达到 2kk/月,车载摄像头为其下游的主要应用之一;此外,思比科微电子、锐芯微电子等也是国内重要的 COMS 产商。

  毫米波雷达技术壁垒较高,从全球市场情况来看,目前市场份额主要由国外零部件巨头所占据。2018 年全球毫米波雷达市场前五大供应商分别为博世、大陆、海拉、富士通天、电装(Denso),合计占有了 68%的市场份额。此外,TRW、德尔福、Autoliv、法雷奥等公司也是重要的毫米波雷达供应商。

  从国外主要毫米波雷达供应商的产品技术参数来看,各公司在毫米波雷达发展上各有不同。

  博世的毫米波雷达产品主要以 76-77GHz 为主,产品技术先进,主要包括 MRR(中距离)和 LRR(远距离)两个系列,其中 LLR4 产品最大探测距离可以达到 250 米,在同类产品中处于领先位置。

  大陆的毫米波雷达产品全面覆盖24GHz 和 77GHz两个频率,且以77GHz产品为主,产品类别丰富,包括 ARS441、ARS510、SRR520、SRR320 等多个系列。大陆 ARS441 远程毫米波雷达的最大探测距离可以达到 250 米,在同类产品中领先。大陆的毫米波雷达产品的探测视角在对比中也较为突出。

  海拉同样也是毫米波雷达的最大的几家供应商之一,早在 2004 年,海拉的第一代 24GHz 毫米波雷达即进行量产。目前海拉的毫米波产品主要以 24GHz 为主,是市场上的重要生产商。

  德尔福公司的毫米波雷达产品也主要以 77GHz 产品为主,从探测距离上来看主要以中近程为主。

  博世目前是全球市场中毫米波雷达技术最先进的供应商之一,博世在 2013 年即推出中距离雷达,截至 2016 年,博世已经向市场供应了超过一千万个毫米波雷达。

  从博世毫米波雷达的性能参数指标来看,其产品目前处于行业领先的地位。博世最新的第四代远距离雷达传感器(LLR4)的最大探测距离可以达到 250 米,最大探测目标数可以达到 24 个。LLR4能够分辨固定障碍物,可以在高速行驶状态下使用,在选配透镜或雷达罩加热功能后可以不受天气条件影响,同时具有极高的抗震稳固性、安装便捷性等。LLR4 可以应用于预先紧急制动、自适应巡航、交通堵塞辅助、左转辅助、集成巡航辅助等自动驾驶功能。

  博世 MMR 产品分为中前和中后位置两个类别,最大探测距离分别为 160 米和 80 米,最大探测目标数都可达到 32 个。中前位置的 MMR 可以应用于预先紧急制动、自适应巡航、车距指示等自动驾驶功能,中后位置的 MMR 可以应用于车道变换辅助、后方交叉路口预警等自动驾驶功能。

  从客户情况来看,博世的毫米波雷达下游客户分布广泛,包括大众、奥迪、奔驰、福特、日产、菲亚特和保时捷等;国内公司中吉利汽车、长安汽车等也是博世的客户。截至 2017 年底,国内搭载博世驾驶员辅助系统的自主品牌量产车型已多达 30 个以上。

  从市场份额上来看,2018 年,博世在全球毫米波雷达的市场份额为 19%,占据着第一的位置。

  博世根据 ADAS 自动驾驶等级的需求,目前正在开发全系列的下一代传感器,包括下一代毫米波雷达、下一代前置摄像头、下一代环视系统以及正在研发的激光雷达。博世预计 2019 年将推出第五代毫米波雷达,可以实现远距离探测,水平视角的增大以及探测精度的进一步提升;2021 年,博世将推出配备 L3 及以上级别自动驾驶的毫米波雷达。相较于第四代毫米波雷达,第五代毫米波雷达的带宽将提升 50%,同时通过拓展可占用带宽获得更多的反射量,从而实现更精确的环境建模。

  大陆集团是全球最大的汽车零部件供应商之一,大陆集团毫米波雷达产品全面覆盖 24GHz 和77GHz 两个频率,产品包括 ARS441、ARS510、SRR520、SRR320 等多个系列。大陆集团的ARS441 远程毫米波雷达最大探测距离可以达到 250 米,在同类产品中处于领先地位。

  大陆集团的毫米波雷达产品可以实现自适应巡航、盲点警告、车道变换辅助、前后交叉交通警报(带制动装置)、后碰撞感应、横向碰撞躲避、堵塞检测等多种功能,其中自适应巡航功能的最高时速可以达到 200 公里/小时。

  目前,大陆集团的毫米波雷达产品已经发展到第五代,第五代长距离雷达的最大探测距离可以达到300 米,第五代近程雷达可以实现精确停车功能,在行业中领先。新一代的传感器还具有模块化扩展功能,可以迎合整车企业不同的产品要求及电力电子架构

  从客户情况来看,大陆集团的下游客户包括丰田、福特、通用、大众、奔驰、现代、宝马、沃尔沃、凯迪拉克等;国内公司中,广汽集团、东风汽车等也是大陆集团的客户。

  在市场份额上,2018 年,大陆集团在全球毫米波雷达的市场份额为 16%,占据着第二的位置,仅次于博世。

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