《雷达技术及市场趋势-2019版》
2019-11-01 21:14:20   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

本报告深入研究了雷达技术及市场,尤其重点关注了汽车应用。报告从材料、半导体技术、封装技术、天线阵列和信号处理等层面深入分析了雷达技术,构建了全面的技术发展路线图,展示了雷达技术将如何发展成为能够提供密集4D点云的4D成像雷达,并实现物体探测、分类和跟踪。

Radars 2020-2030: Technologies, Future Trends, Forecasts

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雷达技术及市场趋势-2019版

据麦姆斯咨询介绍,本报告深入研究了雷达技术及市场,尤其重点关注了汽车应用。报告从材料、半导体技术、封装技术、天线阵列和信号处理等层面深入分析了雷达技术,构建了全面的技术发展路线图,展示了雷达技术将如何发展成为能够提供密集4D点云的4D成像雷达,并实现物体探测、分类和跟踪。

本报告调研了雷达市场上最新的产品创新,以及全球有前景的初创企业。本报告还创建了一个短期和长期的预测模型,预测期覆盖了从2019年到2040年。此外,报告按自动化程度以及乘用车、共享车辆和卡车对市场出货量和价值进行细分。在第一个十年期,高级驾驶辅助系统(ADAS)(Level 1级和Level 2级)将成为主要的市场驱动力,而来到第二个十年期,自动驾驶汽车将成为主要的市场驱动力。

2020~2040年雷达市场预测

2020~2040年雷达市场预测(样刊模糊化)

报告提要

雷达是ADAS和自动驾驶应用的传感器套件中的重要一环。本报告首先研究了雷达在当前各种ADAS功能(例如ACC、AEB、FCA、BSD、LCW、HWA等)中扮演的角色。然后,研究了随着ADAS和自动驾驶水平的提高,短程/中程/远程雷达的单车安装量将如何增长。

本报告详解了全球范围内运行频率的驱动因素和趋势,分析了设备参数(包括中心频率、带宽、测量时间和虚拟孔径等)如何影响关键性能指标,例如探测速度、范围、方位角和仰角分辨率等。然后,对目前市场上的通用产品进行了调研和对比分析。报告还总结了从芯片(无晶圆厂/IDM/代工厂)到模组制造商的整个价值链。

本报告创建了详尽的市场预测模型。市场预测首先考量了ADAS和自动驾驶如何渗透汽车市场。本报告提供了为期20年的市场预测(2020年至2040年),将汽车市场按自动驾驶级别从Level 0级到Level 5级进行细分。该预测模型还考虑了自动驾驶汽车和共享自动驾驶汽车对全球汽车总销量的影响,在合理的市场状况下,预测汽车市场的峰值销量大约会在2031年下半年。然后将这些预测结果纳入了雷达销售量的预测模型。针对雷达市场的规模预测,我们为中/远程雷达创建了合理且积极的降价方案。在预测模型中,我们还考虑了相关的半导体材料技术(GaAs、SiGe和Si)。

按照ADAS和自动驾驶级别细分的出货量预测

按照ADAS和自动驾驶级别细分的出货量预测

技术趋势:半导体、片上集成、封装和低损耗材料

雷达技术正在不断演进,这对于雷达而言确实是非常激动人心的时期。本报告提供了各种半导体技术方案的详细定量对比分析,例如GaAs HEMT、InP HEMT、SiGe BiCMOS、Si CMOS和Si SOI等,考量了最大频率、放大器效率、光刻技术节点、功能集成能力、产量和成本等因素。

本报告展示了半导体技术的演进,以及未来几年内可能的发展趋势。解析了GaAs技术如何以及何时被SiGe取代,以及现在的SiGe可能会在何时以及如何被Si CMOS(或SOI)革新。报告详细介绍了市场上主要的现有和新兴产品,涵盖SiGe BiCMOS以及Si CMOS和SOI。报告中涉及的主要厂商包括恩智浦(NXP)、英飞凌(Infineon)、意法半导体(ST Microelectronics)、安森美半导体(ON Semiconductor)、德州仪器(Texas Instruments )、亚德诺(ADI)、Arbe Robotics、Uhnder、Straradian以及Oculii等。

向Si CMOS等类似器件的发展趋势将使更多功能集成到雷达芯片中。本报告展示了雷达是如何从针对每种功能分别采用单独芯片发展为单芯片集成。最新的SiGe BiCMOS以及一些最新的Si CMOS雷达芯片包括了多个收发器、监视功能、波形发生器和ADC。最新的Si CMOS甚至包括了带有存储器的微控制器,以及数字信号处理单元DSP。这清晰地显示了单芯片解决方案的趋势,这有助于显著降低成本和大规模批量生产。

本报告还研究了雷达的封装解决方案。过去,雷达中的多颗芯片直接安装在电路板上(CoB)并通过引线键合连接。如今,雷达开始采用晶圆级封装技术来封装芯片,例如晶圆级封装BGA或倒装芯片BGA封装等。报告提供了芯片和封装解决方案的对比分析。对于封装解决方案,我们还比较了倒装芯片、扇出和BGA的高频性能。

本报告概览了设计、材料和无源器件的板级趋势。在这方面,我们注意到板上排布的变化。过去采用两个单独的RF和数字电路板,现在,最常见的是顶层由特殊RF材料组成的混合电路板。至少对于小天线阵列而言,趋势是朝着封装天线(AiP)设计的方向发展。这种设计有些已经可以满足车规级应用标准。本报告还探讨了片上天线的长期可能性。

混合电路板成为标准配置

混合电路板成为标准配置(样刊模糊化)

此外,本报告分析了高频下低插入损耗的材料要求。这些特殊材料需要提供低损耗正切。至关重要的是,介电常数和损耗角正切对于温度和频率的变化需要保持稳定。另外,还需要低吸潮,材料需要便于或具有已知的改性加工。本报告针对市场上广泛的材料选择提供了全面的对比分析,包括陶瓷填充PTFE、LCP、PI/含氟聚合物、LTCC或AlN等陶瓷、以及玻璃等。

4D成像雷达

现在,雷达技术正在朝着能够提供密集4D点云的4D成像雷达发展,超越物体存在探测、距离和速度确定,朝着3D物体探测、分类和跟踪发展。

本报告重点关注并评估了增加天线阵列对方位角、仰角分辨率以及数据矩阵和点云的重要影响。有关方位角和仰角附加的高分辨率信息为4D成像雷达铺平了道路。这些新兴功能或将模糊雷达和激光雷达(LiDAR)之间的界线,使雷达渗透部分潜在的激光雷达市场,并且还不受光照条件和天气的影响。尽管激光雷达在某些参数(包括角分辨率和潜在的物体分类)方面仍将占据主导地位,但是,4D成像雷达的兴起或将形成有趣的竞争环境。

本报告还综述了已经在摄像头成像应用中取得巨大成功的神经网络和深度学习技术。考量了它们针对雷达数据所面临的挑战。我们还特别分析了未来的雷达技术如何提高点云密度,使其密度更接近激光雷达。报告探讨了2D和3D物体探测的最新技术,并列出了一些有可能缩小雷达和激光雷达性能差距的方案。我们在报告中还讨论了当前有限的标记训练数据,以及一些厂商如何尝试创建精确的雷达图,开发半自动化标记雷达数据的方法,这些方法通常将后期融合源自摄像头、GPS和激光雷达的数据。

此外,本报告还简要讨论了雷达的干扰挑战。随着道路上车辆配备雷达的数量增长,这将成为日益严峻的挑战。多种解决方案正在业内讨论。在某些情况下,受干扰的信号会在本地重建。在另一些方案中,提出了类似于电信系统中看到的疏松或紧密的系统级协调。

目前雷达与未来新兴雷达的对比

目前雷达与未来新兴雷达的对比

值得关注的创新初创公司

近年来,出现了很多采用不同创新方案的雷达初创企业。有些厂商正在先进SOI或CMOS节点上开发雷达,以支持非常大的虚拟通道。结合它们开发的处理技术,可以实现真正的4D成像。还有其它一些厂商正在开发新技术,例如使用超材料来实现雷达波束的电子操纵。

初创公司Metawave利用超材料实现波束成型和操纵

初创公司Metawave利用超材料实现波束成型和操纵

另外,并非所有厂商都选择专注于汽车应用。事实上,有些公司正专注于UWB频段,致力于为无人机导航、生命体征监测、人机界面、医学成像、智能家居等应用提供单芯片、低成本、高分辨率雷达解决方案。这些初创公司包括Arbe Robotics、Uhnder、Straradian、Echodyne、Metawave、Oculii、Vayyar、Lunewave、Zendar、Ghostwave、Novelda、Omniradar(Staal Technologies)等。

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