什么是毫米波雷达?毫米波雷达是一种基于毫米波频段(30-300 GHz,对应波长1-10 mm)实现目标探测、测距、测速和成像的传感器技术。毫米波雷达的关键技术包括调频连续波(FMCW)、高增益天线阵列、小型化MMIC集成、高分辨率波束形成等。其工作原理为通过天线发射毫米波,接收反射回波后分析目标的距离、速度和方位信息。摘要:什么是毫米波雷达?毫米波雷达是一种基于毫米波频段(30-300 GHz,对应波长1-10 mm)实现目标探测、测距、测速和成像的传感器技术。毫米波雷达的关键技术包括调频连续波(FMCW)、高增益天线阵列、小型化MMIC集成、高分辨率波束形成等。其工作原理为通过
毫米波雷达主要应用场景,来源:与非研究院 毫米波雷达具备高分辨率、抗干扰能力强、全天候工作等优势,已广泛应用于军事、汽车、无人机、工业、医疗、气象等领域。在半导体、天线、算法等多环节的协同推动下,其将在智能交通、自动驾驶与物联网感知中发挥越来越核心的作用。
车载毫米波雷达按距离分主要以 SRR/MRR/LRR 三种为主,来源:瑞萨官网 按探测距离,毫米波雷达分为四类: 超短程雷达(USRR):≤15米,用于近距离泊车等; 短程雷达(SRR):≤50米,常用于泊车辅助、十字路口预警; 中程雷达(MRR):≤150米,用于盲区监测(BSD)、变道辅助; 远程雷达(LRR):≤250米,支持自适应巡航(ACC)、自动紧急制动(AEB)、车道偏离预警(LDW)等纵向安全功能。 由于SRR、MRR和LRR在近距离存在盲区,常与超声波雷达协同使用。USRR在功能上与超声波雷达高度重合,并有替代趋势。例如,下一代AK2超声波雷达探测距离提升至7米,最小盲区仅10厘米,大幅提升近距离探测能力。 按安装位置,毫米波雷达分为: 角雷达(多为SRR):位于车身两侧及后部,识别横穿目标并实现BSD、变道辅助;前雷达(常为MRR或LRR):安装于前格栅或保险杠,主要执行ACC、AEB等功能。 按工作频段,毫米波雷达主要分为24GHz与77GHz两类。77GHz凭借更高的测距、测速与测角精度,已成为主流方案。为释放24GHz频段用于电信、射电天文等领域,欧美监管机构如FCC、ETSI已于2022年起禁用24GHz宽带汽车雷达。中国工信部亦自2022年起禁止生产和进口24.25-26.65GHz频段的汽车雷达,仅保留24.05-24.25GHz窄带产品,并规划76-79GHz为汽车雷达系统专用频段,进一步推动77GHz产业发展。
车载毫米波雷达主要使用 4 个工作频段:24GHz 和 77GHz,来源:瑞萨官网 毫米波雷达可实现测距、测速、水平与垂直角度测量,其关键性能包括: 测距能力:最远探测距离、距离精度与分辨率;测速能力:最大测速范围、速度精度与分辨率;角度能力:视场角、角度精度与分辨率。 这些能力主要受毫米波前端MMIC芯片影响。探测距离受限于ADC采样率,而采样率由芯片架构决定;距离和速度精度则与系统信噪比相关,后者受噪声系数、相位噪声等芯片参数影响。
4D 毫米波雷达可实现 ADAS 大部分功能,来源:Yole Développement
4D毫米波雷达在传统距离、速度、角度之外增加高度维度,可输出高分辨率点云和静态物体识别能力,广泛应用于高阶自动驾驶感知系统。 4D毫米波雷达通过增加俯仰角维度,实现高精度三维成像及运动目标轨迹识别,有效克服传统毫米波雷达的局限。其在AEB、FCW、ACC等ADAS功能中实用性显著增强,已成为L2级ADAS向L3甚至L4/L5级自动驾驶演进的关键支撑。 近年来,毫米波雷达正拓展至智能家居(如手势识别、儿童遗留检测)、机器人导航(六维力矩传感)、医疗诊断(如器官定位)等新兴领域,展现出强大的跨行业融合潜力。
毫米波雷达发展时间表毫米波雷达的发展历程可追溯至20世纪40年代,最初主要应用于军事领域。二战期间,英国部署毫米波对空雷达,美国MIT辐射实验室也对微波雷达系统作出基础性贡献。50年代起,毫米波雷达开始用于机场交通管制和船用导航,但受限于功率效率低、传输损耗大、器件不成熟,发展一度停滞。 70年代中期,雪崩二极管、磁控管等器件的突破提高了雷达性能,微波相控阵雷达实现了精确跟踪。毫米波雷达被用于导弹制导、战场监视等。同期,德国博世等企业尝试将毫米波雷达用于汽车防撞系统,虽然未立即商用,却奠定了技术基础。 进入80年代,集成电路技术的发展推动毫米波雷达小型化和成本下降,欧洲推动智能交通计划,加快车载雷达研发。90年代,24GHz毫米波雷达开始商用,应用于自适应巡航和碰撞预警系统。与此同时,毫米波雷达拓展至无人机、工业自动化、医疗成像、气象监测等领域。 2000年后,射频芯片工艺进步加速了雷达的普及。锗硅(SiGe)工艺使雷达成本下降,提升动态范围和性能。2016年,德州仪器推出基于RFCMOS的77GHz毫米波雷达芯片,所有射频元件集成在单颗MMIC上,进一步降低成本。此后,各大厂商纷纷转向RFCMOS工艺,推动毫米波雷达走向“平民化”,也为4D毫米波雷达的上车提供可能。 在中国,毫米波雷达发展迅速。2013年24GHz毫米波雷达引入国内,国产厂商如经纬恒润、威孚高科等在4D雷达技术取得突破。国内高校如南京信息工程大学、北京理工大学等在信号处理、成像算法方面推动产业链本地化。毫米波雷达发展时间线,来源:与非研究院整理
近年来,随着汽车智能化、ADAS系统与自动驾驶技术的快速发展,毫米波雷达芯片市场呈现快速增长态势。根据Yole Développement数据,2021年全球车载雷达市场规模为58亿美元,预计到2027年增至128亿美元,CAGR为14%。其中,增长的主要动力来自4D成像毫米波雷达和成像雷达,分别预计达到35亿美元和43亿美元,CAGR分别为48%和109%。 目前全球毫米波雷达芯片市场仍由海外巨头主导,主要玩家包括英飞凌(Infineon)、恩智浦(NXP)、德州仪器(TI)、意法半导体(ST)等。根据2025年预测数据,英飞凌与恩智浦合计市占率超过50%,TI与ADI分别占据约15%和10%的份额,构成了技术壁垒极高的寡头格局。 不过,部分海外初创企业如Uhnder、Arbe等也通过差异化技术(如数字编码调制、多通道收发阵列)在高端市场实现突破,尤其是在4D成像雷达领域迅速崛起,展现出技术路径多样化的趋势。 在中国市场,随着国产替代战略的推进,本土厂商快速崛起。2024年,国内供应商在车载毫米波雷达市场的合计份额已达到13.3%。代表企业包括加特兰微电子、矽杰微电子、岸达科技、隔空微电子等。其中,加特兰推出全球首款基于CMOS工艺的77GHz雷达芯片,并获得AEC-Q100车规认证,成功进入比亚迪、吉利等主机厂供应链;矽杰微电子则聚焦24GHz与60GHz芯片,在智能家居与安防监控市场出货领先。
毫米波雷达上下游产业链一、上游:核心器件与算法壁垒高企射频前端芯片(MMIC)MMIC是毫米波雷达的“心脏”,集成低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、混频器等关键模块,具备低损耗、高动态范围、强抗干扰等特性,是4D成像雷达的性能核心。当前全球市场主要由恩智浦、英飞凌、德州仪器等垄断,市场占有率超过70%。 国产方面,加特兰微、矽杰微等企业正在推进替代化,已实现部分国产化,但在工艺成熟度、良率控制等方面仍有差距。 随着制造工艺演进,MMIC正由砷化镓(GaAs)、锗硅(SiGe)等化合物半导体工艺,逐步转向硅基CMOS工艺。CMOS具备低成本、高集成度优势,可将射频收发、信号处理等模块整合于单芯片内,显著提升性能并降低封装复杂度。恩智浦已发布28nm CMOS毫米波芯片,较上一代45nm产品性能显著提升。芯片制造本身也成为MMIC产业的关键壁垒。高频PCB与天线设计毫米波信号对PCB及天线的传输性能要求极高,需选用低介电损耗材料如Rogers RO3003等,以确保信号完整性和抗干扰能力。国内沪电股份、生益电子等厂商在高频PCB领域已建立基础,但高端基材仍依赖进口。天线设计需兼顾小型化、波束成形与MIMO布局,技术难度高。信号处理器与后端算法DSP芯片约占整体成本20%,目前仍由海外厂商主导,如赛灵思、NXP。国内企业则聚焦算法优化,如多目标识别、动态抗干扰、弱信号检测等,提升目标分类与场景理解能力。4D成像雷达中,“点云+速度场”融合处理正成为技术主流,依赖深度神经网络、机器学习等技术实现实时智能感知。二、中游:封装创新与国产化加速模组封装技术模组封装作为连接芯片与系统的关键中间环节,对雷达性能影响显著。eWLB(晶圆级封装)技术可降低射频链路损耗,AiP(天线集成封装)则实现雷达模组小型化、集成化趋势。 加特兰已全球首发毫米波AiP SoC方案,中国电科38所研发的77GHz模组则实现10路天线单封装集成,探测距离达38.5米,处于全球领先水平,代表国内企业在系统集成方面的快速突破。整机制造厂商格局国际市场仍由博世、大陆、安波福等Tier1巨头主导,三者合计市占率超68%,在高精度前向雷达领域优势明显。 国内企业正在奋起直追:森思泰克以高性价比占据出货领先地位,华为推出4D成像雷达并布局前装市场,德赛西威、长光华芯等也逐步形成量产能力。整体来看,国内厂商在精度、可靠性方面仍有追赶空间,但在中低端市场具备较强替代潜力。三、下游:多场景应用快速拓展汽车领域毫米波雷达是ADAS及L2+/L3自动驾驶的核心传感器,可实现自适应巡航、盲区检测、变道辅助等功能。4D成像雷达支持纵向探测距离达300米以上,目标识别维度扩展至三维空间+速度,提高智能驾驶安全性。无人机与安防无人机雷达市场在军用主导下成熟,近年来工业级与消费级增长迅速。2023年全球无人机雷达市场接近100亿元,主要应用于低空避障、路径规划等。 安防监控领域,中国2023年毫米波安防雷达市场规模达13.68亿元,占整个安防雷达市场76%。其全天候、穿透性强的优势,使其在室外监控、边界防御等场景中逐渐替代红外/视频监控方案。智能家居与医疗健康毫米波雷达在智能家居中的应用日益丰富,如手势识别、跌倒检测、呼吸心率监测等非接触式传感场景。其在婴儿看护、睡眠监测、老年人看护等医疗健康场景中具有广阔前景,未来或成为新一轮增长引擎。毫米波雷达产业链总结,来源:与非研究院
毫米波雷达芯片供应商分析MMIC芯片毫米波雷达MMIC芯片是毫米波雷达系统的关键基础器件,它通过半导体工艺在半绝缘衬底上集成多个射频模块,如LNA、PA、混频器、VCO、调制器、检波器等,实现毫米波信号的调制、发射、接收与回波处理,具备频带宽、噪声低、功率大、抗干扰强等优势。 近年来,随着智能驾驶、智慧交通、工业感知等新兴需求快速发展,毫米波雷达特别是具备高分辨率的4D成像雷达迎来高速发展期,MMIC芯片的重要性持续上升。一、全球格局:海外巨头主导,积极扩展高端方案目前全球毫米波雷达MMIC芯片市场仍由海外企业主导。TI(德州仪器)、NXP(恩智浦)、Infineon(英飞凌)、Renesas(瑞萨电子)等厂商凭借深厚的射频技术积累和先发优势,在产品稳定性、集成度、产业链绑定方面建立了稳固壁垒。 TI是4D毫米波雷达的重要推动者。2018年推出基于AWR2243的FMCW多芯片级联成像方案,2022年发布AWR2944 SoC,性能进一步提升,广泛应用于中高端车载雷达。 英飞凌则在2020年与傲酷联合推出RXS816xPL系列可级联芯片,进入4D成像雷达市场。其SiGe RF芯片广泛用于前向雷达和多传感融合系统。 NXP于2020年底发布TEF82xx RFCMOS单芯片,支持MIMO调制和波束控制,已在多款4D雷达中实际应用。 瑞萨电子通过收购印度Steradian公司,2022年推出RAA270205芯片,配备4T4R天线,面向ADAS和自动驾驶场景,预计2024年进入量产。 此外,ST、ADI、Onsemi等企业也提供各类雷达射频和处理芯片,覆盖24GHz至81GHz频段,应用于自动驾驶、智能制造、安防雷达等领域。毫米波雷达 MMIC 供应商积极布局 4D 成像毫米波雷达射频芯片,来源:TI官网、NXP官网、英飞凌官网、瑞萨电子官网
TI汽车毫米波雷达传感器,来源:TI官网 二、国产厂商崛起:多点突破,逐步迈向中高端虽然中国在毫米波雷达芯片领域起步较晚,核心技术长期依赖进口,但随着政策鼓励、市场需求和产业投资共同驱动,国产MMIC芯片厂商近年来取得明显突破,部分已实现量产或进入主流市场验证阶段,尤其是在77GHz以上的高频4D成像雷达芯片方面初步建立技术能力。
加特兰微电子作为国内毫米波雷达芯片的领军企业,加特兰成立于2014年,是全球首家量产77GHz CMOS雷达芯片的企业,产品通过车规AEC-Q100认证,进入上汽、吉利等主机厂。公司产品覆盖射频前端、SoC、SoC+AiP等五大系列,适配车载、工业、安防等多种场景。 其2022年发布的Andes系列SoC为面向高端4D成像雷达的旗舰产品,支持4T4R架构,集成DSP、RSP和多核CPU,支持灵活级联。该系列具备高算力、低功耗、高集成的优势,在国内率先提供端到端的毫米波雷达系统级芯片方案。
矽杰微电子矽杰微电子产品覆盖24/60/77GHz频段,主打SRK系列SoC方案,支持生命体征检测与存在感知,具备良好的平台兼容性和可靠性。目前累计交付芯片超百万颗,广泛用于汽车、智能家居、无人机等领域。
毫感科技公司推出MVRA188,为全球首款8T8R单芯片4D成像雷达MMIC,采用LOP封装,集成度高,数据接口带宽高达24Gbps,探测距离超250米。产品应用于高端前向雷达,定位于新一代自动驾驶解决方案。
岸达科技以相控阵架构提升雷达角分辨率,其ADT2001为全球首款支持虚拟孔径技术的77GHz CMOS芯片,支持16T16R,探测精度达厘米级,已用于车载和高端安防领域。 5.其它其它相关企业还包括微度芯创、晟德微电子、牧野微芯、硅典微等,这类企业聚焦不同细分赛道,从工业流速检测、人体安检成像、车载雷达、消费级感知雷达到全覆盖。如硅典微主打24GHz超低功耗SoC,单芯片功耗仅100mW;晟德微的Kestrel342支持5GHz扫频和4D成像,通过车规认证。
加特兰用于 4D 成像毫米波雷达的 Andes SoC 发布,来源:加特兰官网 毫米波雷达MMIC芯片是未来智能感知系统的重要基石,其市场潜力和技术壁垒并存。国际巨头在技术上仍占主导,但国内厂商正逐步缩小差距,部分已实现“从0到1”的技术突破,向“从1到10”的产业化迈进。随着4D成像、系统级集成、国产替代等趋势持续演进,MMIC芯片产业或将在未来几年迎来加速跃迁期。
毫米波雷达MMIC芯片主要供应商介绍,来源:与非研究院
信号处理芯片作为毫米波雷达系统的大脑,毫米波雷达信号处理芯片负责接收、调制与解调高频雷达信号,并完成一系列数字信号处理任务,是实现雷达智能感知能力的关键组件。毫米波雷达信号处理芯片的供应商与MMIC芯片的供应商有很大一部分重合。一、核心功能与应用场景毫米波雷达芯片典型功能包括目标检测、速度测量、距离计算、角度提取与跟踪识别等。芯片一般由前端射频(MMIC)与后端数字信号处理模块组成,后者涵盖数字信号处理器(DSP)、微控制单元(MCU)以及现场可编程门阵列(FPGA)等计算核心。 其主要应用场景包括:汽车电子:支持ADAS系统中的盲点检测、自动紧急制动(AEB)、自适应巡航(ACC)等功能,助力L2+及以上级别自动驾驶;工业自动化:实现智能产线中的运动监测、机器人避障与材料识别;安防监控:用于周界监控、无感入侵检测与高精度人体识别;医疗与健康监测:实现心跳、呼吸检测与无接触式生命体征监控;无人机与机器人:提升在复杂环境中的导航、感知与决策能力;航空航天:支持导弹制导、目标识别与隐身探测等关键任务。二、全球主流供应商NXP TEF82xx 与 S32Rx 系列能够配套,来源:NXP官网
英飞凌(Infineon)市场地位:全球77GHz毫米波雷达MMIC领导者;主要产品:RXS816x系列(SiGe)、CTRX8181(28nm CMOS);配套处理器:TC3x/TC4x系列MCU,内嵌SPU与PPU,支持4D雷达与深度学习推理;应用客户:博世、采埃孚等 Tier-1 厂商。
恩智浦(NXP)市场地位:市场份额超60%,与大陆集团深度绑定;核心产品:TEF82xx MMIC(3发4收)+ S32R45信号处理器;技术路径:40nm RF-CMOS工艺,支持成像雷达解决方案。
德州仪器(TI)技术优势:率先采用CMOS工艺实现高集成度;代表型号:AWR2243(支持4片级联)、IWR6843ISK;应用广泛:涵盖车载前雷达、工业监测与人体感知等场景。
意法半导体(ST)产品布局:STRADA系列(24GHz与77GHz),满足中远距离探测;安全标准:通过ASIL安全等级,适用于车规市场。5.其它ADI:提供高端DSP(如ADSP-21489)、模拟信号链产品;Xilinx/Altera:专注于大数据流的实时FPGA处理;Lattice:提供低功耗边缘计算FPGA(如CertusPro-NX、iCE40 UltraLite)。三、国产主流供应商在国际巨头主导的大环境下,国内厂商通过工艺创新、算法优化和市场差异化,正在构建从雷达前端到算法平台的完整链条。
加特兰微电子产品体系:Alps、Andes系列支持2T4R/4T4R架构与高精度点云输出;集成能力:封装集成AiP技术,尺寸仅12.2mm×12.2mm;市场成绩:截至2024年累计出货850万颗,客户覆盖蔚来、比亚迪、奇瑞等。
矽杰微电子全频覆盖:提供24/60/77GHz雷达芯片;技术特点:噪声系数9dB,相位噪声-103dBc/Hz;客户群体:广泛应用于车载雷达、智能家居等领域,累计出货数百万颗。
岸达科技2019年发布国内首款77GHz CMOS雷达芯片; 4.意行半导体量产24GHz SiGe工艺前端套片;5.清能华波与清华大学合作,研发适用于前碰预警的雷达芯片。6.铖昌科技服务于多家军工科研机构,支撑国家高端雷达自主能力。7.雷电微力聚焦军用毫米波系统,包括GaN/GaAs T/R芯片与弹载集成雷达系统;
毫米波雷达信号处理芯片供应商对比,来源:与非研究院整理
从测距工具到智能感知核心,毫米波雷达技术趋势展望毫米波雷达技术趋势,来源:与非研究院从测距工具到智能感知核心,毫米波雷达正呈现不同的技术趋势。
高频段化推进,支撑更高精度毫米波雷达正由传统24GHz向77GHz(76–81GHz)过渡,后者带宽达4GHz,具备毫米级距离分辨率与±0.1°角精度。部分企业更向140GHz高频探索,以满足更细腻点云感知与远距探测需求。尽管高频段带来信号衰减与材料工艺挑战,但在高阶自动驾驶和城市感知中前景广阔。
芯片高度集成化,SoC架构成主流毫米波雷达芯片正从分立设计(MMIC+DSP+MCU)向全集成SoC演进,集成收发模块、信号处理、控制及AI单元于一体,大幅简化系统架构、降低成本与功耗。TI AWR2944、NXP SAF85xx、加特兰Andes、Uhnder RoC等均为代表产品。 此外,AiP(封装内嵌天线)技术推动模块小型化,进一步节省PCB空间、简化调试流程。相较之下,多芯片级联方案虽通道数高,但系统复杂;而单芯片多通道设计(如Vayyar)提升密度但面临高设计难度。
4D成像崛起,构建雷达“立体感知”4D毫米波雷达可同时输出距离、速度、水平与垂直角度四维信息,构建稠密点云,识别精度超95%。其成像能力接近激光雷达,但具备更强抗干扰性与更优性价比,逐渐成为多传感器融合的关键组件。
AI赋能,雷达走向智能融合芯片正集成NPU、PPU等AI算力模块,支持本地智能处理,实现目标检测、轨迹预测等高阶功能。如加特兰Andes内建AI加速器,用于行为分析和复杂环境识别;安霸CV3则融合高算力与雷达处理能力,支撑高级辅助驾驶系统(ADAS)运行。
马斯克看好,4D毫米波雷达或将标配?马斯克曾激进地推行“纯视觉”自动驾驶策略,声称“雷达是多余的”。其理论基础包括成本优化(毫米波雷达每颗成本约500元)、摄像头数据同源性更利于模型训练等。然而,2021-2022年全面取消雷达后,用户反馈暴露出系统的诸多问题:误刹车频发:NHTSA数据显示“幽灵刹车”投诉激增3倍,复杂结构场景下表现尤差;极端天气失效:暴雨、暴雪下视觉误判率高达12%,而毫米波雷达依然维持90%以上的稳定性。 虽然马斯克仍称激光雷达为“拐杖”,但4D雷达在全天候性能与系统集成成本方面展现出更优解。例如,毫米波在雨雾中衰减来源:与非网