芯智驾──集萃产学研企名家观点，全面剖析AI芯片、第三代半导体等在汽车“大变形”时代的机会与挑战！
4D毫米波雷达的赛道已相当拥挤。继大陆集团率先发布全球首款可量产的4D成像雷达产品ARS 540后，目前国内外有数十家供应商展开布局，不仅包括博世、安波福、采埃孚等国际巨头，还有德赛西威、楚航科技、森思泰克、华域汽车、纵目科技等本土供应商。
伴随搭载森思泰克4D毫米波雷达的长安深蓝旗下全新轿车SL03近期开启交付，这一技术的量产大幕也逐渐拉开。本月27号，搭载采埃孚4D毫米波雷达的上汽飞凡R7也将正式上市，并于10月交付，预计明后年更加密集上车。
为何4D毫米波雷达变得如此火热？这一技术究竟有何优势？对于ADAS供应商以及整车厂，其有哪些意义？技术落地还面临何种挑战？未来将展开怎样的量产化道路？这些话题都是对该技术热下的“冷思考”。
高阶自动驾驶的又一选择
市场的需求及产业的速度迅速引爆4D毫米波雷达，让其能够从概念阶段走到聚光灯下。
现阶段，L2级辅助驾驶的渗透率已超过市场预期。以中国为例，在近期举办的第九届国际智能网联汽车技术年会上，工信部装备工业一司副司长郭守刚表示：“2021年，我国L2级辅助驾驶乘用车新车市场的渗透率达到23.5%，今年上半年更是提升到了30%。”全球范围内，因L3在技术、法规，以及权责认定等方面取得一些进展，业内对其重新燃起希望。
对于L2级辅助驾驶，传统毫米波雷达作为标配，不可或缺，通常与摄像头进行融合。但面向更高级别自动驾驶，传统产品的短板逐渐显现，不足以支撑L2++功能的开发，或许有人说直接用激光雷达，但从成本层面考虑，其则并不能支持大规模的量产，因此目前整个市场对于更好传感器的需求愈加强烈。
对此，安波福中国研发中心产品开发总监张磊公开称，之前对于L2，主要面对的感知对象是障碍物，对于环境是要忽略掉的。而在向L2++的过渡过程中，除了对目标的感知，还需要更多地去感知环境。因为在迈向L2++的过程中，实际上是部分地解放驾驶员的双手，很多驾驶责任逐渐向自动驾驶系统转移，当前的雷达性能显然是不够的，所以4D雷达是伴随高阶自动驾驶而自然出现。
4D毫米波雷达可以看作是传统毫米波雷达的升级，其在原先的距离维、速度维和角度维之外，再加一个垂直角度维。
楚航科技创始人兼CEO楚詠焱对集微网表示，相比3D雷达，4D雷达最大的进步倒不是增加了垂直方向的感知。因为在垂直方向，车跳不起来、也飞不起来，它只是在某些场景如上坡、下坡、高架、龙门可以覆盖一些conner case，但大部分场景下用不着。
“业内更为关注的是分辨率的提升。传统的毫米波雷达方案是3发4收的通道，不足以做4D的方案，所以肯定会采用多通道方案，自然而然分辨率就会上升，他们是相辅相成的。”楚詠焱说。
目前而言，多通道方案主要是通过芯片的级联来实现。在毫米波雷达芯片领域，恩智浦和英飞凌几乎垄断市场，但德州仪器（TI）另辟蹊径，力推4D成像毫米波雷达概念。TI在2020年发布并已量产的AWR2243，很多主机厂/tier 1已经开始做2片级联、4片级联的4D成像雷达，它保持了毫米波对测距测速的精准度，同时在角度分辨率方面也有了极大的提升，到1度甚至更低到0.1度，每秒产生5万个点云的一些新应用。在CES2022上，TI又发布了第二代单芯片方案——最新产品AWR2944，产品尺寸、分辨率和RF综合性能都有较大提升，可以用来实现更高性能的4D设计方案。无独有偶，恩智浦、瑞萨也在加速深度布局。
对此，业内人士指出，之前4D雷达一直没有办法大规模量产，一大主要原因就是成本，随着半导体工艺和整个芯片工业的发展，供应商不仅增强了产品性能，还可以提供可选的全套设计方案，成本却没有显著增加，这也让4D雷达规模落地时间越来越近。
合理化量产之路如何走？
芯片方案的成熟确实降低了4D毫米雷达的技术门槛，但不可否认，发展4D毫米波雷达仍面临一些挑战。
业内人士指出，现在企业一般用4片芯片做级联，其问题在于，如果不做同步，它们发射的信号就不相干，自己管自己发射，相当于4个雷达自己看自己，形不成“相干”效应，进而无法达到增加孔径的效果。所以，必须在发射的时候，让这4片芯片互相之间同步，它们会生成一个同步的信号，这样才能达到相干的效果，但目前还存在困难。
楚詠焱强调：“最大的难点还在于，4片芯片级联之后，接受的信息量会增大很多，相应的要提高处理能力，这个处理能力是放在雷达前端，还是放在后端？现在，后端很难处理这些信息，进而导致产品化的难度。同时，业内部分用FPGA来做后端，但这会导致系统成本过高，虽然比激光雷达便宜很多，但超出了整车厂对毫米波雷达的预期。此外，怎么去解决算力、成本、功耗等一系列挑战，这都需要供应商投入大量的研发。”
对于未来，4D毫米波雷达肯定是一个发展方向，因为它解决的问题正是毫米波雷达面临的难点，需要行业给予一定的关注和投入。目前，业内对于该技术的相关方案仍在持续探索中，技术路线并没有固定，还在持续演进。
楚詠焱指出，汽车行业本身对成本的敏感度很高，而且并不是供应商做一款产品让整车厂用，而是整车厂提出要求，供应商来帮助满足，这样才能做到最具性价比。
例如，大家都说要做4片级联，12发16收，要1°的小分辨率，但是要问整车厂和自动驾驶公司，到底是不是要1°的分辨率，1°跟2°的分辨率对其来说意味着什么？区别在什么地方？按照搭载的不同功能，是不是2°就已经够了。
所以，4D雷达的规模量产，最终要看整车厂定义下来的L3的功能到底要多少的分辨率，多一个4D雷达，就需要想清楚，究竟要做到什么样的分辨率，什么样的精度才算是够，这需要产业链上下游协作探讨，如何走出一条合理化的量产之路。
PK激光雷达谁才是主角？
现阶段，4D毫米波雷达尚处在发展初期。但业内争议不断，认为4D毫米波雷达具备甚至超越低线束激光雷达的潜力，自动驾驶不再需要成本高昂的激光雷达，完全可交由4D毫米波雷达来实现。
国内即将量产4D雷达的某公司高管对集微网表示：“对于ADAS，最首要的还是安全，所以迈向高级别自动驾驶的道路上，传感器的迭代升级会持续进行，不要谈谁能把谁替代，但因感知原理不一样，每种传感器各有优缺点，因此没有办法互相完全替代，组合起来才能相互互补。”
上述人士进一步指出，4D毫米波雷达的出现，一方面带来分辨率的提升，感知场景的能力更强，如果成本做得过来，更高的分辨率只会让系统更安全，且相对于激光雷达也有成本优势，实现一些功能下可以减少激光雷达的配置，倒不是替代。另一方面，对于ADAS供应商而言，一种创新技术的落地，其实增加了更多感知方案，可以灵活地满足不同级别、不同功能、不同车型的多元化需求。
楚詠焱也表示，不能说完全替代，在某些功能上，如果高端车用激光雷达，中端车可以用4D毫米波雷达。用哪种感知方案，其实要看整车厂对于辅助驾驶/自动驾驶功能的定义，比如高端车车型，它做HWP（高速公路领航驾驶），可以不惜成本用激光雷达，但是中端车型，就不能不惜成本堆硬件，需要考虑消费受众，这时就可以用一些毫米波雷达或升级版的4D毫米波雷达来补足它的一些短板，做到合理的性价比，即使有一些不完美，客户也能接受。但到完全自动驾驶L5，肯定都得搭载激光雷达，因为必须覆盖所有的场景。
国内一车规芯片公司CTO对集微网表示，在一段时间内，如果追求一个比较高可靠的自动驾驶平台，还是应该慎重去考虑要采用激光雷达。视觉肯定是最主要的感知方式，这点毋庸置疑，但是在当下的阶段，它本身所能够提供的安全性，通过激光雷达包括毫米波雷达的融合，能够得到进一步提升。
“但是再往下去发展，比如终极态是不是纯视觉可以搞定这件事情，我是偏乐观的，但是现在可能还没完全到那个时间点。再加上激光雷达本身的成本也在快速降低，使得它产业化、商业化也有了一定的前提条件。另外，现在真正可量产车规的固态激光雷达，它的感知效果相对于过去比较高成本的激光雷达，还存在比较明显的差距。当激光雷达从几万块钱降到几千块钱的时候，性能上还是有很大折损。”上述人士补充道。
写在最后
目前，各大传感器都在更新迭代中，且当下自动驾驶的演进路线也仍有争议，但对于4D毫米波雷达技术的创新，我们应该给予鼓励和关注，量产案例可以加速技术的成熟和变革，同时与其他传感器融合，有助于实现更多的方案和功能，满足终端对产品性价比的追求，加速高阶自动驾驶的落地。但我们也应看到，摆在4D毫米波雷达量产路上的难题还有很多，尚需产业链上下游企业共同推动。
（校对/张轶群）
