电子行业深度研究：4D毫米波雷达加速，PCB/CCL环节值得关注

投资逻辑 毫米波必备属性再确认，“助攻”有望变“主力”。随着美国特斯拉汽车公司推出新一代自动驾驶平台可能搭载1颗高 分辨率的4D毫米波雷达（76-77GHz），毫米波雷达的必备性再次确认，其主要表现为相对于摄像头和激光雷达而言，毫米波雷达能够提供更多的信息（测速等）、抗干扰能力强（不受天气环境影响）、测距较远（~250m，能够穿透前车）、价格适中（1500元，激光雷达需要3000元）。过去毫米波雷达存在较大的性能缺陷，现阶段推出的4D毫米波雷达在一定程度上解决了缺陷问题，包括增加了高度信息（增加纵向天线）、提高了角分辨率（通过级联、专用芯片开发、软件等方式增加天线数量）、数据量足以达到成像效果，因此我们认为具有必备性的4D毫米波雷达在ADAS中将从以往的“助攻”逐渐变成“主力”。我们预估全球4D毫米波雷达市场23~25年复合增长为70.69%，至2025年全球市场规模将达到112亿人民币，在毫米波雷达市场价值占比将达到18.6%，快速增长可期。 4D毫米波雷达助力高频高速PCB/CCL扩容。4D毫米波雷达从硬件形态来看主要通过PCB板来承载信号收发和处理， 毫米波雷达从传统升级为4D成像雷达也将带来作为基础承载的PCB/CCL价值量提升。根据研究和产业链调研，我们测算毫米波雷达中射频板天线将增大至3倍（0.004m2→0.012m2）、PCB层数将提升2~4层（6层→8~10层）、CCL材料也将升级（单价提升至3倍），最终使得射频板PCB单台价值量提升至传统的5~8倍，射频板CCL单台价值量也提升至传统方案的5~8倍；信号处理板的价值量也会有所升级，PCB单台价值量约提升至2倍（10元/台→20元/台），CCL单台价值量约提升2.5倍（4元/台→10元/台）。结合毫米波雷达的出货量，我们预计2025年全球毫米波雷达PCB/CCL市场空间将分别达到53/23亿元。 PCB/CCL是4D毫米波雷达值得关注的环节。4D毫米波雷达在汽车自动驾驶中扮演着不可或缺的角色，我们认为在全球知名主机厂特斯拉即将推出搭载4D毫米波成像雷达的车型的今年，有望成为4D毫米波成像雷达开始快速渗透趋势的元年。在这样的背景下，我们认为虽然PCB/CCL环节市场空间有限，但值得高度关注，原因在于：1）PCB/CCL价值增量显著高于毫米波雷达增量，4D毫米波雷达相对传统方案，PCB/CCL单台价值量达到3.6~5.5倍/4.9~6.4倍，远高于毫米波雷达本身价值增幅（50~70美元升级为100~200美元，增幅2~3倍）；2）国内PCB/CCL厂商已站好格局，多家PCB/CCL厂商在毫米波雷达布局已久，虽然市场空间相对有限，但快速增长的增量将会为PCB/CCL产业链公司带来直接的增长贡献。 投资建议与估值 我们认为4D毫米波雷达将为PCB/CCL环节带来显著增量，建议关注已经长期配套主流Tier1厂商开发毫米波雷达、技术积累较为深厚的PCB/CCL厂商。可关注生益科技、中英科技、沪电股份、生益电子、四会富仕等公司。 风险提示 渗透率不及预期；产业链格局变化；价格下降风险；竞争格局恶化。 内容目录 一、毫米波必备属性再确认，“助攻”有望变“主力”4 1.1、毫米波雷达的必备性得到确认，4D弥补短板有望地位上升4 1.2、市场测算：全球4D毫米波2025年超过百亿7 二、4D毫米波雷达助力高频高速PCB/CCL扩容10 2.1、射频前端集成化加剧，PCB价值量增加5~8倍11 2.2、信号处理板略有升级，数据融合或使硬件功能简化12 2.3、高频高速PCB空间扩展13 三、投资建议：PCB/CCL是4D毫米波雷达值得关注的环节16 3.1、PCB/CCL是值得关注的环节16 3.2、投资建议17 四、风险提示17 4.1、渗透率不及预期17 4.2、产业链格局变化17 4.3、价格下降风险17 4.4、竞争格局恶化17 图表目录 图表1：FCC文件中显示特斯拉申请了76-77GHz频段毫米波雷达4 图表2：毫米波不同频段大气衰减趋势图5 图表3：毫米波不同工艺演进价格变化5 图表4：主流ADAS搭载传感器对比5 图表5：主机厂主流型号搭载传感器情况对比5 图表6：NHTSA报告的特斯拉幽灵刹车次数6 图表7：毫米波雷达（上）与激光雷达（下）点云图6 图表8：毫米波雷达与激光雷达性能对比6 图表9：大陆ARS540通过级联4枚芯片实现12T16R7 图表10：ArbePhoenix点云图（具备测高功能）7 图表11：部分已宣告搭载4D毫米波雷达方案7 图表12：2021-2025全球各级别ADAS渗透率（%）8 图表13：各级别ADAS搭载毫米波雷达数量8 图表14：单车毫米波雷达搭载量测算（颗/车）8 图表15：全球毫米波雷达出货量预测9 图表16：4D与非4D毫米波雷达价格趋势9 图表17：全球4D毫米波雷达市场规模测算10 图表18：毫米波雷达硬件结构10 图表19：传统毫米波雷达与4D毫米波成像雷达方案对比11 图表20：传统毫米波雷达与4D毫米波成像雷达射频板PCB/CCL方案和价值对比11 图表21：大陆ARS410信号处理板12 图表22：特斯拉4D毫米波雷达信号处理板12 图表23：数据融合逻辑示意图13 图表24：4D毫米波雷达信号处理板价值提升（元/台）13 图表25：毫米波雷达市场PCB测算14 图表26：毫米波雷达市场CCL测算15 图表27：4D毫米波成像雷达产业链环节16 图表28：PCB/CCL价值增量高于4D毫米波成像雷达16 图表29：2021年国产乘用车毫米波雷达供应商17 一、毫米波必备属性再确认，“助攻”有望变“主力” 作为自动驾驶重要推动者，美国特斯拉汽车公司（后简称“特斯拉”）基于自研硬件平台Hardware（后缩写为HW）形成的Autopilot自动辅助驾驶方案成为全球自动驾驶方案的风向标。经过多次迭代，目前特斯拉正处于由HW3.0向HW4.0过渡更新的阶段，从各类官方申报文件可以看到（如FCC等），新一代HW4.0硬件中将支持更多传感器与摄像头接入，其中可能会增加1颗高分辨率的4D毫米波雷达（76-77GHz）成为了最出乎意料的变化之一。 图表1：FCC文件中显示特斯拉申请了76-77GHz频段毫米波雷达 来源：FCC，国金证券研究所 1.1、毫米波雷达的必备性得到确认，4D弥补短板有望地位上升 特斯拉曾在2021年放弃毫米波雷达转而提出仅依靠摄像头的“100%视觉方案”，而此次特斯拉重新启动4D毫米波雷达证明了毫米波雷达是高级别ADAS必备的感知层组件。毫米波不可或缺的原因主要来自4个方面： 1）提供的信息更多。毫米波雷达是基于电磁波传播原理的传感器，这相对基于光学的摄像头和激光雷达的传感器方案能够提供更多元的信息，例如在测速方面毫米波雷达具有显著的优势，这一优势能够弥补摄像头在深度值测算方面的缺陷，也能够避免激光雷达因吸收效应导致的测速失真的问题。 2）抗干扰能力强，可全天候工作。电磁波在空气中传播时会被固体反弹但极少被大气中的水蒸气、氧气、二氧化碳等吸收衰减，毫米波雷达利用电磁波这一特性能够保证较高的功能性（利用反弹收集信息）和抗干扰性（雨雾等环境下仍能正常工作），从而能够全天时工作。这一特性是基于光学原理的摄像头和激光雷达不具备的，这使得ADAS方案中毫米波雷达必备的关键原因。 3）测距较远，穿透车能力强。摄像头的工作距离一般在150m左右，激光雷达的工作距离能够达到300m，77Ghz的毫米波雷达的工作距离能达到250m左右，由此可以看出毫米波雷达具有较远的工作距离，并且相对同样具有较长工作距离的激光雷达而言，毫米波雷达具有穿透塑料的能力优势，可以被安装在保险杠正中间以使得电磁波能够穿过前车底盘下部探测到前前车的行驶情况，从而保证更远的探测距离。 4）价格适中。毫米波雷达已经经历GaAs(砷化镓)、SiGe(锗硅)、CMOS工艺演进，目前CMOS的工艺让价格下降至初代的30%，2023年的毫米波前向雷达单价约为500元，角雷达单价约为250元，即使4D毫米波成像雷达单价也就约为1500元（尚未批量化的价格），相比激光雷达的单价3000元来说仍具有较高性价比。 图表2：毫米波不同频段大气衰减趋势图图表3：毫米波不同工艺演进价格变化 来源：邦拿公司官网，国金证券研究所来源：加特兰微电子官网，金证券研究所 图表4：主流ADAS搭载传感器对比图表5：主机厂主流型号搭载传感器情况对比 参数 摄像头 毫米波雷达 激光雷达 16141210 86420 车载摄像头毫米波雷达激光雷达 探测距离 0-150m 0-250m 0-300m 主要信息 图像 位置、速度、距离 位置、速度、高度、形状 单价（元） 350左右 500左右 6000以上 优点 可识别颜色、对比度、材质、物 体类别 不受天气环境影响；穿透能力强；分辨率 高 探测距离远、分辨率高 缺点 易受光线变化、恶劣天气影响；难以探测相对距 离变化 难以识别静止和缓慢移动物体；不能测高 易受天气影响；成本高；工艺精度高 应用功能 AEB、ACC、BSD、 LKA等 ACC、AEB、BSD等 ACC、AEB、FCW、LKA等 ADAS等级 L0及以上 L1及以上 L3及以上 来源：懂车帝，汽车之家，国金证券研究所来源：高工数据，国金证券研究所 毫米波雷达的必要性让大多数L1级及以上车型都会选择搭载，但传统的毫米波雷达在ADAS传感器中的地位偏向“助攻”而非“主力”，原因在于以往的毫米波雷达在性能上存在较大缺陷： 1）缺乏高度信息。传统毫米波雷达缺乏纵向天线形成天线阵列，无法测量物体的高度，这曾导致大量的“幽灵刹车”事件，而主机厂为了安全和保证驾驶体验往往选择对毫米波雷达进行静态过滤，导致其功能无法完全利用。 2）角度分辨率低。角度分辨率决定了在特定距离中将两个物体区别开的能力，该值越小证明能够在越长的距离下将两个距离越近的物体识别开来。传统毫米波雷达的天线数量有限导致角度分辨率较低，如大陆ARS408远距角分辨率仅为1.6°，而激光雷达镭神CH128X1角度分辨率可以达到0.4°，同时获取的数据量也相对有限、无法形成足够的点云数量达到成像的效果。 3）点云数据量不足难以成像。由于天线数量有限，毫米波雷达获取到的点云数量相对较少、难以成像，收集的信息太过模糊以至于单靠毫米波雷达进行环境识别存在较大误差。 图表6：NHTSA报告的特斯拉幽灵刹车次数图表7：毫米波雷达（上）与激光雷达（下）点云图 毫米波雷达点云稀疏、难以成像 60 50 40 30 20激光雷达成像清晰 10 0 来源：NHTSA，国金证券研究所来源：焉知智能汽车，镭神智能，国金证券研究所 图表8：毫米波雷达与激光雷达性能对比 类型 传统毫米波雷达 激光雷达 厂商 博世 大陆 厂商 博世 型号 LRR4 ARS408 型号 LRR4 最远距离 250 250 最远距离 250 远距视角场（水平/垂直） ±6° ±9° 远距视角场（水平/垂直） ±6° 远距角分辨率（水平/ 垂直） / ±1.6° 远距角分辨率 （水平/垂直） / 最大点云（数据量） 少 少 最大点云（数 据量） 少 来源：各公司公告/官网，国金证券研究所 传统毫米波雷达的性能存在差异，即使当前的汽车都会搭载毫米波雷达作为补盲产品，性能缺陷不弥补将影响毫米波雷达的终局空间。4D毫米波成像雷达的出现开始扭转毫米波雷达的“地位”，其在一定程度上解决了传统毫米波雷达的缺陷： 1）增加高度信息。4D毫米波雷达新增纵向天线，纵向天线能提供垂直分辨率的数据维度，毫米波收到的返回信号不再是简单地排列在二维平面上，而是呈现在立体的三维空间里，从而4D毫米波雷达拥有测高功能。这有助于区分识别各种高度的静态障碍物，解决“幽灵刹车”问题。 2）角分辨率提高。4D毫米波雷达的天线数量大幅提升从而使得角分辨率提高，天线数量大幅提升的方式包括通过级联+MIMO、专用芯片、