爱游戏彩票:无人驾驶背景下中国车载智能传感器产业高质量发展安全建议 科技导报

　　车载智能传感器作为无人驾驶感知层的关键硬件，在军事无人地面车载系统和民用车辆自动驾驶领域都有重要应用，严重关系到中国国防安全和工业化发展。近几年，来美国发布了芯片和软件相关的出口管制措施，严重影响了中国车载智能传感器的产业高质量发展安全。目前无人驾驶正处在L2到L3级的过渡阶段，抓住这个技术过渡期有可能使中国车载智能传感器产业实现弯道超车，打破欧美国家在车载智能传感器领域的垄断地位。概述了无人驾驶背景下车载智能传感器的发展形态趋势，详细分析了影响中国车载智能传感器产业高质量发展安全的重大挑战，并提出了应对产业高质量发展安全的相关建议。

　　智能传感器的应用大多分布在在消费电子、汽车电子、工业电子和医疗电子4大领域，其中汽车电子是中国市场规模最庞大的应用领域，也是未来智能传感器发展的主赛道。随着汽车应用需求转向自动化和智能化，车载智能传感器的发展也被带动进入加速期。

　　车载智能传感器是无人驾驶和无人驾驶得以实现的前提和基础，既关系到未来军用无人地面车辆的应用限制范围，也关系到民用车辆无人驾驶功能的普及。目前，中国车载智能传感器国产化率较低，特别是其集成的高端芯片几乎全部依赖进口。2020年，美国将“用于自动分析地理空间图像的软件”列入管制范围，导致车载摄像头产业直接受一定的影响；2022年，美国商务部工业和安全局发布了“限制高性能的运算芯片和储存芯片出口中国”的严格管制措施，更大范围地影响了各类车载智能传感器的产业高质量发展。美国上述行为会极度影响中国车载智能传感器产业升级，制约中国无人驾驶技术、无人车技术及智慧交通的发展，影响中国未来的国防安全和汽车产业安全。

　　智能传感器是将传感器与微处理器相结合，同时具有信号监测和信息处理功能的传感器。相比于传统传感器，具有精度高、分辨率比较高、可靠性高、自适应能力强、性价比高等特点。普通家用轿车上会安装几十到近百只传感器，传统传感器主要运用于汽车各系统控制，而智能传感器则主要使用在于无人驾驶系统，在无人驾驶状态下充当其“眼睛”。车载智能传感器最重要的包含车载摄像头、毫米波雷达、激光雷达和超声波雷达4种，其中，前3种主要运用于车辆行驶过程中的态势感知，超声波雷达只用于辅助倒车系统。因此，本研究主要就前3种智能传感器进行具体分析。

　　这3种智能传感器各有优缺点，性能相辅相成。车载摄像头是实现众多预警、识别类高级驾驶辅助系统（ADAS）功能的基础，能够识别丰富的环境信息；激光雷达功能强大，探测精度高，可获得周围空间的点云数据，在无人驾驶中有两个核心功能：三维的环境感知和即时定位与地图构建 （SLAM）加强定位；毫米波雷达通过发射和接收毫米波，从而得到物体的距离，并能轻松的获得目标的速度信息，提供变道辅助、自主控制车速、碰撞预警等帮助，实现自适应巡航功能。3种车载智能传感器的具体性能对比如表1所示。

　　根据人车融合的程度，无人驾驶分为手动驾驶 （L0级）、辅助驾驶（L1级）、部分模块自动化（L2级）、特定条件下自动化（L3级）、高度自动化（L4级）以及完全自动化（L5级）6个等级。等级越高，驾驶员介入程度越低，车辆自主性要求越高，车辆对周围环境感知的精准度和响应速度的要求也就越高，相应地对车载智能传感器的需求也就有所不同。L1~L3级使用的主要车载智能传感器是由毫米波雷达和摄像头相互搭配；L4、L5级对激光雷达的需求增加，其中L5级一般会以激光雷达为主，搭配多种智能传感器融合。从全世界看，车载智能传感器产业仍处在初期发展阶段。目前，民用汽车无人驾驶主要处在L2到L3级的过渡阶段，市场主流智能传感器依旧是毫米波雷达和车载摄像头，但从2022年开始，已有部分整车厂开始装载激光雷达，2022年被称为“激光雷达元年”。未来市场中激光雷达的需求将逐步增加，毫米波雷达也将由短距离雷达（频率24GHz）为主逐步转变为长距离雷达 （频率为77GHz）为主。中国可抓住这个技术过渡时期加快车载智能传感器产业高质量发展，实现车载传智能感器产业的弯道超车，打破欧美国家在该领域的垄断地位，在“卡脖子”关键技术方面形成突破。

　　中国是车载智能传感器领域的后起之秀，发展水平总体上与欧美国家还有一定的差距，但在产业体系上形成了完整产业链，并在某些特定环节达到了世界领先水平。与中国车载智能传感器产业高质量发展安全息息相关的重大影响因素最重要的包含国家规划、市场需求、产业体系3项。在这3个要素中，车载智能传感器的整体发展形态趋势不均衡，既有正向机遇也面临逆向重大挑战。其中，市场需求方面存在正向机遇。中国汽车应用市场庞大，无人驾驶产业处在快速上升期。百度在线网络技术（北京）有限公司、上海汽车集团股份有限公司、中国第一汽车集团有限公司、比亚迪股份有限公司、华为技术有限公司、小米科技有限责任公司等企业相继进入自动驾驶领域，呈现出传统车企、互联网公司竞相角逐的局面。可以乐观地预测，中国无人驾驶的市场潜能巨大、发展空间巨大。随着汽车智能化、电动化趋势推进及发展，车载智能传感器作为无人驾驶关键技术整体规模也将快速扩张。然而，产业体系和国家规划层面还面临诸多挑战需要持续攻克，大多分布在在以下3个方面。

　　目前全球无人驾驶还处在L2到L3等级过渡阶段，市场需求以毫米波雷达和车载摄像头为主，但其供给主要集中于美国、欧洲和日本。中国毫米波雷达和车载摄像头产业规模小，国产化率较低。相比而言，中国激光雷达产业高质量发展较好，国内企业整体技术水平处在世界第一梯队。

　　毫米波雷达产品在中国市场中的国有化率不足30%，特别是77GHz毫米波雷达国产化率不足20%。国内大部分整车厂选择与国外毫米波雷达有突出贡献的公司合作。美国、德国、日本在毫米波雷达技术探讨研究方面处于领头羊，罗伯特·博世有限公司、大陆集团、海拉集团、富士通集团、电装株式会社、安波福公司等国外巨头公司几乎垄断了毫米波雷达市场。截至2019年1月，维宁尔公司、大陆集团、海拉集团和安波福公司占据中国24GHz毫米波雷达市场占有率的89.9%以上，罗伯特·博世有限公司、大陆集团和电装株式会社占据中国77GHz毫米波雷达市场占有率的89.7%左右。这些垄断企业不仅导致毫米波雷达价格昂贵，也对中国进行了技术封锁。目前，中国市场上24GHz毫米波雷达产业已相对成熟，供应链相对来说比较稳定。未来市场需求主要是77GHz毫米波雷达，其技术发展还处在起步阶段，尚未形成稳定的供应体系。然而，国内毫米波雷达企业自主研发方向依然集中于24GHz，只有少量企业研发77GHz毫米波雷达。这主要由于英飞凌科技公司、飞思卡尔半导体公司、意法半导体公司等芯片商没有对中国放开77GHz雷达芯片的供应，使得中国企业缺乏稳定的芯片供应渠道，严重影响了77GHz毫米波雷达的开发。目前，国内企业仅有少量实现了77GHz毫米波雷达的量产，如北京行易道科技有限公司、德赛西威汽车电子股份有限公司、森斯泰克智能科技有限公司等，市场占有率较低。

　　车载摄像头产业整体竞争格局较为分散，松下电器产业株式会社、法雷奥集团、富士通集团、大陆集团、麦格纳国际集团排名前5，合计占全球份额的60%左右。其中，松下电器产业株式会社市场占有率占20%左右，其余主要供应商的市场占有率在8%~11%，未出现具备明显优势的供应商。由于车载摄像头技术门槛整体相比来说较低，国内企业具有较大的发展机会。凭借成本优势、服务反应速度优势等，未来市场占有率有望逐步提升。

　　中国激光雷达产业处在世界领先水平，与欧美企业相比具有较强的竞争力。中国速腾聚创科技有限公司和览沃科技有限公司分别占整体产业规模的10%、7%，暂列全球产业规模排名第2、4位。同时，美国和欧洲企业也具有较强的竞争力，法国法雷奥集团市场占有率占比最高，为28%左右，是激光雷达产业的头部企业。目前，激光雷达技术尚不成熟，应用还未普及，整体产业还处在早期快速地发展阶段。在这条赛道上参与的企业众多，既有专注激光雷达的高科技初创公司，也有在传感器领域积累大量经验、资金雄厚的科技巨头。因此，激光雷达产业竞争格局还不稳定，谁能成为最后赢家还没有定数，中国企业能否保持第一梯队的产业优势还存在不小的挑战。

　　车载智能传感器整体行业特点是技术壁垒较高。产业链最重要的包含3个环节：上游主要是芯片企业和某些结构件的供应商，中游主要是智能传感器模块厂商和无人驾驶模块厂商，下游主要是整车厂。芯片是车载智能传感器的核心组件，对智能传感器的性能起决定性作用。随着中美贸易冲突一直在升级，美国对中国高端核心芯片进行禁运和限售。而中国车载智能传感器所依赖的芯片供应商绝大部分都在国外，包括芯片制造、半导体材料、晶圆生产设备、电子设计自动化（EDA）和知识产权 （IP）等，严重冲击中国车载智能传感器产业高质量发展的安全。

　　中国毫米波雷达和激光雷达所用的芯片几乎100%需要进口。以毫米波雷达芯片市场为例，其主要被欧美芯片设计公司占据，如恩智浦半导体公司、英飞凌科技公司、德州仪器公司等。由于芯片环节涉及多种学科、理论、材料、工艺及现场使用条件，技术壁垒极高，国内企业很难打破欧美市场的垄断。其问题大多有3个：一是中国在车载智能传感器芯片领域起步较晚，技术积累和产业布局均落后于欧美国家；二是汽车领域芯片认证周期长、可靠性要求高，汽车级芯片需要2~3年时间完成车规认证才可进入整车厂供应链，使得整个行业集中度高，技术壁垒和现有市场格局都难以被打破；三是汽车芯片使用周期长，整车厂对芯片厂商的稳定供货能力要求高，供货周期可达5~10年，这使得汽车行业形成了一个相对封闭的供应系统。

　　目前，中国在芯片技术方面也取得了一些进展，清华大学、东南大学等高校在毫米波雷达芯片领域已形成深厚积累，其中东南大学毫米波国家重点实验室已完成8mm波段混频器、倍频器、开关、放大器等单功能芯片的研制，目前正在开展单片接收/发射前端的设计与研制。企业方面，国内24GHz/77GHz单片微波集成电路（MMIC）关键技术也在不断获得突破，其中，由厦门意行半导体科技有限公司自主研发的24GHzSiGe雷达射频前端MMIC套片，率先实现了国内该领域零的突破，现已实现量产和供货。2019年，加特兰微电子科技 （上海）有限公司发布了首款77GHz互补金属氧化物半导体（CMOS）车载毫米波雷达收发芯片。在国家项目、企业合作和社会资本的通力支持下，部分企业已完成了毫米波雷达全集成核心芯片的研发，并逐步进入产业化进程。在这种科学技术创新的发展形态趋势下，未来还需要3~5年才能使毫米波雷达核心芯片逐步实现部分自主可控。

　　近年来，中国全力支持汽车无人驾驶及相关零部件产业高质量发展，为车载智能传感器行业自主创新和可持续发展创造了良好的政策环境。表2中给出了中国已经出台的涉及车载智能传感器的国家政策，能够准确的看出，车载智能传感器目前其实是作为无人驾驶的关键核心硬件出现在相关行业发展规划中，还没有出台车载智能传感器的专项政策规划，以致于在车载智能传感器产业高质量发展中，国家政策支持力度有限，对产业引领和带动作用没有充分发挥。

　　针对中国车载智能传感器发展存在的主体问题，结合车载智能传感器技术发展的新趋势，建议从以下4个方面推进中国车载智能传感器产业加快速度进行发展，保障整体产业安全，争取以车载智能传感器为突破口，打破美欧在整体智能传感器领域中的垄断地位。

　　在中国车载智能传感器产业链中，下游整车厂需求旺盛，市场规模庞大。各大整车厂创造新兴事物的能力较强，拥有资源广泛。应充分的利用好快速地发展的无人驾驶市场需求，刺激国内上中游企业在原料芯片技术和生产制造环节持续投入研发，实现加快速度进行发展。在当前的L2到L3等级过渡阶段，鼓励整车厂采用国产车载智能传感器，提升车载摄像头和毫米波雷达的国产化率；面向未来L4到L5等级需求，提前布局，刺激激光雷达国内生产的加速应用，利用好中国激光雷达领域的一马当先的优势，实现“弯道超车”。中国能够最终靠设立专项基金和增加税收优惠等方式试点扶持部分车载智能传感器供应商，引导整车厂优先与试点供应商合作。另外，地方政府也可牵头建设车载智能传感器供应商信息认证共享平台，为整车厂选择国产供应商提供便利的信息渠道。

　　随着中美贸易摩擦升级，产业链断裂问题将逐步凸显并制约中国车载智能传感器的产业高质量发展，影响产业安全。特别是车载智能传感器芯片短缺，将会加剧供应链中断、工厂停工等风险隐患。因此，布局完整产业链是中国车载智能传感器产业高质量发展的核心路径。保证产业链的完整性是目前很重要的任务。中国产业链上游芯片环节几乎被国外企业垄断，这是车载智能传感器产业的明显短板。针对该问题，中国可以一方面加强芯片研发技术，通过政策鼓励车载智能传感器制造商多用国有芯片，另一方面通过政策激励和资产金额的投入鼓励车载智能传感器公司向垂直整合制造（IDM）模式发展。从目前车载智能传感器的模块厂商逐步向芯片制造方向拓展业务。但由于中国车载智能传感器产业起步晚，短时间内形成IDM模式公司过于困难，可先通过产业集群园区的方式来进行资源整合，在园区内形成类似IDM模式的全产业链集合。

　　中国作为车载智能传感器技术的后发国，应集中优势资源更好地攻克“卡脖子”技术，创造技术突破点。从国家顶层设计上讲，能发挥政府引导作用，从行政管理层面引导优势资源聚集。抓住无人驾驶技术升级的机遇期，制定车载智能传感器产业高质量发展专项规划，对技术薄弱环节制定针对性的政策，指导科技研发在芯片设计、多传感器融合技术等关键环节实现突破。

　　作为一项军民两用的颠覆性技术，车载智能传感器很适合军民一体化发展。相比于民用，军事需求的技术指标更高，有利于促使车载智能传感器技术往高精尖方向发展。为此，国家可为民用公司参与军用车载智能传感器制造提供便利，促使民用车载智能传感器产业升级。结合中国国情制度，可利用国防类国家实验室作为中介对接民用企业，连接军用需求与民用技术，实现军民一体化发展。

　　目前无人驾驶正处在L2到L3级的过渡阶段，抓住这个过渡时期可以使中国打破欧美国家在车载智能传感器领域的垄断地位，实现弯道超车。中国车载智能传感器的产业目前存在诸多挑战：一是3种主流智能传感器的产业高质量发展不均衡；二是核心芯片依赖国外进口；三是缺乏针对性政策，这都严重阻碍了车载智能传感器产业健康发展。但中国具有庞大的汽车需求市场，是产业发展的正向机遇，有利于带动车载智能传感器整体产业技术的发展。因此，应该利用好当前汽车市场向无人驾驶转变的强烈需求，加强政策引导，转变中国车载智能传感器产业的生产模式，补足产业链薄弱环节，促进智能传感器技术军民一体化发展，保证中国车载智能传感器产业高质量发展安全。

　　作者简介：米菽，启元实验室，研究员，研究方向为战略规划；房超（通信作者），启元实验室，研究员，研究方向为高新技术战略。

　　《科技导报》创刊于1980年，中国科协学术会刊，主要刊登科学前沿和技术热点领域突破性的成果报道、权威性的科学评论、引领性的高端综述，发表促进经济社会持续健康发展、完善科学技术管理、优化科研环境、培育科学文化、促进科学技术创新和科技成果转化的决策咨询建议。常设栏目有院士卷首语、智库观点、科技评论、热点专题、综述、论文、学术聚焦、科学人文等。

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