4D 毫米波雷達，爲何成爲行業 " 新寵 "？
" 博世已完全放棄開發自動駕駛激光雷達。" 相信大家都已經知道德國《商報》剛爆料的新聞。
博世放棄激光雷達，在于其投入重資研發的 MEMS（Micro-Electro-Mechanical-System，微機電系統）技術的複雜性及漫長的開發時間。該公司一位發言人證實稱，" 考慮到技術的複雜性和上市時間，博世不久前決定，不再對激光雷達傳感器的硬件開發投入任何額外資源。"
但是，很多國内媒體報道這件事，卻沒有講明的是，作爲全球汽車毫米波雷達 "ABCD" 四大巨頭之一，博世手裏還有 " 絕不放棄 " 的技術，那就是工作在 77Ghz 頻段的 4D 毫米波雷達。這才是博世重兵防護的地方。
博世也坦承，激光雷達對 L3 級自動駕駛非常重要。因爲，雖說行業內 4D 毫米波雷達正在風生水起，但也并不能 " 平替 " 激光雷達。不過，4D 毫米波雷達究竟有什麽重要的潛力，值得博世這樣的巨頭甯可放棄激光雷達也不放棄呢？
01 " 新寵 " 誕生于 " 打臉 "
值得一提的是，在此之前，另一汽車零部件巨頭采埃孚也已退出激光雷達競逐。采埃孚曾投資 1 億美元左右參股 Ibeo（激光雷達 " 鼻祖 "），但随着 Ibeo 破産，采埃孚也放棄了激光雷達。
而在整車企業方面，特斯拉更是很早就放棄了激光雷達。
不過，今年 2 月，特斯拉向歐洲監管機構提交的車輛變更申請中明确，即将量産的第 4 代 Autopilot 硬件 HW4.0 加增了一顆高分辨率 4D 毫米波雷達。此前，特斯拉先後移除了毫米波雷達和超聲波雷達，試圖 All in 視覺路線。
這種 " 打臉 " 的事一出，行業沸騰，原來你這濃眉大眼的也幹這事啊。接着，4D 毫米波雷達頓時成了行業 " 新寵 "。據不完全統計，目前國内至少有近 20 家本土企業着手研發 4D 毫米波雷達産品。
爲什麽呢？原因在于，相比于傳統毫米波雷達，4D 雷達由于增加了高度信息，能夠更準确識别靜态物體，也就是所謂的具備 "成像" 能力。加上價格千元左右，相比動辄六七千元甚至上萬元的激光雷達，在汽車行業 " 卷 " 到極緻的當下，成本優勢顯露無疑。
并且，相比激光雷達，4D 毫米波雷達繼承了傳統毫米波雷達全天候抗幹擾的優勢，并且不受光線、煙霧、灰塵、霧霾的影響，在夜晚、雨雪等環境下都能正常工作，适應性更強。
像中金公司就認爲，4D 成像雷達能夠全方位提升毫米波雷達性能，有望使毫米波雷達成爲 ADAS 系統中的核心傳感器之一，是毫米波雷達未來發展的重要方向。
實際上，4D 毫米波雷達并非一項陌生的新技術。2018 年底，爲了與英飛淩、恩智浦兩大廠商競争，德州儀器 TI 提出 4D 成像毫米波雷達概念，推出基于 AWR2243 FMCW（調頻連續波）單芯片收發器的 4 片級聯 4D 毫米波雷達全套設計方案，其中集成了雷達開發商最難搞定的天線。
2020 年 3 月，谷歌旗下 Waymo 公司發布第五代自動駕駛系統感知方案，将毫米波雷達升級爲 4D 成像雷達，使得 4D 毫米波雷達技術首次應用于車端。
而在今年 CES 演講中，英特爾旗下的 Mobileye 首席執行官 Amnon Shashua 更強調了 4D 成像毫米波雷達在汽車中的應用場景。他表示：" 到 2025 年，除了在汽車正面，其他地方我們隻想要（4D）毫米波雷達，不想要激光雷達。"
" 春江水暖鴨先知 "，實際上，國内市場 4D 毫米波雷達的 " 卷 " 早就開始。而且，自 2022 年下半年以來，4D 毫米波雷達加快 " 上車 " 步伐，主要搭載車型有飛凡 R7、深藍 SL03、理想 L7 等。而一些車型更是既要激光雷達，也要 4D 毫米波雷達。
當然，早在此前半年多的 2021 年 10 月，博世就在上海首次展出了第五代毫米波雷達至尊版（當時的叫法），最遠探測距離 302 米，水平視場角 120 度，垂直視場角 24 度。
與此同時，博世的老對手大陸集團、采埃孚、安波福也都沒閑着。比如，大陸集團有全球首個投入量産的 4D 毫米波雷達 ARS540，采埃孚的 4D 雷達拿到了上汽的定點。而彼時的國内市場，包括森思泰克、福瑞泰克、爲升科（CubTEK）、川速微波等多家企業也已經進入 4D 賽道。
到了 2023 年，競争更加白熱化，投入 4D 毫米波雷達研發、量産的企業更多。就在 8 月 15 日，禾賽科技 CEO 及創始人李一帆，還以個人身份參與了傲圖科技的首輪融資。
據悉，傲圖的首款進入量産階段的産品 Altos V1 已經做到，" 目前全球唯一成熟的、非 FPGA 的 4 片級聯（12TX、16RX）4D 成像雷達産品。" 并且，在綜合性能不弱于行業巨頭采埃孚、博世、大陸等同類産品表現的情況下，Altos V1 的價格僅爲前者的 1/2 甚至更低。
而博世可以放棄激光雷達，但是絕不會放棄 4D 毫米波雷達。去年 8 月，博世與來自瑞典的創新射頻天線技術公司（GapWaves）達成協議，聯合開發和生産滿足車載高分辨率要求的毫米波雷達天線。
所以，被戲稱爲 "ABCD"（即 Autoliv、Bosch、Continetal、Dephi）的巨頭們，以及國内拔尖的初創公司們，都投入重金、重兵在此，4D 毫米波雷達的未來咋樣，這是顯而易見的事。
02 并非一蹴而就
特斯拉用 " 打臉 " 的事實證明，即便是純視覺方案，仍需要 4D 毫米波雷達作爲系統冗餘。此外，" 多傳感器融合 " 作爲業内普遍認同的智駕解決方案，4D 成像雷達顯然會在其中占據一席之地。
不過，一個重要的事實是，4D 毫米波雷達并不能 " 平替 " 激光雷達，這是它技術上跟激光雷達異構所決定的。當然，這并不影響 4D 毫米波雷達的看漲行情。
4D 毫米波雷達的好處我們就不多說了，我們隻要清楚地知道， 4D 毫米波成像雷達的研發和應用并非一蹴而就的事，目前仍有許多技術難點需要不斷優化和改進。從我們的表中也可以看到，能夠量産 4D 毫米波雷達的，還是少數，多數還在研發階段。
具體而言，首先，4D 雷達需要多個指标同時滿足主機廠的條件要求，需要同時提高距離分辨率、角度分辨率、速度分辨率，才能達到一個比較好的成像效果，單一指标的強大對最終成像的意義不大，這對 4D 毫米波雷達廠商來說，要做到 " 門門優秀 " 不是件容易的事。
其次，要想将 4D 毫米波雷達的技術優勢都充分發揮出來，就需要将它跟攝像頭做前融合，但是，4D 毫米波雷達的通道數多、數據量比較大，與視覺做前融合對算力的要求比較高，也含着算法問題，而傳感器端的算力是不夠用的，因爲毫米波雷達芯片的内存有限。
因此，如果數據的點雲密度比較高，前融合就需要放在域控制器裏做。但這也存在問題，一方面 4D 毫米波雷達的高數據速率和數據壓縮會給集中式架構帶來挑戰，另一方面天線和處理器之間信号傳輸的帶寬和速率也會影響到探測精度。
所以，要解決這些矛盾，4D 毫米波雷達廠商需要對中央域控制器有足夠深刻的理解，或者是跟一家域控制器廠商或芯片廠商深度綁定。比如，安霸半導體（Ambarella）收購傲酷雷達（Oculii）後，推出的全新一代 4D 成像雷達。但我們知道，這些核心技術至少目前國内企業鮮有能掌控的。
另外，前融合需要 4D 毫米波雷達跟攝像頭做聯合标定，但聯合标定又很難。此外，4D 毫米波雷達有距離信息，而攝像頭則沒有。那麽在兩者聯合标定時，如何處理也是個很大的問題。
而且，天線通道的數量問題和芯片級聯的問題，也有很強的技術含量。比如，國内一些公司多是參考 ABCD 的傳統設計經驗，而 4 篇芯片級聯的 12T16R（12 個發射通道，16 個接收通道）天線陣列如果自己從頭開始設計，光是仿真量和服務器需求就已經構成門檻。
4D 毫米波雷達還有個問題，就是 EMC（電子兼容性）很難通過。這個關鍵在于，需要考慮如何避免對外界的幹擾（包括幹擾車外的物體以及車内的車載收音機等），以及如何對抗來自外界的幹擾。不過，EMC 的問題在前期模拟中很難被發現，需要在實驗過程中才能發現。
相比于激光雷達來說，4D 毫米波雷達的性價比算很高。但是，與成熟的 3D 毫米波雷達相比，其優勢目前還不是那麽明顯。所以，4D 毫米波雷達目前隻能算是 " 預熱 "，有業内人士認爲還要等 2 — 4 年才能成熟。
當然，有人是很樂觀的。楚航科技 CEO 楚詠焱在接受媒體采訪時曾表示，" 毫米波雷達是汽車感知的一個戰略點，是唯一具有全天候感知能力的傳感器。它的感知反饋量最爲豐富，距離、速度、角度、水平角度無所不包，現在是 4D，未來可能做到 5D、6D、7D。"
不過，楚詠焱也承認，4D 毫米波成像雷達量産仍需要解決一些問題，比如測試。包括需要足夠精準的測試設備，測試雷達系統是否符合客戶要求。但目前行業缺乏統一标準的評估方法和手段。
5D、6D、7D 什麽的還很遠，但是，4D 毫米波雷達還是有潛力的。高工智能汽車研究院數據預測，國内市場 L2+ 及以上新車毫米波雷達搭載率有望在 2025 年突破 50%。
同時，4D 毫米波雷達預計到 2023 年搭載量有機會突破百萬顆，到 2025 年占全部前向毫米波雷達的比重有望超過 40%。
最後，誰能 " 笑傲江湖 " 呢？這是個非常有趣的問題。
