來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察
近日，華為首款毫米波AI超感傳感器正式亮相，但與人們所想不同的是，這款毫米波雷達(dá)并非用于汽車領(lǐng)域，而是應(yīng)用于全屋智能，誠然這是華為首次將智能駕駛領(lǐng)域的毫米波傳感技術(shù)應(yīng)用于家庭，但顯然這并不是華為對傳感器的初次嘗試。
圖片來源:華為
作為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，傳感器甚至被認(rèn)為是可以改變現(xiàn)在和未來世界的技術(shù)，而對于試圖在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)全面扎根的華為來說，布局傳感器已成為不可或缺的關(guān)鍵一環(huán)。
進軍傳感領(lǐng)域，智能汽車是催化劑
這里先淺介紹傳感器。傳感器是一種檢測裝置，測量外界的感知變化，將感知到的非電學(xué)信號按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，最終完成物理信號到電信號的信息變換，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。
在2019年5G剛開始商用的時候，傳感器一度被認(rèn)為是5G應(yīng)用的藍(lán)海。原因在于5G帶來的萬物互聯(lián)時代的實現(xiàn)離不開各種各樣的傳感器，傳感技術(shù)作為信息技術(shù)系統(tǒng)的“感官”，隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展，其重要性也日漸凸顯，可以說，傳感技術(shù)進步的速度直接影響到智能產(chǎn)業(yè)的實現(xiàn)速度。
拿手機來說，當(dāng)前智能手機正在飛速發(fā)展，功能越來越多，性能越來越強大，而對于用戶來說，最直觀的感受就是讓生活更加便捷，手機在手，萬事無憂。雖然說手機運算能力提升的原因是處理器性能和整合性的增強，但要說提升用戶交互體驗的卻是隱藏在手機里的那些傳感器。可以說，傳感器越多，手機提供的相應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)也就越準(zhǔn)確，用戶的使用體驗也會越好。
那么華為布局傳感器產(chǎn)業(yè)又是緣起何處？
作為全球通信行業(yè)巨頭之一，華為在5G領(lǐng)域保持了超高的領(lǐng)先水平。Dell'Oro Group第3季度報告顯示，華為在全球電信市場中RAN份額排名全球第一。同時，GlobalData 1月發(fā)布的《5G RAN競爭力分析評估報告》也顯示，華為5G產(chǎn)品在射頻組合、基帶能力、部署靈活性、技術(shù)演進四大評估維度，均以滿分優(yōu)勢排名全球第一，這也是繼2018年以來，華為5G連續(xù)四年蟬聯(lián)全球唯一領(lǐng)導(dǎo)者。
如果說5G是華為的戰(zhàn)場，那么傳感器就是激勵它前進的號角。作為全球領(lǐng)先的ICT（信息與通信）基礎(chǔ)設(shè)施和智能終端提供商，華為本身就是一個傳感器需求市場，其開發(fā)的手機、電腦、平板、手表、車機、音響、VR眼鏡等各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都需要用到激光雷達(dá)、攝像頭、光器件、MEMS麥克風(fēng)等大量的傳感器。
而讓華為正式宣布進軍傳感器產(chǎn)業(yè)的契機則是智能汽車前所未有的發(fā)展熱潮。憑借多年來在ICT領(lǐng)域的技術(shù)積累，華為打通了未來智能網(wǎng)聯(lián)汽車所需的芯片（計算）和通信（5G）領(lǐng)域的兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，隨著華為汽車局浮出水面，其在汽車產(chǎn)業(yè)的定位也日漸清晰——“不造車，只做車企的系統(tǒng)級供應(yīng)商“，主要為車企提供基于華為ICT能力的智能網(wǎng)聯(lián)汽車部件，而傳感器就是其中關(guān)鍵一環(huán)。
2019年10月22日，世界智能網(wǎng)聯(lián)汽車大會高峰論壇上，華為輪值董事長徐直軍明確表示，華為要造激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等智能汽車核心傳感器。華為認(rèn)為，在汽車真正走向自動駕駛的時候，其上需要配置激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭等傳感器。
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會議上，徐直軍透露，華為在智能汽車業(yè)務(wù)的第一個方向就是要打造一個以華為昇騰芯片為基礎(chǔ)的、加上智能駕駛操作系統(tǒng)以及自動駕駛云服務(wù)的 MDC 智能駕駛平臺。MDC（Mobile Data Center：移動數(shù)據(jù)中心）智能駕駛平臺是華為專為智能駕駛打造的計算平臺，包含標(biāo)準(zhǔn)化的系列硬件產(chǎn)品、智能駕駛操作系統(tǒng)AOS、VOS及MDC Core、配套工具鏈及車路云協(xié)同服務(wù)，支持組件服務(wù)化、接口標(biāo)準(zhǔn)化、開發(fā)工具化，滿足車規(guī)級安全要求。
而傳感器生態(tài)就是華為為打造MDC智能駕駛平臺構(gòu)建的四個生態(tài)中的一部分，主要包括激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭等，讓這些傳感器方便與MDC連接在一起。據(jù)了解，華為不僅會利用 5G 技術(shù)來開發(fā)毫米波雷達(dá)，實現(xiàn)全天候的成像，同時還會充分利用全球領(lǐng)先的光電子技術(shù)，開發(fā)激光雷達(dá)，真正解決激光雷達(dá)面臨的成本問題與性能問題。
至此，華為傳感器戰(zhàn)局正式拉開帷幕。
激光雷達(dá)：研發(fā)、投資兩手抓
Yole Development數(shù)據(jù)顯示，2021年華為激光雷達(dá)已搶奪了全球3%的市場份額，排名第五。
通過整理公開消息可以發(fā)現(xiàn)，截至目前，已有北汽新能源ARCFOX HI版、長城汽車沙龍機甲龍、哪吒S、阿維塔11四款車型宣布搭載華為激光雷達(dá)。其中，北汽新能源ARCFOX是與華為第一個深度綁定的汽車，也是首個搭載了華為三個激光雷達(dá)方案的量產(chǎn)第一車。而“阿維塔”則是華為與長安和寧德時代聯(lián)合打造的高端品牌。
搭載華為激光雷達(dá)的車型
從以上現(xiàn)有的成績來看，華為在激光雷達(dá)領(lǐng)域的成就不容小覷，而這也是其研發(fā)、投資兩手抓的成果。
在研發(fā)方面，華為向來是風(fēng)風(fēng)火火，旗下海思僅花了短短十多年就成長為讓西方忌憚的存在，而其對激光雷達(dá)領(lǐng)域的研發(fā)也是毫不手軟。
早在2016年，華為就已經(jīng)開始研發(fā)激光雷達(dá)產(chǎn)品，并啟動“爬北坡戰(zhàn)略”，到了2020年12月，華為正式發(fā)布車規(guī)級高性能激光雷達(dá)產(chǎn)品和解決方案——單軸轉(zhuǎn)鏡的 96 線激光雷達(dá)。該產(chǎn)品是華為在對激光雷達(dá)要應(yīng)對的獨特場景分析后，選擇微轉(zhuǎn)鏡掃描器架構(gòu)，通過精準(zhǔn)的掃描、光路控制，以此來提升點云精度的穩(wěn)定性與一致性以及收發(fā)模塊的光電轉(zhuǎn)換效率。除此之外，華為還建立第一條車規(guī)級激光雷達(dá)的 Pilot 產(chǎn)線，并按照年產(chǎn)10萬套的節(jié)奏推進。
2020年，華為智能汽車解決方案 BU 總裁王軍還曾透露華為在武漢有一個光電技術(shù)研究中心，總計有 1 萬多人，該中心就正在研發(fā)激光雷達(dá)技術(shù)，目標(biāo)是短期內(nèi)迅速開發(fā)出 100 線的激光雷達(dá)。
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在埋頭研發(fā)的同時，華為旗下哈勃亦在積極部署激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈，投資了縱慧芯光、南京芯視界、長光華芯、炬光科技等企業(yè)，部署了VCSEL、SPAD等技術(shù)。
縱慧芯光
2020年6月，縱慧芯光新增股東哈勃科技投資有限公司，縱慧芯光是一家創(chuàng)新型的光電半導(dǎo)體企業(yè)，其量產(chǎn)的VCSEL 芯片是激光雷達(dá)的光源。作為一種光電半導(dǎo)體，VCSEL 廣泛應(yīng)用于智能手機、數(shù)據(jù)通信、激光雷達(dá)等領(lǐng)域。縱慧芯片同時也是華為手機 ToF 光源的主要供應(yīng)商，自有6英寸外延產(chǎn)線。
南京芯視界
2020年9月，南京芯視界新增哈勃科技投資有限公司等股東。南京芯視界主營固態(tài)激光雷達(dá)芯片、大數(shù)據(jù)中心超高速光電互聯(lián)芯片及系統(tǒng)解決方案，其產(chǎn)品有單光子雪崩二極管 SPAD（接收器），SPAD 對光具有高敏感度，裝配 SPAD 的激光雷達(dá)可以準(zhǔn)確探測低反射率的物體，例如暗色著裝的行人等。
炬光科技
2020年9月，炬光科技、劉興勝與哈勃投資簽署了《關(guān)于西安炬光科技股份有限公司之投資協(xié)議》，約定哈勃投資以5,000萬元認(rèn)購炬光科技增發(fā)的200萬股股份，持有2.96%股份。炬光科技招股書顯示，炬光科技主要從事激光行業(yè)上游的高功率半導(dǎo)體激光元器件、激光光學(xué)元器件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，擁有車規(guī)級汽車應(yīng)用（激光雷達(dá)）核心能力，正在拓展面向智能駕駛激光雷達(dá)(LiDAR)、智能艙內(nèi)駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)(DMS)等汽車創(chuàng)新應(yīng)用場景的車規(guī)級核心能力。
長光華芯
企查查數(shù)據(jù)顯示，華為哈勃投資持有長光華芯4.98%股份。同縱慧芯光一樣，長光華芯也是研發(fā)VCSEL的企業(yè)，已推出距離傳感器、結(jié)構(gòu)光（SL）、飛行時間（ToF）三大類產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的波長包含808 nm、850 nm、940 nm等，是全球少數(shù)幾家研發(fā)和量產(chǎn)高功率半導(dǎo)體激光器芯片的公司。
當(dāng)前，華為激光雷達(dá)2020年量產(chǎn)目標(biāo)已達(dá)成，接下來的目標(biāo)或許就是如何降低價格。低價格是華為入局激光雷達(dá)領(lǐng)域后立下的又一flag，王軍曾表示，未來計劃將激光雷達(dá)的成本降低至 200 美元（約 1390 元人民幣），甚至是 100 美元（約 695 元人民幣）。目前似乎仍是努力的方向。
毫米波雷達(dá)：賦能汽車、家居兩大領(lǐng)域
相比價格高昂的激光雷達(dá)，毫米波雷達(dá)就顯得“親民”很多，而華為在布局毫米波雷達(dá)領(lǐng)域也有著其獨特的優(yōu)勢，不僅完全擁有5G技術(shù)（包含毫米波頻段技術(shù)），在實現(xiàn)5G硬件設(shè)備過程中，也掌握了毫米波濾波器、倍頻器、混頻器、功分器等基礎(chǔ)設(shè)計方法。
從上車的情況來看，2022年2月22日，江淮大眾思皓E50 Apro正式下線，首發(fā)搭載華為智能駕駛系統(tǒng)，包括首次上車的華為自研77GHz前向毫米波雷達(dá)。
不過，在車載毫米波雷達(dá)領(lǐng)域，華為研發(fā)重點似乎已從傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)轉(zhuǎn)向高分辨4D成像雷達(dá)。原因很簡單，隨著自動駕駛要求的提升，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)所存在的缺少高度感知、水平分辨能力不足，不支持垂直分辨等問題逐漸成為局限其發(fā)展的難題，毫米波雷達(dá)若是想再次占據(jù)自動駕駛?cè)字械?ldquo;C位”，升級4D感知勢在必行。在華為看來，成像雷達(dá)必然會成為下一個高階自動駕駛的必備武器。
2021年4月18日，華為發(fā)布了用于ADS(Autonomous Driving Solution)核心傳感器——成像毫米波雷達(dá)，采用12個發(fā)射通道，24接收通道大天線陣列，比常規(guī)毫米波雷達(dá)3發(fā)4收的天線配置，提升了24倍，比業(yè)界典型成像雷達(dá)多50%接收通道。
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除此之外，通過大陣列設(shè)計，華為4D成像雷達(dá)可支持遠(yuǎn)近兩種波形，兼顧遠(yuǎn)距和近距廣角覆蓋，長波形支持18°內(nèi)超過300米覆蓋，短波形實現(xiàn)120°內(nèi)的150米覆蓋，完全滿足十字路口等城區(qū)場景要求，將對齊攝像頭和激光雷達(dá)目標(biāo)。目前，華為4D成像雷達(dá)還未正式上車。
雖然相比激光雷達(dá)，華為毫米波雷達(dá)上車情況稍有遜色，但其卻開辟了新的領(lǐng)域，就是本文開頭提到的全屋智能。
據(jù)介紹，華為新推出的毫米波AI超感傳感器能夠?qū)?16平方米內(nèi)人體的細(xì)微動作進行感知，識別準(zhǔn)確率達(dá)99.9%，在這16平方米內(nèi)，還可以以1平方米為界進行空間的精細(xì)劃分。另外在人體位置及軌跡追蹤的定位精度被控制在±0.5m以內(nèi)，通過融合紅外感知能力，能夠?qū)σ苿游矬w進行雙重判定，有效地判定移動是否為人體，排除干擾從而作出最準(zhǔn)確的操作。
華為方面表示，在不久的將來，毫米波傳感器技術(shù)會廣泛應(yīng)用于全屋智能生活當(dāng)中，通過其精準(zhǔn)的人體感應(yīng)、可靠的抗干擾能力和大范圍監(jiān)測覆蓋，賦能全屋家居場景。
總的來說，華為的毫米波雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)賦能了汽車和智能家居兩大領(lǐng)域。
寫在最后
當(dāng)前，在5G技術(shù)的加持下，傳感器產(chǎn)業(yè)正處于飛速發(fā)展的黃金時期，中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)計2022年中國傳感器市場規(guī)模將增至3150億元。雖有龐大的市場前景，但我國目前生產(chǎn)的大部分都是低端傳感器，中高端傳感器進口占比達(dá)80%，不得不說，華為的入局勢必會帶來市場新局面。
