ADAS由感知层、决策层和执行层构成,其技术原理与人的反应机制高度类似,通过感知层获取周围信息,由决策环节进行信息处理,再将处理的指令送达执行装置完成驾驶操作。各环节功能的实现都需要大量电子技术作为支撑:
感知层:包括图像类和雷达类传感器,作用是将利用声、光、电等进行多角度、全方位的信号检测,并将数据交给决策系统。图像类传感器(摄像头、夜视系统等)应用范围广,可获取图形数据,但对决策层算法要求较高,恶劣环境下易失效;雷达类传感器(毫米波雷达、激光雷达)性能稳定,探测距离远,但无法获取图像。整车通常会集成多个传感器互相配合,而不论哪一种传感器,其核心电路都需要用到PCB,以毫米波雷达为例,高频PCB板正是其最关键的两个组成部件之一(另一个是单片微波集成电路MMIC)。
决策层:决策层相当于汽车的“大脑”,作用是利用深度学习等算法分析数据,给出控制指令。决策层由DSP、FPGA等芯片及相应的外设电路构成,主要涉及到IC载板。
执行层:执行层由各类电子控制装置构成,作用是根据决策层给出的控制指令,完成定速、转向、制动、防撞、预见性制动等操作,相当于人体的 “四肢”。执行层需要大量的电控装置,包括传动控制器、转向控制器、防抱死装置、怠速电控阀、电磁喷油器、安全气囊等。这些电控装置所用到的PCB层数在2-6层之间,对可靠性有较高要求:发动机等部位温度较高,
PCB多采用陶瓷多层板基材,主要成分为氧化铝和氮化铝,需在1600度以上高温烧结制作;安全及车身控制系统中,要求PCB使用寿命和环境适应性较高,能够承载多次冷热冲击破坏性试验;娱乐通信系统中常常使用HDI 版,对制作过程中微小孔的钻孔与电镀、基层定位技术具有更高的可靠性要求
参考观研天下发布《2018-2023年中国驾驶辅助系统(ADAS)产业市场竞争现状调查与投资发展趋势研究报告》
汽车ADAS系统中需要用到PCB的零部件众多,主要包括传感器、控制器和安全系统等,其中控制器和安全系统是新能源车和传统汽车都包含的,为了避免重复计算,我们主要考虑传感器所带来的汽车板增量。
现阶段,ADAS传感器的种类主要以车载摄像头为主,因为其在技术和成本方面具有先发优势。但是,摄像头易受到雨、雪、雾、烟的影响,降低对汽车周围环境数据的搜集能力。因此,未来ADAS 功能的实现需要摄像头和雷达的融合,才能使汽车具备在多种环境下全天候工作的能力并提高安全性能。
在数量方面,早期主流厂商采用的都是较为基础的辅助驾驶系统,所需要的摄像头数量较少,以全球最大的ADAS产品供应商Mobileye推出的EyeQ系列产品为例。
仅需要3颗摄像头就可以实现初级的辅助驾驶功能。然而,廉价且少量的传感器配置无法采集足够的信息量,自动驾驶的实现更无从谈起。随着厂商对ADAS的日趋重视,摄像头数量也不断攀升,Mobileye的EyeQ4产品中摄像头数量已达到8个,EyeQ5 会有更高的需求,初步预计还会增加6个雷达。根据对不同厂商的ADAS概念产品调研,未来的ADAS系统共需要搭载11-14个传感器,其中摄像头和雷达的需求量各为3-8个。
ADAS中,单个车载摄像头的PCB价格约为2-8元,车用雷达所需的电路板尺寸大约为0.012-0.023平方米,车载雷达用PCB板的价格则在3000-5000元/平方米。综上,可以估算出ADAS传感器系统所带来的单车PCB价值增量在114-984元左右,取平均单车价值增量为549元。以此测算,到2020年,ADAS的传感器又将给全球汽车板市场带来近110亿元的价值增量。
除了ADAS渗透率加速提升外,从L0~L2阶段的ADAS向L3~L4的高阶智能化演进的背后同时还伴随着单车传感器密度的持续叠加:更多的摄像头、毫米波雷达以及激光雷达。因此,渗透率提升带来量增外,更加“智能化”的自动驾驶将带来单车搭载电子组件价值量的不断累进,形成量价齐升的乘数效应,催生PCB增长新动能。
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