经目标反射后被接收系统收集通过测量反射光的运行时间确定目标的距离
TechWeb 文/卞海川
伴随着国外激光雷达产业龙头企业头 Velodyne ,Luminar等企业相继上市,资本力量正加速入局激光雷达行业市场,这也将重塑当前激光雷达行业的发展格局。
在产业元年即将到来之际,几乎所有的国产汽车企业都选择了激光雷达路线,据不完全统计,2022年计划量产的激光雷达车型达15款,北汽极狐阿尔法,小鹏,蔚来,上汽,奔驰等车企都相继预告了激光雷达新品车型。
产品上量,车企内卷,资本助力,激光雷达未来真的一片光明吗。
发展早期:成本高 商业化场景少
激光雷达作为自动驾驶技术实现的关键技术设备,自1960年诞生后一直备受产业关注,早在 1971 年,激光雷达便跟随阿波罗 15 号进行了月面测绘但一直以来,受制于各类激光设备的技术难度,激光雷达成本较高,商业化场景较少
21世纪以来,Velodyne 首次将 64 线激光雷达应用于 DARPA 挑战赛,2007 年 Velodyne 生产出首台商用 3D 动态扫描激光雷达,成为该行业的重要时刻。
伴随着自动驾驶技术被产业所提及,越来越多的汽车用上辅助驾驶这类功能,激光雷达也逐渐迎来风口。国际大厂也开始涉足激光雷达领域,包括德国汽车零部件供应商博世,索尼等。
2015年到2016年,不少激光雷达领域公司相继成立,受制于自动驾驶汽车商业化落地的过程进展缓慢,激光雷达技术热度也随之冷却。
现状:需求广 机械式向固态化演进
激光雷达利用可见光和近红外光发射一个信号,经目标反射后被接收系统收集,通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。
同时,激光雷达也常以线数区分,如 4 线,8 线,16 线,32 线,128 线等线数是指激光发射光源数,16 线产品有 16 个光源,以此类推
按扫描方式划分,激光雷达扫描方式有无机械转动部件可以分为机械式,半固态,固态混合固态分为 MEMS,转镜,纯固态分为相控阵 OPA,Flash
智能汽车产业的发展,再次让激光雷达领域升温,当辅助驾驶逐渐成为车企间的主要竞争方式后,激光雷达领域公司备受关注,包括Ibeo,Valeo,Luminar 等公司相继推出各自的激光雷达产品,资本力量加速入局,逐渐改变市场格局。
激光雷达部件较多,每个部件技术选择的不同就会造成效果和成本的不同,当前为了优化产品成本,大部分企业从产品扫描方式切入,扫描系统从机械转向固态扫描,固态激光雷达替代机械式激光雷达成为降低成本的必然选择。
我国快速布局人工智能与自动驾驶领域,包括速腾聚创,镭神智能,禾赛科技等一大批科技公司不断涌现,国内激光雷达正向着大范围,高分辨率,低成本的路径逐渐发展,且技术路线逐渐由机械式雷达向固态方式改变。
一位从事激光雷达产业研究相关人士接受TechWeb采访时表示,国外机械式雷达产品相较国内起步较早,有专利门槛,其技术积累也较为深厚,但从固态/半固态产品发展来看,国内与国外相对齐头并进,整体技术实力相差无几。
从融资方面来看,据IT桔子数据,2017 年至今,国内激光雷达公司共发生 62 件融资事件从单次融资额看,在已透露融资额的公司中,有 10家公司共 13 次融资的单次融资额超过一亿人民币,其中,禾赛科技 A,B 轮融资均超过亿元人民币,并获 1.73 亿美元 C 轮融资,镭神智能也在 A+轮和 B 轮中获得亿元及以上人民币融资
按产业链划分,激光雷达主要由上游光学器件公司构成,中游则是做激光雷达产品的相关公司,下游主要包括测绘视觉,机器人,自动驾驶,无人机和环境监测五个应用方向。按照沙利文研究数据,2020年中国激光雷达市场规模达2亿美元。
从国内公司来看,最近几年来我国中游强上游弱的局面得到了一定改观目前,以速腾聚创,禾赛科技,镭神智能为代表的国内激光雷达产业公司主要集中在中游,但上游也涌现出了一批优秀公司,例如华为哈勃投资的芯视界微电子,小米集团领投,联想和真格基金跟投的灵明光子等
进入2020年以来,伴随着国内激光雷达产业快速发展,其成本也逐渐下探到低位水平,激光雷达价格已经从动辄上万美元降低到千元档位。
未来:上量,降价背后 激光雷达产业的挑战
不可否认,经过数年产业发展,激光雷达相较十年前无论从应用场景,变现能力,技术路径都发生了质的飞跃,但与此同时,激光雷达上车加速背后也面临诸多问题。
首先,规模量产与产品质量的检验。
激光雷达成本主要分为三个方面:研发成本,物料成本,生产成本大规模量产后,生产成本与研发成本可随量产规模扩大显著分摊,但同时,规模量产背后也将面临产品良率,上车返修率等诸多问题
制作工艺尚未成熟,量产良率需要时间积累,生产把控能力成为关键,激光雷达作为新兴的精密传感器,尚无确定的行业标准和成熟稳定的工艺,生产环节多步,包括针对产品结构,硬件特性,软件算法的精准装调和测试工序,这也会对未来产品发展带来显著影响。
其次,成本与技术路线的平衡。
激光雷达作为一种集光,机,电一体化的精密传感器,其内部有数百个细分器件,在生产工艺上,物料成本和设备调试成本都很高,因此市场售价不菲那么问题来了,激光雷达公司之间产品价格的差异主要取决于什么
按照不同的技术路线,各家产品都有自己的优劣势,同时也有自身亟待解决提升完善产品的核心痛点从目前产品的成熟度来看,MEMS 激光雷达将是当下主流方案,OPA 潜力最大,FLASH 光探测痛点解决潜力也较为显著
相关研究认为,激光雷达成本主要和系统性能表现,激光雷达系统设计,物料成本以及可制造性,产出与质量等方面有关。
例如系统性能表现方面,探测距离与分辨率的提高带来的必然是更高的成本与价格此外,软件也是产品溢价能力的重要组成部分
又如激光雷达系统设计,这一点非常考验激光雷达公司的平衡能力,系统设计必须借助研发能力让光子,原子和电子实现探测距离与分辨率等性能指标的平衡。
而在物料成本上,Velodyne 曾表示,其在晶圆级激光雷达,微型激光雷达阵列,ASIC 设计和过程自动化等方面拥有大量关键知识产权,能大幅提升生产效率并降低物料成本。激光雷达也从自动驾驶市场向ADAS市场渗透。
需要说明的是,除上述之外,成本还和车企使用激光雷达的方式有关例如有些激光雷达视野相对较窄,可以内嵌于车内,那些视野广的传感器则可以安置于车顶,自然不同的解决方案花费使用的产品不同,成本也就大不相同
由此可见,激光雷达的成本是由诸多因素构成,所以降低价格也是个系统工程。
虽然目前整个产业已经将成本降低,但成本与产品质量的平衡如何业界还是无法评判此外,当前激光雷达产品千位的价格区间仍处于高位,百度车联网总经理苏坦曾表示,整车全生命周期至少要换3—5颗激光雷达,这不利于降低用车成本
当我们熟知了上述影响激光雷达成本及降本及使用方式等因素后,对于当下激光雷达市场,不同厂商,价格相差较大应该有自己的判断目前激光雷达市场还是处在发展的早期,可以说是泥沙俱下,产品性能鱼目混珠
最后,真正意义上的车规级标准缺失。有市场消息显示,目前激光雷达市场有超过70家企业。
激光雷达产品达到车规级,需在化学特性,机械特性,电气特性三大方面进行 38 项试验,包括备受业界关注的车规级冲击振动和高低温检测。。
截至目前,由于处于发展初期,激光雷达没有统一行业标准,每一家车企对激光雷达的车规标准都有自己的理解,行业并没有统一答案。
差异化的行业标准也间接让用户对激光雷达产品的高可靠性画问号,发展初期的激光雷达产业,还需长期的市场验证。
不可否认,激光雷达能够为汽车实现高阶自动驾驶的核心元件,理论上,数量越多就意味着汽车智能化程度更高,但是,车辆实现自动驾驶的过程还存在感知,决策和控制三个条件,车辆多个传感器能否完美协同工作,能否将采集到的数据与其它传感器进行融合,或进行决策才是关键。
无论是硬件还是软件,当前汽车的自动驾驶系统还非常不完善,在看到激光雷达产品进步的前提下,也需要反思整个产业所需面对的问题与挑战,企业过度宣传激光雷达的价值,会导致用户过度依赖这套系统,存在安全隐患。
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