近日,來自以色列的激光雷達(dá)供應(yīng)商Innoviz成功曲線上市,完成了3.71億萬美元的募資。在去年12月,處在同一賽道的Luminar也用同樣的手法登陸納斯達(dá)克。盡管被寄予厚望的“中國激光雷達(dá)第一股”禾賽科技撤回IPO申請,業(yè)界對激光雷達(dá)的追捧卻有增無減。
無論是小鵬、蔚來、百度等造車新勢力,還是一汽、長城等傳統(tǒng)大廠,無不爭先恐后進(jìn)行投入。將重心轉(zhuǎn)移到汽車的華為更是親自下場,誓用自己的產(chǎn)品改寫市場格局。
面對這個價值180億美元的市場,中外各路選手都在蓄勢待發(fā),今年能否成為破局之年呢?
脫離質(zhì)疑
狂人馬斯克一向?qū)ψ詣玉{駛的技術(shù)選擇頗為激進(jìn),唯獨對“激光雷達(dá)”不感冒,“激光雷達(dá)是個愚蠢的解決方案,誰用誰倒霉(Lidar is a fool, Anyone relying on lidar is doomed)”的言論就出自他口中。
馬斯克認(rèn)為強大的主控芯片、攝像頭、毫米波雷達(dá)和算法的組合就能搞定一切。不過,從事過激光雷達(dá)開發(fā)的投資人劉明(化名)認(rèn)為另有原因:“在馬斯克開發(fā)自駕之初,激光雷達(dá)的成本要達(dá)好幾萬美元,他自然不會選擇了?!?/p>
作為行業(yè)鼻祖的Velodyne公司,其64線雷達(dá)最高可賣到70萬美元一臺,入門級的16線雷達(dá)也要賣8000美元。即使經(jīng)過幾次調(diào)價,主流激光雷達(dá)的價格已經(jīng)下探至3000美元,還有一些國內(nèi)廠商將價格做到1000多美元,但是與其他方案相比,其仍顯價格過高。
比如,攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)平均成本分別為60美元、12美元、90美元,按當(dāng)前1個前視攝像頭+ 4個環(huán)視攝像頭+12個超聲波雷達(dá)+3個毫米波雷達(dá)的主流組合,總成本也就是700美元左右。
有趣的是,除了特斯拉外的廠商還是一致選擇了激光雷達(dá)。因為與攝像頭、毫米波雷達(dá)等方案相比,激光雷達(dá)具有高性能、高分辨率、高精度等非常明顯的優(yōu)點。
激光雷達(dá)以激光信號來探測目標(biāo),不但可以獲得位置信息,還可以根據(jù)反射率來區(qū)分目標(biāo)物質(zhì)的不同材質(zhì)。由于激光頻率高,波長短,所以可以獲得極高的角度、距離和速度信息。并且,利用多譜勒成像技術(shù),激光雷達(dá)可以創(chuàng)建出目標(biāo)清晰的3D圖像,這是其無可比擬的優(yōu)勢。
攝像頭也有不錯的信息獲取能力,但遇見較強的反光,或者以白色為基調(diào)的物體時,則可能會判斷成云朵甚至認(rèn)為沒有障礙物。特斯拉的事故就說明了這個問題,即便還配備了毫米波雷達(dá),但受限于感知距離較短,如果車速過快,系統(tǒng)也無法迅速響應(yīng)。
理想汽車首席執(zhí)行官李想曾表示:“攝像頭+毫米波雷達(dá)的組合像青蛙的眼睛,對于動態(tài)物體判斷還好,對于非標(biāo)準(zhǔn)的靜態(tài)物體幾乎無能。視覺在這個層面的進(jìn)展幾乎停滯,哪怕是動態(tài),車輛以外的識別率也低于80%,千萬別真當(dāng)自動駕駛來使用。”
再不用說弱光和黑暗環(huán)境下,激光雷達(dá)的表現(xiàn)更遠(yuǎn)勝攝像頭。因此,谷歌Waymo、國內(nèi)的百度Apollo等都以激光雷達(dá)主導(dǎo),搭配攝像頭、毫米波雷達(dá)等元件一起來使用。業(yè)界也基本達(dá)成共識,不依靠激光雷達(dá),實現(xiàn)有效的L2.5級以上自駕是非常困難的。
2020年的CES就成了激光雷達(dá)的狂歡節(jié),來自全球30多家廠商的產(chǎn)品讓汽車行業(yè)目眩神迷。無論是產(chǎn)品的核心性能指標(biāo)(視場角、分辨率、測距范圍)、還是關(guān)鍵的價格(1000美金成為分水嶺),激光雷達(dá)都展示了能全面商用的實力。
到2020年末,華為也正式發(fā)布了車規(guī)級96線激光雷達(dá)產(chǎn)品,更是為這個市場又點了一把火。
條條大路通羅馬
激光雷達(dá)的分類非常復(fù)雜,一個經(jīng)常出現(xiàn)的分類是按線數(shù)(激光光束數(shù)量)來劃分,因為線數(shù)的多少就決定著激光雷達(dá)的掃描精度,也劃分了產(chǎn)品的具體檔次。
根據(jù)線數(shù)的不同,激光雷達(dá)又具體分為2D、2.5D(1,4,8線)和3D(16,32,64線)三類產(chǎn)品。按照業(yè)內(nèi)的認(rèn)知,自動駕駛要3D,至少是16線以上,一般都是64線以上,最新要求100線以上。
64線激光雷達(dá)的價格非?!案腥恕?,一般在上萬美元左右。因此,華為推出的96線激光雷達(dá)號稱要將價格降到200美元左右,無疑在市場上掀起了巨大的波瀾。
如果按掃描結(jié)構(gòu)劃分,激光雷達(dá)又可以分為兩大類:機械式和固態(tài)激光雷達(dá)。機械式的裝配困難、掃描頻率低;固態(tài)激光雷達(dá)有3種實現(xiàn)方式:MEMS、Flash和光學(xué)相控陣(optical phased array, OPA)。
最早期的產(chǎn)品就是機械式激光雷達(dá),這也是技術(shù)最成熟的產(chǎn)品,目前主要應(yīng)用于Robotaxi(自駕出租車)領(lǐng)域,屬于市場主力。從商業(yè)化的角度來看,機械旋轉(zhuǎn)式雷達(dá)成本高,體積大,且很難通過車規(guī)級驗證,不適合自動駕駛汽車的前裝量產(chǎn)。
將機械掃描系統(tǒng)進(jìn)行革新,就出現(xiàn)了MEMS(微機電系統(tǒng))激光雷達(dá)。其采用了MEMS微鏡,把所有的機械部件集成到單個芯片上,利用半導(dǎo)體工藝生產(chǎn),不需要機械式旋轉(zhuǎn)電機,而是以電的方式來控制光束。由于微鏡振動幅度很小,頻率高,成本低,技術(shù)成熟,主流的方案都在向MEMS方向靠攏。
MEMS激光雷達(dá)也被稱為半固態(tài)激光雷達(dá),與之相對的則是全固態(tài)激光雷達(dá)。OPA激光雷達(dá)就是一種全固態(tài)激光雷達(dá),由光電元件陣列組成,通過控制每個元件發(fā)射光的相位和振幅來控制光束,無需任何機械部件。
OPA激光雷達(dá)具有無慣性器件、精確穩(wěn)定、方向可任意控制等優(yōu)點,成為近年來研究的熱點,液晶、集成波導(dǎo)光學(xué)相控陣等固態(tài)技術(shù)方法層出不窮。
因其體積大幅減少,裝配時間也可控,可靠性高,但受到芯片成熟度不足等各種問題的牽制,離落地還有一段較長的路要走。
最前沿的是Flash激光雷達(dá),雖暫時無法同時滿足遠(yuǎn)近成像的要求,但隨著單光子面陣探測技術(shù)的成熟,有望成為未來的激光雷達(dá)技術(shù)路線方向。
圖 各種激光雷達(dá)比較(來自銀河證券)
自動駕駛的巨大需求是激光雷達(dá)技術(shù)演進(jìn)的動力和目標(biāo)。按照目前全球主要汽車制造商的預(yù)估,1000美元以下是L4自動駕駛的激光雷達(dá)規(guī)?;少彽膬r格目標(biāo),而L2+、L3的價格目標(biāo)在500美元以下。
為了解決成本問題,各家廠商正在固態(tài)激光雷達(dá)的三條技術(shù)路線上精耕細(xì)作,都希望將價格降低到幾百美元,甚至100美元以下。
不過業(yè)內(nèi)人士指出,激光雷達(dá)廠商要在未來的競爭中脫穎而出,技術(shù)路線并不是最重要的,能否商業(yè)化應(yīng)用才是取勝關(guān)鍵,而這取決于其是否能平衡光源、接收、光路控制等方向的成本、量產(chǎn)進(jìn)度以及其可靠性。
還有一點,每家汽車原始設(shè)備制造商(OEM)和汽車一級供應(yīng)商均有著不同的要求(視場角、探測距離等參數(shù),以及安裝激光雷達(dá)的位置)。因此,這個市場不一定會形成一家獨大的局面。
一步之遙
從2020年開始,多家車企就宣布了將激光雷達(dá)用在量產(chǎn)車型的計劃。小鵬汽車宣布與大疆孵化的Livox覽沃科技達(dá)成合作,2021年推出的新車將使用其定制版的車規(guī)級激光雷達(dá);蔚來ET7將搭載Innovusion配套的激光雷達(dá);長城的咖啡智能平臺首款車型“摩卡”將搭載Ibeo配套的激光雷達(dá);北汽集團旗下高端品牌ARCFOX則搭載了華為的解決方案。
一時間,2021年成為激光雷達(dá)規(guī)模商用元年的聲音不絕于耳。不過,很多業(yè)內(nèi)人士對此還是持保守的態(tài)度。
圖 國內(nèi)滿足車規(guī)要求的部分激光雷達(dá)產(chǎn)品
激光雷達(dá)要想成為“車規(guī)”級產(chǎn)品,必須要同時滿足“成本夠低”、“可靠”以及“可量產(chǎn)”三個重要條件。
如果依照這些標(biāo)準(zhǔn),業(yè)內(nèi)人士并不認(rèn)為現(xiàn)在的激光雷達(dá)能真正達(dá)到自動駕駛的要求,還存在著穩(wěn)定性差、壽命短等諸多問題,即使勉強上車,后面難保不出現(xiàn)問題。
“從產(chǎn)業(yè)鏈來看,因為上游核心的一些電子元器件、技術(shù)支持不成熟,短期內(nèi)很難有量產(chǎn)產(chǎn)品落地?!眲⒚鞲嬖V集微網(wǎng),“現(xiàn)在比較成熟的還是機械掃描式的,但只能做自駕驗證,沒有上車的價值。不管是MEMS還是OPA,現(xiàn)在都不成熟?!?/p>
“MEMS振鏡特別難做,國內(nèi)現(xiàn)在有幾家在做,都沒有量產(chǎn),國外雖然有批量出貨,但是非常貴?!眲⒚餮a充道。
技術(shù)的不成熟也就使得產(chǎn)品成本很難降低。華為智能汽車解決方案BU總裁王軍此前表示:“在成本方面,華為的96線激光雷達(dá),暫時還做不到此前宣稱的100美元,但是基本在幾百美元左右。”
劉明認(rèn)為華為現(xiàn)在的做法是“虧本掙吆喝”,強行降價以實現(xiàn)裝車量產(chǎn),期望由量產(chǎn)帶來的規(guī)模效應(yīng)反過來降低成本。這條路也是其他公司所推崇的,不過能否成功,還需要后續(xù)很多的努力。
即使過了技術(shù)關(guān),激光雷達(dá)的可靠性、穩(wěn)定性這些隱性指標(biāo)也要達(dá)標(biāo),確保功能安全,這就還需要激光雷達(dá)公司擁有很高的品質(zhì)管控能力和批量交付能力。華為應(yīng)該具備這種能力,但是對很多初創(chuàng)公司,情況也就難說了。
“所以,2022年或許才是激光雷達(dá)全面商用之年,而整個行業(yè)也已經(jīng)過了導(dǎo)入期和成長期,接下來將會面臨全面的洗牌階段?!眲⒚髯詈蟊硎尽?/p>
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