馬斯克說(shuō)這話(huà),中國人不信
“用激光雷達的都是傻子?!薄埃す饫走_)就像是人身上長(cháng)了一堆闌尾?!?/span>
鼓吹特斯拉一以貫之的純視覺(jué)自動(dòng)駕駛感知方案時(shí),埃隆·馬斯克經(jīng)常貶低激光雷達和多傳感器融合路線(xiàn)。
不過(guò),隨著(zhù)輔助駕駛引發(fā)的事故數量逐漸增加,純視覺(jué)方案的先天不足也日益彰顯,特別是其對靜態(tài)物體的識別能力和由此引發(fā)的“幽靈剎車(chē)”問(wèn)題,成為困擾特斯拉多年的頑疾。

特斯拉疑似剎車(chē)失靈頻發(fā),引發(fā)外界對純視覺(jué)方案的質(zhì)疑 圖片來(lái)源:視覺(jué)中國
“純視覺(jué)方案能不能測距?可以,但只是‘副業(yè)’,需要用算法算,而且有局限性。激光雷達是測距的專(zhuān)業(yè)設備,測出的距離很準確,”峰瑞資本合伙人楊永成在接受觀(guān)察者網(wǎng)采訪(fǎng)時(shí)表示,特斯拉反對激光雷達、偏好以攝像頭為主的視覺(jué)方案,核心原因是技術(shù)成熟度和成本。
“如果激光雷達變得更便宜,廠(chǎng)家自然會(huì )向用戶(hù)和市場(chǎng)妥協(xié)?!睏钣莱烧f(shuō)。
在中國市場(chǎng)豐富的應用場(chǎng)景和激烈的市場(chǎng)競爭之下,現實(shí)并不如馬斯克預期的那樣發(fā)展,反倒是使用激光雷達的“傻子”們越來(lái)越多。
行業(yè)新風(fēng)口,技術(shù)未成熟
作為高級傳感器的一種。激光雷達最早應用于軍事和太空領(lǐng)域,通過(guò)****激光束,來(lái)探測遠處目標的位置、速度、結構等特征,并將信息反饋至接收模塊加以分析利用。
進(jìn)入21世紀后,激光雷達開(kāi)始逐漸下放至民用。2005年,Velodyne公司在參加由美國國防高級研究計劃局(DARPA)舉辦的自動(dòng)駕駛挑戰賽時(shí),首次在參賽車(chē)輛上搭載激光雷達,由此拉開(kāi)激光雷達車(chē)載應用的序幕。

2005年DARPA挑戰賽 圖片來(lái)源:mistywest
與毫米波雷達、超聲波雷達等傳感器相比,激光雷達探測距離遠、受環(huán)境影響更小,因其更精確的感知能力而受到汽車(chē)行業(yè)的關(guān)注,包括自動(dòng)駕駛、ADAS、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能機器人等下游領(lǐng)域均因此受益。
根據咨詢(xún)機構Yole發(fā)布的《2022汽車(chē)與工業(yè)領(lǐng)域激光雷達應用報告》,在過(guò)去的2021年,全球用于汽車(chē)與工業(yè)領(lǐng)域的激光雷達出貨量達30萬(wàn)顆,市場(chǎng)規模達21億美元,同比增長(cháng)18%。不過(guò),其中有60%用于地形測繪,27%的應用領(lǐng)域為工業(yè)生產(chǎn);車(chē)載激光雷達與其他領(lǐng)域一道只占據剩下的13%。
但Yole同時(shí)預測,隨著(zhù)高級別自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展,車(chē)載激光雷達的應用將變得更為普及。到2027年,僅ADAS激光雷達市場(chǎng)規模將達到20億美元,是2021年的50倍以上,成為激光雷達行業(yè)最大的應用領(lǐng)域;與此同時(shí),無(wú)人駕駛出租車(chē)(Robotaxi)2027年的市場(chǎng)規模也將增長(cháng)近7億美元,是去年的6倍。

隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,車(chē)載激光雷達的市場(chǎng)規模將更加龐大 圖片來(lái)源:Yole
另一咨詢(xún)機構ICV則在《2022全球汽車(chē)激光雷達市場(chǎng)預測》報告中表示,到2026年,全球車(chē)載激光雷達出貨量將接近700萬(wàn)顆,達到當下的40倍左右。
激光雷達滲透率的提升,與應用輔助駕駛能力的車(chē)企數量日益增多密不可分。據IDC預測,到2024年,全球自動(dòng)駕駛汽車(chē)合計出貨量將超過(guò)5400萬(wàn)輛,相比2020年翻一番,滲透率預計超過(guò)5成。
許多機構都認為,2021年是激光雷達上車(chē)元年。
這一年間,僅中國市場(chǎng)就有小鵬P5、蔚來(lái)ET7、理想L9、威馬M7以及智己L7等大量搭載激光雷達的車(chē)型集中發(fā)布或上市。

2022年成都國際車(chē)展 圖片來(lái)源:視覺(jué)中國
隨著(zhù)市場(chǎng)蛋糕的不斷做大,激光雷達公司與整車(chē)企業(yè)也在不斷合縱連橫:
8月末成都車(chē)展期間,國內頭部激光雷達供應商速騰聚創(chuàng )(RoboSense)宣布, 為長(cháng)城魏牌旗艦車(chē)型摩卡DHT-PHEV提供激光雷達;
同樣在成都車(chē)展期間,搭載Luminar旗下1550nm激光雷達的飛凡R7正式亮相;
更早之前,長(cháng)安汽車(chē)高端品牌阿維塔宣布搭載華為的激光雷達方案……

用于摩卡DHT-PHEV的速騰聚創(chuàng )第二代激光雷達 圖片來(lái)源:速騰聚創(chuàng )官網(wǎng)
華西證券統計顯示,2021年,國內搭載激光雷達的量產(chǎn)車(chē)型僅有一款,即小鵬P5;進(jìn)入2022年,擁有激光雷達的量產(chǎn)車(chē)驟增至16款,其中搭載超過(guò)1顆激光雷達的車(chē)型多達9款,擁有激光雷達最多的長(cháng)城沙龍機甲龍,足足搭載4顆。
但在業(yè)內人士看來(lái),車(chē)企在激光雷達應用上掀起的“軍備競賽”,其實(shí)用意義,可能并不如營(yíng)銷(xiāo)價(jià)值重要。自動(dòng)駕駛的升級,是傳感器、計算平臺、數據與算法等多方面因素共同作用的結果。當下,量產(chǎn)乘用車(chē)的自動(dòng)駕駛能力普遍無(wú)法達到L3級以上。激光雷達作為高級傳感器,也不可能單方面決定整車(chē)的自動(dòng)駕駛能力。
相較之下,“好就是貴,貴就是好”已經(jīng)成為新勢力品牌不斷堆料,加劇行業(yè)內卷的底層邏輯。成都車(chē)展期間,高合汽車(chē)在新車(chē)HiPhi Z上搭載多達32個(gè)駕駛輔助傳感器,其中包括一顆來(lái)自禾賽科技的128線(xiàn)激光雷達,其整車(chē)價(jià)格也隨之水漲船高至60萬(wàn)元以上。
此外,由于研發(fā)投入巨大,目前激光雷達公司普遍難以實(shí)現盈利。去年1月,國內頭部企業(yè)禾賽科技在科創(chuàng )板提交IPO申請,但兩個(gè)月后便撤回申請,業(yè)內普遍認為與其財務(wù)狀況有關(guān)。2019-2020年,禾賽科技的年均虧損在1億元以上,而其年研發(fā)費用占比通常達到營(yíng)收的一半以上,高于同行平均標準。
因此,持續的融資輸血成為激光雷達企業(yè)當下的生存之道。而在成為行業(yè)新風(fēng)口后,激光雷達也順理成章地受到資本市場(chǎng)的熱捧。
2020年10月,Velodyne于納斯達克SPAC上市,成為激光雷達公司第一股。近一年以來(lái),國內也有多家激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)宣布獲得新融資。2020年1月,禾賽科技完成1.73億美元的C輪融資,由光速中國、博世集團領(lǐng)投,累計融資數額位居全球第四,也是前十公司中唯一的中國企業(yè);今年6月,速騰聚創(chuàng )宣布新一輪戰略融資完成交割,背后除各路資本基金外,也包括比亞迪、上汽、北汽、宇通等汽車(chē)龍頭。
循序漸進(jìn)的技術(shù)路線(xiàn)
市場(chǎng)競爭的日趨激烈,也在驅使激光雷達公司根據企業(yè)自身情況,持續改進(jìn)產(chǎn)品的研發(fā)和技術(shù)推進(jìn)路線(xiàn)。
目前根據掃描方式的不同,激光雷達大致可分為機械式、半固態(tài)和固態(tài)三種類(lèi)型。
機械式是當下應用最多的激光雷達,技術(shù)也最為成熟。其原理是通過(guò)內部****和接收模塊橫向360°的旋轉,從而覆蓋周?chē)h(huán)境,激光線(xiàn)束則通過(guò)豎向排列形成照射面,分辨率與線(xiàn)束數量成正比:****的激光線(xiàn)束越多,接受的信息量也越大。
盡管如此,機械式激光雷達仍存在許多局限性。因其內部結構復雜,機械式激光雷達體積較大、調試復雜,因而難以滿(mǎn)足車(chē)規級要求,使用壽命也相對較短。更為重要的是,機械結構生產(chǎn)成本較高,導致其難以規模量產(chǎn)裝車(chē)。

速騰聚創(chuàng )機械式激光雷達 圖片來(lái)源:速騰聚創(chuàng )官網(wǎng)
隨著(zhù)技術(shù)的不斷演進(jìn),半固態(tài)和固態(tài)激光雷達逐漸登上舞臺。相較機械式,半固態(tài)和固態(tài)激光雷達不僅精度更高,而且因為結構件的縮減,大大降低了成本。國信證券研報認為,機械式激光雷達朝半固態(tài)及固態(tài)方向的演進(jìn),其平均價(jià)格將由2021年的1500美元/顆,降至2025年的400美元/顆。
半固態(tài)激光雷達以MEMS振鏡和轉鏡為主,相當于將機械式的旋轉結構微型化;固態(tài)激光雷達則更進(jìn)一步,內部不再需要機械運動(dòng)結構,使其掃描速度更快,精度更高,可控性更好,成本也更為低廉。
根據形式的不同,固態(tài)雷達可分為泛光面陣式(FLASH)和光學(xué)相控陣(OPA)兩種類(lèi)型。其中FLASH通過(guò)高密度的激光源陣列,在短時(shí)間內直接****區域激光,再以高靈敏度的接收器,來(lái)完成對環(huán)境周?chē)鷪D像的繪制;OPA則通過(guò)多個(gè)光源組成陣列,通過(guò)控制各光源發(fā)光時(shí)間差,形成特定方向上的主光束,實(shí)現對不同方向的掃描。
相較機械式和半固態(tài),固態(tài)激光雷達的精度能夠達到毫米級,由于取消機械結構,雷達的體積進(jìn)一步縮小,不僅降低了成本,也延長(cháng)了使用壽命,更容易滿(mǎn)足車(chē)載應用的實(shí)際需求。

圖片來(lái)源:人人都愛(ài)物聯(lián)網(wǎng)
楊永成認為,測距是激光雷達相較攝像頭視覺(jué)方案最大的優(yōu)勢所在?!叭搜郾旧韺y距不敏感,攝像頭想測距,得用算法算半天,而且在特殊情況下還會(huì )失靈。激光雷達能直接帶來(lái)準確的測距,固態(tài)激光雷達更是如此?!?/span>
在許多企業(yè)看來(lái),OPA是車(chē)載激光雷達最完善的使用方案,但技術(shù)壁壘也相應最高。OPA陣列密度越高,能量越集中,因而要求陣列單元尺寸在波長(cháng)的一半以?xún)?,由于激光雷達的工作波長(cháng)均在1μm左右,所以陣列單元的尺寸必須不大于500nm。這也意味其對加工精度有著(zhù)極高的要求。
與一般激光雷達相比,車(chē)規級激光雷達需滿(mǎn)足更嚴苛的質(zhì)量標準,使用環(huán)境在-40-105℃的溫度范圍內,而消費級和工規級一般在100℃以下;車(chē)規級的使用壽命需達到15年,而消費級和工規級一般在10年以下。對于高精度要求的固態(tài)雷達而言,達成以上標準無(wú)疑更具挑戰。
除此之外,激光雷達同時(shí)涉及光、電等領(lǐng)域;由于OPA需要芯片支撐,還包括集成電路材料學(xué);同時(shí)因為其本質(zhì)是通信,又關(guān)系到軟件協(xié)議。楊永成在接受采訪(fǎng)時(shí)表示,激光雷達尤其是固態(tài)雷達,是集中度非常高的行業(yè),需要匯聚大量行業(yè)相關(guān)人才共同開(kāi)放,這也使車(chē)載固態(tài)雷達的規?;瘧秒y度陡增。
目前,從事固態(tài)激光雷達研發(fā)的公司包括力策科技和洛微科技等,但由于車(chē)載激光雷達的高門(mén)檻,至今未能實(shí)現規?;?chē)載應用。

2022年世界人工智能大會(huì )上展示的激光雷達 圖片來(lái)源:視覺(jué)中國
同時(shí),半固態(tài)和固態(tài)激光雷達仍有其局限性。國盛證券研報認為,半固態(tài)和固態(tài)只能做到 120°的水平視場(chǎng)掃描;而機械式能夠達到360°掃描,且視場(chǎng)范圍內測距能力的均勻性也更有優(yōu)勢。
由于機械式技術(shù)相對成熟,成立時(shí)間較早的Velodyne、法雷奧、禾賽科技、速騰聚創(chuàng )等行業(yè)先行者多應用此類(lèi)方案,但與此同時(shí),這些主流供應商也不忘逐漸向半固態(tài)和固態(tài)的技術(shù)路線(xiàn)過(guò)渡。如法雷奧、速騰聚創(chuàng )等公司均在近一兩年推出半固態(tài)產(chǎn)品。
而行業(yè)中的后起之秀,如Luminar、華為、大疆旗下的覽沃科技(Livox)等,則更傾向于直接進(jìn)行半固態(tài)、固態(tài)方案的研發(fā),以期實(shí)現“彎道超車(chē)”。目前,Luminar的方案已應用到蔚來(lái)ES7、飛凡R7等新車(chē)型上;Livox首度搭載于小鵬P5;華為憑借Huawei INSIDE整體解決方案,將激光雷達集成于北汽極狐、長(cháng)安阿維塔等品牌旗下車(chē)型。
《全球汽車(chē)激光雷達市場(chǎng)預測》指出,目前機械式激光雷達仍然占據絕對主導地位,2021年出貨量達到1.69萬(wàn)顆,市場(chǎng)規模為12億美元,占據整個(gè)市場(chǎng)的98.3%。不過(guò),2021年機械式的市場(chǎng)份額為94%,相較2020年略微下降了1個(gè)百分點(diǎn)。這些下降的市場(chǎng)份額正是被半固態(tài)、固態(tài)不斷占據,也表明了行業(yè)的技術(shù)趨勢所在。

在機械式占據主流的同時(shí),(半)固態(tài)激光雷達的份額也在不斷提升 圖片來(lái)源:ICV
據ICV預測,到2026年,汽車(chē)激光雷達的市場(chǎng)規模將達到212億美元,機械和(半)固態(tài)激光雷達的數量將分別增加到570萬(wàn)顆和120萬(wàn)顆,分別占93.4%和6.6%。
崛起的中國力量
目前,全球激光雷達市場(chǎng)呈現百花齊放的競爭格局。由于起步較早,以機械式汽車(chē)激光雷達為主的歐美發(fā)達國家企業(yè),仍占據全球市場(chǎng)的70%。不過(guò)作為全球最大的汽車(chē)市場(chǎng),由中國產(chǎn)業(yè)鏈孵化的激光雷達企業(yè)正在快速崛起。
當下,中國已匯聚一批具有一定市場(chǎng)規模的激光雷達企業(yè)。Yole披露的數據顯示,自2018年以來(lái),全球范圍內ADAS前裝定點(diǎn)數量約有55個(gè),其中來(lái)自中國的激光雷達公司占到一半,禾賽科技以27%反超法雷奧排名全球第一,速騰聚創(chuàng )以16%的數量排名中國第二、全球第三。
該機構預計,2022年將有超過(guò)20萬(wàn)顆的激光雷達交付上車(chē),出貨量前五名占全球總量的84%,其中來(lái)自中國將達到三家,依次為禾賽科技、速騰聚創(chuàng )和華為。

2022年,中國激光雷達企業(yè)前裝定點(diǎn)數量將占全球一半 圖片來(lái)源:Yole
值得一提的是,中國激光雷達產(chǎn)業(yè)的擴張并不局限于激光雷達公司本身,而是朝著(zhù)完整生態(tài)系統的方向發(fā)展。Yole高級技術(shù)和市場(chǎng)分析師Pierrick Boulay表示:“中國有幾家企業(yè)專(zhuān)門(mén)盯上了提供組件、設計和軟件的蛋糕。"
目前,除中游的速騰聚創(chuàng )、禾賽科技、覽沃科技、賽瞳科技、圖達通、鐳神智能、華為等激光雷達公司外,用于組建激光雷達的激光器、探測器、芯片、掃描模塊和其他部件等板塊,均有大量中國企業(yè)入局:如面向激光器的炬光科技、瑞科激光、創(chuàng )鑫激光;面向探測器的阜時(shí)科技、光特科技、宇稱(chēng)電子;面向芯片的芯視界、安路科技、圣邦等,形成了規模龐大的上游產(chǎn)業(yè)鏈。
而位于下游的除乘用車(chē)制造商外,還包括物流、智能基礎設施、Robotaxi和配送機器人等多個(gè)應用領(lǐng)域。這些領(lǐng)域在中國的密集發(fā)展,也為激光雷達產(chǎn)業(yè)營(yíng)造出強大而多樣的需求。
更重要的是,相較依賴(lài)于外部制造的海外激光雷達公司,諸如速騰聚創(chuàng )、禾賽科技等中國汽車(chē)頭部企業(yè),已經(jīng)發(fā)展了自身的制造能力,Yole認為,中國激光雷達企業(yè)將在實(shí)現大規模生產(chǎn)方面擁有更多控制權。
中國激光雷達公司的崛起,也直接影響到海外品牌的市場(chǎng)份額及生產(chǎn)環(huán)境。2019年末,激光雷達Velodyne決定裁掉中國辦公室,并將在華銷(xiāo)售模式從直銷(xiāo)模式恢復到“代理模式”,基本放棄中國市場(chǎng)。分析人士認為,Velodyne的退出表明,面對技術(shù)、質(zhì)量上升、成本更低的中國對手,海外品牌優(yōu)勢不再,在競爭中已經(jīng)難以為繼。
國信證券研報預測,到2025年,中國乘用車(chē)激光雷達市場(chǎng)規模將達到241億元,是2021年的18倍以上,占全球規模的45%。從需求量及滲透率角度,2025年國內乘用車(chē)激光雷達需求量預計達到948萬(wàn)顆,是去年的73倍,滲透率則由去年的0.2%增至2025年的14.7%。在市場(chǎng)的熱烈需求下,隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)系統的不斷健全完善,中國激光雷達有望占據更高的份額,并在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的智能化、自動(dòng)化轉型中進(jìn)一步確立主導地位。
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