車載激光雷達的降本邏輯,除了前裝量產(chan) 規模的加速,還有背後核心供應鏈的驅動。這也被視為(wei) 激光雷達新周期的核心競爭(zheng) 力。
Lumotive是一家由微軟創始人比爾·蓋茨投資的初創公司,為(wei) 激光雷達公司提供基於(yu) 波束轉向技術的核心元器件,采用液晶超表麵(LCM)和矽製造工藝,大幅度提升製造效率水平。
過去數年時間,數家激光雷達公司轉向基於(yu) MEMS微鏡或光學相控陣等創新的固態解決(jue) 方案。不過,由於(yu) MEMS微鏡的光學孔徑較小,光學相控陣的效率較低,這兩(liang) 種方案都缺乏真正的高性能。
而Lumotive的方案,開創性地基於(yu) 獨特的LCOS定製工藝,將半導體(ti) 芯片轉換為(wei) “動態顯示器”,利用超材料的光彎曲特性操控激光束偏轉。LCM芯片不含運動部件,采用成熟的半導體(ti) 製造工藝和LCOS技術,具備低成本、高可靠性、小尺寸、靈活可集成(比如,與(yu) 前大燈的集成)優(you) 勢。
本周,Lumotive公司宣布獲得來自三星集團旗下風險投資公司領投的新一輪融資,同時,該公司證實,目前有超過24家公司與(yu) 其合作,利用其獨特的芯片設計開發新的激光雷達方案。
而在過去幾年時間,激光雷達公司也在加速芯片自研進程。
去年11月,車規級MEMS激光雷達解決(jue) 方案提供商「一徑科技」完成了數千萬(wan) 元美金C輪融資,加快核心芯片自研進度成為(wei) 這家公司的下一個(ge) 新目標,最終目的是降低綜合BOM(物料清單)成本。
“芯片自研是核心競爭(zheng) 力,”在禾賽科技CEO李一帆看來,正如燃油車時代,知名車企一定會(hui) 自研發動機。采用自研芯片的方式,可有效提升產(chan) 品質量,降低成本,簡化供應鏈,同時優(you) 化性能。
目前,禾賽出貨量最大的半固態激光雷達AT128即是搭載了自研的第二代芯片,基於(yu) 純固態電子掃描技術(E-Scanning),實現128組激光接收通道的陣列集成,大大提高產(chan) 品的集成度。
而去年推出的FT120補盲激光雷達,搭載的是第三代芯片。相較於(yu) AT128,FT120的單個(ge) 芯片上集成了由數萬(wan) 個(ge) 激光接收通道組成的麵陣,在更小的體(ti) 積內(nei) 實現更高的點雲(yun) 密度。
“FMCW技術將受益於(yu) 英特爾的矽光子學製造專(zhuan) 長,因而進一步降低成本。”就在2020年底,mobilesye宣布了2025年自動駕駛汽車傳(chuan) 感器係統發展計劃,自研激光雷達。
而從(cong) 目前的激光雷達的成本來說,並非規模化的真正起點。從(cong) 1000美元、500美元,何時可以下探到300甚至是100美元以內(nei) ,將是決(jue) 定性的拐點。
按照Luminar去年對外發布的消息,公司通過收購兩(liang) 家核心零部件公司合作進行持續的工藝改進。“100美元的成本才是激光雷達大規模上車的重要關(guan) 鍵裏程碑。我們(men) 收購的上遊InGaAs芯片公司的年產(chan) 能約在100萬(wan) 顆左右。”
Luminar在垂直整合方麵,先後收購了Black Forest Engineering(BFE)和OptoGration Inc.,前者是一家非標準集成電路設計、工程測試公司,後者是1550nm InGaAs光電探測器芯片公司。
通過上述兩(liang) 家的技術融合,Luminar將InGaAs激光雷達接收器與(yu) 專(zhuan) 用集成電路設計配合使用,從(cong) 而提升光子效率和動態範圍。“一旦規模化量產(chan) ,成本可以降至數美元範圍。”
一徑科技,也在加大核心芯片(接收端和ASIC芯片)研發投入,目的是從(cong) 底層技術上優(you) 化現有激光雷達的性能。“最終,我們(men) 希望用少數幾顆芯片來實現整個(ge) 固態激光雷達的解決(jue) 方案。”一徑科技CEO石拓表示,“更高的係統集中度將帶來更低功耗,大幅降低激光雷達的價(jia) 格。”
“在優(you) 化收發結構、關(guan) 鍵器件芯片化以及量產(chan) 等方麵的努力,為(wei) 高性價(jia) 比車規級激光雷達的大規模量產(chan) 提供了可能性。”小鵬汽車副總裁張曉楓表示,該公司也是一徑科技的Pre-C輪領投方。
目前,激光雷達的芯片研發,主要涉及到三塊:激光發射、激光接收以及數據處理。其中,發射端主要是邊發射激光器(EEL)、垂直腔麵發射激光器(VCSEL)、固態激光器以及光纖激光器四種,目前,不少芯片廠商都在主推VCSEL。
而Lumotive的光束轉向模塊,就可以與(yu) SPAD陣列、低功耗VCSEL形成高效的完整激光雷達芯片組合方案。
“在縮小激光雷達的尺寸和成本方麵,芯片級激光雷達係統突破,有助於(yu) 大幅降低實現完全自動駕駛的傳(chuan) 感器組合成本。”mobilesye首席執行官Amnon Shashua預計時間點將在2025年左右。
在業(ye) 內(nei) 人士看來,“激光雷達的核心電子元器件正在向專(zhuan) 用集成電路集成,後者具有密度更高、成本更低和可靠性更高等優(you) 點。這種趨勢大致遵循集成電路的摩爾定律,意味著激光雷達體(ti) 積、重量和成本大幅減少成為(wei) 可能。”
比如,mobilesye借助英特爾的3D封裝技術,將CMOS電路與(yu) 矽光子集成,“這種整合是提供性能和成本優(you) 化光收發器的關(guan) 鍵。”同時,通過將矽光子學模塊與(yu) 計算資源集成,可以打破目前使用更多I/O引腳的弊端,從(cong) 而實現更低功耗、更大的計算單元之間的吞吐量和更少的引腳數量。
該公司此前透露,預計每個(ge) 激光雷達SoC的成本在數百美元左右,比目前可量產(chan) 係統的成本低一個(ge) 數量級。更關(guan) 鍵的是,依靠母公司英特爾的自有晶圓工廠,可以將成本的主動權掌握在自己手裏。
這意味著,激光雷達行業(ye) 的競爭(zheng) ,從(cong) 早期的應用和市場創新逐步向真正意義(yi) 的供應鏈技術創新延伸,行業(ye) 的下一個(ge) 周期競爭(zheng) 門檻正在隱現。
高工智能汽車研究院監測數據顯示,2022年1-11月中國市場(不含進出口)乘用車前裝標配搭載激光雷達9.84萬(wan) 台,而從(cong) 今年開始,隨著比亞(ya) 迪、長安、一汽紅旗、上汽、廣汽、集度、路特斯等車企開始進入激光雷達上車周期,將繼續帶動市場增量上揚。
在高工智能汽車研究院看來,目前從(cong) 整車規劃定義(yi) 來看,不同價(jia) 位區間車型仍然會(hui) 在成本、功能以及未來OTA空間的角度來權衡傳(chuan) 感器配置。其中,激光雷達的配置,正是符合了中高端車型在高階智能駕駛上的落地剛需。
高工智能汽車研究院預測,2023年國內(nei) 乘用車前裝標配激光雷達交付將衝(chong) 刺40-50萬(wan) 顆規模,同時,L3/L4的B端運營市場也將受益新政策(智能網聯汽車準入和上路通行試點),共同帶動激光雷達前裝市場呈現雙線並行落地格局。
其中,麵向私人消費市場的車型,將主要以1顆前向、2顆盲區配置為(wei) 主,L3/L4的B端前裝則主要以1顆前向、4顆盲區配置為(wei) 主,預計2025年前裝標配激光雷達交付將有望達到200萬(wan) 顆/年的規模。
同時,激光雷達也是車型技術附加值以及定價(jia) 向上突破的關(guan) 鍵要素之一,同時,依靠激光雷達提供的額外感知能力,可以縮短高階智能駕駛,尤其是城市NOA的落地時間。
轉載請注明出處。