現在的激光雷達在整個(ge) 自動駕駛產(chan) 業(ye) 鏈中扮演的角色正變得越來越重要，它已經可以和計算視覺和雷達傳(chuan) 感器芯片並列為(wei) 自動駕駛三大金剛。

不過，激光雷達可並非隻應用在自動駕駛，它在工業(ye) 自動化、機器人和無人飛行器上也找到了用武之地。除此之外，地圖市場也向激光雷達張開了懷抱。

這並不令人驚訝，畢竟這項技術當年就是為(wei) 地圖繪製而生的。不過，激光雷達技術在自動駕駛汽車上的發展又反哺了地圖，它讓地圖變得更強大也更完善。

事實上，之前研究人員還用激光雷達探索過埋藏在危地馬拉叢(cong) 林中的瑪雅古城。這裏建築繁多，結構複雜，光是各種馬路就有數千條，但“消失”在叢(cong) 林幾個(ge) 世紀後，它的原貌已經被各種植物徹底掩蓋。

這樣新奇的應用加上不斷提升的激光雷達技術，預示著一個(ge) 正在不斷膨脹的龐大市場的到來。ABI Research 預計，車載激光雷達市場規模到 2027 年將擴大至 130 億(yi) 美元。

激光雷達市場的擴大也會(hui) 帶來連鎖效應，其他相關(guan) 市場也會(hui) 一並受益。

法國的技術和商業(ye) 市場研究公司 Yole Développement 預測稱，磷化镓市場能借著這股東(dong) 風在未來五年內(nei) 實現 79% 的年複合增長率，2022 年市場規模擴大至 4.6 億(yi) 美元。

Yole認為(wei) ，磷化镓非常適合高性能和高頻應用。“激光雷達、無線充電和封包追蹤均屬於(yu) 高端中/低電壓應用，磷化镓則是唯一能滿足要求的。”Yole 市場分析師 Ana Villamor 解釋。

因此，激光雷達供應商在接近視覺、自動駕駛和 ADAS 買(mai) 主的同時，也在把激光雷達賣給無人機、工業(ye) 係統和地圖等市場的買(mai) 家。

自動駕駛和 ADAS

眼下，激光雷達麵前最大的藍海還是汽車行業(ye) ，研發人員正在想方設法利用固態設計減少激光雷達上的移動部件和整套係統的成本。

“對我來說，激光雷達是個(ge) 非常有趣的係統，因為(wei) 它的各個(ge) 部分都與(yu) 半導體(ti) 相關(guan) 。”西門子旗下 Mentor 公司產(chan) 品戰略主管 Jeff Miller 說。

“矽光子學領域的研發人員做了很多有趣的嚐試，為(wei) 固態激光雷達落地做了不少貢獻。當然，傳(chuan) 統激光雷達領域也有自己的突破，它在激光脈衝(chong) 的供能、控製和功率晶體(ti) 管的設計上有了很多新點子。在數據處理上也有進步，3D 點雲(yun) 產(chan) 出的巨大數據，最終價(jia) 值就是為(wei) 自動駕駛汽車提供必要的信息。”Miller 表示。

最初，自動駕駛汽車搭載的激光雷達係統都是車頂上不停旋轉的傳(chuan) 感器i，但這樣醜(chou) 陋的設計可不符合消費市場的口味。“自動駕駛汽車的商業(ye) 化已經開始了，它的外觀必須符合汽車的審美設計。”Miller 解釋。

這就是激光雷達行業(ye) 新的興(xing) 奮點。“一場競爭(zheng) 正在進行中，大家都在追逐體(ti) 型苗條的廉價(jia) 固態激光雷達。”Cadence 定製和集成電路包裝團隊的研發主管 Ian Dennison 說。

Dennison 明確指出，激光雷達售價(jia) 至少要降至 200 美元以下。“淘金熱才剛剛開始，新創公司和投資額都在不斷增長。不過，不同的公司視角也有差別，它們(men) 需要在 CMOS、矽光子和 MEMS 技術中做出權衡。

Dennison 還表示，激光雷達能提供非常好的深度分辨率，這才是它真正的殺手級功能。

到底有什麽不同？

據雷鋒網了解，激光雷達的發展也刺激了市場對大電流、高頻率、低電阻、低電容功率晶體(ti) 管的需求，而此類產(chan) 品的製作需要用到磷化镓和其它特殊的半導體(ti) 材料。

“業(ye) 內(nei) 有個(ge) 新趨勢，研究人員更願意將高性能的三/四型材料整合進傳(chuan) 統的矽係統。”Mentor 產(chan) 品市場主管 Chris Cone 說。

他總結了這麽(me) 幾點：

首先，激光雷達設計對幾何結構非常敏感，需要極強的矽光子集成電路設計能力，其中還包括基於(yu) 曲線物體(ti) 設計組件的能力，用大量波導管組裝設計組件且符合錐度與(yu) 過渡要求的能力和一套擁有恰當光學、電氣特性建模的多域電路模擬方案；

其次，在進行物理驗證時，研發人員還得對光子結構了如指掌，畢竟標準驗證過程中會(hui) 出現大量的假錯（false error）。

此外，使用標準 DRC 檢驗技術時還會(hui) 生成大量難以充分察覺的誤報（false positive）。他們(men) 隻能用海量測試來找到錯誤之處。

在這樣的背景下，工具提供商開始尋找不同的方法論。

“激光雷達需要新的設計，因此設計工具也得足夠靈活以適應各種新要求。”Cone 說。“不過，整個(ge) 激光雷達設計的流程可以保留，設計完成後通過模擬和版圖驗證來做設計分析依然必不可少。”

一些專(zhuan) 家不願將 MEMS 設備視作固態激光雷達的一部分，因為(wei) 它依然有可移動部件，而且一些激光雷達 供應商也開始用相控陣（OPA）替代 MEMS。

“不同的人會(hui) 走出不同的路。”Dennison 說。“矽光子技術確實適合激光雷達這樣的產(chan) 品，如果你能用它來控製光，就已經與(yu) 最終解決(jue) 方案很接近了。”

如果將 MEMS、CMOS 芯片和光子等技術相結合，則會(hui) 得到一種新的混合技術，不過合作設計起來可不容易。

自動駕駛市場迫切需要兩類激光雷達產品

隨著激光雷達發展前景變得越發光明，投資也洶湧而來。

眼下，矽穀的三家激光雷達公司 Velodyne、Quanergy 和 Cepton 在過去一年裏，業(ye) 務都有了長足的發展。

除了開始為(wei) 科技巨頭、汽車廠商和一級供應商積極備貨，激光雷達公司後麵還跟了一大堆不差錢的新創公司，例如像 Aurora Innovation 這樣聚集了圈內(nei) 最懂自動駕駛汽車的公司。

Velodyne CTO Anand Gopalan 表示：“市場現在迫切需要兩(liang) 樣產(chan) 品：一種是為(wei) 自動駕駛出租車準備的高性能傳(chuan) 感器，另一種則是為(wei) ADAS 應用準備的小型傳(chuan) 感器。”不過，他也看出激光雷達的工業(ye) 應用需求正在快速增長。當然，還有無人機和地圖。

“地圖市場正在不斷進化和發展。”他說道。“我們(men) 的注意力已經從(cong) 提供高分辨率地圖轉移到了為(wei) 自動駕駛汽車提供高分辨率地圖。我們(men) 非常看好這個(ge) 新市場，融合了激光雷達數據的 360 度視場地圖非常重要，因此這個(ge) 領域後勁還很足。人們(men) 已經找到了很多激光雷達跨界應用的方式，令人興(xing) 奮不已。此外，在 ADAS 領域激光雷達也在快速走紅，它很有可能成為(wei) 未來 ADAS 係統的標配。”

值得注意的是，激光雷達在路上有積雪覆蓋的情況下非常管用，因為(wei) 這種情況下計算視覺會(hui) 因為(wei) 道路標線被遮擋而“不知所措”。

其實在車載激光雷達發展成熟的過程中，環境因素是一大挑戰，高溫和低溫條件下它們(men) 的效力都會(hui) 降低，而真正商用的汽車可不能這麽(me) “嬌氣”。

在解決(jue) 這個(ge) 問題的過程中，技術人員也會(hui) 在其他相關(guan) 領域取得突破。

“第一波激光雷達部署完成後，傳(chuan) 感器會(hui) 不斷加碼，其功能也會(hui) 越來越多，隨之而來的是數據量的增大。因此未來幾年內(nei) 整個(ge) 激光雷達產(chan) 業(ye) 鏈都會(hui) 動起來，我們(men) 也能見到更多有趣的產(chan) 品。”Gopalan 說。

Quanergy CEO Louay Eldada 也認為(wei) 激光雷達市場將迎來“大爆發”。

“我們(men) 的夢想正在一步步成真。”他說。“我們(men) 不但拿到了汽車安全和工業(ye) 自動化的大單，地圖和無人機市場的買(mai) 家也找上門來了。”

Quanergy 主打固態激光雷達產(chan) 品，這家公司的目標是要將激光雷達係統級芯片的價(jia) 格降低到 100 美元以下。“激光雷達是 Level 4 係統必備的主力芯片，我們(men) 要為(wei) 汽車行業(ye) 提供強有力的支持。”Eldada 說。

眼下，進入激光雷達市場的公司約有 50 家，但在未來幾年裏該行業(ye) 會(hui) 經曆一輪大洗牌。

當然，短期內(nei) 還是會(hui) 有各種新公司湧進來淘金。2016 年創立的 Cepton 正在打造遠程傳(chuan) 感器，它準備在今年下半年拿出車載產(chan) 品。

Cepton 商業(ye) 開發主管魏煒表示，激光雷達市場的 50 家公司中，隻有不超過 5 家有能力拿出探測距離 200 米以上的激光雷達係統，而今年年底，許多汽車巨頭的自動駕駛原型車就要上路了。

激光雷達市場依然處於初期

從(cong) 車載電子設備的角度來看，激光雷達市場依然處在初期階段。

不過，這技術撕開的口子卻讓我們(men) 看到了它背後龐大的市場。這絕對不是個(ge) 簡單的單一垂直領域，激光雷達技術對其他行業(ye) 的輻射能力會(hui) 變得越來越強。

幾年前激光雷達還是個(ge) 默默無聞的技術，現在卻有了天翻地覆的變化。隨著價(jia) 格的下降，它的應用領域會(hui) 更加廣泛。因此對激光雷達來說，它真正的增長階段還沒到來。