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汽車製造

「芯視野」華為們都在押注 激光雷達的勝算與焦慮

星之球科技 來源:愛集微APP2021-04-13 我要評論(0 )   

近日,來自以色列的激光雷達供應商Innoviz成功曲線上市,完成了3.71億(yi) 萬(wan) 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克。盡管被寄予厚望的...

 近日,來自以色列的激光雷達供應商Innoviz成功曲線上市,完成了3.71億(yi) 萬(wan) 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克。盡管被寄予厚望的“fun88官网平台雷達第一股”禾賽科技撤回IPO申請,業(ye) 界對激光雷達的追捧卻有增無減。

無論是小鵬、蔚來、百度等造車新勢力,還是一汽、長城等傳(chuan) 統大廠,無不爭(zheng) 先恐後進行投入。將重心轉移到汽車的華為(wei) 更是親(qin) 自下場,誓用自己的產(chan) 品改寫(xie) 市場格局。

麵對這個(ge) 價(jia) 值180億(yi) 美元的市場,中外各路選手都在蓄勢待發,今年能否成為(wei) 破局之年呢?

脫離質疑

狂人馬斯克一向對自動駕駛的技術選擇頗為(wei) 激進,唯獨對“激光雷達”不感冒,“激光雷達是個(ge) 愚蠢的解決(jue) 方案,誰用誰倒黴(Lidar is a fool, Anyone relying on lidar is doomed)”的言論就出自他口中。

馬斯克認為(wei) 強大的主控芯片、攝像頭、毫米波雷達和算法的組合就能搞定一切。不過,從(cong) 事過激光雷達開發的投資人劉明(化名)認為(wei) 另有原因:“在馬斯克開發自駕之初,激光雷達的成本要達好幾萬(wan) 美元,他自然不會(hui) 選擇了。”

作為(wei) 行業(ye) 鼻祖的Velodyne公司,其64線雷達最高可賣到70萬(wan) 美元一台,入門級的16線雷達也要賣8000美元。即使經過幾次調價(jia) ,主流激光雷達的價(jia) 格已經下探至3000美元,還有一些國內(nei) 廠商將價(jia) 格做到1000多美元,但是與(yu) 其他方案相比,其仍顯價(jia) 格過高。

比如,攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達平均成本分別為(wei) 60美元、12美元、90美元,按當前1個(ge) 前視攝像頭+ 4個(ge) 環視攝像頭+12個(ge) 超聲波雷達+3個(ge) 毫米波雷達的主流組合,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。因為(wei) 與(yu) 攝像頭、毫米波雷達等方案相比,激光雷達具有高性能、高分辨率、高精度等非常明顯的優(you) 點。

激光雷達以激光信號來探測目標,不但可以獲得位置信息,還可以根據反射率來區分目標物質的不同材質。由於(yu) 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。並且,利用多譜勒成像技術,激光雷達可以創建出目標清晰的3D圖像,這是其無可比擬的優(you) 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(wei) 基調的物體(ti) 時,則可能會(hui) 判斷成雲(yun) 朵甚至認為(wei) 沒有障礙物。特斯拉的事故就說明了這個(ge) 問題,即便還配備了毫米波雷達,但受限於(yu) 感知距離較短,如果車速過快,係統也無法迅速響應。

理想汽車首席執行官李想曾表示:“攝像頭+毫米波雷達的組合像青蛙的眼睛,對於(yu) 動態物體(ti) 判斷還好,對於(yu) 非標準的靜態物體(ti) 幾乎無能。視覺在這個(ge) 層麵的進展幾乎停滯,哪怕是動態,車輛以外的識別率也低於(yu) 80%,千萬(wan) 別真當自動駕駛來使用。”

再不用說弱光和黑暗環境下,激光雷達的表現更遠勝攝像頭。因此,穀歌Waymo、國內(nei) 的百度Apollo等都以激光雷達主導,搭配攝像頭、毫米波雷達等元件一起來使用。業(ye) 界也基本達成共識,不依靠激光雷達,實現有效的L2.5級以上自駕是非常困難的。

2020年的CES就成了激光雷達的狂歡節,來自全球30多家廠商的產(chan) 品讓汽車行業(ye) 目眩神迷。無論是產(chan) 品的核心性能指標(視場角、分辨率、測距範圍)、還是關(guan) 鍵的價(jia) 格(1000美金成為(wei) 分水嶺),激光雷達都展示了能全麵商用的實力。

到2020年末,華為(wei) 也正式發布了車規級96線激光雷達產(chan) 品,更是為(wei) 這個(ge) 市場又點了一把火。

條條大路通羅馬

激光雷達的分類非常複雜,一個(ge) 經常出現的分類是按線數(激光光束數量)來劃分,因為(wei) 線數的多少就決(jue) 定著激光雷達的掃描精度,也劃分了產(chan) 品的具體(ti) 檔次。

根據線數的不同,激光雷達又具體(ti) 分為(wei) 2D、2.5D(1,4,8線)和3D(16,32,64線)三類產(chan) 品。按照業(ye) 內(nei) 的認知,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線激光雷達的價(jia) 格非常“感人”,一般在上萬(wan) 美元左右。因此,華為(wei) 推出的96線激光雷達號稱要將價(jia) 格降到200美元左右,無疑在市場上掀起了巨大的波瀾。

如果按掃描結構劃分,激光雷達又可以分為(wei) 兩(liang) 大類:機械式和固態激光雷達。機械式的裝配困難、掃描頻率低;固態激光雷達有3種實現方式:MEMS、Flash和光學相控陣(optical phased array, OPA)。

最早期的產(chan) 品就是機械式激光雷達,這也是技術最成熟的產(chan) 品,目前主要應用於(yu) Robotaxi(自駕出租車)領域,屬於(yu) 市場主力。從(cong) 商業(ye) 化的角度來看,機械旋轉式雷達成本高,體(ti) 積大,且很難通過車規級驗證,不適合自動駕駛汽車的前裝量產(chan) 。

將機械掃描係統進行革新,就出現了MEMS(微機電係統)激光雷達。其采用了MEMS微鏡,把所有的機械部件集成到單個(ge) 芯片上,利用半導體(ti) 工藝生產(chan) ,不需要機械式旋轉電機,而是以電的方式來控製光束。由於(yu) 微鏡振動幅度很小,頻率高,成本低,技術成熟,主流的方案都在向MEMS方向靠攏。

MEMS激光雷達也被稱為(wei) 半固態激光雷達,與(yu) 之相對的則是全固態激光雷達。OPA激光雷達就是一種全固態激光雷達,由光電元件陣列組成,通過控製每個(ge) 元件發射光的相位和振幅來控製光束,無需任何機械部件。

OPA激光雷達具有無慣性器件、精確穩定、方向可任意控製等優(you) 點,成為(wei) 近年來研究的熱點,液晶、集成波導光學相控陣等固態技術方法層出不窮。

因其體(ti) 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製,離落地還有一段較長的路要走。

最前沿的是Flash激光雷達,雖暫時無法同時滿足遠近成像的要求,但隨著單光子麵陣探測技術的成熟,有望成為(wei) 未來的激光雷達技術路線方向。

圖 各種激光雷達比較(來自銀河證券)

自動駕駛的巨大需求是激光雷達技術演進的動力和目標。按照目前全球主要汽車製造商的預估,1000美元以下是L4自動駕駛的激光雷達規模化采購的價(jia) 格目標,而L2+、L3的價(jia) 格目標在500美元以下。

為(wei) 了解決(jue) 成本問題,各家廠商正在固態激光雷達的三條技術路線上精耕細作,都希望將價(jia) 格降低到幾百美元,甚至100美元以下。

不過業(ye) 內(nei) 人士指出,激光雷達廠商要在未來的競爭(zheng) 中脫穎而出,技術路線並不是最重要的,能否商業(ye) 化應用才是取勝關(guan) 鍵,而這取決(jue) 於(yu) 其是否能平衡光源、接收、光路控製等方向的成本、量產(chan) 進度以及其可靠性。

還有一點,每家汽車原始設備製造商(OEM)和汽車一級供應商均有著不同的要求(視場角、探測距離等參數,以及安裝激光雷達的位置)。因此,這個(ge) 市場不一定會(hui) 形成一家獨大的局麵。

一步之遙

從(cong) 2020年開始,多家車企就宣布了將激光雷達用在量產(chan) 車型的計劃。小鵬汽車宣布與(yu) 大疆孵化的Livox覽沃科技達成合作,2021年推出的新車將使用其定製版的車規級激光雷達;蔚來ET7將搭載Innovusion配套的激光雷達;長城的咖啡智能平台首款車型“摩卡”將搭載Ibeo配套的激光雷達;北汽集團旗下高端品牌ARCFOX則搭載了華為(wei) 的解決(jue) 方案。

一時間,2021年成為(wei) 激光雷達規模商用元年的聲音不絕於(yu) 耳。不過,很多業(ye) 內(nei) 人士對此還是持保守的態度。

圖 國內(nei) 滿足車規要求的部分激光雷達產(chan) 品

激光雷達要想成為(wei) “車規”級產(chan) 品,必須要同時滿足“成本夠低”、“可靠”以及“可量產(chan) ”三個(ge) 重要條件。

如果依照這些標準,業(ye) 內(nei) 人士並不認為(wei) 現在的激光雷達能真正達到自動駕駛的要求,還存在著穩定性差、壽命短等諸多問題,即使勉強上車,後麵難保不出現問題。

“從(cong) 產(chan) 業(ye) 鏈來看,因為(wei) 上遊核心的一些電子元器件、技術支持不成熟,短期內(nei) 很難有量產(chan) 產(chan) 品落地。”劉明告訴集微網,“現在比較成熟的還是機械掃描式的,但隻能做自駕驗證,沒有上車的價(jia) 值。不管是MEMS還是OPA,現在都不成熟。”

“MEMS振鏡特別難做,國內(nei) 現在有幾家在做,都沒有量產(chan) ,國外雖然有批量出貨,但是非常貴。”劉明補充道。

技術的不成熟也就使得產(chan) 品成本很難降低。華為(wei) 智能汽車解決(jue) 方案BU總裁王軍(jun) 此前表示:“在成本方麵,華為(wei) 的96線激光雷達,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。”

劉明認為(wei) 華為(wei) 現在的做法是“虧(kui) 本掙吆喝”,強行降價(jia) 以實現裝車量產(chan) ,期望由量產(chan) 帶來的規模效應反過來降低成本。這條路也是其他公司所推崇的,不過能否成功,還需要後續很多的努力。

即使過了技術關(guan) ,激光雷達的可靠性、穩定性這些隱性指標也要達標,確保功能安全,這就還需要激光雷達公司擁有很高的品質管控能力和批量交付能力。華為(wei) 應該具備這種能力,但是對很多初創公司,情況也就難說了。

“所以,2022年或許才是激光雷達全麵商用之年,而整個(ge) 行業(ye) 也已經過了導入期和成長期,接下來將會(hui) 麵臨(lin) 全麵的洗牌階段。”劉明最後表示。


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