年终纪事2019 | 激光雷达迈入规模量产

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年终纪事2019 | 激光雷达迈入规模量产

又是一年岁末时。回望2019,新旧力量正面交锋,科技创新加速格局重构,商业生态发生巨大变革。汽车之家行业频道推出《年终纪事2019》(查看所有)特别策划,深访新闻当事人与现象制造者,探讨影响产业命运的焦点话题,诠释行进中的汽车中国。

本期的关注点是激光雷达。尽管特斯拉CEO马斯克笃定其自动驾驶并不需要激光雷达,但业内主流观点依然认为激光雷达不可或缺。在2019年里,更多企业陆续对激光雷达展开攻势,华为、大疆便是典型;更多的主机厂也相继与激光雷达企业携手合作,激光雷达已处“量产前夜”。“欣欣向荣”之下,激光雷达量产所面临的行业问题同样不容忽视。




30秒快速阅读:
  
1、国外相对领先,国内企业也已崛起;资本和企业对激光雷达依然热情,行业已处“量产前夜”。
  2、机械旋转式激光雷达普遍未过车规级认证,成本高昂且难以规模化量产。
  3、固态激光雷达具备成本低和更易过车规的优势。2025年前后或大量应用,但当前成本依然不低。
  4、本土供应商更懂中国市场,且能给车企提供更好的技术支持,在激光雷达大规模量产后更具备性价比优势。


激光雷达仍受资本、企业追逐,迈入量产窗口期

激光雷达主要分为机械旋转式和固态两个技术方向,机械旋转式主要包括16、32、64线等产品,固态则以MEMS(微机电系统,也称混合固态,暂且归类为固态阵营)、OPA(光学相控阵)和Flash(泛光面阵)三种技术路线为主流,并且固态被认为是未来的发展趋势。大多数企业都同时进行着机械旋转式和固态激光雷达的开发,只有Innoviz、Quanergy等少数企业专注于固态技术路线。


当下,激光雷达产业已经涌入了包括传统零部件供应商以及初创公司等在内的众多企业。Velodyne、Innoviz等国外企业在机械旋转式和固态领域均处于领先地位,如Velodyne的16、32、64线等产品,以及InnovizOne固态激光雷达;国内企业正在加紧追赶,速腾聚创、禾赛科技等初创公司也已崭露头角,无论是机械旋转式还是固态,其产品谱系也日益丰富。

近一两年,自动驾驶逐渐由热趋冷,激光雷达行业也颇受影响,不过仍受资本市场和企业追逐。从投融资角度来看,根据相关统计,2019年激光雷达企业获得大额融资就有近十起,其中Innoviz和Luminar分别以1.7亿美元(约合人民币11.8亿元)、1亿美元(约合人民币7亿元)规模融资占据榜首,Ouster(6000万美元)、Velodyne(5000万美元)等紧随其后。


『Velodyne 64线激光雷达』

从企业参与角度来看,华为在2019年10月宣布,将自主研发激光雷达。此外,有媒体消息曝出,大疆旗下面向自动驾驶的激光雷达也将于2020年1月正式启售。继宝马和Innoviz合作后,更多主机厂选择与激光雷达企业携手,诸如一汽与速腾聚创、长城与Ibeo、北汽新能源与visionICs、吉利与Quanergy等。2019年,法雷奥再次获得四家主机厂共计5亿欧元(约合人民币38.8亿元)的订单。同时,博世也于近期宣布其首款车规激光雷达已进入量产开发阶段。由此可见,激光雷达已经走到了“量产前夜”。

激光雷达量产/合作项目(部分)
企业合作或量产项目
InnovizInnovizOne将于2021年应用于宝马L3级自动驾驶汽车
法雷奥2019年获得四家主流车企共计5亿欧元激光雷达订单
博世首款车规级激光雷达已经进入量产开发阶段
Ibeo

与长城、亮道智能合作量产固态激光雷达ibeoNEXT

速腾聚创与一汽合作量产固态激光雷达M1
Quanergy与吉利合作,S3将先配备路特斯汽车
来源:公开资料整理;制表:汽车之家行业组

尽管资本市场和企业对激光雷达依然保持热情,但行业发展所面临的问题也亟待解决。

● 机械式激光雷达面临车规、成本、量产等痛点

对于机械旋转式激光雷达而言,最大的门槛在于很难达到车规级要求。如何在性能、体积和成本之间取得平衡,如何在探测距离、分辨率和水平视角间实现平衡,又如何保证能通过车规级测试?这些都是需要考虑的问题。

当前市面上唯一一款实现量产的车规级激光雷达是法雷奥和Ibeo联合开发的SCALA,2017年该产品率先在世界首款L3级自动驾驶汽车奥迪A8(参数|询价)上实现搭载。不过,法雷奥SCALA是一款4线的低线束激光雷达。而在L3级自动驾驶汽车上,仅需要低线束激光雷达作为冗余备份即可,并不承担主传感器角色。


『法雷奥SCALA』

换而言之,除法雷奥SCALA以外,业内尚无真正过车规级的激光雷达量产产品。广汽集团汽车工程研究院智能驾驶技术部部长郭继瞬表示,“激光雷达基本都在过车规的‘路上’,部分公司的机械式激光雷达产品能满足车规级要求,但通过车规级认证还需要时间。”

从车企的实际使用经验来看,市面上机械旋转式激光雷达的耐久度和稳定性均不够。国内某主机厂技术中心负责人也表示,“机械旋转机构很难保证汽车全生命周期内不出故障,也限制了其在汽车上大规模推广应用。”换而言之,机械旋转式激光雷达难过车规级要求,也意味着已经给自动驾驶发展带来了影响。

其次,高昂的成本在很大程度上阻碍了激光雷达的商业化进程。激光雷达昂贵的原因主要在于技术难度大、研发成本高。2017年前后,Velodyne的64线激光雷达售价高达8万美元(以当前汇率约为56万元人民币)。2018年初,Velodyne将16线激光雷达售价从8000美元下调至3999美元(约合人民币2.8万元)。近两年激光雷达价格大幅下降,部分国产16线雷达产品价格能做到Velodyne的1/3甚至更低,但总体而言现阶段依然不够经济。



『禾赛科技40线激光雷达』

此外,由于机械旋转式激光雷达内部构造非常精密复杂,极大增加了调试、装备等各道工序的难度,完全自动化生产依然存在挑战,良品率同样是痛点。

固态激光雷达或将很快大量应用,当前成本依然不低

从机械旋转式激光雷达所面临的各个门槛来看,低成本、小型化、车规级是激光雷达的发展趋势。固态激光雷达不但具备低成本、性能强的优点,更重要的是没有机械旋转机构,更容易通过车规认证。目前,激光雷达正从机械旋转式,到混合固态,再到纯固态方向演进。

针对固态激光雷达的三种路线:MEMS严格意义上不算固态,只是将机械机构微型化,但技术相对成熟,更加容易量产;OPA是通过调节发射阵列的发射单元时间差,合成特定方向的主光束;Flash不需要像MEMS或OPA那样扫描,可在短时间内发射一大片探测激光“照亮”整个场景。


『InnovizOne固态激光雷达』

固态激光雷达三种技术路线各有优缺点,目前行业也处在探索当中,且都有一些难点需要攻克。博世底盘控制系统中国区市场与战略发展总监丰浩称,“MEMS虽然量产成本低,但是首次投入成本极大;OPA还处在实验室阶段,如果要让其过车规,量产挑战大;Flash不仅探测距离近,功耗也比较大。”另一位供应商人士也认为,OPA和Flash还有待成熟,至少2025年以后才能实现规模应用。



就当下而言,MEMS稍占主流。Innoviz、Velodyne以及速腾聚创等都有MEMS产品。据Innoviz中国区总经理苏淑萍介绍,Innoviz所开发的面向L3-L5级自动驾驶的固态激光雷达InnovizOne将于2020年量产。公开资料显示,宝马将于2021年推出的L3级自动驾驶汽车将搭载该产品。另外,法雷奥也将于2021年推出基于MEMS的第三代SCALA激光雷达产品。

对于固态激光雷达来说,2021年或许是一个关键节点,2024或2025年或许会有比较高的搭载率。亮道智能CEO剧学铭认为,“极限情况下,前沿项目2021年量产,那么主机厂会在2022年起量,大量运用可能再顺延一到两年。”

主机厂对激光雷达是机械旋转式还是固态,其实没有偏好,只要产品满足低成本、性能稳定、过车规等要求。对于即将投产的固态激光雷达而言,亦是如此。上述国内主机厂人士称,“固态激光雷达量产大家都没有经验可循,所谓‘量产’更关键的是成本足不足够低或者产能是否充足。如果不能实现规模化量产,而是十台、百台车的量产那也同样没有任何意义。”



此前,Quanergy曾声称未来要将固态激光雷达成本降到100美元。该国内主机厂人士称,如果固态激光雷达能做到100-200美元(约合人民币700-1400元)是可以接受的范围,这个价位与前视毫米波雷达和角雷达的价格相差不会特别大,规模量产有可能。值得注意的一点是,固态激光雷达的价格也与分辨率有关。该人士认为,如果是等效高线束(32线及以上),上述价格比较理想;如果是等效低线束,则依然太贵。另外,郭继瞬称,站在车企的角度,当前固态激光雷达的成本依然不够低,车企很难接受。由此可见,在规模降本效应发挥前,固态激光雷达在短期内也比较难形成对机械旋转式的完全竞争优势。

  大规模商用后本土企业或更具竞争优势

纵然2025年前后,固态激光雷达可能大量应用,但不意味着其凭借低成本、易过车规量产等优势就一定会全面替代机械旋转式。剧学铭认为,“机械旋转式激光雷达的市场依然存在,且很多初创公司在这方面有着更好的技术积累,不太好说哪个时间点会被固态完全替代。”



单就中国市场而言,激光雷达要真正实现规模量产,首先成本必须足够低,其次要能给车企提供比较好的技术支持,更为关键的是不能被少数国外供应商垄断。目前,“垄断”一词变得比以往更为敏感。

中国本土激光雷达供应商在技术上与国外尚存差距,但他们更理解本国市场行情及客户需求,没有文化上的差异,在合作上也会更便捷。可以预见,在激光雷达充分量产后,本土供应商在产品性价比方面会更具优势。



郭继瞬称,“当前,国外激光雷达性能表现更好,成本也相对较高。国内产品技术上稍微差一点,但总体上性价比比较高。另外,国内激光雷达在售前、售后的技术支持,以及在整车开发过程中为车企所提供的服务会更好。”某国外知名激光雷达厂商高管也给出了类似观点,“从客户的反馈来看,法雷奥的产品质量比较好,国内的产品略差,甚至有些只能用半年。但是国内厂家在提供配件和换货服务上更加积极,以此弥补了短板。”

全文总结:

L3级自动驾驶已临近量产,2020-2021年是多数车企所设定的目标;Waymo之后,其他企业L4级Robotaxi也陆续进入试运营阶段。自动驾驶的不断发展带动了激光雷达市场需求,而激光雷达的产量又反作用于自动驾驶商业进程。激光雷达关键技术如何取得再突破,产量如何快速提升且保证稳定供应是中短期内全行业面临的难题。

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