爆发前夕的车载激光雷达 孕育千亿蓝海市场

2021-05-15 11:41:00
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摘要:智能汽车的兴起,让自动驾驶技术也不断更新迭代。在去年2月份,我国便公开表示智能汽车的标签便是需要搭载先进的传感器。目前较为主流的车载传感器为毫米波雷达、车载摄像头、超声波雷达等,但随着自动驾驶技术的不断提升,对于传感器的要求也越来越高,激光雷达开始受到了智能汽车厂商的青睐。

智能汽车的兴起,让自动驾驶技术也不断更新迭代。在去年2月份,我国便公开表示智能汽车的标签便是需要搭载先进的传感器。目前较为主流的车载传感器为毫米波雷达、车载摄像头、超声波雷达等,但随着自动驾驶技术的不断提升,对于传感器的要求也越来越高,激光雷达开始受到了智能汽车厂商的青睐。
有意思的是,近期发生了许多新能源汽车的事故,其中有许多新能源汽车并没有搭载激光雷达,尽管不能武断的下结论认为这些事故都是与没有装载激光雷达有关,但激光雷达可以有效帮助汽车实现更好的自动驾驶却是事实。
这一点可以从激光雷达市场发展情况看出,据市场分析公司TrendForce报告预测,随着ADAS、自动驾驶汽车、工业、智慧城市的发展,激光雷达市场将从2020年的6.82亿美元增长至2025年的29亿美元,而ADAS和自动驾驶汽车成为其中最大的收入来源。
激光雷达市场现出千亿蓝海 2025年大规模量产
激光雷达可以有效帮助车载系统了解车辆周围存在的障碍,拥有精度高、夜间效果好、同步建图功能优秀等特点,且无需深度学习算法,可以直接获得物体的距离和方位信息,能够让汽车快速采取相应措施,由于电脑的反应速度如今通常要比人类反应更快,因此激光雷达可以有效的提升驾驶安全。

全球与中国激光雷达市场规模|Frost&Sullivan


据调研机构Yole预测,在2030年全球车载激光雷达(L2-L5)出货量总额约在2390万个,销售总额超过139亿美元。德邦证券预测2025年全球/中国市场激光雷达在下游配套汽车量产领域空间将有望分别达108.0/47.6亿美元。
艾迈斯半导体与欧司朗大中华区汽车事业部市场应用及业务发展总监金安敏在接受电子发烧友采访时表示,看到中国市场对车载激光雷达的需求非常火热,很多“造车新势力”和新能源车品牌都公布了激光雷达以及自动驾驶的规划。从明年2022年开始,会陆续看到一些品牌交付配备车载激光雷达的车型。
同时,随着汽车智能化程度加深,需要的传感器数量也在快速增加,如L3级智能汽车需要配备10个超声波雷达、8个毫米波雷达、8个摄像头以及1个激光雷达。极狐阿尔法S华为HI版便搭配了3个激光雷达(左前、右前以及中间)、13个摄像头、6个毫米波雷达、1个车顶惯导、1个域控制器。

激光雷达与其它传感器优势对比|开源证券研究所


此外,小鹏宣布推出首款量产激光雷达的车型,本田LEGEND、奔驰S级、丰田雷克萨斯LS、长城等厂商也陆续宣布2021年要上市激光雷达车型。
针对火热的市场,金安敏表示中国消费者普遍更年轻,也更喜欢新事物,对自动驾驶的尝鲜和体验会带来一波激光雷达需求明显的增长。
不过需要注意的是尽管激光雷达市场发展前景可期,但现阶段激光雷达在商业化落地仍然较难。此前有许多资本市场的观点认为,激光雷达将在2018年或者2019年进入量产节点,但一些业内人士并不如此认为。
虽然在2022年就能够看到许多汽车开始搭载激光雷达,但想要大规模量产,岭纬科技销售及市场总监芮明昭在接受采访时表示,车载激光雷达大规模落地,还需要一段时间,乐观点看2025年会有一定规模。
同时芮明昭还认为,激光雷达是真三维测量,可以带来实时的准确的3D感知信息给车辆,随着规模化应用普及,价格会大幅度降低,未来一些近距离补盲激光雷达可能会比现在的毫米波雷达或摄像头更为便宜,在车载应用上,主要是看传感器承担的作用还有安装覆盖角度范围,以及各个传感器的功能确定使用数量,但可以肯定的是,激光雷达会应用越来越多,而且会成为自动驾驶或高级别辅助驾驶的核心传感器。
激光雷达的落地难点在哪?
激光雷达的商业化是一项庞大的工程,既要开发软件及算法,又要进行硬件的制造,仅凭一家企业很难完成整个工程。同时对于激光雷达是否要应用在新能源车中,在2020年便发生过一场著名的争论,争论双方的主角为特斯拉CEO马斯克以及小鹏汽车的创始人何小鹏。
对于激光雷达,马斯克一直都不看好,在2019年甚至公开在自家的新品发布会上表示对激光雷达的嫌弃之情。
当小鹏汽车宣布要在2021年生产的车型上使用激光雷达时,马斯克发布言论称,“他们(小鹏)有特斯拉的旧版本软件,没有我们最新的神经网络计算机。”并且还在随后直言小鹏汽车抄袭特斯拉代码。
小鹏汽车创始人何小鹏也在随后回怼,表示发布的包含激光雷达的下一代自动驾驶架构,让西边的某人很不爽。
对此,芮明昭表示特斯拉首先考虑的还是成本问题,激光雷达目前来说成本比相机还是要高出不少,对于特斯拉这种想推动普及电动汽车车厂来说,成本是一个重要的考虑因素。
据了解,特斯拉所采用的单目摄像头成本在150-600元之间,更复杂的三目摄像头成本也在千元以内。相比之下,激光雷达成本就要贵了不少。如2020年初览沃对外推出的两款激光雷达产品,其中Livox Horizon零售价低至6499元;Tele-15零售价低至9000元。如此高的成本,对于不少企业而言也是一个较大的负担。
因此目前超过1000美元的激光雷达一般会装载在高端车型上,而500美元以下的激光雷达多应用在中等大众车型,200美元以下的产品则是搭载在低端普通车型上。
金安敏认为,目前了解的国外用户对于激光雷达的落地比国内会更加审慎或者保守些。普遍国外汽车品牌对于规模化上车载激光雷达的时间计划都相对比较晚,普遍都在2024以后。
而汽车客户会比较关注激光雷达是否通过车规要求,长期可靠性如何,以及成本,此前激光雷达无法大规模使用的很大一个障碍就是成本。预计最终激光雷达可以做到几百美金的水平,来推动规模化的使用。
对于激光雷达的成本,芮明昭认为,激光雷达的成本现在已经降低不少,而且随着应用的进一步扩大,未来成本会让汽车厂商能够接受,而且传感器从2D到3D的升级迭代是必然趋势,激光雷达的未来不仅仅是一个单一产品,他会结合传统的2D相机,融合成为3D相机,这个传感器本身会有真三维深度信息的输出和颜色信息输出,岭纬科技如今做的产品就有这个特性。
成本降低需求让激光雷达从机械式向固态发展
想要提升激光雷达的装配率,降低成本无疑是一个有效的方法。从技术与成本角度来看激光雷达激光器VCSEL(垂直腔表面激光发生器)要优于EEL(边发射激光器),EEL激光器需要进行切割、翻转、镀膜、再切割的工艺步骤,往往只能通过单 颗一一贴装的方式和电路板整合,而且每颗激光器需要使用分立的光学器件进行光束发散角的压缩和独立手工装调,极大地依赖产线工人的手工装调技术,生产成本高且一致性难以保障。
VCSEL其发光面与半导体晶圆平行,具有面上发光的特性,其所形成 的激光器阵列易于与平面化的电路芯片键合,在精度层面由半导体加工设备保障,无需再进行每个激光器的单独装调,且易于和面上工艺的硅材料微型透镜进行整合,提升光束质量。
在进行车规认证时,固态激光雷达相比机械激光雷达更有优势。芮明昭介绍到,车规认证对激光雷达的机械震动、温度、EMC/EMI等指标有着严苛要求,所涉及的测试项目有100多项,还要遵循ISO 26262功能安全标准,在实际的操作过程,各个车厂有自己的企业标准,也是需要达到并满足的,还要随车进行夏季和冬季测试,全程完成了才算是真正达到能够上车标准。目前岭纬科技TitanM1系列固态高分辨率激光雷达已经在第三方实验室按照车规级标准通过了相关的认证测试。
采用电机机械旋转或扫描结构的激光雷达,在振动和冲击测试项目中会有很多挑战,另外还需要关注可靠性和耐久性,特别在汽车应用上,有可能单项测试会通过,但是时间长了会快速疲劳失效,对后面维护和质保带来隐患,而在这个方面没有电机旋转的固态激光雷达会更有优势。
从技术角度上看MEMS方案也将是激光雷达最佳的选择,MEMS采用的是微振镜操纵元件,减少激光器和探测器的数量有利于大幅降低成本,但是由于车载工作环境震动较大,目前MEMS车载可靠性仍有待提升。
芮明昭表示,技术挑战来自市场的需求,岭纬科技在2016年公司成立之初就研究并开发基于MEMS技术路线的固态高分辨激光雷达,到目前综合来看MEMS技术路线依然是最优的上车激光雷达技术路线。
不过对于艾迈斯半导体与欧司朗集团而言,不论是选择哪种方案,他们都可以给出相应的产品。金安敏表示,集团拥有完整的激光雷达发射端技术产品,包括全球领先的EEL(边发射激光器)和高功率VCSEL(垂直腔表面激光发生器)产品。公司同激光雷达产业的主要玩家都有深入的合作,这些企业的许多拳头产品采用了艾迈斯半导体与欧司朗产品。公司的产品符合高可靠性的车规要求,拥有业界无与伦比的规格性能,以及充分的产能规划来满足交付的要求。大量的激光雷达客户都对艾迈斯半导体与欧司朗集团的技术和产品有很高的口碑。
小结
目前激光雷达市场正处在市场爆发的前夕,想要实现更高级别的自动驾驶,要么软件升级,要么硬件升级,特斯拉选择了软件,而国内厂商选择了硬件,也就是激光雷达。但目前来看,激光雷达成本过高,技术也尚未彻底成熟,大规模落地还需时间。但不论怎样,未来智能汽车的升级,必然是硬件+软件的共同升级,激光雷达能否承担起自动驾驶硬件升级的重任,让我们拭目以待。

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updated: 2021-10-16 05:01:38