激光雷達正迎來新的發(fā)展機遇。

　　從2020年開始，無論是傳統(tǒng)車企巨頭，還是新造車公司，都相繼宣布將在下一代新車型上搭載激光雷達。

　　Velodyne、Luminar、Innoviz、Aeye、Ouster、Quanergy、Cepton等多家激光雷達公司也相繼上市。

　　汽車行業(yè)和投資者對這個「含金量」更高的傳感器，關注度在持續(xù)上升。

　　從車企、激光雷達廠商乃至整個行業(yè)發(fā)展趨勢來看，激光雷達大規(guī)模上車的時間點已經(jīng)來臨。與此同時，激光雷達所帶來的實際效果，也將影響整個行業(yè)的發(fā)展。

　　這也意味著激光雷達將迎來大考：

　　激光雷達本身技術發(fā)展路徑、成本、性能等是否能夠支持大規(guī)模上車？

　　在消費端，激光雷達上車后，如何將技術價值轉化為用戶價值？

01、用第一性原理拆解激光雷達成本

　　被馬斯克奉為創(chuàng)新圭臬的「第一性原理」，就是用物理學的角度看待世界，通過一層層撥開事物表象看到里面的本質，再從本質一層層往上走。

　　馬斯克在特斯拉、SpaceX所做的一切，都是圍繞第一性原理展開——幾乎全部自己研發(fā)、制造，瘋狂地降低成本。

　　比如，傳統(tǒng)電池組市場平均價格是600美元/千瓦時，主要電池供應商是松下。馬斯克通過第一性原理發(fā)現(xiàn)，如果從倫敦金屬交易所購買鋰電池組的原材料組合在一起，只需要80美元/千瓦時。

　　他從中發(fā)現(xiàn)有巨大的價格差距，所以特斯拉在2013年開始自己建立了電池廠，投產(chǎn)之后電池的價格可以下降30%，每年可以支持150萬輛電動車對電池的需求。

　　這就是他對第一性原理的應用。

　　既然馬斯克可以用第一性原理解決電池成本昂貴，甚至是SpaceX發(fā)射成本高昂的問題，那么用第一性原理來拆解激光雷達的成本，我們又會發(fā)現(xiàn)什么？

　　激光雷達價格昂貴，除了對性能的追求外，與其本身原材料、整個供應鏈體系都有著密不可分的聯(lián)系。

　　激光雷達的成本主要包含BOM成本、研發(fā)（軟硬件）與IP投入、測試驗證、生產(chǎn)調試等環(huán)節(jié)。

　　（1）原材料按類別劃分，主要有：

　　大約一半來自硬件模塊，包括發(fā)射接收組件、FPGA板、主控板與電源模組等；

　　第二是光學模塊組件，包括轉鏡、棱鏡、窗口玻璃等光通道；

　　最后是結構模塊，包括電機、支架、軸承、殼體等。

　　（2）原材料按部件劃分，主要有：

　　激光發(fā)射器：VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器，面發(fā)光、集成整合、提升光束質量）將逐步取代EEL（邊發(fā)射激光器，邊發(fā)光、依賴手工裝調、效率低、一致性差）；

　　掃描系統(tǒng)：轉鏡、棱鏡、MEMS微振鏡；

　　激光接收器：SPAD（單光子雪崩二極管）和/或SiPM（硅光電倍增管）將取代APD（雪崩光電二極管），感知能力更強、感知距離更遠、延遲也更低；

　　信息處理系統(tǒng)：點云處理、目標識別、通訊等。

　　如何通過新的組合方式或技術革新來降低成本，也是激光雷達從業(yè)者們一直在思考的問題。

　　這就衍生了不同的激光雷達路線。

　　在機械式激光雷達時代，一個Velodyne 64線激光雷達售價高達7.5萬美元，由于是在美國組裝，人工成本就占據(jù)了3萬美元。

　　后來Waymo通過技術革新，用4個模塊代替Velodyne的64線設計，大幅減少人工校準時間，只需要校準4個模塊，效率提高16倍，成本降低了80%。

圖注：搭載于威馬M7車頂?shù)乃衮v聚創(chuàng)第二代MEMS智能固態(tài)激光雷達

　　到了MEMS激光雷達階段，由于發(fā)射和接收激光器大幅減少，BOM成本也相應降低。這一技術路線的主要成本來自MEMS振鏡。

　　而據(jù)供應鏈上的消息，大規(guī)模量產(chǎn)MEMS振鏡，成本可以降低到30-50美元。

圖注：小鵬P5激光雷達版

　　搭載激光雷達的小鵬P5，使用的是大疆激光雷達Livox的產(chǎn)品，百萬級年產(chǎn)量估計BOM成本為260美元，但目前是千級產(chǎn)量，BOM成本大約在500-600美元。

　　Flash激光雷達，由于沒有掃描器，高功率VCSEL和高性能SPAD還處于萌芽階段。萬級像素的Flash激光雷達BOM大約500-700美元左右。未來大規(guī)模生產(chǎn)可以降低到100美元以下。

　　隨著激光雷達量產(chǎn)上車，行業(yè)對未來激光雷達的預期從最開始千元美金級別，下降為400-500美元。隨后，價格逐步趨于穩(wěn)定，在3-5年內降幅不大。

　　「從車企角度來說，訂單的量也影響激光雷達的成本售價。」法雷奧中國CTO顧劍民說到。

　　「激光雷達價格偏高，很大一部分因素在于激光雷達還沒有像攝像頭和毫米波一樣被大批量的應用。」圖達通CEO鮑君威表示。

　　「如果激光雷達應用到前沿的技術，其成本將與工藝成熟度、技術路線成熟度相關，這樣的成本確實很難在一兩年內降下來。當前，大部分激光雷達公司采用的是市面主流的技術路線，這里的降本主要與需求量相關。」一徑科技產(chǎn)品部劉思家告訴汽車之心。

　　在與上述業(yè)內人士的交流中，大家都不約而同指向了一個關鍵詞：規(guī)?；慨a(chǎn)。

　　這指的是，研發(fā)成本與生產(chǎn)成本可隨量產(chǎn)規(guī)模的擴大顯著分攤，并帶來激光雷達價格大幅下探。

　　目前業(yè)內逐漸形成共識，即當激光雷達規(guī)模達到10萬的量級，價格將遠低于1000美元。

　　據(jù)法雷奧公布的2021年度財報顯示：法雷奧激光雷達目前已出貨16萬只。其價格也已經(jīng)遠低于1000美元。

　　除此之外，控制上游元件成本、技術路徑迭代和產(chǎn)業(yè)鏈上下游的專業(yè)化分工也是降低激光雷達成本的主要方向。

　　（1）控制上游元件成本

　　激光雷達公司可通過自研光學元件、芯片等上游產(chǎn)品進而控制激光雷達產(chǎn)品BOM成本。

　　如2019年時法雷奧激光雷達產(chǎn)品Scala的主板成本占比達45%、激光單元占比23%、機械鏡單元占比13%、機械式激光硬件占比10%。

　　如果激光雷達廠商可自研并量產(chǎn)芯片及光學元件，BOM成本將顯著降低。

　　（2）技術路徑迭代

　　由成本較高的機械式向純固態(tài)遷移、由人工成本較高的EEL向可機器量產(chǎn)的VCSEL發(fā)展等。

　　此外激光雷達公司在積極開發(fā)成本較低的FMCW方案及1550nm方案，并持續(xù)探索成本降低新技術路徑。

　　（3）產(chǎn)業(yè)鏈上下游的專業(yè)化分工。這是影響激光雷達價格的重要因素之一

　　銳馳智光CEO姜波向汽車之心表示：

　　當前激光雷達整個產(chǎn)業(yè)鏈還處于初級發(fā)展階段，并不具備專業(yè)化的分工。這也導致能夠滿足車企大批量供應需求的激光雷達廠商并不多。激光雷達想要大規(guī)模上車，首先要解決價格成本和性能之間的相互矛盾問題，其次是供應鏈合理分工以及產(chǎn)量規(guī)模的問題。

02、車企如何選擇激光雷達

　　激光雷達能否真正大規(guī)模上車，最終的決定權掌握在車企手中。

　　當下，國內車企對激光雷達上車的態(tài)度，大致劃分為兩類：

　　一類是敢于嘗試新鮮事物的車企，其側重點更關注的是其產(chǎn)品在整個行業(yè)領先性，即激光雷達在通過車規(guī)的必備前提下，上車時間節(jié)點靠前是剛需。

　　另一類則是傳統(tǒng)車企，其更關注激光雷達公司的體量大小，應用的車型是否有足夠的產(chǎn)能來供應激光雷達。

　　不難看出，選擇激光雷達上車，車企除了關注產(chǎn)品本身外，也關注激光雷達公司是否具備大規(guī)模量產(chǎn)的能力。

　　鮑君威表示，作為感知系統(tǒng)上車，激光雷達的安全性、穩(wěn)定可靠性、抗干擾性、可量產(chǎn)性、使用壽命、美觀性等是車企主要關注的維度。

　　目前，業(yè)內主要通過以下三方面來評價激光雷達本身性能優(yōu)劣：

　　一是探測距離，即場景中物體能否在足夠遠的距離提前被探測和感知到，從而預留出足夠的時間做出反應。

　　二是角分辨率，這決定了場景中所有物體是否可以看得清楚、準確。

　　三是可靠性，即整個激光雷達的架構設計穩(wěn)定可靠，能夠滿足車規(guī)對感知元件的性能和安全要求。

　　顧劍民表示，面向量產(chǎn)車，車企需要的激光雷達在具備車規(guī)級品質和高可靠性外，性能上并不需要追求極致，而是合適就好，畢竟要考慮成本因素。

　　對激光雷達公司而言，車企所關注的維度則包括：

　　首先，是激光雷達公司的整合軟硬件資源能力。

　　激光雷達作為感知傳感器之一，其應用需要與毫米波雷達、攝像頭等多種產(chǎn)品的輔助，確保整個系統(tǒng)有足夠的冗余，以確保整體安全。

　　在相互融合的過程中，激光雷達需要讓車輛能夠在道路上的碎片（如輪胎碎片）和人類駕駛員無法正確看到或預期的障礙物（如前車跌落的貨物）時及時警報。

　　即使它們不在其視野范圍內，通過借助預測算法，激光雷達仍然可以預測行人、騎自行車者、其它車輛的軌跡。

　　其次，是激光雷達公司是否能夠給其提供穩(wěn)定的量產(chǎn)產(chǎn)品。

　　姜波表示，穩(wěn)定主要包含兩個方面，一是可靠的品質，二是可持續(xù)的產(chǎn)量。

　　依據(jù)此，激光雷達公司要滿足車企三方面需求，包括產(chǎn)品性能是否滿足車企應用，生產(chǎn)規(guī)模是否能夠跟車企預期的采購規(guī)模相匹配，質量保障體系是否能夠保證出產(chǎn)的產(chǎn)品都能夠符合質量的要求。

　　目前，真正符合上述車企要求的激光雷達公司數(shù)量并不多。

　　其中，法雷奧第一代激光雷達已經(jīng)量產(chǎn)上車，第二代激光雷達也即將量產(chǎn)上車，實際交付激光雷達數(shù)量超16萬顆。

　　圖達通與均勝合作的位于寧波的產(chǎn)線已經(jīng)安裝完畢，進入準量產(chǎn)狀態(tài)，前期規(guī)劃年產(chǎn)能為10萬臺。

　　為了支持快速增長的量產(chǎn)訂單，禾賽在建的「麥克斯韋」智造中心，號稱設計產(chǎn)能超百萬臺，預計將在今年全面投產(chǎn)。

　　速騰聚創(chuàng)也有自己單獨的生產(chǎn)線，能夠給車企客戶提供穩(wěn)定的量產(chǎn)產(chǎn)品，甚至一度有傳聞稱速騰給華為代工激光雷達。

　　綜上，車企選擇一家激光雷達公司最重要的標準，就是后者能夠持續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)出車規(guī)級、可靠性高的激光雷達產(chǎn)品。

03、激光雷達上車后，能給用戶帶來什么價值？

　　在激光雷達從業(yè)者的眼中，相比于純視覺感知算法，應用激光雷達的多傳感器融合模式具有多重優(yōu)勢。

　　激光雷達是天然的三維傳感器，能夠在時間（白天、夜晚、雨雪天氣等）和空間（隧道、高速、城市道路）上拓寬L3/L4級自動駕駛的使用場景。

　　具體來說，在交通擁堵、道路復雜、環(huán)境干擾、疲勞駕駛等情況下，駕駛者很難及時做出精準判斷，激光雷達的作用就是幫助車輛提前做出決策，進行車輛的安全制動。

　　同時，在大光比、暗光、靜止物體識別上，激光雷達擁有攝像頭無法比擬的優(yōu)勢。

　　其次，自動駕駛系統(tǒng)一般由感知-決策-控制三大要素構成。

　　作為感知系統(tǒng)，激光雷達的遠距離識別能力，也能夠縮短識別物體時間，從而使決策端更能夠游刃有余，這也就間接為用戶提供更加相對舒適的駕駛體驗。

　　第三，在一定安全制動距離內，傳感器如果無法對一些常見小物體進行有效探測，那就極有可能導致車輛側翻、爆胎等惡劣事故。

　　相對來說，激光雷達具有更高級別的角分辨率和更小的光束發(fā)散角，能帶來更精準的探測較遠距離小物體的能力。

　　理論上，激光雷達有諸多優(yōu)點，但激光雷達上車是否有真正的使用價值，業(yè)內褒貶不一。

　　從用戶視角看，激光雷達能否帶來實際價值，將成為用戶是否會選擇搭載激光雷達車型的重要因素之一。

　　支持的一方認為，車型是否搭載激光雷達，在實際體驗感受上有明顯區(qū)別。

　　如AEB功能。Velodyne曾展示利用激光雷達大幅改善行人自動緊急制動系統(tǒng)（PAEB，Pedestrian Automatic Emergency Braking）。

　　測試的場景包括：

　　車輛與成人50%重疊（測試車輛寬度的中間位置）；

　　與成人25%重疊；與兒童50%重疊；

　　與兒童25%重疊，與成人75%重疊，成人位于兒童10英尺的后方；

　　成人位于駕駛員側的前角；

　　以及倒地成人50%重疊。

　　參加測試的兩部車輛以每小時30英里（約48公里/小時）的速度沿直線行駛。

　　測試結果顯示：

　　搭載Velodyne激光雷達PAEB系統(tǒng)（配有Velarray激光雷達傳感器）的車輛在所有測試場景的五次測試中成功地及時停車五次，均避免了碰撞。

　　而搭載使用雷達+攝像頭技術PAEB系統(tǒng)的車輛在每個測試場景中均以失敗告終。

　　從測試的結果來看，激光雷達的感知確實要比攝像頭，具有可準確獲取目標信息、抗干擾能力強、探測范圍廣、近全天候工作等優(yōu)點。

　　反對的聲音則認為，在最真實的需求下，實際上激光雷達還沒有發(fā)揮真正的作用，現(xiàn)階段車企對激光雷達還是硬件預埋和選裝的心態(tài)。

　　有業(yè)內人士甚至直言：「現(xiàn)階段國內很多車廠上激光雷達真的是為了安全嗎？其實大家并沒有實際可用的自動駕駛，是否搭載激光雷達，更多是出于對車型產(chǎn)品的定位區(qū)隔，帶激光雷達就是高端車型，沒有激光雷達就是低端車型?！?/p>

　　即將在2022年發(fā)布或交付的車型中，如蔚來ET7、理想L9、小鵬G9、智己L7、飛凡R7等均搭載了激光雷達，都屬于各個車企的中高端車型。

　　從這一現(xiàn)狀看，目前上車的激光雷達與車型的豪華程度相關，豪華車型全系標配，中低端車型為選配。

　　在姜波看來，激光雷達更多的是裝配在以科技屬性為主要賣點的品牌上，比較典型的是造車新勢力。

　　他認為，激光雷達真正大規(guī)模上車，百萬臺是一個起點。在這樣的規(guī)模下，激光雷達才算是車上的一個常規(guī)零部件，而非一個小眾奢侈品。在此之前的小批量樣車，更多是探索和秀肌肉的成分。

　　顧劍民表示，提高汽車包括乘客以及道路上其他車輛和使用者的安全，是激光雷達最主要的任務。只有確保這一點，這一技術才能夠真正給用戶帶來實際價值，真正走向市場。

　　與此同時，這也在考驗車企的自動駕駛研發(fā)能力，包括傳感器融合技術和系統(tǒng)工程能力。

　　如果車企研發(fā)能力強，在感知融合、AI識別算法上有積累，就有可能通過更少的激光雷達來實現(xiàn)更高等級、更穩(wěn)定的自動駕駛或ADAS功能，事半功倍。

　　當前，激光雷達已經(jīng)進入上車前夜，包括法雷奧、Velodyne、Luminar、Cepton、Innoviz、速騰聚創(chuàng)、禾賽、一徑科技等激光雷達公司，先后拿到車企訂單。

　　在去年的廣州車展上亮相的13款前裝激光雷達新車型中，搭載速騰聚創(chuàng)產(chǎn)品的多達6款，包括智己L7、威馬M7、小鵬G9等車型。

　　今年交付的蔚來ET7、ET5則選擇全系標配圖達通的獵鷹激光雷達。

　　理想L9則選擇搭載禾賽AT128激光雷達，除理想，禾賽還拿下了包括集度、高合、路特斯等車企的前裝定點，預計在今年開始量產(chǎn)交付。

　　新款梅賽德斯-奔馳S級轎車也將成為全球首款搭載法雷奧第二代激光雷達SCALA2的車型，并實現(xiàn)了60km/h時速以下的L3級別的自動駕駛。目前法雷奧正在開發(fā)的SCALA 3激光雷達，將L3級別自動駕駛的最高車速提升至130km/h。

　　一徑科技現(xiàn)仍聚焦在多個細分領域，如商用車、Robotaxi和AGV機器人等，已經(jīng)拿下包括自動駕駛卡車應用商贏徹科技、末端無人配送京東、Robotaxi企業(yè)元戎啟行等公司量產(chǎn)訂單。

　　盡管多家企業(yè)激光雷達即將量產(chǎn)上車，但這一市場發(fā)展仍處于早期，需要越來越多的激光雷達公司來推動整個市場規(guī)模的擴大，未來或許有更多的玩家乃至巨頭進入這一行業(yè)。

　　激光雷達最終將會發(fā)展到什么階段，將取決于激光雷達上車之后給用戶帶來的實際價值是否能夠被用戶所接受。

　　培養(yǎng)用戶對自動駕駛的使用習慣，也將是車企推廣L3及以上自動駕駛的難題之一。

　　注：感謝法雷奧CTO顧劍民、圖達通CEO鮑君威、銳馳智光CEO姜波、一徑科技產(chǎn)品部劉思家對本文的幫助。