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激光雷達是自動駕駛的眼睛，這項技術(shù)已經(jīng)成為智能駕駛旗艦車型準(zhǔn)標(biāo)配。現(xiàn)在這雙眼睛長什么樣？以鐳神車規(guī)混合固態(tài)激光雷達CH128X2為例，尺寸比上一代更縮小了，高度僅僅45mm，適合把激光雷達嵌入車頂。
現(xiàn)階段，市面上已經(jīng)有不同尺寸、用于不同應(yīng)用場景的激光雷達，圍繞“眼睛”的討論，多是關(guān)于激光雷達的數(shù)量和擺放位置。
大公司總能給出參考答案：2022年百度推出第六代量產(chǎn)無人車——Apollo RT6，搭載了8顆激光雷達，共38個傳感器，可以更大程度適應(yīng)復(fù)雜的道路交通。
激光雷達市場需求正在暴增。僅在去年，就有多家車企發(fā)布了搭載激光雷達的車型。比如，量產(chǎn)車小鵬P5搭載了2顆激光雷達，整車價格不足20萬；長城 WEY 摩卡、威馬M7，同樣將激光雷達的搭載數(shù)量增加到了3顆；Waymo第五代自動駕駛平臺搭載的Pacifica運營車，搭載了5顆激光雷達，其與Zeekr合作的無人駕駛車，預(yù)測搭載了6顆……
激光雷達越來越被需要了，這也促進著激光雷達技術(shù)的快速發(fā)展。如果把時間軸調(diào)回到 2016 年，全球僅有一家能夠量產(chǎn)64線激光雷達的制造商。當(dāng)時，這種技術(shù)稀缺，不僅售價超過 7 萬美元，且供貨周期長達半年之久。而6年后的今天，在經(jīng)歷了技術(shù)迭代、資本熱捧之后，多家咨詢機構(gòu)在研究報告中將2022年預(yù)判為激光雷達量產(chǎn)元年。
那么，激光雷達走向量產(chǎn)的背后需要哪些支撐？需求高起的同時，又如何降低成本實現(xiàn)量產(chǎn)？在激光雷達創(chuàng)造的巨大市場空間中，想要抓住中國市場的結(jié)構(gòu)性機會又要具備什么條件？

01
激光雷達是 L3 級以上自動駕駛的必需品
激光雷達被認為是“自動駕駛的眼睛”，用于智能車輛準(zhǔn)確識別自身位置和周邊環(huán)境，是自動駕駛在感知層必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
此前，對于這顆“自動駕駛的眼睛”是否應(yīng)該是激光雷達，還存在以攝像頭主導(dǎo)+毫米波雷達的 “視覺派”和以攝像頭、激光雷達等多傳感器融合方案的“多傳感融合派”兩種不同方案，但到了去年，隨著自動駕駛從 L2 向 L3 級別邁進的步伐日趨堅定，后者的陣營越來越發(fā)龐大。
具體來說，以特斯拉為代表的視覺感知派認為，人類既然可以通過視覺信息+大腦處理，成為一個合格的駕駛者。那么攝像頭+深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)+計算機硬件，也能達到類似的效果，而且成本可以控制在較低的范圍內(nèi)。
不過，即使有海量數(shù)據(jù)來進行訓(xùn)練，純視覺方案還是存在一些障礙，比如測距精度較差，稍遠一點就無法獲取有效精度；在藍天白云等純色或部分純色的特定場景下，無法提取深度信息造成誤判等。這些障礙，有時會嚴(yán)重影響到處于自動駕駛狀態(tài)汽車的行駛安全，容易引發(fā)大眾擔(dān)憂。
相比來看，即使價位高昂，激光雷達的優(yōu)勢也很明顯：精度較高、探測距離遠、抗干擾能力強，可以主動檢測周圍多物體環(huán)境，獲取周圍環(huán)境點云構(gòu)建3D環(huán)境模型，在雨雪、沙塵、大霧天氣等極端天氣和夜間也可以不受影響。因此，這種性能優(yōu)勢使得大多車廠將激光雷達列為面向L3級及以上級別自動駕駛不可或缺的感知器件。

自動駕駛廠商選擇激光雷達實現(xiàn)上量的首要原因是需求拉動。隨著自動駕駛和智能化帶來的汽車產(chǎn)業(yè)革命，代表未來方向的智能汽車市場滲透率將不斷提高，作為自動駕駛的眼睛，激光雷達等智能傳感器的需求量，也隨智能汽車的市場擴大而水漲船高。
例如，蔚來ET7標(biāo)配的激光雷達供貨方圖達通，其長距離激光雷達位于寧波的產(chǎn)線已經(jīng)安裝完成，前期規(guī)劃年產(chǎn)能10萬臺；另一家做車規(guī)級激光雷達的企業(yè)鐳神與金龍、五菱、東風(fēng)悅享、陜汽等達成合作，其C輪3億元的融資也主要用于籌建產(chǎn)能達50萬臺的徐州生產(chǎn)基地及其全自動化產(chǎn)線。
此外，激光雷達需求端市場規(guī)模不僅限于自動駕駛，據(jù) Frost&Sullivan 預(yù)測，2025 年全球激光雷達市場規(guī)模將達 135.4 億美元，其中高級輔助駕駛、無人駕駛、車聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)機器人領(lǐng)域在激光雷達市場總規(guī)模的占比分別為 34.64%、26.30%、33.81%和 5.26%，僅中國激光雷達市場規(guī)模就將達到 43.1 億美元。
其次，另一轉(zhuǎn)折性因素是 L2 級自動駕駛向 L3 的升級。激光雷達由于探測精度高（5cm）、探測距離相對更長（0-300 米）、可構(gòu)建環(huán)境 3D 模型、實時性好的優(yōu)勢，更能夠滿足 L3-L5 級別自動駕駛需求。所以，當(dāng)車企普遍已經(jīng)實現(xiàn) L2 級別輔助駕駛、并向 L3 級別自動駕駛級別邁進時，激光雷達是實現(xiàn)自動駕駛的必要條件。

02

SPAD 技術(shù)是激光雷達成本降低的關(guān)鍵支撐
與其他視覺方案相比，激光雷達仍存在量產(chǎn)上的致命缺點：好貨不便宜。2022 年能否如預(yù)期一樣實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，壁壘仍在于激光雷達成本的高低。
價格水平適中是實現(xiàn)量產(chǎn)的前提，激光雷達的價位也確實在逐年下降。比如，2017年，鐳神智能將16線機械式激光雷達成本降低了 57%，而單機價格仍高達 2.2 萬元；2019 年，其生產(chǎn)的 32 線激光雷達再次將成本拉低到市面價格的 50%，但仍不便宜；直到2020 年，32 線機械式激光雷達價格降至 3 萬元、16線激光雷達降至6500元以內(nèi)，才具備了實現(xiàn)量產(chǎn)裝車的基礎(chǔ)。
即使價位持續(xù)下降，現(xiàn)階段車載激光雷達的單價仍普遍處于2000美元到上萬美元的高位，哪怕實現(xiàn)量產(chǎn)也是一筆不小的成本。
那么，如何降低成本呢？首先需要對激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈上游進行拆解。具體來說，按照此前媒體對 Velodyne（最早的激光雷達公司） VLP-16 BOM的成本拆解數(shù)據(jù)，預(yù)計激光器、探測器、光學(xué)部件、電路板、電機外殼及結(jié)構(gòu)件成本占比分別為40%、35%、10%、10%和5%。

其中，在占比35%的探測器領(lǐng)域，技術(shù)突破可以實現(xiàn)降本增效目的。如果按照器件結(jié)構(gòu)分類，探測器可以分為APD 探測器（雪崩式光電二極管）、SPAD 探測器（單光子雪崩二極管）以及 SiPM 探測器 （硅光電倍增管，是集成了多個單光子雪崩二極管的光電探測器件）等。目前，車載領(lǐng)域的探測器以APD為主，其他應(yīng)用領(lǐng)域以SiPM居多。

就車載領(lǐng)域來說，想要降本，從 APD 向 SPAD 的研發(fā)創(chuàng)新幾乎是探測器行業(yè)公認的發(fā)展方向。一方面是因為對車載領(lǐng)域的探測器提出了更高的要求，采用APD的激光雷達，存在體積大、成本高、不穩(wěn)定的局限性，所以在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，APD都難以成為車載領(lǐng)域普及型的標(biāo)準(zhǔn)配置。
另一方面，SPAD在性能上要明顯優(yōu)于APD。APD（雪崩二級管）需要幾百個光子才能有效檢測，而SPAD（單光子雪崩二極管）僅需要一個光子就能有效檢測。國金證券也曾在報告中指出，SPAD工作具有單光子探測能力，比傳統(tǒng)APD增益能力提高約10萬倍，可實現(xiàn)低激光功率下的遠距離探測，功耗、體積較小，已成為研發(fā)創(chuàng)新方向。
但硬骨頭難啃，SPAD 的制造工藝難度極高。具體來說，由于SPAD過于靈敏、受環(huán)境影響大，所以此前在科研領(lǐng)域研究較多，大規(guī)模民用的案例仍是空白。
SPAD 芯片廠商阜時科技創(chuàng)始人莫良華告訴 36 氪，SPAD 器件的研發(fā)落地有三個難點：一是 SPAD 器件是集材料、工藝、設(shè)計于一體的綜合性課題，需要多種技術(shù)基礎(chǔ)才能研發(fā)；二是芯片設(shè)計難度高，光子飛行速度很快，波長較短，要同時接收多個光子，在高速電路上將芯片做到低功耗；三是必須具備抗干擾能力。SPAD有高靈敏的優(yōu)點，環(huán)境光和其他激光雷達發(fā)射信號均會對 SPAD 器件造成干擾，影響功效甚至失效。
因此，阜時科技從2019年開始布局激光雷達SPAD芯片研發(fā)，引入海外專家團隊，聯(lián)合內(nèi)部資深芯片設(shè)計團隊，用兩年多的時間攻克工藝、器件和電路集成的難點，2021年成功流片，2022年批量交付客戶。
因為入局門檻太高，所以研發(fā)SPAD的企業(yè)數(shù)量少、產(chǎn)品稀缺。目前市面上真正可以看到的車規(guī)級傳感器，只有安森美的 Padion SPAD 和索尼的IMX459，而在中國市場，曾在國信證券研究報告中提及的SPAD 芯片企業(yè)，也只有阜時科技、靈明光子、芯輝科技、宇稱電子等。
2022 年初，阜時科技已成功拿到頭部車企激光雷達廠商的SPAD芯片定制訂單，在國內(nèi)先一步邁進車載激光雷達供應(yīng)鏈，也是目前全球為數(shù)不多有能力量產(chǎn)車規(guī)級 SPAD 芯片的公司。
在這個玩家數(shù)量極少的領(lǐng)域，無論從技術(shù)先進性，還是專利數(shù)量角度，阜時科技都屬業(yè)界頭部。目前，阜時科技已開始向客戶批量交付芯片，是國內(nèi)最早交付激光雷達接收芯片的公司之一。截至7月，阜時已申請知識產(chǎn)權(quán) 749件，獲授權(quán) 397件，全面覆蓋 SPAD 芯片及激光雷達領(lǐng)域。

圖片阜時科技12寸BSI工藝的SPAD晶圓

更重要的是，過往航天領(lǐng)域的SPAD器件主要采用砷化鎵材料制作，阜時科技的突破性創(chuàng)新在于研發(fā)了硅基的SPAD，僅僅是APD成本的十分之一，且可用于民用激光雷達。如果將售價作為參考的話，索尼IMX459 樣品價格大概是 200 美元/顆，而阜時科技憑借多年的產(chǎn)業(yè)深耕及與供應(yīng)商的戰(zhàn)略合作，產(chǎn)品價格可能更具競爭力。

這意味著，此前一直存在的激光雷達高價紅燈，終于等來了綠色通行證。

03
誰能抓住中國市場的超車機會？
與多數(shù)科技產(chǎn)業(yè)相似，當(dāng)大額資金開始進入產(chǎn)業(yè)時，往往是競爭開始出現(xiàn)激烈苗頭的時候。這一點在中國的激光雷達市場尤甚。2021 年，全球激光雷達市場融資總額超 60 億元人民幣，中國公司拿到了其中的 58 億。
資本入局的根本邏輯是對激光雷達市場空間的期待：按照Yole預(yù)測數(shù)據(jù)，激光雷達整體市場規(guī)模到2026年有望達到57億美元，其中用于ADAS領(lǐng)域的激光雷達市場空間到 2026年有望達到 23億美元，5年CAGR高達94%。
在這樣的市場空間下，讓人情緒高漲的是中國市場的超車機會——
體量巨大的中國市場與汽車智能化時代機遇交匯在一起，中國車企已然是全球最積極搭載激光雷達的客群，而激光雷達上游核心部件中主要依賴進口的發(fā)射端激光芯片、接收端探測器芯片、處理芯片等成為重點關(guān)注對象。
那么，在大市場、激烈競爭環(huán)境中仍能把握住“流水滔滔不絕”者，必然不能單憑勇氣冒進，而是在發(fā)展過程中形成了自身的深厚技術(shù)積累。
自 2017 年發(fā)展至今，阜時科技已形成了激光雷達SPAD、屏下光學(xué)和3D視覺三大產(chǎn)品線。SPAD芯片不僅僅適用于固態(tài)FLASH激光雷達，也可以用于機械式、半固態(tài)式的激光雷達，甚至可以在OPA雷達中擔(dān)任接收角色。其適用范圍廣泛，從消費電子領(lǐng)域的攝像頭對焦、3D成像，到掃地機的室內(nèi)導(dǎo)航、機器人及AGV的室外導(dǎo)航、定位，無人機的空地定位，以及自動駕駛領(lǐng)域，都可以看到SPAD芯片的身影。

力合基金投資阜時科技的項目負責(zé)人向36氪表示，阜時科技的整個發(fā)展歷程實際上都是在做機器視覺產(chǎn)品，是以迭代式、矩陣式的方式在不同階段推出創(chuàng)新型產(chǎn)品。
“比如現(xiàn)在主要研發(fā)的 SPAD 芯片，我們更愿意用‘與世界同步探索’的理念去看待它。面向未來，我們認為阜時科技的研發(fā)和產(chǎn)品落地能力不僅僅局限于自動駕駛，而是全系列不同應(yīng)用場景的的激光雷達都可以用。更關(guān)鍵的是，除SPAD外，阜時的其他業(yè)務(wù)也體現(xiàn)了它的產(chǎn)品力，這些業(yè)務(wù)在我們認識阜時科技的時候就已具有不錯的市場地位?！痹擁椖控撠?zé)人說。
先進的技術(shù)能力來自于優(yōu)秀的研發(fā)團隊。目前，超過200多名員工的阜時，研發(fā)人員占比超過70%。芯片設(shè)計團隊成員平均擁有10年以上行業(yè)經(jīng)驗，主導(dǎo)設(shè)計的芯片歷史累計出貨近40億顆，其專門用于前沿技術(shù)研究的內(nèi)部研究院有近30人，部分是從海外招聘的深圳市高層次專業(yè)人才。
阜時科技創(chuàng)始人莫良華是模擬電路設(shè)計、混合信號芯片設(shè)計、芯片架構(gòu)設(shè)計及系統(tǒng)設(shè)計等方面的資深專家，曾參與起草國家標(biāo)準(zhǔn)《生物特征識別防偽技術(shù)要求》。這位清華大學(xué)集成電路學(xué)院的博士生，在人機交互領(lǐng)域深耕20多年，帶領(lǐng)團隊在多技術(shù)領(lǐng)域達到世界前列，獲授權(quán)100多件國內(nèi)外專利（其中美國專利20件）。
技術(shù)的突破和成本的下降必將帶來市場的井噴。就阜時科技而言，2021年訂單比上年出現(xiàn)

10余倍的增長，而2022年訂單同比增長也在10倍以上。
變量之下必有生機。隨著電動化、智能網(wǎng)聯(lián)化轉(zhuǎn)型的加速，汽車行業(yè)迎來變革，產(chǎn)業(yè)格局也將發(fā)生變化。一直處于領(lǐng)先地位的歐美燃油車企將迎來轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)，與此同時，巨大的中國 C 端市場為中國企業(yè)創(chuàng)造了技術(shù)的創(chuàng)新實驗田和豐收地。
誰能定義未來出行工具的樣子？激光雷達量產(chǎn)的此刻，又如何能抓住結(jié)構(gòu)性創(chuàng)新的中國機會呢？“扛旗者”不僅要有長期主義的堅定，也能抓得住批量交付的當(dāng)下。  

來源：36氪