2020-2025年,L3级以上自动驾驶将迎来落地,激光雷达成为重要选项。LiDAR供应商不断突破技术瓶颈,并与主机厂紧密合作,争取早日实现高线束激光雷达的批量搭载。如今,奥迪与法雷奥/
Luminar、宝马与Innoviz、沃尔沃与Luminar,长城汽车与Ibeo,现代与Velodyne等均已开启合作。连视觉ADAS的铁杆Mobileye也在研发自己的激光雷达技术。
2020年初,博世宣布其首款车规级长距离激光雷达已进入量产开发阶段。大陆集团2020年首次亮相的一款Flash激光雷达(探测距离约50米),也即将在量产新车上搭载。法雷奥的第二代SCALA(16线,150米测距)也在部分车型量产项目上斩获订单,预计SOP时间点为2021年。由此可见,高线束激光雷达已走到了规模量产前夜。
![激光雷达行业.png](/UpLoads/IndustryNews/2020_08/6373292600453092612322704.png)
面对即将到来的规模应用,激光雷达领域的路线之争还在持续。目前汽车激光雷达技术路线多样,主要包括机械、MEMS、FLASH、OPA、FMCW等5种,其中FMCW属于相干探测技术,其它为脉冲ToF探测技术。
机械式激光雷达
机械式激光雷达是研发最早、技术最成熟的产品。Waymo的Honeycomb激光雷达也是基于机械技术。尽管对机械式激光雷达有很多的诟病,但它仍然是市场上的主力产品。机械式LiDAR的代表企业有Velodyne、Valeo、Ouster、Waymo、速腾聚创、禾赛科技、镭神智能、北科天绘等。
机械式激光雷达供应商大多选择两条腿走路,一方面改进机械式产品线,设法降低成本,提高性能;另一方面,积极拓展固态激光雷达产品线(包括MEMS、FLASH、OPA等)。
以Velodyne为例:推出全固态激光雷达产品 Velarray;推出针对车辆近距离/死角的近距离激光雷达产品
VelaDome;收购 25 人团队规模的高精地图创业公司 Mapper.ai,加速 Vella 软件的开发;2020年 1 月 发布价格只要
100美金的低成本激光雷达 Velabit。
![激光雷达行业1.png](/UpLoads/IndustryNews/2020_08/6373292602481185469794705.png)
Velodyne 在自动驾驶业务的基础上,向ADAS等领域扩张。如今自动驾驶业务仅占 Velodyne
收入的四分之一,其余四分之三的收入则分布于ADAS、机器人、测绘、智慧城市、摆渡车、无人配送等领域。其中无人递送、Robotaxi 和 ADAS 业务将在未来
4 年为 Velodyne 贡献主要的收入,预计到2025年Velodyne 将实现 800 万台的出货量。
![激光雷达行业2.png](/UpLoads/IndustryNews/2020_08/6373292603438057817901639.png)
MEMS激光雷达
MEMS激光雷达的代表厂商有Innoviz、
Innovusion、Pioneer、Blickfeld、速腾聚创、万集科技、禾赛科技等。MEMS采用微振镜,尺寸、振动可靠性、工作温度范围等方面受到限制。
MEMS微振镜方面,国外企业处于领先水平,如被德国英飞凌收购的Innoluce、美国Mirrorcle、日本滨松、瑞士意法半导体、美国MicroVision等。国内代表企业有西安知微传感、台湾Opus、希景科技等。也有少数激光雷达企业通过合作或自研方式供应微振镜,如速腾聚创通过投资希景科技布局MEMS激光雷达;禾赛科技PandarGT
3.0使用的MEMS微振镜则依靠自研。
MEMS激光雷达量产落地时间最快,多数厂商在2020-2021年实现量产。
Innoviz
是MEMS路线的代表提供商,成立不过四年获得了超过 2.1 亿美元融资。目前Innoviz 具有了批量生产的能力,并获得了新车前装项目的订单,预计于 2021
年搭载上宝马车型。Innoviz还与Tier1哈曼、恒润科技和安波福建立了合作关系。最新产品Innoviz One探测距离为0.1-250
米,将于2021年量产。
另一家国内MEMS激光雷达企业一径科技在2020年4月获7000万元A+轮融资。
Flash激光雷达
Flash激光雷达方向的代表厂商有LeddarTech 、Sense
Photonics、大陆、IBEO、北醒光子、Xenomatix、Ouster等。
Sense
Photonics率先攻克难题,推出了模块化Flash
激光雷达产品Osprey,已于2020年1月对外发售,售价为3200美元。大陆Flash激光雷达HFL110则采用1064nm激光器、混合InGaas/CMOS焦平面阵列,计划2020年量产;IBEO即将在2021年长城VV7上搭载ibeo
NEXT 激光雷达。
Flash
LiDAR代表企业LeddarTech特别之处是打造了Leddar生态系统。2020年7月,LeddarTech收购VayaVision,加强传感器融合和感知软件开发能力。LeddarTech
与VayaVision的合作方案可以融合摄像头、雷达和激光雷达,加速产品上市时间;可从L2扩展至L4方案,支持多达15个不同传感器的融合。传感器领域的知名企业First
Sensor和舜宇光学也加入了LeddarTech 的Leddar生态系统。
OPA激光雷达
OPA方面,Quanergy 曾推出一款S3,但是迟迟无法落地。市场上有部分企业正在研发、探索中,如Analog
Photonics、力策科技等,预计该技术的真正落地还需5年以上。
OPA激光雷达无惯性器件、精确稳定、方向可任意控制,但扫描角度、加工工艺、精度、距离等问题尚待突破。当前的集成式OPA方法受控制复杂性、功耗高或光学效率低等因素限制,无法支持中远距离激光雷达所需的大孔径。2020年8月,科罗拉多大学博尔德分校的研究人员开发出硅基蛇形光学相控阵(SOPA)芯片,可以扩大激光雷达光学孔径。
![激光雷达行业3.png](/UpLoads/IndustryNews/2020_08/6373292604415436663250377.png)
FMCW激光雷达
相比脉冲系,相干激光雷达还处于发展早期,其领先的方法是调频连续波(FMCW),全球只有近10家企业涉足,包括Aeva(获保时捷投资)、Blackmore(2019年被Aurora收购)、Strobe(2017年被Cruise收购)、SiLCTechnologies(获戴尔投资)、Bridger
Photonics(获蔡司投资)、光勺科技等。
宝马、丰田、保时捷、通用、Aurora之所以选择FMCW激光雷达,主要在于FMCW相比脉冲ToF,能够直接检测速度(4D信息)和高分辨率的范围、允许使用低成本的光电探测器(例如PIN)等。而当前FMCW最大的挑战是需要密集集成多个光学组件,包括激光器、放大器、相位和振幅控制低噪声光电二极管、模式转换器和光波导,必须进一步集成到可大量生产的紧凑型尺寸中。
从最新进展看,Aeva的Aeries已打破了最大探测距离和点云密度之间的相依性,将多个光束集成在一颗芯片上,具有120度的视场角,可测量300米距离以外的物体,并能同时测量每个点的瞬时速度。该款产品计划2020年供货,量产后售价500美元左右。
此外,Blackmore与Aurora合作研发的FirstLight激光雷达,能够让Aurora
Driver看到300米以外、不会反射太多光线的目标,例如晚上穿深色衣服的行人。目前Aurora已在六款车上安装了自动驾驶软硬件堆栈Aurora
Driver,包括轿车、克莱斯勒Pacifica小货车以及自动驾驶卡车。Aurora计划在2020年将FirstLight激光雷达应用于自动驾驶研发车队上。
![激光雷达行业4.png](/UpLoads/IndustryNews/2020_08/6373292605232083615587385.png)
事实上,当前主机厂往往选择多种技术路线。如奥迪,除投资FMCW核心企业Blackmore外,2018年已将法雷奥的4线机械式激光雷达搭载在奥迪A8,又计划在2021年的量产车上搭载Luminar的固态激光雷达。