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激光雷達(dá)是自動(dòng)駕駛的眼睛，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為智能駕駛旗艦車型準(zhǔn)標(biāo)配?，F(xiàn)在這雙眼睛長(zhǎng)什么樣？以鐳神車規(guī)混合固態(tài)激光雷達(dá)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(dá)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(chǎng)景的激光雷達(dá)，圍繞“眼睛”的討論，多是關(guān)于激光雷達(dá)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(wú)人車——Apollo RT6，搭載了8顆激光雷達(dá)，共38個(gè)傳感器，可以更大程度適應(yīng)復(fù)雜的道路交通。
激光雷達(dá)市場(chǎng)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(dá)的車型。比如，量產(chǎn)車小鵬P5搭載了2顆激光雷達(dá)，整車價(jià)格不足20萬(wàn)；長(zhǎng)城 WEY 摩卡、威馬M7，同樣將激光雷達(dá)的搭載數(shù)量增加到了3顆；Waymo第五代自動(dòng)駕駛平臺(tái)搭載的Pacifica運(yùn)營(yíng)車，搭載了5顆激光雷達(dá)，其與Zeekr合作的無(wú)人駕駛車，預(yù)測(cè)搭載了6顆……
激光雷達(dá)越來(lái)越被需要了，這也促進(jìn)著激光雷達(dá)技術(shù)的快速發(fā)展。如果把時(shí)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(dá)的制造商。當(dāng)時(shí)，這種技術(shù)稀缺，不僅售價(jià)超過 7 萬(wàn)美元，且供貨周期長(zhǎng)達(dá)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(jī)構(gòu)在研究報(bào)告中將2022年預(yù)判為激光雷達(dá)量產(chǎn)元年。
那么，激光雷達(dá)走向量產(chǎn)的背后需要哪些支撐？需求高起的同時(shí)，又如何降低成本實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)？在激光雷達(dá)創(chuàng)造的巨大市場(chǎng)空間中，想要抓住中國(guó)市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)性機(jī)會(huì)又要具備什么條件？

01
激光雷達(dá)是 L3 級(jí)以上自動(dòng)駕駛的必需品
激光雷達(dá)被認(rèn)為是“自動(dòng)駕駛的眼睛”，用于智能車輛準(zhǔn)確識(shí)別自身位置和周邊環(huán)境，是自動(dòng)駕駛在感知層必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
此前，對(duì)于這顆“自動(dòng)駕駛的眼睛”是否應(yīng)該是激光雷達(dá)，還存在以攝像頭主導(dǎo)+毫米波雷達(dá)的 “視覺派”和以攝像頭、激光雷達(dá)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(dòng)駕駛從 L2 向 L3 級(jí)別邁進(jìn)的步伐日趨堅(jiān)定，后者的陣營(yíng)越來(lái)越發(fā)龐大。
具體來(lái)說，以特斯拉為代表的視覺感知派認(rèn)為，人類既然可以通過視覺信息+大腦處理，成為一個(gè)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(jì)算機(jī)硬件，也能達(dá)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(lái)進(jìn)行訓(xùn)練，純視覺方案還是存在一些障礙，比如測(cè)距精度較差，稍遠(yuǎn)一點(diǎn)就無(wú)法獲取有效精度；在藍(lán)天白云等純色或部分純色的特定場(chǎng)景下，無(wú)法提取深度信息造成誤判等。這些障礙，有時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響到處于自動(dòng)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(lái)看，即使價(jià)位高昂，激光雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)也很明顯：精度較高、探測(cè)距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)，可以主動(dòng)檢測(cè)周圍多物體環(huán)境，獲取周圍環(huán)境點(diǎn)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(shì)使得大多車廠將激光雷達(dá)列為面向L3級(jí)及以上級(jí)別自動(dòng)駕駛不可或缺的感知器件。

自動(dòng)駕駛廠商選擇激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)上量的首要原因是需求拉動(dòng)。隨著自動(dòng)駕駛和智能化帶來(lái)的汽車產(chǎn)業(yè)革命，代表未來(lái)方向的智能汽車市場(chǎng)滲透率將不斷提高，作為自動(dòng)駕駛的眼睛，激光雷達(dá)等智能傳感器的需求量，也隨智能汽車的市場(chǎng)擴(kuò)大而水漲船高。
例如，蔚來(lái)ET7標(biāo)配的激光雷達(dá)供貨方圖達(dá)通，其長(zhǎng)距離激光雷達(dá)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(wàn)臺(tái)；另一家做車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)的企業(yè)鐳神與金龍、五菱、東風(fēng)悅享、陜汽等達(dá)成合作，其C輪3億元的融資也主要用于籌建產(chǎn)能達(dá)50萬(wàn)臺(tái)的徐州生產(chǎn)基地及其全自動(dòng)化產(chǎn)線。
此外，激光雷達(dá)需求端市場(chǎng)規(guī)模不僅限于自動(dòng)駕駛，據(jù) Frost&Sullivan 預(yù)測(cè)，2025 年全球激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 135.4 億美元，其中高級(jí)輔助駕駛、無(wú)人駕駛、車聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域在激光雷達(dá)市場(chǎng)總規(guī)模的占比分別為 34.64%、26.30%、33.81%和 5.26%，僅中國(guó)激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模就將達(dá)到 43.1 億美元。
其次，另一轉(zhuǎn)折性因素是 L2 級(jí)自動(dòng)駕駛向 L3 的升級(jí)。激光雷達(dá)由于探測(cè)精度高（5cm）、探測(cè)距離相對(duì)更長(zhǎng)（0-300 米）、可構(gòu)建環(huán)境 3D 模型、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)勢(shì)，更能夠滿足 L3-L5 級(jí)別自動(dòng)駕駛需求。所以，當(dāng)車企普遍已經(jīng)實(shí)現(xiàn) L2 級(jí)別輔助駕駛、并向 L3 級(jí)別自動(dòng)駕駛級(jí)別邁進(jìn)時(shí)，激光雷達(dá)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的必要條件。

02

SPAD 技術(shù)是激光雷達(dá)成本降低的關(guān)鍵支撐
與其他視覺方案相比，激光雷達(dá)仍存在量產(chǎn)上的致命缺點(diǎn)：好貨不便宜。2022 年能否如預(yù)期一樣實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，壁壘仍在于激光雷達(dá)成本的高低。
價(jià)格水平適中是實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的前提，激光雷達(dá)的價(jià)位也確實(shí)在逐年下降。比如，2017年，鐳神智能將16線機(jī)械式激光雷達(dá)成本降低了 57%，而單機(jī)價(jià)格仍高達(dá) 2.2 萬(wàn)元；2019 年，其生產(chǎn)的 32 線激光雷達(dá)再次將成本拉低到市面價(jià)格的 50%，但仍不便宜；直到2020 年，32 線機(jī)械式激光雷達(dá)價(jià)格降至 3 萬(wàn)元、16線激光雷達(dá)降至6500元以內(nèi)，才具備了實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)裝車的基礎(chǔ)。
即使價(jià)位持續(xù)下降，現(xiàn)階段車載激光雷達(dá)的單價(jià)仍普遍處于2000美元到上萬(wàn)美元的高位，哪怕實(shí)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(duì)激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈上游進(jìn)行拆解。具體來(lái)說，按照此前媒體對(duì) Velodyne（最早的激光雷達(dá)公司） VLP-16 BOM的成本拆解數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)激光器、探測(cè)器、光學(xué)部件、電路板、電機(jī)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(cè)器領(lǐng)域，技術(shù)突破可以實(shí)現(xiàn)降本增效目的。如果按照器件結(jié)構(gòu)分類，探測(cè)器可以分為APD 探測(cè)器（雪崩式光電二極管）、SPAD 探測(cè)器（單光子雪崩二極管）以及 SiPM 探測(cè)器 （硅光電倍增管，是集成了多個(gè)單光子雪崩二極管的光電探測(cè)器件）等。目前，車載領(lǐng)域的探測(cè)器以APD為主，其他應(yīng)用領(lǐng)域以SiPM居多。

就車載領(lǐng)域來(lái)說，想要降本，從 APD 向 SPAD 的研發(fā)創(chuàng)新幾乎是探測(cè)器行業(yè)公認(rèn)的發(fā)展方向。一方面是因?yàn)閷?duì)車載領(lǐng)域的探測(cè)器提出了更高的要求，采用APD的激光雷達(dá)，存在體積大、成本高、不穩(wěn)定的局限性，所以在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)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(jí)管）需要幾百個(gè)光子才能有效檢測(cè)，而SPAD（單光子雪崩二極管）僅需要一個(gè)光子就能有效檢測(cè)。國(guó)金證券也曾在報(bào)告中指出，SPAD工作具有單光子探測(cè)能力，比傳統(tǒng)APD增益能力提高約10萬(wàn)倍，可實(shí)現(xiàn)低激光功率下的遠(yuǎn)距離探測(cè)，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(lái)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(shí)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(gè)難點(diǎn)：一是 SPAD 器件是集材料、工藝、設(shè)計(jì)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(jì)難度高，光子飛行速度很快，波長(zhǎng)較短，要同時(shí)接收多個(gè)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(diǎn)，環(huán)境光和其他激光雷達(dá)發(fā)射信號(hào)均會(huì)對(duì) SPAD 器件造成干擾，影響功效甚至失效。
因此，阜時(shí)科技從2019年開始布局激光雷達(dá)SPAD芯片研發(fā)，引入海外專家團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合內(nèi)部資深芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，用兩年多的時(shí)間攻克工藝、器件和電路集成的難點(diǎn)，2021年成功流片，2022年批量交付客戶。
因?yàn)槿刖珠T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(jí)傳感器，只有安森美的 Padion SPAD 和索尼的IMX459，而在中國(guó)市場(chǎng)，曾在國(guó)信證券研究報(bào)告中提及的SPAD 芯片企業(yè)，也只有阜時(shí)科技、靈明光子、芯輝科技、宇稱電子等。
2022 年初，阜時(shí)科技已成功拿到頭部車企激光雷達(dá)廠商的SPAD芯片定制訂單，在國(guó)內(nèi)先一步邁進(jìn)車載激光雷達(dá)供應(yīng)鏈，也是目前全球?yàn)閿?shù)不多有能力量產(chǎn)車規(guī)級(jí) SPAD 芯片的公司。
在這個(gè)玩家數(shù)量極少的領(lǐng)域，無(wú)論從技術(shù)先進(jìn)性，還是專利數(shù)量角度，阜時(shí)科技都屬業(yè)界頭部。目前，阜時(shí)科技已開始向客戶批量交付芯片，是國(guó)內(nèi)最早交付激光雷達(dá)接收芯片的公司之一。截至7月，阜時(shí)已申請(qǐng)知識(shí)產(chǎn)權(quán) 749件，獲授權(quán) 397件，全面覆蓋 SPAD 芯片及激光雷達(dá)領(lǐng)域。

圖片阜時(shí)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(shí)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(dá)。如果將售價(jià)作為參考的話，索尼IMX459 樣品價(jià)格大概是 200 美元/顆，而阜時(shí)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(jià)格可能更具競(jìng)爭(zhēng)力。

這意味著，此前一直存在的激光雷達(dá)高價(jià)紅燈，終于等來(lái)了綠色通行證。

03
誰(shuí)能抓住中國(guó)市場(chǎng)的超車機(jī)會(huì)？
與多數(shù)科技產(chǎn)業(yè)相似，當(dāng)大額資金開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)時(shí)，往往是競(jìng)爭(zhēng)開始出現(xiàn)激烈苗頭的時(shí)候。這一點(diǎn)在中國(guó)的激光雷達(dá)市場(chǎng)尤甚。2021 年，全球激光雷達(dá)市場(chǎng)融資總額超 60 億元人民幣，中國(guó)公司拿到了其中的 58 億。
資本入局的根本邏輯是對(duì)激光雷達(dá)市場(chǎng)空間的期待：按照Yole預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，激光雷達(dá)整體市場(chǎng)規(guī)模到2026年有望達(dá)到57億美元，其中用于ADAS領(lǐng)域的激光雷達(dá)市場(chǎng)空間到 2026年有望達(dá)到 23億美元，5年CAGR高達(dá)94%。
在這樣的市場(chǎng)空間下，讓人情緒高漲的是中國(guó)市場(chǎng)的超車機(jī)會(huì)——
體量巨大的中國(guó)市場(chǎng)與汽車智能化時(shí)代機(jī)遇交匯在一起，中國(guó)車企已然是全球最積極搭載激光雷達(dá)的客群，而激光雷達(dá)上游核心部件中主要依賴進(jìn)口的發(fā)射端激光芯片、接收端探測(cè)器芯片、處理芯片等成為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。
那么，在大市場(chǎng)、激烈競(jìng)爭(zhēng)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(jìn)，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(shí)科技已形成了激光雷達(dá)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(dá)，也可以用于機(jī)械式、半固態(tài)式的激光雷達(dá)，甚至可以在OPA雷達(dá)中擔(dān)任接收角色。其適用范圍廣泛，從消費(fèi)電子領(lǐng)域的攝像頭對(duì)焦、3D成像，到掃地機(jī)的室內(nèi)導(dǎo)航、機(jī)器人及AGV的室外導(dǎo)航、定位，無(wú)人機(jī)的空地定位，以及自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，都可以看到SPAD芯片的身影。

力合基金投資阜時(shí)科技的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人向36氪表示，阜時(shí)科技的整個(gè)發(fā)展歷程實(shí)際上都是在做機(jī)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(lái)，我們認(rèn)為阜時(shí)科技的研發(fā)和產(chǎn)品落地能力不僅僅局限于自動(dòng)駕駛，而是全系列不同應(yīng)用場(chǎng)景的的激光雷達(dá)都可以用。更關(guān)鍵的是，除SPAD外，阜時(shí)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(rèn)識(shí)阜時(shí)科技的時(shí)候就已具有不錯(cuò)的市場(chǎng)地位。”該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人說。
先進(jìn)的技術(shù)能力來(lái)自于優(yōu)秀的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。目前，超過200多名員工的阜時(shí)，研發(fā)人員占比超過70%。芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成員平均擁有10年以上行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，主導(dǎo)設(shè)計(jì)的芯片歷史累計(jì)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(shí)科技創(chuàng)始人莫良華是模擬電路設(shè)計(jì)、混合信號(hào)芯片設(shè)計(jì)、芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面的資深專家，曾參與起草國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生物特征識(shí)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(jī)交互領(lǐng)域深耕20多年，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在多技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到世界前列，獲授權(quán)100多件國(guó)內(nèi)外專利（其中美國(guó)專利20件）。
技術(shù)的突破和成本的下降必將帶來(lái)市場(chǎng)的井噴。就阜時(shí)科技而言，2021年訂單比上年出現(xiàn)

10余倍的增長(zhǎng)，而2022年訂單同比增長(zhǎng)也在10倍以上。
變量之下必有生機(jī)。隨著電動(dòng)化、智能網(wǎng)聯(lián)化轉(zhuǎn)型的加速，汽車行業(yè)迎來(lái)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(lái)轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)，與此同時(shí)，巨大的中國(guó) C 端市場(chǎng)為中國(guó)企業(yè)創(chuàng)造了技術(shù)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)田和豐收地。
誰(shuí)能定義未來(lái)出行工具的樣子？激光雷達(dá)量產(chǎn)的此刻，又如何能抓住結(jié)構(gòu)性創(chuàng)新的中國(guó)機(jī)會(huì)呢？“扛旗者”不僅要有長(zhǎng)期主義的堅(jiān)定，也能抓得住批量交付的當(dāng)下。  

來(lái)源：36氪