現(xiàn)在的激光雷達(dá)在整個(gè)自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)鏈中扮演的角色正變得越來(lái)越重要，它已經(jīng)可以和計(jì)算視覺(jué)和雷達(dá)傳感器芯片并列為自動(dòng)駕駛?cè)蠼饎偂?/p>

不過(guò)，激光雷達(dá)可并非只應(yīng)用在自動(dòng)駕駛，它在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人和無(wú)人飛行器上也找到了用武之地。除此之外，地圖市場(chǎng)也向激光雷達(dá)張開(kāi)了懷抱。

這并不令人驚訝，畢竟這項(xiàng)技術(shù)當(dāng)年就是為地圖繪制而生的。不過(guò)，激光雷達(dá)技術(shù)在自動(dòng)駕駛汽車(chē)上的發(fā)展又反哺了地圖，它讓地圖變得更強(qiáng)大也更完善。

事實(shí)上，之前研究人員還用激光雷達(dá)探索過(guò)埋藏在危地馬拉叢林中的瑪雅古城。這里建筑繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，光是各種馬路就有數(shù)千條，但“消失”在叢林幾個(gè)世紀(jì)后，它的原貌已經(jīng)被各種植物徹底掩蓋。

這樣新奇的應(yīng)用加上不斷提升的激光雷達(dá)技術(shù)，預(yù)示著一個(gè)正在不斷膨脹的龐大市場(chǎng)的到來(lái)。ABI Research 預(yù)計(jì)，車(chē)載激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模到 2027 年將擴(kuò)大至 130 億美元。

激光雷達(dá)市場(chǎng)的擴(kuò)大也會(huì)帶來(lái)連鎖效應(yīng)，其他相關(guān)市場(chǎng)也會(huì)一并受益。

法國(guó)的技術(shù)和商業(yè)市場(chǎng)研究公司 Yole Développement 預(yù)測(cè)稱(chēng)，磷化鎵市場(chǎng)能借著這股東風(fēng)在未來(lái)五年內(nèi)實(shí)現(xiàn) 79% 的年復(fù)合增長(zhǎng)率，2022 年市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大至 4.6 億美元。

Yole認(rèn)為，磷化鎵非常適合高性能和高頻應(yīng)用。“激光雷達(dá)、無(wú)線(xiàn)充電和封包追蹤均屬于高端中/低電壓應(yīng)用，磷化鎵則是唯一能滿(mǎn)足要求的。”Yole 市場(chǎng)分析師 Ana Villamor 解釋。

因此，激光雷達(dá)供應(yīng)商在接近視覺(jué)、自動(dòng)駕駛和 ADAS 買(mǎi)主的同時(shí)，也在把激光雷達(dá)賣(mài)給無(wú)人機(jī)、工業(yè)系統(tǒng)和地圖等市場(chǎng)的買(mǎi)家。

自動(dòng)駕駛和 ADAS

眼下，激光雷達(dá)面前最大的藍(lán)海還是汽車(chē)行業(yè)，研發(fā)人員正在想方設(shè)法利用固態(tài)設(shè)計(jì)減少激光雷達(dá)上的移動(dòng)部件和整套系統(tǒng)的成本。

“對(duì)我來(lái)說(shuō)，激光雷達(dá)是個(gè)非常有趣的系統(tǒng)，因?yàn)樗母鱾€(gè)部分都與半導(dǎo)體相關(guān)。”西門(mén)子旗下 Mentor 公司產(chǎn)品戰(zhàn)略主管 Jeff Miller 說(shuō)。

“硅光子學(xué)領(lǐng)域的研發(fā)人員做了很多有趣的嘗試，為固態(tài)激光雷達(dá)落地做了不少貢獻(xiàn)。當(dāng)然，傳統(tǒng)激光雷達(dá)領(lǐng)域也有自己的突破，它在激光脈沖的供能、控制和功率晶體管的設(shè)計(jì)上有了很多新點(diǎn)子。在數(shù)據(jù)處理上也有進(jìn)步，3D 點(diǎn)云產(chǎn)出的巨大數(shù)據(jù)，最終價(jià)值就是為自動(dòng)駕駛汽車(chē)提供必要的信息。”Miller 表示。

最初，自動(dòng)駕駛汽車(chē)搭載的激光雷達(dá)系統(tǒng)都是車(chē)頂上不停旋轉(zhuǎn)的傳感器i，但這樣丑陋的設(shè)計(jì)可不符合消費(fèi)市場(chǎng)的口味。“自動(dòng)駕駛汽車(chē)的商業(yè)化已經(jīng)開(kāi)始了，它的外觀(guān)必須符合汽車(chē)的審美設(shè)計(jì)。”Miller 解釋。

這就是激光雷達(dá)行業(yè)新的興奮點(diǎn)。“一場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)正在進(jìn)行中，大家都在追逐體型苗條的廉價(jià)固態(tài)激光雷達(dá)。”Cadence 定制和集成電路包裝團(tuán)隊(duì)的研發(fā)主管 Ian Dennison 說(shuō)。

Dennison 明確指出，激光雷達(dá)售價(jià)至少要降至 200 美元以下。“淘金熱才剛剛開(kāi)始，新創(chuàng)公司和投資額都在不斷增長(zhǎng)。不過(guò)，不同的公司視角也有差別，它們需要在 CMOS、硅光子和 MEMS 技術(shù)中做出權(quán)衡。

Dennison 還表示，激光雷達(dá)能提供非常好的深度分辨率，這才是它真正的殺手級(jí)功能。

到底有什么不同？

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，激光雷達(dá)的發(fā)展也刺激了市場(chǎng)對(duì)大電流、高頻率、低電阻、低電容功率晶體管的需求，而此類(lèi)產(chǎn)品的制作需要用到磷化鎵和其它特殊的半導(dǎo)體材料。

“業(yè)內(nèi)有個(gè)新趨勢(shì)，研究人員更愿意將高性能的三/四型材料整合進(jìn)傳統(tǒng)的硅系統(tǒng)。”Mentor 產(chǎn)品市場(chǎng)主管 Chris Cone 說(shuō)。

他總結(jié)了這么幾點(diǎn)：

首先，激光雷達(dá)設(shè)計(jì)對(duì)幾何結(jié)構(gòu)非常敏感，需要極強(qiáng)的硅光子集成電路設(shè)計(jì)能力，其中還包括基于曲線(xiàn)物體設(shè)計(jì)組件的能力，用大量波導(dǎo)管組裝設(shè)計(jì)組件且符合錐度與過(guò)渡要求的能力和一套擁有恰當(dāng)光學(xué)、電氣特性建模的多域電路模擬方案；

其次，在進(jìn)行物理驗(yàn)證時(shí)，研發(fā)人員還得對(duì)光子結(jié)構(gòu)了如指掌，畢竟標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)大量的假錯(cuò)（false error）。

此外，使用標(biāo)準(zhǔn) DRC 檢驗(yàn)技術(shù)時(shí)還會(huì)生成大量難以充分察覺(jué)的誤報(bào)（false positive）。他們只能用海量測(cè)試來(lái)找到錯(cuò)誤之處。

在這樣的背景下，工具提供商開(kāi)始尋找不同的方法論。

“激光雷達(dá)需要新的設(shè)計(jì)，因此設(shè)計(jì)工具也得足夠靈活以適應(yīng)各種新要求。”Cone 說(shuō)。“不過(guò)，整個(gè)激光雷達(dá)設(shè)計(jì)的流程可以保留，設(shè)計(jì)完成后通過(guò)模擬和版圖驗(yàn)證來(lái)做設(shè)計(jì)分析依然必不可少。”

一些專(zhuān)家不愿將 MEMS 設(shè)備視作固態(tài)激光雷達(dá)的一部分，因?yàn)樗廊挥锌梢苿?dòng)部件，而且一些激光雷達(dá) 供應(yīng)商也開(kāi)始用相控陣（OPA）替代 MEMS。

“不同的人會(huì)走出不同的路。”Dennison 說(shuō)。“硅光子技術(shù)確實(shí)適合激光雷達(dá)這樣的產(chǎn)品，如果你能用它來(lái)控制光，就已經(jīng)與最終解決方案很接近了。”

如果將 MEMS、CMOS 芯片和光子等技術(shù)相結(jié)合，則會(huì)得到一種新的混合技術(shù)，不過(guò)合作設(shè)計(jì)起來(lái)可不容易。

自動(dòng)駕駛市場(chǎng)迫切需要兩類(lèi)激光雷達(dá)產(chǎn)品

隨著激光雷達(dá)發(fā)展前景變得越發(fā)光明，投資也洶涌而來(lái)。

眼下，硅谷的三家激光雷達(dá)公司 Velodyne、Quanergy 和 Cepton 在過(guò)去一年里，業(yè)務(wù)都有了長(zhǎng)足的發(fā)展。

除了開(kāi)始為科技巨頭、汽車(chē)廠(chǎng)商和一級(jí)供應(yīng)商積極備貨，激光雷達(dá)公司后面還跟了一大堆不差錢(qián)的新創(chuàng)公司，例如像 Aurora Innovation 這樣聚集了圈內(nèi)最懂自動(dòng)駕駛汽車(chē)的公司。

Velodyne CTO Anand Gopalan 表示：“市場(chǎng)現(xiàn)在迫切需要兩樣產(chǎn)品：一種是為自動(dòng)駕駛出租車(chē)準(zhǔn)備的高性能傳感器，另一種則是為 ADAS 應(yīng)用準(zhǔn)備的小型傳感器。”不過(guò)，他也看出激光雷達(dá)的工業(yè)應(yīng)用需求正在快速增長(zhǎng)。當(dāng)然，還有無(wú)人機(jī)和地圖。

“地圖市場(chǎng)正在不斷進(jìn)化和發(fā)展。”他說(shuō)道。“我們的注意力已經(jīng)從提供高分辨率地圖轉(zhuǎn)移到了為自動(dòng)駕駛汽車(chē)提供高分辨率地圖。我們非?？春眠@個(gè)新市場(chǎng)，融合了激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的 360 度視場(chǎng)地圖非常重要，因此這個(gè)領(lǐng)域后勁還很足。人們已經(jīng)找到了很多激光雷達(dá)跨界應(yīng)用的方式，令人興奮不已。此外，在 ADAS 領(lǐng)域激光雷達(dá)也在快速走紅，它很有可能成為未來(lái) ADAS 系統(tǒng)的標(biāo)配。”

值得注意的是，激光雷達(dá)在路上有積雪覆蓋的情況下非常管用，因?yàn)檫@種情況下計(jì)算視覺(jué)會(huì)因?yàn)榈缆窐?biāo)線(xiàn)被遮擋而“不知所措”。

其實(shí)在車(chē)載激光雷達(dá)發(fā)展成熟的過(guò)程中，環(huán)境因素是一大挑戰(zhàn)，高溫和低溫條件下它們的效力都會(huì)降低，而真正商用的汽車(chē)可不能這么“嬌氣”。

在解決這個(gè)問(wèn)題的過(guò)程中，技術(shù)人員也會(huì)在其他相關(guān)領(lǐng)域取得突破。

“第一波激光雷達(dá)部署完成后，傳感器會(huì)不斷加碼，其功能也會(huì)越來(lái)越多，隨之而來(lái)的是數(shù)據(jù)量的增大。因此未來(lái)幾年內(nèi)整個(gè)激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈都會(huì)動(dòng)起來(lái)，我們也能見(jiàn)到更多有趣的產(chǎn)品。”Gopalan 說(shuō)。

Quanergy CEO Louay Eldada 也認(rèn)為激光雷達(dá)市場(chǎng)將迎來(lái)“大爆發(fā)”。

“我們的夢(mèng)想正在一步步成真。”他說(shuō)。“我們不但拿到了汽車(chē)安全和工業(yè)自動(dòng)化的大單，地圖和無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的買(mǎi)家也找上門(mén)來(lái)了。”

Quanergy 主打固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)品，這家公司的目標(biāo)是要將激光雷達(dá)系統(tǒng)級(jí)芯片的價(jià)格降低到 100 美元以下。“激光雷達(dá)是 Level 4 系統(tǒng)必備的主力芯片，我們要為汽車(chē)行業(yè)提供強(qiáng)有力的支持。”Eldada 說(shuō)。

眼下，進(jìn)入激光雷達(dá)市場(chǎng)的公司約有 50 家，但在未來(lái)幾年里該行業(yè)會(huì)經(jīng)歷一輪大洗牌。

當(dāng)然，短期內(nèi)還是會(huì)有各種新公司涌進(jìn)來(lái)淘金。2016 年創(chuàng)立的 Cepton 正在打造遠(yuǎn)程傳感器，它準(zhǔn)備在今年下半年拿出車(chē)載產(chǎn)品。

Cepton 商業(yè)開(kāi)發(fā)主管魏煒表示，激光雷達(dá)市場(chǎng)的 50 家公司中，只有不超過(guò) 5 家有能力拿出探測(cè)距離 200 米以上的激光雷達(dá)系統(tǒng)，而今年年底，許多汽車(chē)巨頭的自動(dòng)駕駛原型車(chē)就要上路了。

激光雷達(dá)市場(chǎng)依然處于初期

從車(chē)載電子設(shè)備的角度來(lái)看，激光雷達(dá)市場(chǎng)依然處在初期階段。

不過(guò)，這技術(shù)撕開(kāi)的口子卻讓我們看到了它背后龐大的市場(chǎng)。這絕對(duì)不是個(gè)簡(jiǎn)單的單一垂直領(lǐng)域，激光雷達(dá)技術(shù)對(duì)其他行業(yè)的輻射能力會(huì)變得越來(lái)越強(qiáng)。

幾年前激光雷達(dá)還是個(gè)默默無(wú)聞的技術(shù)，現(xiàn)在卻有了天翻地覆的變化。隨著價(jià)格的下降，它的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)更加廣泛。因此對(duì)激光雷達(dá)來(lái)說(shuō)，它真正的增長(zhǎng)階段還沒(méi)到來(lái)。