2021年全國(guó)兩會(huì)于3月4日正式拉開(kāi)帷幕，如何化解科技領(lǐng)域的“卡脖子”難題，將成為全國(guó)兩會(huì)代表委員關(guān)注的話(huà)題之一。
《科技日?qǐng)?bào)》曾在2018年梳理過(guò)總共35項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)，其中“激光雷達(dá)”與半導(dǎo)體核心設(shè)備“光刻機(jī)”、芯片、核心算法等共同出現(xiàn)在這份名單之中，位列第10項(xiàng)。
從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用及市場(chǎng)占有率來(lái)看，美國(guó)Velodyne在無(wú)人駕駛激光雷達(dá)領(lǐng)域深耕了10多年時(shí)間，占據(jù)了近80%的市場(chǎng)份額。尤其在2017年前，Velodyne幾乎是市場(chǎng)上唯一的高線(xiàn)數(shù)激光雷達(dá)廠(chǎng)商。
不過(guò)，近年來(lái)，激光雷達(dá)行業(yè)涌現(xiàn)出一批包括禾賽科技、華為、大疆、速騰聚創(chuàng)等中國(guó)公司，這些公司面向的市場(chǎng)以及技術(shù)積累各有不同。其中，成立于2014年的禾賽科技已成長(zhǎng)為國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)頭部企業(yè)，后者也是全球無(wú)人駕駛領(lǐng)域銷(xiāo)售金額最高的激光雷達(dá)供應(yīng)商之一。目前正在科創(chuàng)板IPO，有望成為國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)行業(yè)第一股。
針對(duì)激光雷達(dá)行業(yè)現(xiàn)狀，以及國(guó)內(nèi)各激光雷達(dá)廠(chǎng)商背后的技術(shù)路線(xiàn)、產(chǎn)品布局等，《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者進(jìn)行了深入采訪(fǎng)。
應(yīng)用：場(chǎng)景多樣，從“天上”到“地面”
激光雷達(dá)的應(yīng)用場(chǎng)景較多。就在近日，全國(guó)政協(xié)委員、國(guó)家衛(wèi)星氣象中心衛(wèi)星氣象研究所所長(zhǎng)、國(guó)家大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星工程應(yīng)用系統(tǒng)副總師張興贏在接受采訪(fǎng)時(shí)透露，我國(guó)將在今年7月發(fā)射全球首顆主動(dòng)激光雷達(dá)二氧化碳探測(cè)衛(wèi)星。
上述激光雷達(dá)的作用主要用于氣體檢測(cè)。張興贏稱(chēng)，這顆大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星最大的特點(diǎn)是搭載主動(dòng)激光雷達(dá)載荷，從天上往下發(fā)射一束激光雷達(dá)，可以獲取全球大氣二氧化碳、云和氣溶膠的垂直分布信息。
此外，激光雷達(dá)還可用于測(cè)繪。《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者了解到，1971年阿波羅15號(hào)載人登月任務(wù)使用激光雷達(dá)對(duì)月球表面進(jìn)行測(cè)繪。 在2020年全國(guó)兩會(huì)期間，全國(guó)政協(xié)委員、成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任許強(qiáng)呼吁：盡快在我國(guó)推動(dòng)實(shí)施“激光雷達(dá)計(jì)劃”，加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害防治。
與上述應(yīng)用場(chǎng)景相比，目前激光雷達(dá)更大、更具前景的應(yīng)用領(lǐng)域則是無(wú)人駕駛。
2000年至2010年早期，高線(xiàn)數(shù)激光雷達(dá)開(kāi)始用于無(wú)人駕駛的避障和導(dǎo)航，彼時(shí)其市場(chǎng)主要是國(guó)外廠(chǎng)商。典型的應(yīng)用案例是，2010年Ibeo與法國(guó)Tier 1公司Valeo（法雷奧）開(kāi)始合作開(kāi)發(fā)面向量產(chǎn)車(chē)的激光雷達(dá)產(chǎn)品SCALA，這是最早量產(chǎn)的車(chē)規(guī)級(jí)激光雷達(dá)。
從2016年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)廠(chǎng)商逐步入局，行業(yè)的技術(shù)方案呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)，并且國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)廠(chǎng)商在部分技術(shù)研發(fā)上，呈現(xiàn)趕超國(guó)外廠(chǎng)商的趨勢(shì)。
2019年至今，激光雷達(dá)行業(yè)開(kāi)始迎來(lái)上市潮，一批境外激光雷達(dá)公司通過(guò)借殼方式爭(zhēng)相上市，而國(guó)內(nèi)公司禾賽科技也在申報(bào)科創(chuàng)板，激光雷達(dá)這一細(xì)分行業(yè)正逐漸被外界所熟知。
技術(shù)：多路線(xiàn)，各有各的覆蓋產(chǎn)品
值得注意的是，無(wú)人駕駛市場(chǎng)對(duì)激光雷達(dá)需求的技術(shù)路線(xiàn)不盡相同。
激光雷達(dá)按照技術(shù)架構(gòu)劃分可分為：機(jī)械式、半固態(tài)式以及固態(tài)式。機(jī)械式指在垂直方向上排布多束激光器、通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)光電結(jié)構(gòu)360度旋轉(zhuǎn)，其特點(diǎn)在于具有高分辨率、高測(cè)距等，“機(jī)械式是過(guò)去幾年市場(chǎng)比較成熟的技術(shù)，這個(gè)市場(chǎng)的主要收入也都來(lái)自于機(jī)械式”，一位業(yè)內(nèi)人士向《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者表示。
《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者獲悉，國(guó)外機(jī)械式激光雷達(dá)的代表企業(yè)是Velodyne，后者在2005年推出的64線(xiàn)激光雷達(dá)在第二屆 DARPA挑戰(zhàn)賽中得到廣泛關(guān)注，此后Velodyne在高線(xiàn)數(shù)激光雷達(dá)市場(chǎng)深耕多年。
而在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，禾賽科技亦推出多款機(jī)械式激光雷達(dá)，其中公司于2020年9月推出Pandar128激光雷達(dá)，該款產(chǎn)品的點(diǎn)頻（激光雷達(dá)性能的主要參數(shù)指標(biāo)之一）為 Pandar64的三倍，然而重量和體積的增加均不超過(guò)10%，這是當(dāng)前市場(chǎng)性能和集成度領(lǐng)先的旗艦級(jí)激光雷達(dá)。
但機(jī)械式激光雷達(dá)也非技術(shù)完美。
國(guó)金證券發(fā)布研報(bào)指出，為實(shí)現(xiàn)高頻準(zhǔn)確轉(zhuǎn)動(dòng)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，平均失效時(shí)間僅1000-3000小時(shí)，與車(chē)規(guī)要求的最低13000小時(shí)差距明顯，難以實(shí)現(xiàn)前裝量產(chǎn)；激光器堆疊需要人工操作，早期高線(xiàn)數(shù)機(jī)械式激光雷達(dá)成本高企成為最大痛點(diǎn)。
在成本方面，Velodyne2014年推出的HDL-64售價(jià)為75000美元，2019年推出的HDL-32售價(jià)為29000美元；禾賽科技2017年激光雷達(dá)銷(xiāo)售均價(jià)為11.38萬(wàn)元，但2020年1至9月，其激光雷達(dá)銷(xiāo)售單價(jià)已降低至8.94萬(wàn)元。
總體來(lái)看，后期隨著系統(tǒng)通道數(shù)目、集成度提高及規(guī)?；a(chǎn)，行業(yè)ASP顯著降低。
《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者了解到，由于當(dāng)前行業(yè)尚沒(méi)有“完美”的方案，因此主機(jī)廠(chǎng)需進(jìn)行取舍，由此也有廠(chǎng)商選擇研發(fā)用于以轉(zhuǎn)鏡或者振鏡為掃描原理的半固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)品。
中金公司在其發(fā)布的研報(bào)中認(rèn)為，轉(zhuǎn)鏡方案是當(dāng)前最接近同時(shí)滿(mǎn)足：1，可過(guò)ISO26262安全認(rèn)證并過(guò)車(chē)規(guī)；2，成本可控；3，性能滿(mǎn)足需求門(mén)檻；4，可批量穩(wěn)定供貨，這四大條件方案。
據(jù)了解，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商中，華為、大疆亦依托轉(zhuǎn)鏡方案推出各自的產(chǎn)品，并將在北極狐、小鵬等搭載。而禾賽科技也有在半固態(tài)方案進(jìn)行布局，公司2019年1月推出的PandarGT ，即是應(yīng)用于高級(jí)輔助駕駛的半固態(tài)式激光雷達(dá)。
而固態(tài)式激光雷達(dá)是指無(wú)任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的激光雷達(dá)類(lèi)型，雖然該技術(shù)方案被部分業(yè)界專(zhuān)家認(rèn)為是激光雷達(dá)最終的主流形態(tài)。但目前技術(shù)尚不成熟，“固態(tài)式不會(huì)是一兩年內(nèi)就會(huì)成熟的產(chǎn)品，并且固態(tài)式成熟后，半固態(tài)或機(jī)械式也不會(huì)被淘汰，這幾個(gè)路線(xiàn)各有各的覆蓋范圍和特性”，上述業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為。
趨勢(shì)：芯片化，
自激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)誕生以來(lái)，就呈現(xiàn)出技術(shù)水平高的特點(diǎn)：從激光器發(fā)明之初的單點(diǎn)激光雷達(dá)到后來(lái)的單線(xiàn)掃描激光雷達(dá)，再到多線(xiàn)掃描激光雷達(dá)、固態(tài)式激光雷達(dá)等。而目前行業(yè)正在經(jīng)歷芯片化的發(fā)展趨勢(shì)。
《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者了解到，基于飛行時(shí)間（ToF）測(cè)距是激光雷達(dá)當(dāng)前技術(shù)的主流，大部分ToF激光雷達(dá)產(chǎn)品采用分立器件，但分立器件存在零部件多、生產(chǎn)成本高、可靠性低等問(wèn)題。而芯片化架構(gòu)的激光雷達(dá)可將數(shù)百個(gè)分立器件集成于一顆芯片，實(shí)現(xiàn)收發(fā)單元陣列化、核心模塊芯片化，即SoC。此架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于：降低物料、人力安裝成本、提升可靠性。
目前國(guó)外廠(chǎng)商Luminar、Innoviz、Ouster、Aeva、Quanergy等都在布局芯片化技術(shù)，其中Ouster從創(chuàng)立開(kāi)始就選擇數(shù)字化的芯片方案。有觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，該方案架構(gòu)先進(jìn)，但產(chǎn)品的整體性能非常依賴(lài)芯片架構(gòu)和器件的成熟度，其當(dāng)前的產(chǎn)品性能和成本尚不具備優(yōu)勢(shì)。
國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商中禾賽科技則走在芯片化布局前列。
據(jù)了解，禾賽科技于2020年10月發(fā)布基于芯片架構(gòu)的中距旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)PandarXT，該款產(chǎn)品用于對(duì)成本較為敏感的低速服務(wù)型機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域。該款產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)也較為明顯：自研多通道發(fā)射芯片使得發(fā)射端驅(qū)動(dòng)電路成本降低約 70%，自研多通道模擬前端芯片使得接收端模擬電路成本降低約80%。
另外禾賽科技在其招股書(shū)中透露，其基于微振鏡架構(gòu)的低成本方案以及基于轉(zhuǎn)鏡方案的PandarST將搭載公司自研的V1.0 多通道激光驅(qū)動(dòng)芯片以及多通道模擬前端芯片，截至招股書(shū)披露，相關(guān)產(chǎn)品處于樣機(jī)迭代及OEM洽談階段。
此次公司申報(bào)科創(chuàng)板的募投項(xiàng)目之一也用于專(zhuān)屬芯片的研發(fā)。
值得注意的是，除了自研SOC芯片外，亦有部分廠(chǎng)商選擇研發(fā)固態(tài)式激光雷達(dá)芯片—OPA芯片。 國(guó)金證券發(fā)布研報(bào)指出，OPA產(chǎn)業(yè)鏈培育不足，零部件大部分需要自研、制造工藝要求高，對(duì)激光雷達(dá)廠(chǎng)商而言難度較大。
目前國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商力策科技已成功自研OPA芯片，但目前未有車(chē)企合作消息。另外揚(yáng)州群發(fā)換熱器有限公司也有OPA芯片的研發(fā)，公司于2020年12月初樣品測(cè)試數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)要求。
總體來(lái)看，國(guó)金證券在研報(bào)中指出，目前，激光雷達(dá)市場(chǎng)還處于百花齊放的階段，技術(shù)路線(xiàn)繁多，即將迎來(lái)規(guī)模放量。激光雷達(dá)廠(chǎng)商需要各領(lǐng)域業(yè)務(wù)共同推進(jìn)，在布局創(chuàng)新技術(shù)及上游核心器件的同時(shí)，需要加快推進(jìn)芯片架構(gòu)研究及工廠(chǎng)規(guī)模化生產(chǎn)，與車(chē)企積極接洽，提供創(chuàng)新型、定制化、高性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品。
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