車載激光雷達的降本邏輯,除了前裝量產(chǎn)規(guī)模的加速,還有背后核心供應鏈的驅(qū)動。這也被視為激光雷達新周期的核心競爭力。
Lumotive是一家由微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨投資的初創(chuàng)公司,為激光雷達公司提供基于波束轉(zhuǎn)向技術(shù)的核心元器件,采用液晶超表面(LCM)和硅制造工藝,大幅度提升制造效率水平。
過去數(shù)年時間,數(shù)家激光雷達公司轉(zhuǎn)向基于MEMS微鏡或光學相控陣等創(chuàng)新的固態(tài)解決方案。不過,由于MEMS微鏡的光學孔徑較小,光學相控陣的效率較低,這兩種方案都缺乏真正的高性能。
而Lumotive的方案,開創(chuàng)性地基于獨特的LCOS定制工藝,將半導體芯片轉(zhuǎn)換為“動態(tài)顯示器”,利用超材料的光彎曲特性操控激光束偏轉(zhuǎn)。LCM芯片不含運動部件,采用成熟的半導體制造工藝和LCOS技術(shù),具備低成本、高可靠性、小尺寸、靈活可集成(比如,與前大燈的集成)優(yōu)勢。
本周,Lumotive公司宣布獲得來自三星集團旗下風險投資公司領(lǐng)投的新一輪融資,同時,該公司證實,目前有超過24家公司與其合作,利用其獨特的芯片設計開發(fā)新的激光雷達方案。
而在過去幾年時間,激光雷達公司也在加速芯片自研進程。
去年11月,車規(guī)級MEMS激光雷達解決方案提供商「一徑科技」完成了數(shù)千萬元美金C輪融資,加快核心芯片自研進度成為這家公司的下一個新目標,最終目的是降低綜合BOM(物料清單)成本。
“芯片自研是核心競爭力,”在禾賽科技CEO李一帆看來,正如燃油車時代,知名車企一定會自研發(fā)動機。采用自研芯片的方式,可有效提升產(chǎn)品質(zhì)量,降低成本,簡化供應鏈,同時優(yōu)化性能。
目前,禾賽出貨量最大的半固態(tài)激光雷達AT128即是搭載了自研的第二代芯片,基于純固態(tài)電子掃描技術(shù)(E-Scanning),實現(xiàn)128組激光接收通道的陣列集成,大大提高產(chǎn)品的集成度。
而去年推出的FT120補盲激光雷達,搭載的是第三代芯片。相較于AT128,F(xiàn)T120的單個芯片上集成了由數(shù)萬個激光接收通道組成的面陣,在更小的體積內(nèi)實現(xiàn)更高的點云密度。
“FMCW技術(shù)將受益于英特爾的硅光子學制造專長,因而進一步降低成本?!本驮?020年底,Mobileye宣布了2025年自動駕駛汽車傳感器系統(tǒng)發(fā)展計劃,自研激光雷達。
而從目前的激光雷達的成本來說,并非規(guī)模化的真正起點。從1000美元、500美元,何時可以下探到300甚至是100美元以內(nèi),將是決定性的拐點。
按照Luminar去年對外發(fā)布的消息,公司通過收購兩家核心零部件公司合作進行持續(xù)的工藝改進?!?00美元的成本才是激光雷達大規(guī)模上車的重要關(guān)鍵里程碑。我們收購的上游InGaAs芯片公司的年產(chǎn)能約在100萬顆左右?!?/p>
Luminar在垂直整合方面,先后收購了Black Forest Engineering(BFE)和OptoGration Inc.,前者是一家非標準集成電路設計、工程測試公司,后者是1550nm InGaAs光電探測器芯片公司。
通過上述兩家的技術(shù)融合,Luminar將InGaAs激光雷達接收器與專用集成電路設計配合使用,從而提升光子效率和動態(tài)范圍。“一旦規(guī)?;慨a(chǎn),成本可以降至數(shù)美元范圍?!?/p>
一徑科技,也在加大核心芯片(接收端和ASIC芯片)研發(fā)投入,目的是從底層技術(shù)上優(yōu)化現(xiàn)有激光雷達的性能?!白罱K,我們希望用少數(shù)幾顆芯片來實現(xiàn)整個固態(tài)激光雷達的解決方案。”一徑科技CEO石拓表示,“更高的系統(tǒng)集中度將帶來更低功耗,大幅降低激光雷達的價格?!?/p>
“在優(yōu)化收發(fā)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵器件芯片化以及量產(chǎn)等方面的努力,為高性價比車規(guī)級激光雷達的大規(guī)模量產(chǎn)提供了可能性?!毙※i汽車副總裁張曉楓表示,該公司也是一徑科技的Pre-C輪領(lǐng)投方。
目前,激光雷達的芯片研發(fā),主要涉及到三塊:激光發(fā)射、激光接收以及數(shù)據(jù)處理。其中,發(fā)射端主要是邊發(fā)射激光器(EEL)、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)、固態(tài)激光器以及光纖激光器四種,目前,不少芯片廠商都在主推VCSEL。
而Lumotive的光束轉(zhuǎn)向模塊,就可以與SPAD陣列、低功耗VCSEL形成高效的完整激光雷達芯片組合方案。
“在縮小激光雷達的尺寸和成本方面,芯片級激光雷達系統(tǒng)突破,有助于大幅降低實現(xiàn)完全自動駕駛的傳感器組合成本?!盡obileye首席執(zhí)行官Amnon Shashua預計時間點將在2025年左右。
在業(yè)內(nèi)人士看來,“激光雷達的核心電子元器件正在向?qū)S眉呻娐芳?,后者具有密度更高、成本更低和可靠性更高等?yōu)點。這種趨勢大致遵循集成電路的摩爾定律,意味著激光雷達體積、重量和成本大幅減少成為可能?!?/p>
比如,Mobileye借助英特爾的3D封裝技術(shù),將CMOS電路與硅光子集成,“這種整合是提供性能和成本優(yōu)化光收發(fā)器的關(guān)鍵。”同時,通過將硅光子學模塊與計算資源集成,可以打破目前使用更多I/O引腳的弊端,從而實現(xiàn)更低功耗、更大的計算單元之間的吞吐量和更少的引腳數(shù)量。
該公司此前透露,預計每個激光雷達SoC的成本在數(shù)百美元左右,比目前可量產(chǎn)系統(tǒng)的成本低一個數(shù)量級。更關(guān)鍵的是,依靠母公司英特爾的自有晶圓工廠,可以將成本的主動權(quán)掌握在自己手里。
這意味著,激光雷達行業(yè)的競爭,從早期的應用和市場創(chuàng)新逐步向真正意義的供應鏈技術(shù)創(chuàng)新延伸,行業(yè)的下一個周期競爭門檻正在隱現(xiàn)。
高工智能汽車研究院監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,2022年1-11月中國市場(不含進出口)乘用車前裝標配搭載激光雷達9.84萬臺,而從今年開始,隨著比亞迪、長安、一汽紅旗、上汽、廣汽、集度、路特斯等車企開始進入激光雷達上車周期,將繼續(xù)帶動市場增量上揚。
在高工智能汽車研究院看來,目前從整車規(guī)劃定義來看,不同價位區(qū)間車型仍然會在成本、功能以及未來OTA空間的角度來權(quán)衡傳感器配置。其中,激光雷達的配置,正是符合了中高端車型在高階智能駕駛上的落地剛需。
高工智能汽車研究院預測,2023年國內(nèi)乘用車前裝標配激光雷達交付將沖刺40-50萬顆規(guī)模,同時,L3/L4的B端運營市場也將受益新政策(智能網(wǎng)聯(lián)汽車準入和上路通行試點),共同帶動激光雷達前裝市場呈現(xiàn)雙線并行落地格局。
其中,面向私人消費市場的車型,將主要以1顆前向、2顆盲區(qū)配置為主,L3/L4的B端前裝則主要以1顆前向、4顆盲區(qū)配置為主,預計2025年前裝標配激光雷達交付將有望達到200萬顆/年的規(guī)模。
同時,激光雷達也是車型技術(shù)附加值以及定價向上突破的關(guān)鍵要素之一,同時,依靠激光雷達提供的額外感知能力,可以縮短高階智能駕駛,尤其是城市NOA的落地時間。
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