隨著自動(dòng)駕駛賽道愈發(fā)火熱,激光雷達(dá)作為產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán),迎來(lái)了新一輪的融資小高峰。
這一年,賽道內(nèi)企業(yè)無(wú)論大小,在資本市場(chǎng)都異常吃香。
新銳企業(yè)中,探維科技獲1億元A輪融資;飛芯電子完成了A輪增資;洛微科技獲5000萬(wàn)元A輪融資;靈矽微電子完成A輪融資;力策科技完成一輪戰(zhàn)略投資等。
成熟企業(yè)也頻獲融資,禾賽科技完成3億美元D輪融資;圖達(dá)通獲6400萬(wàn)美元B輪融資及6600萬(wàn)美元B+輪融資;一徑科技獲數(shù)億元B輪融資;蘇州摯感光子完成億元A輪融資;鐳神智能獲近3億人民幣C輪融資。
速騰聚創(chuàng)、禾賽科技甚至或?qū)⒂?022年赴美IPO。
高瓴創(chuàng)投、小米集團(tuán)、中科創(chuàng)星、英特爾資本、峰瑞資本、順為資本等一線機(jī)構(gòu)紛紛入場(chǎng),重金押注賽道。
車載激光雷達(dá)比攝像頭、毫米波雷達(dá)等在測(cè)距精度、抗干擾等方面有更好的表現(xiàn),對(duì)汽車而言相當(dāng)于“人眼”。隨著自動(dòng)駕駛從L2向L3過(guò)渡,主動(dòng)權(quán)由人變?yōu)檐?,激光雷達(dá)的作用也將從輔助走向主導(dǎo),配備個(gè)數(shù)隨之增加。
沙利文預(yù)測(cè),至2025年激光雷達(dá)全球市場(chǎng)規(guī)模為135.4億美元,較2019年可實(shí)現(xiàn)64.63%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率。
在多方看好背后,激光雷達(dá)賽道卻仍在靜待曙光。目前能過(guò)車規(guī)的多是采用混合固態(tài)方案的激光雷達(dá)企業(yè),固態(tài)激光雷達(dá)初創(chuàng)企業(yè)多數(shù)在加速產(chǎn)品研發(fā),尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。
由于技術(shù)門檻高,發(fā)展時(shí)間短,市場(chǎng)尚未成熟,行業(yè)正處在混沌的百家爭(zhēng)鳴時(shí)期。從導(dǎo)入期進(jìn)入成長(zhǎng)期,行業(yè)的不確定性開始增大,未來(lái)技術(shù)路線的選擇、量產(chǎn)客戶的開拓、融資能力等都將左右激光雷達(dá)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局。
初創(chuàng)玩家該如何選擇技術(shù)路線?如何降低成本、加速量產(chǎn)?激光雷達(dá)市場(chǎng)空間多大?何時(shí)將迎來(lái)爆發(fā)?投資人如何選出未來(lái)贏家?
帶著這些問(wèn)題,我們采訪了:
飛芯電子CEO 雷述宇洛微科技CTO Andy某初創(chuàng)企業(yè)創(chuàng)始人 陳安(化名)中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人 米磊金沙江聯(lián)合資本投資副總裁 冷現(xiàn)飛輕舟資本創(chuàng)始合伙人 周彬紅點(diǎn)創(chuàng)投投資人 張浩(化名)本期核心觀點(diǎn)提示:
1. L3級(jí)別以上的自動(dòng)駕駛車輛必須要用激光雷達(dá),未來(lái)5-10年自動(dòng)駕駛將逐步過(guò)渡到L3-L4級(jí)別,隨著L3高速發(fā)展,激光雷達(dá)將迎來(lái)真正的爆發(fā)期。
2. 混合固態(tài)方案作為市場(chǎng)的過(guò)渡期,將存在5年以上,終極形態(tài)的激光雷達(dá)會(huì)是低成本、高度芯片化的產(chǎn)品。
3. 激光雷達(dá)涉及多種技術(shù)原理,技術(shù)路徑分歧多,業(yè)內(nèi)普遍看好固態(tài)方案,但固態(tài)里選哪個(gè)方案行業(yè)尚無(wú)定論。
4. 整車廠、自動(dòng)駕駛企業(yè)的需求各有不同,硬性指標(biāo)不是全部,最終目的是要兼顧性能與安全性,激光雷達(dá)企業(yè)要和用戶共同去探索出最適合車的方案。
5. 短期初創(chuàng)企業(yè)會(huì)利用成熟的供應(yīng)鏈來(lái)進(jìn)行量產(chǎn),長(zhǎng)期會(huì)考慮自研產(chǎn)線。
6. 激光雷達(dá)賽道國(guó)內(nèi)和國(guó)外處于同一起跑線,產(chǎn)業(yè)鏈差距很小。
7. 率先實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)上車的固態(tài)激光雷達(dá)企業(yè)及其背后的資本或?qū)⒊蔀樽畲筅A家。
自動(dòng)駕駛商業(yè)化與激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)化相互促進(jìn)
為何車載激光雷達(dá)技術(shù)路線尚無(wú)定論、產(chǎn)品還未大規(guī)模商用,資本就開始爭(zhēng)相下注?
這要從自動(dòng)駕駛發(fā)展的進(jìn)程、激光雷達(dá)的重要性兩方面來(lái)看。
激光雷達(dá)過(guò)去多用于測(cè)繪等領(lǐng)域,于2000年已開始商業(yè)化。
2005年Velodyne帶著裝有激光雷達(dá)的無(wú)人駕駛參加了DARPA無(wú)人駕駛車挑戰(zhàn)賽,成為激光雷達(dá)賽道興起的伊始。后來(lái)國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了Luminar、Ouster、法雷奧、禾賽科技、華為、大疆覽沃、圖達(dá)通等一眾激光雷達(dá)企業(yè),激光雷達(dá)的成本也開始大幅度降低。
近兩年自動(dòng)(輔助)駕駛越來(lái)越火,2016年谷歌成立Waymo,自動(dòng)駕駛汽車開始走向商業(yè)化,隨后全球涌現(xiàn)了百度、Uber、Cruise、文遠(yuǎn)知行、小馬智行等一眾自動(dòng)駕駛企業(yè),激光雷達(dá)的發(fā)展隨之進(jìn)入了快車道。
汽車上用的感知硬件包括:攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、激光雷達(dá)以及V2X等。激光雷達(dá)在測(cè)距精度、抗干擾、3D建模等方面表現(xiàn)的更好。
特斯拉近幾年頻頻發(fā)生自動(dòng)駕駛事故,其中一例是系統(tǒng)錯(cuò)誤地把卡車的白色貨廂識(shí)別成了天空,核心問(wèn)題便是識(shí)別準(zhǔn)確度不夠。
金沙江聯(lián)合資本投資副總裁冷現(xiàn)飛提到,毫米波雷達(dá)加視覺的方案,多用于輔助駕駛(ADAS),多數(shù)業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為L(zhǎng)3級(jí)別以上的自動(dòng)駕駛車輛必須要用激光雷達(dá),提高識(shí)別的準(zhǔn)確度。“寶馬、奔馳、奧迪、德爾福、博世等都在尋找和支持更好的激光雷達(dá)方案供應(yīng)商?!?/p>
目前,國(guó)內(nèi)汽車保有量已超2.8億,在輕舟資本創(chuàng)始合伙人周彬看來(lái),未來(lái)若有一億輛汽車需搭載一顆激光雷達(dá),市場(chǎng)就已達(dá)千億,“未來(lái)預(yù)計(jì)一輛車就需搭載幾十顆各類雷達(dá)和攝像頭。”
多位采訪對(duì)象的共識(shí)是,未來(lái)5年,激光雷達(dá)將迎來(lái)爆發(fā)期,目前初創(chuàng)企業(yè)的首要任務(wù)是盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品量產(chǎn)上車。
飛芯電子CEO雷述宇提到,針對(duì)量產(chǎn)車的激光雷達(dá),要在性價(jià)比、可靠性、安全性、抗干擾四個(gè)方面有明顯優(yōu)勢(shì)。
首先需要性價(jià)比高,量產(chǎn)車要可以用得起;其次是可靠性高,因?yàn)檐噳勖荛L(zhǎng),要面對(duì)各種各樣的環(huán)境壓力;再者人眼安全性要強(qiáng),對(duì)于路上行人,無(wú)論使用任何波長(zhǎng),保證人眼安全都是重中之重;最后抗干擾性要強(qiáng),除了陽(yáng)光干擾,還要考慮同類設(shè)備之間的相互干擾,而且激光雷達(dá)測(cè)距越遠(yuǎn),說(shuō)明靈敏度越高,那么收來(lái)同類設(shè)備之間干擾信號(hào)的概率越大。
激光雷達(dá)雖然只是一個(gè)傳感器,但內(nèi)部構(gòu)造包括芯片本身及各種光學(xué)硬件、軟件也涉及算法。不論選擇什么技術(shù)路線,擺在創(chuàng)始人面前的有三大難題:成本、車規(guī)、量產(chǎn)。
不同的技術(shù)路線對(duì)應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈各不相同,在解決三大核心問(wèn)題上難度不一,因此許多業(yè)內(nèi)人士對(duì)于技術(shù)路線還沒有定論。
技術(shù)路線之爭(zhēng):固態(tài)or 非固態(tài)?OPA or Flash?
(1)固態(tài)芯片化是終極形態(tài),混合固態(tài)短期內(nèi)會(huì)是主流
“你永遠(yuǎn)不知道你的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手會(huì)用什么方式去解決問(wèn)題?!绷Σ呖萍紕?chuàng)始人張忠祥博士曾感慨行業(yè)技術(shù)路線分歧之大。
激光雷達(dá)主要由光束掃描器和探測(cè)系統(tǒng)兩個(gè)維度組成,一個(gè)負(fù)責(zé)成像,一個(gè)負(fù)責(zé)測(cè)距。紅點(diǎn)創(chuàng)投投資人張浩提到,目前市場(chǎng)上技術(shù)路徑眾多,各企業(yè)在這兩個(gè)維度上選擇了不同的方式,從而組合排列出了更多可能方案。
按照掃描方式(成像)來(lái)分,分成了機(jī)械旋轉(zhuǎn)式、MEMS(微振鏡)、微距移動(dòng)、Flash、光學(xué)相控陣(OPA)等;
按照探測(cè)方式來(lái)分,分成了非相干測(cè)量(脈沖飛行時(shí)間測(cè)量法TOF為代表)和相干測(cè)量(典型為FMCW調(diào)頻連續(xù)波)。
按結(jié)構(gòu)大致可劃分為三類:機(jī)械式激光雷達(dá)、混合固態(tài)激光雷達(dá)和固態(tài)激光雷達(dá)。
機(jī)械式通過(guò)不斷旋轉(zhuǎn)發(fā)射頭,將速度更快、發(fā)射更準(zhǔn)的激光從“線”變成“面”,并在豎直方向上排布多束激光(即32或64線雷達(dá)),形成多個(gè)面,達(dá)到動(dòng)態(tài)3D掃描的目的,可實(shí)現(xiàn)360°掃描。
市面上機(jī)械式激光雷達(dá)代表企業(yè):國(guó)外有Velodyne、Valeo、Ouster、Waymo;國(guó)內(nèi)則是速騰聚創(chuàng)、禾賽科技、鐳神智能、北科天繪等。
混合固態(tài)激光雷達(dá)(以MEMS為主),核心元器件為MEMS微振鏡,能代替宏觀機(jī)械式掃描器,實(shí)現(xiàn)激光光束微觀尺度上的探測(cè)。相比機(jī)械式,其尺寸更小,減少了激光器和探測(cè)器的數(shù)量,成本更低。
混合固態(tài)激光雷達(dá)則包括:Innoviz、 Innovusion(圖達(dá)通)、Blickfeld、華為、速騰聚創(chuàng)、萬(wàn)集科技、禾賽科技、一徑科技、鐳神智能等。
固態(tài)激光雷達(dá)(芯片),沒有機(jī)械式雷達(dá)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),主要依靠電子部件來(lái)控制激光的發(fā)射角度。其主要分為Flash、OPA兩大技術(shù)路徑:
其中Flash(面陣式技術(shù))路徑的代表廠商有LeddarTech 、Sense Photonics、Xenomatix、Ouster、大陸(德國(guó))、IBEO、飛芯電子、北醒光子等。
OPA(光學(xué)相控陣技術(shù))路徑的有Analog Photonics、力策科技、萬(wàn)集科技等、洛微科技、摩爾芯光等。
機(jī)械、混固、純固態(tài)方案各有優(yōu)劣,在量產(chǎn)上車方面,業(yè)內(nèi)普遍更看好固態(tài)方案。
機(jī)械式激光雷達(dá)技術(shù)成熟,但具有成本較高、裝配調(diào)制困難、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、機(jī)械零部件壽命短等缺點(diǎn)。
金沙江聯(lián)合資本投資副總裁冷現(xiàn)飛提到,“Velodyne的64線機(jī)械式激光雷達(dá)系統(tǒng)比較復(fù)雜,一顆曾要50多萬(wàn)元,體積大,壽命一般在1-2年,很難應(yīng)用在規(guī)模量產(chǎn)車型上。相比之下,尺寸小、可靠性高的純芯片方案更適合量產(chǎn)車型?!?/p>
MEMS激光雷達(dá)一方面具有尺寸小、可靠性高、批量生產(chǎn)后成本低、分辨率較高等優(yōu)勢(shì);另一方面也存在信噪比低、有效距離短、視場(chǎng)角窄、工作壽命較短等缺點(diǎn)。
其技術(shù)相對(duì)更成熟,量產(chǎn)落地時(shí)間最快,多數(shù)廠商在2020-2021年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。許多從業(yè)者認(rèn)為MEMS方案是當(dāng)下車用激光雷達(dá)量產(chǎn)的最優(yōu)解。但也有業(yè)內(nèi)人士提到,MEMS微振鏡掃描角度?。▋H有60-70°)、振動(dòng)問(wèn)題與工作溫度范圍,過(guò)車規(guī)也存在很大挑戰(zhàn)。
洛微科技CTO Andy和冷現(xiàn)飛的觀點(diǎn)相似,“發(fā)展多年的攝像頭、毫米波雷達(dá)這些傳感器最終都以純芯片的方式裝載在幾乎所有汽車上,激光雷達(dá)也會(huì)遵循這個(gè)第一性原理。”
固態(tài)方案不用受制于機(jī)械旋轉(zhuǎn)的速度和精度,可以大大壓縮雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和尺寸,提高使用壽命,并降低成本,但其主要缺點(diǎn)在于技術(shù)難度大,落地較慢。
多位采訪對(duì)象提到,“混合固態(tài)和MEMS作為市場(chǎng)的過(guò)渡期,可能會(huì)存在5年以上,但未來(lái)大家一定都會(huì)往純固態(tài)的方向走?!?/p>
(2)OPA和Flash方案,初創(chuàng)企業(yè)各有選擇
固態(tài)方案中,OPA能實(shí)現(xiàn)一種無(wú)任何機(jī)械(含MEMS)元件的光束掃描。其采用多個(gè)光源組成陣列,通過(guò)控制各光源發(fā)射的時(shí)間差,來(lái)控制主光束的角度以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同方向的掃描。
可類比打水漂,石子丟出后,會(huì)出現(xiàn)水波紋,其在往前擴(kuò)散的過(guò)程中,遠(yuǎn)處會(huì)形成一個(gè)波峰,波長(zhǎng)相等的地方就抵消掉。如果發(fā)射的光源太散,光就會(huì)互相抵消掉,能量轉(zhuǎn)化低,探測(cè)距離就非常短,OPA方案設(shè)計(jì)時(shí)需盡可能讓光聚攏向前發(fā)射。
因此,OPA方案在芯片的材料,光源的選擇,整個(gè)芯片的工藝上都存在難點(diǎn)。其優(yōu)勢(shì)則在于, 掃描速度快、易于控制視場(chǎng)角。
Flash方案則類似照相機(jī),主動(dòng)發(fā)出面陣光,一次性實(shí)現(xiàn)全局成像。
紅點(diǎn)創(chuàng)投投資人張浩與洛微科技CTO Andy提到,F(xiàn)lash方案有二個(gè)問(wèn)題要解決:一是同類設(shè)備干擾,二是視場(chǎng)角過(guò)大帶來(lái)的發(fā)射光功率密度嚴(yán)重退化問(wèn)題。
Flash是發(fā)射的面陣光,視場(chǎng)角大,光返回來(lái)會(huì)有損耗,距離越長(zhǎng)損耗越高,接收器上收到的光源就越少。因此把整個(gè)場(chǎng)景點(diǎn)亮的時(shí)候需要發(fā)射大量的光源,讓每一個(gè)接收的像素都會(huì)有足夠的光源返回來(lái),測(cè)出來(lái)你需要的信號(hào)。
Andy認(rèn)為,這會(huì)帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題:一是要保證人眼安全,F(xiàn)lash方案的探測(cè)距離很有限;二是很難區(qū)分其他激光雷達(dá)的信號(hào),無(wú)論是使用TOF傳感器,還是單光子探測(cè)器SPAD, Flash方案做200米以上的激光雷達(dá),挑戰(zhàn)都很大。
在飛芯電子CEO雷述宇看來(lái),不論是MEMS還是OPA的光學(xué)相控陣,系統(tǒng)端都會(huì)變得復(fù)雜,系統(tǒng)復(fù)雜就會(huì)降低可靠性,成本也更高。
MEMS本身就是微機(jī)械的方式,在車輛行駛的過(guò)程中機(jī)械震動(dòng)是否會(huì)帶來(lái)共振?如何保證可靠性?OPA需要有激光芯片、陣列芯片,兩個(gè)芯片需要做光纖耦合,光纖的成本和效率如何?OPA+FMCW的讀出電路非常復(fù)雜,如何優(yōu)化?
在他看來(lái),全固態(tài)Flash系統(tǒng)發(fā)射面陣光,一次性成像,系統(tǒng)簡(jiǎn)潔,可靠性更高,更易達(dá)到車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。
“OPA方案的技術(shù)難度確實(shí)更大,但FLash較難做出長(zhǎng)距激光雷達(dá),”洛微科技CTO Andy提到,長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,OPA或?qū)⒊蔀橹髁鳌?/p>
張浩與他看法一致,OPA路徑在可量產(chǎn)性、可靠性、成本方面具備優(yōu)勢(shì),會(huì)成為未來(lái)的主流,只是技術(shù)的突破難度較大。
因此,在實(shí)際做產(chǎn)品中,大家選擇技術(shù)方案組合時(shí)各有考量。
(3)TOF與FMCW,各有側(cè)重
無(wú)論是OPA、Flash還是MEMS,目前市面上這些不同的固態(tài)激光雷達(dá)多數(shù)采用TOF方式測(cè)距,通過(guò)發(fā)送激光脈沖來(lái)測(cè)量與物體之間的距離。
TOF(飛行時(shí)間)激光雷達(dá)系統(tǒng)工作在波長(zhǎng)850和905納米,接近可見光光譜。因此,最大激光功率受到限制,探測(cè)距離存在瓶頸。
TOF的技術(shù)發(fā)展多年、比較成熟,對(duì)應(yīng)的激光光源成本也較低,但容易受到激光信號(hào)干擾。
有投資人認(rèn)為,TOF方案其峰值功率要幾百瓦甚至上千瓦,不太適宜做芯片級(jí)設(shè)計(jì)?!昂诵脑谟诹慨a(chǎn)一致性不夠好,由于探測(cè)器本身不是硅基的,若使用三五族材料,很難集成芯片,如果用多顆芯片去集成,制造成本又會(huì)提升。”
FMCW激光雷達(dá)則是發(fā)出恒定的光流(連續(xù)波),并定期改變光的頻率(調(diào)頻),這使得其既可以確定物體的位置,又可以利用多普勒效應(yīng)精確測(cè)量它們的速度。
某初創(chuàng)企業(yè)創(chuàng)始人陳安表示,“FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)從物理信號(hào)層面解決運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別問(wèn)題,能測(cè)量出目標(biāo)的速度信息,并且激光波長(zhǎng)比毫米波小了幾個(gè)數(shù)量級(jí),不僅解決了傳統(tǒng)激光雷達(dá)的串?dāng)_問(wèn)題,也解決了探測(cè)距離和人眼安全的問(wèn)題。”
Aurora、通用Cruise、豐田等紛紛以收購(gòu)、投資方式入局FMCW激光雷達(dá),Mobileye更是宣布自研FMCW激光雷達(dá),在陳安看來(lái),F(xiàn)MCW激光雷達(dá)將成為未來(lái)無(wú)人駕駛車搭載的主流產(chǎn)品。
洛微科技CTO Andy持同樣看法,未來(lái)激光雷達(dá)會(huì)像攝像頭一樣,汽車、無(wú)人小車等都會(huì)裝載,在車輛實(shí)際行駛過(guò)程中,干擾會(huì)非常嚴(yán)重,長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看使用相干探測(cè)原理的FMCW幾乎是唯一的選擇。
混沌期初創(chuàng)企業(yè)如何定位產(chǎn)品?
(1)對(duì)市場(chǎng)的理解決定了方案
在固態(tài)的大方向下,OPA和Flash的成像方式、TOF和FMCW的測(cè)距方式都各有優(yōu)劣,如何選擇核心在于創(chuàng)始人對(duì)市場(chǎng)的理解。
多位采訪對(duì)象的共識(shí)是,對(duì)于技術(shù)難度比較大的硬件產(chǎn)品而言,研發(fā)一般都需2-3年以上,在選擇路線時(shí),首要是要符合市場(chǎng)需求,其次是如何發(fā)揮自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì),最后是要考慮產(chǎn)業(yè)鏈成熟度。
選擇不同技術(shù)路線,對(duì)應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈及技術(shù)難題不同,不同初創(chuàng)企業(yè)基于自身技術(shù)基因做出了不同選擇。
洛微科技團(tuán)隊(duì)在硅光子集成技術(shù)上有近20年科研和從業(yè)經(jīng)驗(yàn),選擇了OPA+FMCW路線。
采用了自研的天線陣列單元優(yōu)化排列方式,在芯片設(shè)計(jì)上,利用算法優(yōu)化天線陣列數(shù)目和布局,解決了分辨率和天線陣元數(shù)量的問(wèn)題,同時(shí)在每個(gè)陣元相移器的設(shè)計(jì)上做了大量器件優(yōu)化。洛微的OPA方案在小于1W的功耗下實(shí)現(xiàn)120度FOV和小于0.1°的分辨率。
洛微科技CTO Andy表示,OPA+FMCW方案可實(shí)現(xiàn)大視角和高分辨率的純固態(tài)芯片激光掃描,解決傳統(tǒng)機(jī)械式掃描和微機(jī)械掃描的成本和可靠性難題,并避免Flash方案的人眼安全和高光功率問(wèn)題。
飛芯電子CEO雷述宇曾在紅外探測(cè)器芯片領(lǐng)域深耕近10年,并于微電子芯片業(yè)務(wù)上做出過(guò)超億元銷售額,2016年前后因業(yè)務(wù)往來(lái)頻繁接觸到一些車企和tier 1廠商,在了解各方需求后開始轉(zhuǎn)向車載激光雷達(dá)賽道。
短期來(lái)看,不同技術(shù)的市場(chǎng)占比差距不會(huì)太大,長(zhǎng)跑中誰(shuí)能勝出核心還是看誰(shuí)能率先做到低成本大規(guī)模量產(chǎn)?!安煌夹g(shù)方案依賴的產(chǎn)業(yè)鏈不同,未來(lái)批量生產(chǎn)制造的難度也隨之變化?!?/p>
在雷述宇看來(lái),確定Flash路線,是充分考慮生產(chǎn)端的可行性、市場(chǎng)需求后做的決定。
目標(biāo)市場(chǎng)是什么?怎么樣才能最大化降低成本?技術(shù)層面如何抗干擾?
帶著這些問(wèn)題,雷述宇先是確立了要做消費(fèi)和車規(guī)兩種激光雷達(dá)。
他提到,狹義上看,從車載、安防、工業(yè)、到消費(fèi)等,能用到攝像頭的地方,未來(lái)都會(huì)用到激光雷達(dá),從廣義上看,激光雷達(dá)可探測(cè)距離,涉及到許多理量如體積、速度、高度、角度、平整度等,能衍生出很多應(yīng)用。
在生產(chǎn)端的可行性上,雷述宇表示,不論車載還是消費(fèi)端的激光雷達(dá),都應(yīng)從架構(gòu)設(shè)計(jì)上做到用同一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)生產(chǎn),否則成本會(huì)很高;在量產(chǎn)方面,雷述宇希望采用類攝像頭的方式,充分利用成熟產(chǎn)業(yè)鏈,一步到位的滿足車規(guī)要求。并通過(guò)與Tier2的合作使產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)數(shù)量級(jí)的提升;在技術(shù)層面,如果所有車都用上激光雷達(dá),一個(gè)車還要用6個(gè)以上,如何解決雷達(dá)間的干擾問(wèn)題?
要做具有信號(hào)區(qū)分能力的激光雷達(dá),雷述宇認(rèn)為,“最難解決的問(wèn)題要最先去攻克。”
2016年底雷述宇成立飛芯電子時(shí),與BOSCH在Stuttgart的技術(shù)團(tuán)隊(duì)共同反復(fù)論證,明確飛芯只做全固態(tài)、非掃描的雷達(dá)芯片和系統(tǒng)方案。
“飛芯的類攝像頭的激光雷達(dá),不需掃描,系統(tǒng)只用4個(gè),發(fā)射端的激光芯片、接收的成像芯片、光學(xué)鏡頭、焦平面探測(cè)器陣列系統(tǒng)?!崩资鲇钫J(rèn)為越簡(jiǎn)潔的系統(tǒng)才能越可靠。
此外飛芯團(tuán)隊(duì)在探測(cè)機(jī)理層面解決了傳統(tǒng)全固態(tài)Flash的抗干擾難及測(cè)距短等問(wèn)題:用獨(dú)有專利[CN110389351A、WO2019200833A1],實(shí)現(xiàn)了一種基于偽隨機(jī)序列的Flash體制長(zhǎng)距離、抗干擾激光雷達(dá)技術(shù)。
其接收焦平面探測(cè)器陣列的像素單元中集成了一種與發(fā)射體系相匹配的電荷域共模信號(hào)消除技術(shù),像素會(huì)將發(fā)射端的偽隨機(jī)序列碼中有效激光回波信號(hào)與像素內(nèi)共模消除機(jī)構(gòu)同步,確?!白晕摇庇行Щ夭ㄐ盘?hào)產(chǎn)生的光電子收集以及對(duì)背景光與其他設(shè)備干擾信號(hào)產(chǎn)生的光生電子無(wú)法被有效“積分”,這樣就實(shí)現(xiàn)了在電荷域?qū)崿F(xiàn)信號(hào)區(qū)隔與處理,大幅抑制了由模擬處理,數(shù)字量化再到系統(tǒng)級(jí)算法處理引入的噪聲及失真對(duì)于微弱有效信號(hào)的影響;同時(shí)像素級(jí)折疊積分技術(shù)擴(kuò)展了動(dòng)態(tài)范圍,解決了傳統(tǒng)像素單元阱容較小無(wú)法實(shí)現(xiàn)大范圍積分的能力。
(2)指標(biāo)之外,關(guān)鍵是滿足客戶核心需求
“以10年為期來(lái)看,最終洛微的純芯片方案,產(chǎn)品大小、價(jià)格會(huì)接近攝像頭,只是多了一個(gè)光源?!?/p>
洛微科技CTO Andy補(bǔ)充到,如果僅僅完成車用激光雷達(dá)的指標(biāo)數(shù)值其實(shí)大家都能做出來(lái)產(chǎn)品,但加上低成本和高可靠性后難度就指數(shù)級(jí)上升了。
性能、成本、可靠性是最核心的三個(gè)考量,不過(guò)自動(dòng)駕駛本身系統(tǒng)級(jí)的方案也在不停迭代,對(duì)激光雷達(dá)的細(xì)節(jié)要求會(huì)有變化。
他強(qiáng)調(diào),更為關(guān)鍵的,測(cè)試過(guò)程中如果幾百臺(tái)車上的雷達(dá)出現(xiàn)了一些小毛病,可以維修或更換,但是一旦這些整車廠開始大規(guī)模售賣車輛,安全問(wèn)題將成為懸在頭頂?shù)倪_(dá)摩克利斯之劍。
整車廠、自動(dòng)駕駛企業(yè)的需求各有不同,一般會(huì)根據(jù)綜合上成本和可靠性的這些考慮,對(duì)指標(biāo)進(jìn)行部分的削減和優(yōu)和優(yōu)化,最終目的是兼顧性能與安全性,洛微科技CTO Andy提到,“最終激光雷達(dá)企業(yè)還是要和用戶共同去探索出最適合車的方案來(lái)?!?/p>
(3)加速產(chǎn)品落地,未來(lái)固態(tài)激光雷達(dá)月產(chǎn)能將達(dá)百萬(wàn)量級(jí)
盡管純固態(tài)方案尚未有初創(chuàng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)上車,但各家都在加快腳步。
目前飛芯電子的產(chǎn)品矩陣,包括六個(gè)系列的芯片:遠(yuǎn)距離車載固態(tài)激光雷達(dá)芯片、面陣相干探測(cè)器陣列芯片,消費(fèi)級(jí)ITOF 3D圖像傳感器、消費(fèi)級(jí)DTOF深度圖像傳感器、激光驅(qū)動(dòng)和電源管理芯片、以及激光芯片。
飛芯電子CEO雷述宇透露,飛芯電子正通過(guò) Tier2、Tier1 跟相關(guān)車企進(jìn)行接觸,固態(tài)激光雷達(dá)芯片產(chǎn)品也在被試用,“預(yù)估到 2023 年,車載固態(tài)激光雷達(dá)可達(dá)到百萬(wàn)量級(jí)月產(chǎn)能。以每輛車需要4-6個(gè)激光雷達(dá)的需求計(jì)算,每個(gè)月百萬(wàn)量級(jí)對(duì)應(yīng)十六萬(wàn)輛車?!?/p>
洛微團(tuán)隊(duì)將硅光相控陣掃描芯片(OPA)、連續(xù)波調(diào)頻相干探測(cè)芯片(FMCW)和晶圓級(jí)微納光學(xué),光系統(tǒng)級(jí)封裝等技術(shù)應(yīng)用到LiDAR領(lǐng)域,自研純固態(tài)成像級(jí)LiDAR,開發(fā)針對(duì)長(zhǎng)距前視以及短距補(bǔ)盲兩個(gè)方向的產(chǎn)品。
洛微的短距和長(zhǎng)距產(chǎn)品采用了不同的技術(shù)方案,短距聚焦低成本,采用了Flash掃描的混合性方案,長(zhǎng)距側(cè)重性能,選擇OPA方案。洛微科技CTO Andy提到,“我們選擇的方案是在滿足性能的情況下,將成本控制到最好。”
目前洛微已經(jīng)拿到了商用車意向訂單,預(yù)計(jì)2022年開始短距產(chǎn)品量產(chǎn),2024年開始長(zhǎng)距離雷達(dá)產(chǎn)品的量產(chǎn)。
陳安則透露,預(yù)計(jì)2025年能將現(xiàn)在午餐盒大小的激光雷達(dá)做成幾塊芯片?,F(xiàn)階段其計(jì)劃實(shí)現(xiàn)FMCW激光雷達(dá)產(chǎn)品的小批量量產(chǎn),并在年底前銷售幾十臺(tái)FMCW激光雷達(dá)樣機(jī),目前已與Waymo、Bluespace、Nuro、Weride Pony對(duì)接,希望能與無(wú)人駕駛領(lǐng)域TOP10企業(yè)達(dá)成合作,快速打開市場(chǎng)。
陳安判斷,“視覺芯片跟激光雷達(dá)芯片的數(shù)量基本可按一定的比例來(lái)類比,2013年MOBILEYE的EyeQ3芯片化時(shí),第一年的出貨量約為130萬(wàn),激光雷達(dá)芯片化后市場(chǎng)的量預(yù)計(jì)也是百萬(wàn)級(jí)起步。”
初創(chuàng)企業(yè)如何擴(kuò)大優(yōu)勢(shì)、打贏持久戰(zhàn)?
激光雷達(dá)是個(gè)千億級(jí)的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì),涉及的上下游企業(yè)很多,陳安認(rèn)為,未來(lái)初創(chuàng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)體現(xiàn)在對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈控制能力的競(jìng)爭(zhēng)上。
紅點(diǎn)創(chuàng)投投資人張浩提到,從混合固態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中,激光雷達(dá)會(huì)從分離器件裝配的模式變成芯片制造,這對(duì)應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈區(qū)別非常大。
對(duì)于混合固態(tài)方案而言,國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈足夠成熟,華為、大疆、速騰聚創(chuàng)等企業(yè)在供應(yīng)鏈上有資金、資源等優(yōu)勢(shì),因此其產(chǎn)品性價(jià)比相對(duì)更突出,量產(chǎn)上車速度也更快。
華為2020年已建立了車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)的第一條Pilot產(chǎn)線,計(jì)劃按年產(chǎn)10萬(wàn)套/線推進(jìn)。大疆目前則擁有全自動(dòng)化激光雷達(dá)組裝線,每條產(chǎn)線年產(chǎn)能達(dá) 20 萬(wàn)顆。
2021年4月,搭載三顆激光雷達(dá)的極狐阿爾法S華為HI版電動(dòng)汽車也已正式亮相,不過(guò)也有消息稱,阿爾法S的激光雷達(dá)來(lái)自其他廠商,華為的激光雷達(dá)可能尚未達(dá)到預(yù)期。
大疆內(nèi)部孵化的激光雷達(dá)公司Livox,于2021年4月發(fā)布了首款車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)HAP,該款激光雷達(dá)已與小鵬汽車達(dá)成合作,已搭載在小鵬P5上。
“華為歷史上幾乎就沒有失敗,混合固態(tài)它肯定可以做出來(lái),但硅光這個(gè)領(lǐng)域不太一樣,需要的技術(shù)非常細(xì)致,核心團(tuán)隊(duì)的技術(shù)實(shí)力能一決成敗?!庇型顿Y人表示。
輕舟資本創(chuàng)始合伙人周彬提及,在傳統(tǒng)的機(jī)械或者混合固態(tài)解決方案里頭,國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈與國(guó)外并無(wú)較大差距。
選擇純固態(tài)方案企業(yè)中,飛芯電子和洛微科技短期內(nèi)都選擇了采用現(xiàn)有的成熟產(chǎn)業(yè)鏈。
飛芯電子CEO雷述宇選擇采用現(xiàn)有的成熟產(chǎn)業(yè)鏈,“飛芯采用的是類攝像頭的方式,成本和可能性可參考攝像頭行業(yè),經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展,攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈已十分成熟,從芯片到光學(xué)鏡頭價(jià)格透明。”
未來(lái)基本一個(gè)車需要用10個(gè)激光雷達(dá),負(fù)責(zé)近距離、遠(yuǎn)距離探測(cè)、泊車、防撞等,雷述宇表示希望通過(guò)成熟產(chǎn)業(yè)鏈將單個(gè)激光雷達(dá)價(jià)格做到10美金到30美金不等,10個(gè)累計(jì)200到300美金,達(dá)到一個(gè)量產(chǎn)車基本都能用的起的理想狀態(tài)。
“短期利用成熟的供應(yīng)鏈來(lái)進(jìn)行量產(chǎn),長(zhǎng)期來(lái)看也會(huì)考慮自主產(chǎn)線。”洛微科技CTO Andy稱,洛微的產(chǎn)品方案很多設(shè)計(jì)比較接近攝像頭,國(guó)內(nèi)能提供車規(guī)級(jí)的攝像頭模組的代工廠相對(duì)比較成熟,可以保證產(chǎn)品快速進(jìn)入量產(chǎn)。而產(chǎn)品中核心自研芯片的專利的光電封裝,將自主完成。
目前洛微科技已完成第二代FMCW系統(tǒng)(SoC)和光學(xué)相控陣(OPA)硅光芯片的流片,這兩款芯片將會(huì)應(yīng)用于洛微科技硅光芯片級(jí)FMCW 4D LiDAR產(chǎn)品中。
“企業(yè)在國(guó)外流片除了成本高,更大的問(wèn)題還在于溝通流程太長(zhǎng)降低了效率?!苯鹕辰?lián)合資本投資副總裁冷現(xiàn)飛表示,對(duì)固態(tài)方案來(lái)說(shuō),流片環(huán)節(jié)占的成本較大,產(chǎn)業(yè)鏈不存在卡脖子的問(wèn)題,主要是國(guó)內(nèi)的晶圓代工廠無(wú)法滿足企業(yè)需求,工藝還有待提升。
冷現(xiàn)飛進(jìn)一步補(bǔ)充,“但這個(gè)不是兩三年可以解決的,國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的基礎(chǔ)能力、材料與工藝方面與國(guó)外還是有一些差距?!?/p>
上游硅光芯片做得最好的幾家企業(yè)都在國(guó)外,例如NeoPhotonics(新飛通)、Finisar(菲尼薩)等。陳安希望產(chǎn)品芯片化后能與這些頭部公司展開合作。(2021年10月份新飛通已宣布推出新型可調(diào)諧高功率FMCW激光模塊和高性能半導(dǎo)體光放大器(SOA)芯片。)
由于純固態(tài)激光雷達(dá)制造門檻極高,除了把控供應(yīng)鏈之外,掌握核心人才對(duì)企業(yè)的發(fā)展也至關(guān)重要。
洛微在光電行業(yè)扎根多年,據(jù)Andy介紹,公司芯片設(shè)計(jì)、測(cè)試等核心芯片團(tuán)隊(duì),多是其在產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界的同學(xué)、朋友,其他技術(shù)方向的招聘,更多要靠技術(shù)路線的前瞻性以及核心專家團(tuán)隊(duì)對(duì)潛在人才的吸引力。
很難找到完全與需求匹配的工程師,他強(qiáng)調(diào),要看重人才的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力和成長(zhǎng)潛力。“不能將人才當(dāng)作一顆螺絲釘,洛微絕大部分的技術(shù)內(nèi)容,都會(huì)跟員工去分享討論,希望員工在加入一兩年后,在他本身的技術(shù)方向之外拓寬能力邊界,加深對(duì)技術(shù)方向的理解?!?/p>
飛芯電子團(tuán)隊(duì)約90多人,近9成為研發(fā)人員,雷述宇希望,未來(lái)能吸納更多芯片設(shè)計(jì)、電源管理、光學(xué)芯片、底層設(shè)計(jì)、器件設(shè)計(jì)等方面的人才?!盎旧细黝愋偷膬?yōu)秀人才,飛芯都需要?!?/p>
冷現(xiàn)飛提到,“國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)相關(guān)行業(yè)的人才一般都在科研院所和軍工單位,本身數(shù)量就少,加上流動(dòng)性也小,因此人才相對(duì)短缺。不過(guò),初創(chuàng)企業(yè)這幾年不斷融資,擴(kuò)招人才,某種程度上也是在培養(yǎng)行業(yè)人才。”
同時(shí)冷現(xiàn)飛也指出,“全固態(tài)激光雷達(dá)的人才構(gòu)成也和傳統(tǒng)激光雷達(dá)的人才構(gòu)成不一樣。傳統(tǒng)激光雷達(dá)公司一般更多地需要做系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、機(jī)械、光學(xué)等方向的人才;而固態(tài)激光雷達(dá)需要電子、微電子、材料、器件、微光學(xué)等領(lǐng)域設(shè)計(jì)人才?!?/p>
激光雷達(dá):摸著石頭過(guò)河
近年來(lái)國(guó)家出臺(tái)多項(xiàng)政策推動(dòng)自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)發(fā)展,目前國(guó)內(nèi)北京、廣州、長(zhǎng)沙等多個(gè)城市已開放無(wú)人駕駛測(cè)試。
中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布報(bào)告稱,2021年有望迎來(lái)自動(dòng)駕駛的爆發(fā)元年,自動(dòng)駕駛行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將超2350億元。
多位投資人非??春米詣?dòng)駕駛的前景,強(qiáng)調(diào)提前布局激光雷達(dá)賽道的重要性,“未來(lái)5-6年激光雷達(dá)市場(chǎng)將達(dá)幾百億美金?!?/p>
“要布局自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵環(huán)節(jié),就要投最能解決問(wèn)題的方案?!苯鹕辰?lián)合資本投資副總裁冷現(xiàn)飛表示,2017年時(shí)他幾乎看了賽道上的所有企業(yè),跳過(guò)了機(jī)械旋轉(zhuǎn)和半固態(tài)的激光雷達(dá)類型,最后選擇了投資飛芯,一方面是固態(tài)的車載激光雷達(dá)方案才能符合智能駕駛的各方面要求,另一方面看重創(chuàng)始人在紅外探測(cè)器芯片上的成功經(jīng)驗(yàn),和他對(duì)技術(shù)與市場(chǎng)深刻的理解。
比冷現(xiàn)飛晚一些,輕舟資本創(chuàng)始合伙人周彬2020年開始重點(diǎn)關(guān)注激光雷達(dá)賽道,在研究了許多技術(shù)路線后,得出兩個(gè)結(jié)論:許多測(cè)繪公司是系統(tǒng)集成商,缺乏核心技術(shù);OPA是最完美、最可能低成本量產(chǎn)的無(wú)機(jī)械技術(shù)方案,同時(shí)國(guó)外在此方向上也尚未有重大突破,這對(duì)國(guó)內(nèi)初創(chuàng)企業(yè)來(lái)說(shuō),是機(jī)會(huì)。
盡管激光雷達(dá)賽道被多方看好,但技術(shù)路徑的不確定性以及難驗(yàn)證性,在提高投資門檻的同時(shí)也加劇了風(fēng)險(xiǎn)。
有業(yè)內(nèi)人士坦言,造一顆激光雷達(dá),不論是何方案,都融合了多種技術(shù)原理,投資人很難比創(chuàng)始人更懂行業(yè),投誰(shuí)更多是看團(tuán)隊(duì),至于誰(shuí)能最終跑出來(lái),沒人敢下定論,大家都在摸著石頭過(guò)河。
另一位業(yè)內(nèi)人士透露,由于資本看重投資回報(bào),許多大而不強(qiáng)的激光雷達(dá)公司融資速度很快,但長(zhǎng)期來(lái)看,于行業(yè)益處不大。行業(yè)更需要敢投早期硬科技的資本,資本也要做好十年以上才能退出的準(zhǔn)備。
由于早期投資成本高,風(fēng)險(xiǎn)大,多數(shù)投資人會(huì)選擇自己看好的技術(shù)路徑下注,中科創(chuàng)星成了為數(shù)不多的賽道投資者。
中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人米磊表示,中科創(chuàng)星看好自動(dòng)駕駛和激光雷達(dá)的市場(chǎng)空間,技術(shù)方向上更看好固態(tài)激光雷達(dá),因此投資了飛芯電子、洛微科技、摩爾芯光等多家激光雷達(dá)企業(yè)。“對(duì)中科創(chuàng)星而言,不論是OPA還是Flash路線成為主流,我們都是企業(yè)背后堅(jiān)定的支持者?!?/p>
中美在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域都處于“領(lǐng)頭羊”位置,美國(guó)有Waymo、Cruise,而中國(guó)有百度、華為、AutoX、小馬智行等多家優(yōu)秀企業(yè)。多位采訪對(duì)象提到,2015年前后隨自動(dòng)駕駛興起的激光雷達(dá)賽道,國(guó)內(nèi)也和國(guó)外并無(wú)差距。
中國(guó)很少發(fā)現(xiàn)一個(gè)集成電路領(lǐng)域跟全球在同一起跑線上,我們大部分產(chǎn)品比國(guó)外落后三四十年,很難去追。有這么一個(gè)機(jī)會(huì),一定得抓住。飛芯電子CEO雷述宇表示,“一定要跑到前面,做成一個(gè)中國(guó)真正能夠達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的產(chǎn)品?!?/p>
有創(chuàng)始人提到,要加速追趕,但也不能急于一時(shí)。固態(tài)激光雷達(dá)從車到消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品,市場(chǎng)的滲透率幾乎為0,許多企業(yè)的產(chǎn)品正在試用中,未來(lái)兩年行業(yè)會(huì)不斷開始爬坡,不過(guò),攝像頭行業(yè)爬了不止10年的坡,激光雷達(dá)不可能比它還快。
“未來(lái)2-3年,預(yù)估搭載激光雷達(dá)的智能駕駛汽車會(huì)逐步上量,但市場(chǎng)的火熱需要一個(gè)過(guò)程?!崩洮F(xiàn)飛判斷,由于自動(dòng)駕駛事故的影響,車廠和消費(fèi)者對(duì)于L3功能可能會(huì)趨于謹(jǐn)慎。但是,在不太涉及安全的一些應(yīng)用,比如利用激光雷達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車等應(yīng)用,會(huì)上量更快一些,當(dāng)然前提條件是激光雷達(dá)足夠便宜,在性價(jià)比上,可以和超聲波、或者超聲波+攝像頭的方案有可比性。
洛微科技CTO Andy認(rèn)為,現(xiàn)下賽道火熱,市場(chǎng)出現(xiàn)了上百家激光雷達(dá)企業(yè),幾年后行業(yè)或?qū)⒂瓉?lái)洗牌期,對(duì)初創(chuàng)企業(yè)而言,不論研發(fā)的技術(shù)路線多先進(jìn),首先要想辦法先活下來(lái)。
然后是要掌握核心技術(shù),盡快商業(yè)化。從全自動(dòng)駕駛過(guò)去10年的發(fā)展歷史來(lái)看,市場(chǎng)是一個(gè)逐步滲透的過(guò)程。近5年,自動(dòng)駕駛還會(huì)以L2和L2+為主,未來(lái)5-10年將逐步過(guò)渡到L3-L4級(jí)別。
基于自動(dòng)駕駛滲透的速度,未來(lái)3-5年,激光雷達(dá)會(huì)達(dá)到一個(gè)逐步試用、小批量上車的狀態(tài)。5年后,隨著L3高速發(fā)展,激光雷達(dá)也將迎來(lái)真正的爆發(fā)期。
綜合來(lái)看,激光雷達(dá)市場(chǎng)尚未成熟,技術(shù)路線的選擇、團(tuán)隊(duì)的研發(fā)能力、量產(chǎn)客戶的開拓、融資能力等都會(huì)左右初創(chuàng)企業(yè)未來(lái)的命運(yùn),不論對(duì)于投資人還是創(chuàng)業(yè)者,激光雷達(dá)都是一個(gè)高成本、高風(fēng)險(xiǎn)的賽道。在這個(gè)靠硬實(shí)力說(shuō)話的領(lǐng)域,能夠持續(xù)降低價(jià)格、提供高性能產(chǎn)品,并且率先實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)上車的固態(tài)激光雷達(dá)企業(yè)及其背后的資本或?qū)⒊蔀樽畲筅A家。
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