激光雷達正迎來新的發(fā)展機遇。
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自2020年以來，傳統(tǒng)汽車巨頭和新車制造商都宣布將在下一代新車型上配備激光雷達。
Velodyne、Luminar、Innoviz、Aeye、Ouster、Quanergy、Cepton許多激光雷達公司也紛紛上市。
汽車行業(yè)和投資者這樣做「含金量」傳感器較高，關注度持續(xù)上升。
從汽車公司、激光雷達制造商甚至整個行業(yè)的發(fā)展趨勢來看，激光雷達大規(guī)模上車的時間點已經到來。同時，激光雷達的實際效果也會影響整個行業(yè)的發(fā)展。
這也意味著激光雷達將迎來大考:
能否支持激光雷達本身的技術發(fā)展路徑、成本和性能？
激光雷達上車后，如何將技術價值轉化為用戶價值？
激光雷達的成本用第一原理拆解
被馬斯克視為創(chuàng)新標準「第一性原理」，它是從物理的角度看世界，通過一層一層地打開事物的外觀，看到內在的本質，然后從本質層層上升。
馬斯克在特斯拉，SpaceX所做的一切都是圍繞第一原則展開的——幾乎所有自己的研發(fā)和制造，瘋狂地降低成本。
例如，當傳統(tǒng)電池組的平均市場價格為600美元/千瓦時，主要電池供應商是松下。馬斯克發(fā)現，從倫敦金屬交易所購買鋰電池組的原材料只需80美元/千瓦時。
他發(fā)現價格差距很大，所以特斯拉在2013年開始建立自己的電池廠，電池價格可以降低30%，每年支持150萬輛電動汽車對電池的需求。
這就是他對第一性原理的應用。
由于馬斯克可以用第一原理解決電池成本昂貴甚至昂貴的問題SpaceX發(fā)射成本高的問題，用第一原理拆解激光雷達的成本會發(fā)現什么？
激光雷達價格昂貴，除了追求性能外，還與其自身的原材料、整個供應鏈系統(tǒng)密切相關。
激光雷達的成本主要包括BOM研發(fā)(軟硬件)成本IP投資、測試驗證、生產調試等環(huán)節(jié)。
(1)原材料按類別劃分，主要包括:
大約一半來自硬件模塊，包括發(fā)射接收組件FPGA板、主控板、電源模塊等；
二是光學模塊組件，包括轉鏡、棱鏡、窗玻璃等光通道；
最后是結構模塊，包括電機、支架、軸承、外殼等。
(2)原材料按部件劃分，主要包括:
激光發(fā)射器：VCSEL(垂直腔表面發(fā)射激光，表面發(fā)光，集成整合，提高光束質量)將逐漸取代EEL(一邊發(fā)射激光器，一邊發(fā)光，依靠手配，效率低，一致性差)；
掃描系統(tǒng)：轉鏡，棱鏡，MEMS微振鏡；
激光接收器：SPAD(單光子雪崩二極管)和/或SiPM取代硅光電倍增管APD(雪崩光電二極管)感知能力強，感知距離遠，延遲低；
信息處理系統(tǒng)：點云處理、目標識別、通信等。
激光雷達從業(yè)者一直在思考如何通過新的組合或技術創(chuàng)新來降低成本。
激光雷達路線不同。
在機械激光雷達時代，一個Velodyne 64線激光雷達售價高達7.5萬美元，人工成本占美國組裝的3萬美元。
后來Waymo用四個模塊代替技術創(chuàng)新Velodyne64線設計大大降低了人工校準時間，只需校準4個模塊，效率提高了16倍，成本降低了80%。
圖注：小鵬P5激光雷達版
小鵬搭載激光雷達P5.使用大疆激光雷達Livox估計百萬年產量的產品BOM成本為260美元，但目前是千級產量，BOM成本約為500-600美元。
Flash激光雷達，由于沒有掃描器，功率高VCSEL和高性能SPAD還處于萌芽階段。萬級像素Flash激光雷達BOM約500-700美元。未來大規(guī)模生產可降至100美元以下。
隨著激光雷達的大規(guī)模生產，該行業(yè)對未來激光雷達的預期從1000美元下降到400-500美元。隨后，價格逐漸穩(wěn)定，在3-5年內下降不大。
「從汽車公司的角度來看，訂單的數量也會影響激光雷達的成本。」法雷奧中國CTO顧劍民說。
「激光雷達價格偏高，很大一部分因素是激光雷達沒有像攝像頭和毫米波那樣大規(guī)模使用。」圖達通CEO鮑君威說。
「如果將激光雷達應用尖端技術，其成本將與工藝成熟度和技術路線成熟度有關，一兩年內真的很難降低。目前，大多數激光雷達公司采用市場主流技術路線，這里的成本降低主要與需求有關。」一徑科技產品部劉思家告訴汽車之心。
在與上述業(yè)內人士的交流中，每個人都指出了一個關鍵詞：大規(guī)模量產。
這意味著隨著量產規(guī)模的擴大，R&D成本和生產成本可以顯著分攤，激光雷達價格將大幅下跌。
目前行業(yè)逐漸形成共識，即當激光雷達規(guī)模達到10萬時，價格將遠低于1000美元。
根據法雷奧公布的2021年財務報告，法雷奧激光雷達目前已發(fā)貨16萬輛。它的價格也遠低于1000美元。
此外，控制上游部件成本、技術路徑迭代和產業(yè)鏈上下游的專業(yè)分工也是降低激光雷達成本的主要方向。
(1)控制上游元件的成本
激光雷達公司可以通過自主研發(fā)光學元件、芯片等上游產品來控制激光雷達產品BOM成本。
2019年，法雷奧激光雷達產品Scala主板成本占45%，激光單元占23%，機械鏡單元占13%，機械激光硬件占10%。
如果激光雷達制造商能夠開發(fā)和生產芯片和光學元件，BOM成本將顯著降低。
(2)技術路徑迭代
從高成本的機械型遷移到純固態(tài)，從高勞動力成本EEL向可機量產VCSEL發(fā)展等。
此外，激光雷達公司正在積極開發(fā)本較低FMCW方案及1550nm并不斷探索降低成本的新技術路徑。
(3)產業(yè)鏈上下游的專業(yè)分工。這是影響激光雷達價格的重要因素之一
銳馳智光CEO姜波對汽車之心說：
目前，整個激光雷達產業(yè)鏈仍處于初級發(fā)展階段，沒有專業(yè)分工。這也導致很少有激光雷達制造商能夠滿足汽車公司的大規(guī)模供應需求。激光雷達要想大規(guī)模上車，首先要解決價格成本與性能的矛盾，其次是供應鏈的合理分工和產量規(guī)模。
如何選擇激光雷達？
激光雷達能否真正大規(guī)模上車，最終決定權掌握在汽車公司手中。
目前，國內汽車公司對激光雷達的態(tài)度大致分為兩類：
一是敢于嘗試新事物的汽車公司，更注重其產品在整個行業(yè)的領先地位，即激光雷達只需要在必要的前提下通過汽車規(guī)則。
另一種是傳統(tǒng)汽車公司，它更注重激光雷達公司的規(guī)模，應用車型是否有足夠的產能供應激光雷達。
不難看出，在選擇激光雷達上車時，汽車公司不僅關注產品本身，還關注激光雷達公司是否具
鮑君威表示，激光雷達的安全性、穩(wěn)定性和可靠性、抗干擾性、可量產性、使用壽命和美觀性是汽車公司關注的主要維度。
目前，激光雷達本身的性能主要從以下三個方面進行評價：
一是探測距離，即場景中物體能否在足夠遠的距離內提前被檢測和感知，從而預留足夠的時間進行反應。
第二，角分辨率決定了場景中所有物體是否能清晰準確地看到。
三是可靠性，即整個激光雷達的架構設計穩(wěn)定可靠，能滿足車輛規(guī)定對感知元件的性能和安全要求。
顧建民說，對于大規(guī)模生產的汽車，汽車公司需要的激光雷達不需要追求終極性能，而是適當的。畢竟，我們應該考慮成本因素。
對于激光雷達公司來說，汽車公司關注的維度包括:
首先激光雷達公司整合軟硬件資源的能力。
作為感知傳感器之一，激光雷達的應用需要毫米波雷達、攝像頭等產品的輔助，以確保整個系統(tǒng)有足夠的冗余，以確保整體安全。
在相互融合的過程中，激光雷達需要及時報警車輛在道路上的碎片（如輪胎碎片）和人類駕駛員無法正確看到或預期的障礙物（如前車墜落的貨物）。
即使它們不在視野內，激光雷達仍然可以通過預測算法預測行人、騎自行車的人和其他車輛的軌跡。
二是激光雷達公司能否為其提供穩(wěn)定的量產品。
姜波說，穩(wěn)定主要包括兩個方面，一是質量可靠，二是產量可持續(xù)。
基于此，激光雷達公司應滿足汽車公司的三個需求，包括產品性能是否滿足汽車公司的應用，生產規(guī)模是否能與汽車公司預期的采購規(guī)模相匹配，質量保證體系是否能確保生產的產品能夠滿足質量要求。
目前，真正符合上述汽車公司要求的激光雷達公司并不多。
其中，法雷奧第一代激光雷達已大規(guī)模生產，第二代激光雷達即將大規(guī)模生產，實際交付激光雷達16萬多個。
圖達通與均勝合作的寧波生產線已安裝完畢，進入批量生產狀態(tài)，前期計劃年產能10萬臺。
為支持量產訂單的快速增長，禾賽在建「麥克斯韋」智能制造中心，自稱設計產能超過100萬臺，預計今年將全面投產。
速騰聚創(chuàng)也有自己獨立的生產線，可以為汽車公司的客戶提供穩(wěn)定的產產品，甚至有傳言稱速騰為華為OEM激光雷達。
綜上所述，汽車公司選擇激光雷達公司最重要的標準是后者可以繼續(xù)穩(wěn)定生產汽車等級和高可靠性的激光雷達產品。
激光雷達上車后能給用戶帶來什么價值？
在激光雷達從業(yè)者眼中，與純視覺感知算法相比，應用激光雷達的多傳感器模式具有多種優(yōu)點。
激光雷達是一種天然的三維傳感器，可以在時間(白天、晚上、雨雪天氣等)和空間(隧道、高速公路、城市道路)上拓寬L3/L使用4級自動駕駛場景。
具體來說，在交通擁堵、道路復雜、環(huán)境干擾、疲勞駕駛等情況下，駕駛員難以及時做出準確的判斷。激光雷達的作用是幫助車輛提前做出決定，安全制動車輛。
同時，激光雷達在大光比、暗光和靜態(tài)物體識別方面具有相機無法比擬的優(yōu)勢。
其次，自動駕駛系統(tǒng)一般由感知-決策-控制三個要素組成。
激光雷達作為一離識別能力作為一種感知系統(tǒng)，也可以縮短識別對象的時間，使決策端更容易，間接為用戶提供更舒適的駕駛體驗。
第三，在一定的安全制動距離內，如果傳感器不能有效檢測一些常見的小物體，很可能導致車輛翻車、輪胎爆炸等不良事故。
相對而言，激光雷達具有較高水平的角分辨率和較小的光束發(fā)散角，能夠更準確地探測遠距離小物體。
試驗結果顯示：
搭載Velodyne激光雷達PAEB系統(tǒng)（配有Velarray激光雷達傳感器)車輛在所有測試場景的五次測試中成功停車五次，避免碰撞。
雷達搭載 攝像頭技術PAEB在每一個測試場景中，系統(tǒng)車輛都以失敗告終。
從測試結果來看，激光雷達的感知確實比攝像頭好，具有準確獲取目標信息、抗干擾能力強、探測范圍廣、近全天候工作等優(yōu)點。
反對的聲音認為，在最真實的需求下，激光雷達并沒有發(fā)揮真正的作用。目前，汽車公司對激光雷達或硬件預埋和選擇的心態(tài)。
有業(yè)內人士甚至直言:「在這個階段，激光雷達真的是為了安全嗎？事實上，我們沒有實際的自動駕駛，是否配備激光雷達，更多的是出于模型產品的定位區(qū)別，激光雷達是高端車型，沒有激光雷達是低端車型。」
威來等即將于2022年發(fā)布或交付的車型ET7、理想L9、小鵬G9、智己L7、飛凡R7.均配備激光雷達，屬于各車企中高端車型。
從這種情況來看，目前上車的激光雷達與車型的豪華程度有關，豪華車型是標準的，中低端車型是選擇。
在姜波看來，激光雷達更多的是組裝在以科技屬性為主要賣點的品牌上，典型的是造車新勢力。
他認為，數百萬輛激光雷達是真正大規(guī)模上車的起點。在這樣的規(guī)模下，激光雷達是汽車的常規(guī)部件，而不是利基奢侈品。在此之前，小批量樣品車更多的是探索和展示肌肉。
顧建民說，激光雷達的主要任務是提高汽車的安全性，包括乘客和道路上的其他車輛和用戶。只有確保這一點，該技術才能真正給用戶帶來實際價值，真正進入市場。
同時，它也在測試汽車公司的自動駕駛研發(fā)能力，包括傳感器集成技術和系統(tǒng)工程能力。
若汽車企業(yè)研發(fā)能力強，則在感知融合中AI如果積累了識別算法，就有可能通過更少的激光雷達實現更高級別、更穩(wěn)定的自動駕駛或ADAS功能，事半功倍。
目前，包括法雷奧在內的激光雷達已進入上車前夜，Velodyne、Luminar、Cepton、Innoviz、激光雷達公司，如速騰聚創(chuàng)、和賽、一徑科技等，先后收到車企訂單。
在去年廣州車展上亮相的13款前激光雷達新車型中，有多達6款配備了速騰聚創(chuàng)產品，包括智己L7、威馬M7、小鵬G9等車型。
蔚來今年交付ET7、ET5.選擇標配圖達通的獵鷹激光雷達。
理想L選擇搭載禾賽AT除了理想光雷達，除還贏得了集度、高合、路特斯等車企的前裝定點，預計今年將開始量產交付。
梅賽德斯-奔馳S級轎車也將成為世界上第一款法雷奧第二代激光雷達SCALA2型，實現60km/h時速以下的L3級自動駕駛。法雷奧目前正在開發(fā)中SCSiliconImage代理ALA 3激光雷達，將L3級自動駕駛最高速度提升至130km/h。
一徑科技仍然專注于商用車、Robotaxi和AGV機器人等，已經贏得了包括自動駕駛卡車應用程序贏得技術，終端無人配送京東，Robotaxi企業(yè)元榮啟行等公司量產訂單。
雖然許多企業(yè)的激光雷達即將大規(guī)模生產，但市場發(fā)展仍處于早期階段，越來越多的激光雷達公司需要促進整個市場規(guī)模的擴大，未來可能會有更多的玩家甚至巨頭進入這個行業(yè)。
激光雷達的最終發(fā)展將取決于激光雷達上車后給用戶帶來的實際價值是否能被用戶接受。
培養(yǎng)用戶使用自動駕駛的習慣也將是汽車公司的推廣L3及以上自動駕駛問題之一。
注：感謝法雷奧CTO顧劍民，圖達通CEO鮑君威，銳馳智光CEO江波、一徑科技產品部劉思家對本文的幫助。
