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激光雷达的破晓时刻,谁是下个宁德时代?

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在过去的2021年,有三款产品成了车企中的“当红炸子鸡”,英伟达的Orin芯片,速腾参数图片)聚创的M1半固态激光雷达,以及Momenta的软件能力。

时间再倒退回到3年前,车企们也有一位座上宾,那就是宁德时代。

供应链的繁荣,是为下一阶段产品大爆发提供基础。很多新入局的造车创业者,都喜欢讲一个概念叫做“智能电动车”,或者新造车2.0。大家普遍认为过去几年发展都是围绕电动车,而未来的竞争重点一定是智能电动车。

三款“当红炸子鸡”中,激光雷达对智能电动车的增益是最直接的,因此速腾聚创M1也是目前发展势头最猛的明星选手。


截止2021年底,速腾聚创的半固态激光雷达已经拿到40+的国内车企定点车型,会在未来5至8年内陆续交付。Lotus、极氪、Lucid Air、广汽埃安LX Plus、威马M7、小鹏G9等都是采用了1到3颗不等的布置,因此乐观估计,仅M1在2022年的出货量,会超过30万颗,约占2022年中国市场份额的50%以上。

如果考虑到配套蔚来ET7的Innovusion猎鹰,以及配套飞凡R7的Luminar,配套小鹏P5的Livox Horizon等产品,2022年中国汽车市场的激光雷达总出货量会接近45万颗左右,总市场规模约6.5亿美元左右。


而据咨询机构Yole的报告预测,车载激光雷达总市场规模在2026将达57亿美元。随着乘用车智能驾驶逐步向L4迈入,L4级自动驾驶Robotaxi也在积极寻求车规级量产,半固态激光雷达凭借成本和车规级品质两大优势,将在智能汽车市场扮演重要角色。


当然,随着半固态激光雷达的迅速上车,消费者对激光雷达的质疑也接踵而来,毕竟激光雷达确实抬升了车型的售价。因此我们应该回归到用户的实际需求上来,理性看待半固态激光雷达上车的必要性。

激光雷达真的是割韭菜么?

想理解激光雷达是否是割韭菜,就得先搞清楚,激光雷达上车是要解决什么问题?

回顾2021年,特斯拉在北美将Pilot功能延展到了城市道路,国内的小鹏也在年初推送了NGP高速公路领航辅助功能,蔚来的NOP功能也迎来了多个版本的迭代优化。

但在故事的另一面,特斯拉在2021年发生了多起因辅助驾驶导致的事故,甚至有车主因此丧命,美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)也开始对特斯拉辅助驾驶系统展开调查。而国内也发生过蔚来车主在NOP状态下,撞上静止工程车发生的惨痛事故。


这些事故的背后都暴露出,现有的视觉+毫米波雷达方案,存在安全上的隐患,对深度信息的估算不够准确,感知上无法100%识别到前方障碍物。

背后的原因在于视觉虽分辨率高,但无法提供深度信息,而毫米波雷达虽然能提供深度信息,但分辨率过低。同时两者融合的难度也非常大,我们行驶过程中,环境中多数的静止物体都不会对行驶路径产生干扰,例如路边的绿化带、围栏,道路上方的指示牌、天桥等。

因此为了减少芯片计算量,系统会把静止的点过滤掉,只对神经网络识别到的障碍物进行测距。一旦遇到感知算法没遇到过的障碍物,就极有可能会被系统归为不会对路径产生干扰的环境,从而发生惨痛的事故。

何以解忧?唯有激光雷达。

回到问题的本质,现阶段事故频出的智能驾驶系统,在感知上缺少的是既含有深度信息,又具备足够分辨率的数据,而这恰好就是激光雷达的优势。此外,特斯拉拿掉毫米波雷达实际上也是异曲同工,它是希望用计算机视觉去模拟出激光雷达类似的深度信息。当然,用视觉cos激光雷达难度很大,需要海量数据支撑,因此对后发者而言,激光雷达就是最优解。


激光雷达主流方案的工作原理,简单说就是发射出去脉冲激光再接收遇到障碍物“反弹”回来的激光,根据发射和接收的时间差计算距离。再通过更多组的激光收发模组,实现垂直方向上的由点成线,通过机械旋转让线连成面,最终实现对环境的扫描点云。

半固态激光雷达则是通过镜面反射或棱镜折射,用更少的激光发射和接收器件,以及更少更小的机械运动器件,实现高质量的点云数据。

激光雷达能提供周边环境所有的障碍物的距离信息、大致轮廓,如此,障碍物是否会对行驶路径产生干扰就一目了然,这样就算是视觉神经网络没见过的极端场景,系统也不会漏判导致危险的事故。

安全的提升,也为辅助驾驶进入城市场景提供了可能性。试想一下,即便在环境相对简单的高速公路,现有的视觉+毫米波雷达方案都会出事故,如果到了环境复杂的城市路段事故率就太恐怖了吧?

此外在城市路段,激光雷达除了提供置信度更高的环境信息外,还解决了城市Pilot功能的一大痛点,那就是定位问题。高速公路相对开阔,定位可以直接用RTK/RTX厘米级定位信号,但到了城市道路,定位信号就不管用了——关于这一点,打车时经常定位跑偏的你一定深有体会。

激光雷达则可以扫描路边环境信息,再比对高精地图中定位图层,配合惯性导航以及高精定位信号,解决城市中的高精度定位问题。智能车知道自己在哪儿了,才能根据目的地和地图规划出一条行驶路线,实现城市场景的领航辅助功能。

因此如果要提升辅助驾驶的安全性,以及扩大辅助驾驶的覆盖场景,激光雷达是绕不开的选项,被割韭菜是必不可能的。

激光雷达需要和车企的研发目标匹配

虽然都是叫半固态激光雷达,但实际现在市面上的产品差异还是非常大的,而各家车企选择激光雷达产品时,也是和自己的开发目标所结合的。半固态激光雷达分类方式非常多,常见的有按照激光光源分为1550nm和905nm,按照扫描方式可以分为棱镜式、微转镜、MEMS、OPA、Flash。


简单来说,选择1550nm光源可以获得更长的感知距离,主要目标在于提升高速场景的安全性。开高速大家都知道需要保持安全距离行驶,一般是150m以上,就是为了在发现危险时能及时响应,发现得越早,反应越从容。对应到激光雷达也是,探测距离越远,就能越早发现障碍物,从而更从容地变道或刹车,不会急刹车影响乘坐体验。蔚来ET5、ET7和飞凡R7都是采用了1550nm光源的产品。

但1550nm也有两个问题。首先是太贵了,相较于成熟的905nm光源而言,成本高了几个数量级。其次是1550nm光源容易被水雾吃掉,无法很好与摄像头互补,都会被极端天气干扰。

其次还有落地速度,理论上来说使用905光源的棱镜式和微转镜,是较为简单的路线,因此落地速度上也会更快一些,例如小鹏P5搭载的Livox Horizon和华为96线半固态激光雷达。

但由于走MEMS路线的速腾聚创“抢跑了”,出发速度稍早一些,因此也赶在了2021年初就通过了车规级验证。因此技术参数上的优势,外加差不多的落地速度,让速腾聚创M1成了这波激光雷达上车潮中最大的赢家。

为什么是速腾聚创M1?

在电芯市场,宁德时代一度占据了60%以上的市场份额,时至今日,即便LG化学等外资厂商在加速追赶中,宁德时代依旧稳站三元锂电的龙头位置。

类似的故事,很有可能在激光雷达市场再次上演。目前速腾聚创凭借在MEMS激光雷达赛道的先发优势,以及出色的技术指标,签下了广汽埃安、上汽智己、比亚迪、极氪等重磅合作伙伴。激光雷达的技术迭代周期可能比电芯还要长,领先者长期吃掉一半以上市场份额是大概率事件。

速腾聚创是如何踏准这波半固态激光雷达风口的呢?我认为主要有两点因素,管理层精准的战略预判以及M1出色的产品性能。


速腾聚创联合创始人兼执行总裁邱纯潮在接受《财经汽车》采访时表示,“不是我们做得快,而是我们做得早,也确实捉到了中国新能源和自动驾驶的这波红利。”

早在2016年年底,速腾聚创就决定将战略重心从机械式激光雷达,向第二代智能固态激光雷达倾斜,2017年就公开了第二代智能固态激光雷达RS-LiDAR-M1pre,还在CES 2019上凭借M1的“凝视”功能,赢得了当年度的CES创新大奖。

M1在2021年初就通过了车规级验证,并在Q2量产交付,从此一炮而红,合作接踵而至。由于M1是第二代固态激光雷达技术,扫描是依靠MEMS芯片,而不是伺服电机和转镜这样的第一代技术路线,因此早期的质疑声非常多,但车规级验证给了速腾聚创M1证明自己的机会。


时至今日,速腾聚创的M1仍然是中国市场上,唯一能够交付的第二代半固态激光雷达。在同样的时间点,拿第二代技术路线和第一代的产品打,且性能和成本上也具有领先优势,速腾聚创凭借对市场的敏锐判断,牢牢抓住了这波红利。

其次是性能上的优势,M1采用MEMS芯片扫描架构,具有体积小、稳定可靠、高性能、成本下探空间大、可动态调控扫描方式(凝视功能)等独特的优势。其中“凝视功能”是最大亮点。


简单来说“凝视”就是根据智能驾驶的场景,灵活调整分辨率和帧率。在高速场景,实际只需要驾驶员视野正前方区域(即ROI区域)内看得更远就行,因此可以让垂直方向的扫描线束集中在ROI区域内,使探测距离可以提升到250m左右,这意味着高速场景下能提前感知到路面所有可能对路径产生干扰的障碍物。

而在环境更为复杂的城市场景,帧率就更为重要,帧率越高,对同一区域内障碍物的感知就越及时。凝视功能开启时,激光雷达的帧率最高可以到30Hz,能够灵活应对近距离Cut In等场景。

激光雷达 量产为王

宁德时代最为人所称赞的优势在于产品一致性好,这使得它能够稳定地扩大产能,保持优秀的交付质量。

速腾聚创M1的优势也在于此。MEMS激光雷达在产品一致性上具有天然的优势,因为扫描部件集成在芯片上,产品质量受工艺影响的范围更小,更容易实现规模化量产。

举个例子,餐饮领域规模化最成功的是火锅,诞生了海底捞等一众连锁品牌。这是因为火锅在质量控制上有天然优势,只需要控制食材、底料、涮的时间,就能实现在不同店面吃火锅口感的一致性。至于最难控制的厨师水平,火锅直接省去了这个麻烦。

MEMS方案就是激光雷达界的“火锅”,扫描部分的电机制造安装工艺,是半固态激光雷达高良品率规划化最难控制的部分,而它直接跳过了,因此在产能上拥有更快的扩张速度,也更能实现一致的产品性能。

据透露,速腾聚创为了满足40+定点车型的如期交付,采用自建产线、代工合作等多条路线齐头并进。预计2022年底,所有产线落成时,产能规模可以达到百万台级别。这个产能规模大概是其他国内所有竞争对手总和的几倍,颇有宁德时代当年的味道。


写在最后:

2022年会是半固态激光雷达上车的爆发期,速腾聚创、Innovusion、Luminar、华为、Ibeo、Livox、法雷奥、Innoviz等中外激光雷达厂商都将有产品上车,一片繁荣。参考定点车型数量,以及产能规模来看,速腾聚创已经牢牢站稳TOP1的位置,有望复现宁德时代的神话。

供应链的繁荣对车企而言,既是最好的时代,也是最坏的时代。好的点在于,能有优秀的产品供给,为提升用户体验提供了基础。而坏的点则在于“内卷”和时间窗口缩短,大家都用上了激光雷达来提升感知水平,不用就要错过这轮智能电动汽车的发展时机。

但是对消费者而言,都是好事,只有当所有打着“智能”招牌的车型都挂上激光雷达,出行才能更安全,自动驾驶也能早点到来。

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