激光雷達(dá)迎來大考：上車背后，如何將技術(shù)價值轉(zhuǎn)化為用戶價值？

　　激光雷達(dá)正迎來新的發(fā)展機(jī)遇。

　　從2020年開始，無論是傳統(tǒng)車企巨頭，還是新造車公司，都相繼宣布將在下一代新車型上搭載激光雷達(dá)。

　　Velodyne、Luminar、Innoviz、Aeye、Ouster、Quanergy、Cepton等多家激光雷達(dá)公司也相繼上市。

　　汽車行業(yè)和投資者對這個「含金量」更高的傳感器，關(guān)注度在持續(xù)上升。

　　從車企、激光雷達(dá)廠商乃至整個行業(yè)發(fā)展趨勢來看，激光雷達(dá)大規(guī)模上車的時間點(diǎn)已經(jīng)來臨。與此同時，激光雷達(dá)所帶來的實際效果，也將影響整個行業(yè)的發(fā)展。

　　這也意味著激光雷達(dá)將迎來大考：

　　激光雷達(dá)本身技術(shù)發(fā)展路徑、成本、性能等是否能夠支持大規(guī)模上車？

　　在消費(fèi)端，激光雷達(dá)上車后，如何將技術(shù)價值轉(zhuǎn)化為用戶價值？

01、用第一性原理拆解激光雷達(dá)成本

　　被馬斯克奉為創(chuàng)新圭臬的「第一性原理」，就是用物理學(xué)的角度看待世界，通過一層層撥開事物表象看到里面的本質(zhì)，再從本質(zhì)一層層往上走。

　　馬斯克在特斯拉、SpaceX所做的一切，都是圍繞第一性原理展開——幾乎全部自己研發(fā)、制造，瘋狂地降低成本。

　　比如，傳統(tǒng)電池組市場平均價格是600美元/千瓦時，主要電池供應(yīng)商是松下。馬斯克通過第一性原理發(fā)現(xiàn)，如果從倫敦金屬交易所購買鋰電池組的原材料組合在一起，只需要80美元/千瓦時。

　　他從中發(fā)現(xiàn)有巨大的價格差距，所以特斯拉在2013年開始自己建立了電池廠，投產(chǎn)之后電池的價格可以下降30%，每年可以支持150萬輛電動車對電池的需求。

　　這就是他對第一性原理的應(yīng)用。

　　既然馬斯克可以用第一性原理解決電池成本昂貴，甚至是SpaceX發(fā)射成本高昂的問題，那么用第一性原理來拆解激光雷達(dá)的成本，我們又會發(fā)現(xiàn)什么？

　　激光雷達(dá)價格昂貴，除了對性能的追求外，與其本身原材料、整個供應(yīng)鏈體系都有著密不可分的聯(lián)系。

　　激光雷達(dá)的成本主要包含BOM成本、研發(fā)（軟硬件）與IP投入、測試驗證、生產(chǎn)調(diào)試等環(huán)節(jié)。

　　（1）原材料按類別劃分，主要有：

　　大約一半來自硬件模塊，包括發(fā)射接收組件、FPGA板、主控板與電源模組等；

　　第二是光學(xué)模塊組件，包括轉(zhuǎn)鏡、棱鏡、窗口玻璃等光通道；

　　最后是結(jié)構(gòu)模塊，包括電機(jī)、支架、軸承、殼體等。

　　（2）原材料按部件劃分，主要有：

　　激光發(fā)射器：VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器，面發(fā)光、集成整合、提升光束質(zhì)量）將逐步取代EEL（邊發(fā)射激光器，邊發(fā)光、依賴手工裝調(diào)、效率低、一致性差）；

　　掃描系統(tǒng)：轉(zhuǎn)鏡、棱鏡、MEMS微振鏡；

　　激光接收器：SPAD（單光子雪崩二極管）和/或SiPM（硅光電倍增管）將取代APD（雪崩光電二極管），感知能力更強(qiáng)、感知距離更遠(yuǎn)、延遲也更低；

　　信息處理系統(tǒng)：點(diǎn)云處理、目標(biāo)識別、通訊等。

　　如何通過新的組合方式或技術(shù)革新來降低成本，也是激光雷達(dá)從業(yè)者們一直在思考的問題。

　　這就衍生了不同的激光雷達(dá)路線。

　　在機(jī)械式激光雷達(dá)時代，一個Velodyne 64線激光雷達(dá)售價高達(dá)7.5萬美元，由于是在美國組裝，人工成本就占據(jù)了3萬美元。

　　后來Waymo通過技術(shù)革新，用4個模塊代替Velodyne的64線設(shè)計，大幅減少人工校準(zhǔn)時間，只需要校準(zhǔn)4個模塊，效率提高16倍，成本降低了80%。

圖注：搭載于威馬M7車頂?shù)乃衮v聚創(chuàng)第二代MEMS智能固態(tài)激光雷達(dá)

　　到了MEMS激光雷達(dá)階段，由于發(fā)射和接收激光器大幅減少，BOM成本也相應(yīng)降低。這一技術(shù)路線的主要成本來自MEMS振鏡。

　　而據(jù)供應(yīng)鏈上的消息，大規(guī)模量產(chǎn)MEMS振鏡，成本可以降低到30-50美元。

圖注：小鵬P5激光雷達(dá)版

　　搭載激光雷達(dá)的小鵬P5，使用的是大疆激光雷達(dá)Livox的產(chǎn)品，百萬級年產(chǎn)量估計BOM成本為260美元，但目前是千級產(chǎn)量，BOM成本大約在500-600美元。

　　Flash激光雷達(dá)，由于沒有掃描器，高功率VCSEL和高性能SPAD還處于萌芽階段。萬級像素的Flash激光雷達(dá)BOM大約500-700美元左右。未來大規(guī)模生產(chǎn)可以降低到100美元以下。

　　隨著激光雷達(dá)量產(chǎn)上車，行業(yè)對未來激光雷達(dá)的預(yù)期從最開始千元美金級別，下降為400-500美元。隨后，價格逐步趨于穩(wěn)定，在3-5年內(nèi)降幅不大。

　　「從車企角度來說，訂單的量也影響激光雷達(dá)的成本售價。」法雷奧中國CTO顧劍民說到。

　　「激光雷達(dá)價格偏高，很大一部分因素在于激光雷達(dá)還沒有像攝像頭和毫米波一樣被大批量的應(yīng)用?！箞D達(dá)通CEO鮑君威表示。

　　「如果激光雷達(dá)應(yīng)用到前沿的技術(shù)，其成本將與工藝成熟度、技術(shù)路線成熟度相關(guān)，這樣的成本確實很難在一兩年內(nèi)降下來。當(dāng)前，大部分激光雷達(dá)公司采用的是市面主流的技術(shù)路線，這里的降本主要與需求量相關(guān)?！挂粡娇萍籍a(chǎn)品部劉思家告訴汽車之心。

　　在與上述業(yè)內(nèi)人士的交流中，大家都不約而同指向了一個關(guān)鍵詞：規(guī)?；慨a(chǎn)。

　　這指的是，研發(fā)成本與生產(chǎn)成本可隨量產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大顯著分?jǐn)?，并帶來激光雷達(dá)價格大幅下探。

　　目前業(yè)內(nèi)逐漸形成共識，即當(dāng)激光雷達(dá)規(guī)模達(dá)到10萬的量級，價格將遠(yuǎn)低于1000美元。

　　據(jù)法雷奧公布的2021年度財報顯示：法雷奧激光雷達(dá)目前已出貨16萬只。其價格也已經(jīng)遠(yuǎn)低于1000美元。

　　除此之外，控制上游元件成本、技術(shù)路徑迭代和產(chǎn)業(yè)鏈上下游的專業(yè)化分工也是降低激光雷達(dá)成本的主要方向。

　　（1）控制上游元件成本

　　激光雷達(dá)公司可通過自研光學(xué)元件、芯片等上游產(chǎn)品進(jìn)而控制激光雷達(dá)產(chǎn)品BOM成本。

　　如2019年時法雷奧激光雷達(dá)產(chǎn)品Scala的主板成本占比達(dá)45%、激光單元占比23%、機(jī)械鏡單元占比13%、機(jī)械式激光硬件占比10%。

　　如果激光雷達(dá)廠商可自研并量產(chǎn)芯片及光學(xué)元件，BOM成本將顯著降低。

　　（2）技術(shù)路徑迭代

　　由成本較高的機(jī)械式向純固態(tài)遷移、由人工成本較高的EEL向可機(jī)器量產(chǎn)的VCSEL發(fā)展等。

　　此外激光雷達(dá)公司在積極開發(fā)成本較低的FMCW方案及1550nm方案，并持續(xù)探索成本降低新技術(shù)路徑。

　　（3）產(chǎn)業(yè)鏈上下游的專業(yè)化分工。這是影響激光雷達(dá)價格的重要因素之一

　　銳馳智光CEO姜波向汽車之心表示：

　　當(dāng)前激光雷達(dá)整個產(chǎn)業(yè)鏈還處于初級發(fā)展階段，并不具備專業(yè)化的分工。這也導(dǎo)致能夠滿足車企大批量供應(yīng)需求的激光雷達(dá)廠商并不多。激光雷達(dá)想要大規(guī)模上車，首先要解決價格成本和性能之間的相互矛盾問題，其次是供應(yīng)鏈合理分工以及產(chǎn)量規(guī)模的問題。

02、車企如何選擇激光雷達(dá)

　　激光雷達(dá)能否真正大規(guī)模上車，最終的決定權(quán)掌握在車企手中。

　　當(dāng)下，國內(nèi)車企對激光雷達(dá)上車的態(tài)度，大致劃分為兩類：

　　一類是敢于嘗試新鮮事物的車企，其側(cè)重點(diǎn)更關(guān)注的是其產(chǎn)品在整個行業(yè)領(lǐng)先性，即激光雷達(dá)在通過車規(guī)的必備前提下，上車時間節(jié)點(diǎn)靠前是剛需。

　　另一類則是傳統(tǒng)車企，其更關(guān)注激光雷達(dá)公司的體量大小，應(yīng)用的車型是否有足夠的產(chǎn)能來供應(yīng)激光雷達(dá)。

　　不難看出，選擇激光雷達(dá)上車，車企除了關(guān)注產(chǎn)品本身外，也關(guān)注激光雷達(dá)公司是否具備大規(guī)模量產(chǎn)的能力。

　　鮑君威表示，作為感知系統(tǒng)上車，激光雷達(dá)的安全性、穩(wěn)定可靠性、抗干擾性、可量產(chǎn)性、使用壽命、美觀性等是車企主要關(guān)注的維度。

　　目前，業(yè)內(nèi)主要通過以下三方面來評價激光雷達(dá)本身性能優(yōu)劣：

　　一是探測距離，即場景中物體能否在足夠遠(yuǎn)的距離提前被探測和感知到，從而預(yù)留出足夠的時間做出反應(yīng)。

　　二是角分辨率，這決定了場景中所有物體是否可以看得清楚、準(zhǔn)確。

　　三是可靠性，即整個激光雷達(dá)的架構(gòu)設(shè)計穩(wěn)定可靠，能夠滿足車規(guī)對感知元件的性能和安全要求。

　　顧劍民表示，面向量產(chǎn)車，車企需要的激光雷達(dá)在具備車規(guī)級品質(zhì)和高可靠性外，性能上并不需要追求極致，而是合適就好，畢竟要考慮成本因素。

　　對激光雷達(dá)公司而言，車企所關(guān)注的維度則包括：

　　首先，是激光雷達(dá)公司的整合軟硬件資源能力。

　　激光雷達(dá)作為感知傳感器之一，其應(yīng)用需要與毫米波雷達(dá)、攝像頭等多種產(chǎn)品的輔助，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(dá)需要讓車輛能夠在道路上的碎片（如輪胎碎片）和人類駕駛員無法正確看到或預(yù)期的障礙物（如前車跌落的貨物）時及時警報。

　　即使它們不在其視野范圍內(nèi)，通過借助預(yù)測算法，激光雷達(dá)仍然可以預(yù)測行人、騎自行車者、其它車輛的軌跡。

　　其次，是激光雷達(dá)公司是否能夠給其提供穩(wěn)定的量產(chǎn)產(chǎn)品。

　　姜波表示，穩(wěn)定主要包含兩個方面，一是可靠的品質(zhì)，二是可持續(xù)的產(chǎn)量。

　　依據(jù)此，激光雷達(dá)公司要滿足車企三方面需求，包括產(chǎn)品性能是否滿足車企應(yīng)用，生產(chǎn)規(guī)模是否能夠跟車企預(yù)期的采購規(guī)模相匹配，質(zhì)量保障體系是否能夠保證出產(chǎn)的產(chǎn)品都能夠符合質(zhì)量的要求。

　　目前，真正符合上述車企要求的激光雷達(dá)公司數(shù)量并不多。

　　其中，法雷奧第一代激光雷達(dá)已經(jīng)量產(chǎn)上車，第二代激光雷達(dá)也即將量產(chǎn)上車，實際交付激光雷達(dá)數(shù)量超16萬顆。

　　圖達(dá)通與均勝合作的位于寧波的產(chǎn)線已經(jīng)安裝完畢，進(jìn)入準(zhǔn)量產(chǎn)狀態(tài)，前期規(guī)劃年產(chǎn)能為10萬臺。

　　為了支持快速增長的量產(chǎn)訂單，禾賽在建的「麥克斯韋」智造中心，號稱設(shè)計產(chǎn)能超百萬臺，預(yù)計將在今年全面投產(chǎn)。

　　速騰聚創(chuàng)也有自己單獨(dú)的生產(chǎn)線，能夠給車企客戶提供穩(wěn)定的量產(chǎn)產(chǎn)品，甚至一度有傳聞稱速騰給華為代工激光雷達(dá)。

　　綜上，車企選擇一家激光雷達(dá)公司最重要的標(biāo)準(zhǔn)，就是后者能夠持續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)出車規(guī)級、可靠性高的激光雷達(dá)產(chǎn)品。

03、激光雷達(dá)上車后，能給用戶帶來什么價值？

　　在激光雷達(dá)從業(yè)者的眼中，相比于純視覺感知算法，應(yīng)用激光雷達(dá)的多傳感器融合模式具有多重優(yōu)勢。

　　激光雷達(dá)是天然的三維傳感器，能夠在時間（白天、夜晚、雨雪天氣等）和空間（隧道、高速、城市道路）上拓寬L3/L4級自動駕駛的使用場景。

　　具體來說，在交通擁堵、道路復(fù)雜、環(huán)境干擾、疲勞駕駛等情況下，駕駛者很難及時做出精準(zhǔn)判斷，激光雷達(dá)的作用就是幫助車輛提前做出決策，進(jìn)行車輛的安全制動。

　　同時，在大光比、暗光、靜止物體識別上，激光雷達(dá)擁有攝像頭無法比擬的優(yōu)勢。

　　其次，自動駕駛系統(tǒng)一般由感知-決策-控制三大要素構(gòu)成。

　　作為感知系統(tǒng)，激光雷達(dá)的遠(yuǎn)距離識別能力，也能夠縮短識別物體時間，從而使決策端更能夠游刃有余，這也就間接為用戶提供更加相對舒適的駕駛體驗。

　　第三，在一定安全制動距離內(nèi)，傳感器如果無法對一些常見小物體進(jìn)行有效探測，那就極有可能導(dǎo)致車輛側(cè)翻、爆胎等惡劣事故。

　　相對來說，激光雷達(dá)具有更高級別的角分辨率和更小的光束發(fā)散角，能帶來更精準(zhǔn)的探測較遠(yuǎn)距離小物體的能力。

　　理論上，激光雷達(dá)有諸多優(yōu)點(diǎn)，但激光雷達(dá)上車是否有真正的使用價值，業(yè)內(nèi)褒貶不一。

　　從用戶視角看，激光雷達(dá)能否帶來實際價值，將成為用戶是否會選擇搭載激光雷達(dá)車型的重要因素之一。

　　支持的一方認(rèn)為，車型是否搭載激光雷達(dá)，在實際體驗感受上有明顯區(qū)別。

　　如AEB功能。Velodyne曾展示利用激光雷達(dá)大幅改善行人自動緊急制動系統(tǒng)（PAEB，Pedestrian Automatic Emergency Braking）。

　　測試的場景包括：

　　車輛與成人50%重疊（測試車輛寬度的中間位置）；

　　與成人25%重疊；與兒童50%重疊；

　　與兒童25%重疊，與成人75%重疊，成人位于兒童10英尺的后方；

　　成人位于駕駛員側(cè)的前角；

　　以及倒地成人50%重疊。

　　參加測試的兩部車輛以每小時30英里（約48公里/小時）的速度沿直線行駛。

　　測試結(jié)果顯示：

　　搭載Velodyne激光雷達(dá)PAEB系統(tǒng)（配有Velarray激光雷達(dá)傳感器）的車輛在所有測試場景的五次測試中成功地及時停車五次，均避免了碰撞。

　　而搭載使用雷達(dá)+攝像頭技術(shù)PAEB系統(tǒng)的車輛在每個測試場景中均以失敗告終。

　　從測試的結(jié)果來看，激光雷達(dá)的感知確實要比攝像頭，具有可準(zhǔn)確獲取目標(biāo)信息、抗干擾能力強(qiáng)、探測范圍廣、近全天候工作等優(yōu)點(diǎn)。

　　反對的聲音則認(rèn)為，在最真實的需求下，實際上激光雷達(dá)還沒有發(fā)揮真正的作用，現(xiàn)階段車企對激光雷達(dá)還是硬件預(yù)埋和選裝的心態(tài)。

　　有業(yè)內(nèi)人士甚至直言：「現(xiàn)階段國內(nèi)很多車廠上激光雷達(dá)真的是為了安全嗎？其實大家并沒有實際可用的自動駕駛，是否搭載激光雷達(dá)，更多是出于對車型產(chǎn)品的定位區(qū)隔，帶激光雷達(dá)就是高端車型，沒有激光雷達(dá)就是低端車型?！?/p>

　　即將在2022年發(fā)布或交付的車型中，如蔚來ET7、理想L9、小鵬G9、智己L7、飛凡R7等均搭載了激光雷達(dá)，都屬于各個車企的中高端車型。

　　從這一現(xiàn)狀看，目前上車的激光雷達(dá)與車型的豪華程度相關(guān)，豪華車型全系標(biāo)配，中低端車型為選配。

　　在姜波看來，激光雷達(dá)更多的是裝配在以科技屬性為主要賣點(diǎn)的品牌上，比較典型的是造車新勢力。

　　他認(rèn)為，激光雷達(dá)真正大規(guī)模上車，百萬臺是一個起點(diǎn)。在這樣的規(guī)模下，激光雷達(dá)才算是車上的一個常規(guī)零部件，而非一個小眾奢侈品。在此之前的小批量樣車，更多是探索和秀肌肉的成分。

　　顧劍民表示，提高汽車包括乘客以及道路上其他車輛和使用者的安全，是激光雷達(dá)最主要的任務(wù)。只有確保這一點(diǎn)，這一技術(shù)才能夠真正給用戶帶來實際價值，真正走向市場。

　　與此同時，這也在考驗車企的自動駕駛研發(fā)能力，包括傳感器融合技術(shù)和系統(tǒng)工程能力。

　　如果車企研發(fā)能力強(qiáng)，在感知融合、AI識別算法上有積累，就有可能通過更少的激光雷達(dá)來實現(xiàn)更高等級、更穩(wěn)定的自動駕駛或ADAS功能，事半功倍。

　　當(dāng)前，激光雷達(dá)已經(jīng)進(jìn)入上車前夜，包括法雷奧、Velodyne、Luminar、Cepton、Innoviz、速騰聚創(chuàng)、禾賽、一徑科技等激光雷達(dá)公司，先后拿到車企訂單。

　　在去年的廣州車展上亮相的13款前裝激光雷達(dá)新車型中，搭載速騰聚創(chuàng)產(chǎn)品的多達(dá)6款，包括智己L7、威馬M7、小鵬G9等車型。

　　今年交付的蔚來ET7、ET5則選擇全系標(biāo)配圖達(dá)通的獵鷹激光雷達(dá)。

　　理想L9則選擇搭載禾賽AT128激光雷達(dá)，除理想，禾賽還拿下了包括集度、高合、路特斯等車企的前裝定點(diǎn)，預(yù)計在今年開始量產(chǎn)交付。

　　新款梅賽德斯-奔馳S級轎車也將成為全球首款搭載法雷奧第二代激光雷達(dá)SCALA2的車型，并實現(xiàn)了60km/h時速以下的L3級別的自動駕駛。目前法雷奧正在開發(fā)的SCALA 3激光雷達(dá)，將L3級別自動駕駛的最高車速提升至130km/h。

　　一徑科技現(xiàn)仍聚焦在多個細(xì)分領(lǐng)域，如商用車、Robotaxi和AGV機(jī)器人等，已經(jīng)拿下包括自動駕駛卡車應(yīng)用商贏徹科技、末端無人配送京東、Robotaxi企業(yè)元戎啟行等公司量產(chǎn)訂單。

　　盡管多家企業(yè)激光雷達(dá)即將量產(chǎn)上車，但這一市場發(fā)展仍處于早期，需要越來越多的激光雷達(dá)公司來推動整個市場規(guī)模的擴(kuò)大，未來或許有更多的玩家乃至巨頭進(jìn)入這一行業(yè)。

　　激光雷達(dá)最終將會發(fā)展到什么階段，將取決于激光雷達(dá)上車之后給用戶帶來的實際價值是否能夠被用戶所接受。

　　培養(yǎng)用戶對自動駕駛的使用習(xí)慣，也將是車企推廣L3及以上自動駕駛的難題之一。

　　注：感謝法雷奧CTO顧劍民、圖達(dá)通CEO鮑君威、銳馳智光CEO姜波、一徑科技產(chǎn)品部劉思家對本文的幫助。