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鐳射雷達的破曉時刻,誰是下個寧德時代?

在過去的2021年,有三款產品成了車企中的“當紅炸子雞”,英偉達的Orin晶片,速騰聚創的M1半固態鐳射雷達,以及Momenta的軟體能力。

時間再倒退回到3年前,車企們也有一位座上賓,那就是寧德時代。

供應鏈的繁榮,是為下一階段產品大爆發提供基礎。很多新入局的造車創業者,都喜歡講一個概念叫做“智慧電動車”,或者新造車2。0。大家普遍認為過去幾年發展都是圍繞電動車,而未來的競爭重點一定是智慧電動車。

三款“當紅炸子雞”中,鐳射雷達對智慧電動車的增益是最直接的,因此速騰聚創M1也是目前發展勢頭最猛的明星選手。

鐳射雷達的破曉時刻,誰是下個寧德時代?

截止2021年底,速騰聚創的半固態鐳射雷達已經拿到40+的國內車企定點車型,會在未來5至8年內陸續交付。Lotus、極氪、Lucid Air、廣汽埃安LX Plus、威馬M7、小鵬G9等都是採用了1到3顆不等的佈置,因此樂觀估計,僅M1在2022年的出貨量,會超過30萬顆,約佔2022年中國市場份額的50%以上。

如果考慮到配套蔚來ET7的Innovusion獵鷹,以及配套飛凡R7的Luminar,配套小鵬P5的Livox Horizon等產品,2022年中國汽車市場的鐳射雷達總出貨量會接近45萬顆左右,總市場規模約6。5億美元左右。

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而據諮詢機構Yole的報告預測,車載鐳射雷達總市場規模在2026將達57億美元。隨著乘用車智慧駕駛逐步向L4邁入,L4級自動駕駛Robotaxi也在積極尋求車規級量產,半固態鐳射雷達憑藉成本和車規級品質兩大優勢,將在智慧汽車市場扮演重要角色。

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當然,隨著半固態鐳射雷達的迅速上車,消費者對鐳射雷達的質疑也接踵而來,畢竟鐳射雷達確實抬升了車型的售價。因此我們應該回歸到使用者的實際需求上來,理性看待半固態鐳射雷達上車的必要性。

鐳射雷達真的是割韭菜麼?

想理解鐳射雷達是否是割韭菜,就得先搞清楚,鐳射雷達上車是要解決什麼問題?

回顧2021年,特斯拉在北美將Pilot功能延展到了城市道路,國內的小鵬也在年初推送了NGP高速公路領航輔助功能,蔚來的NOP功能也迎來了多個版本的迭代最佳化。

但在故事的另一面,特斯拉在2021年發生了多起因輔助駕駛導致的事故,甚至有車主因此喪命,美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)也開始對特斯拉輔助駕駛系統展開調查。而國內也發生過蔚來車主在NOP狀態下,撞上靜止工程車發生的慘痛事故。

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這些事故的背後都暴露出,現有的視覺+毫米波雷達方案,存在安全上的隱患,對深度資訊的估算不夠準確,感知上無法100%識別到前方障礙物。

背後的原因在於視覺雖解析度高,但無法提供深度資訊,而毫米波雷達雖然能提供深度資訊,但解析度過低。同時兩者融合的難度也非常大,我們行駛過程中,環境中多數的靜止物體都不會對行駛路徑產生干擾,例如路邊的綠化帶、圍欄,道路上方的指示牌、天橋等。

因此為了減少晶片計算量,系統會把靜止的點過濾掉,只對神經網路識別到的障礙物進行測距。一旦遇到感知演算法沒遇到過的障礙物,就極有可能會被系統歸為不會對路徑產生干擾的環境,從而發生慘痛的事故。

何以解憂?唯有鐳射雷達。

回到問題的本質,現階段事故頻出的智慧駕駛系統,在感知上缺少的是既含有深度資訊,又具備足夠解析度的資料,而這恰好就是鐳射雷達的優勢。此外,特斯拉拿掉毫米波雷達實際上也是異曲同工,它是希望用計算機視覺去模擬出鐳射雷達類似的深度資訊。當然,用視覺cos鐳射雷達難度很大,需要海量資料支撐,因此對後發者而言,鐳射雷達就是最優解

鐳射雷達的破曉時刻,誰是下個寧德時代?

鐳射雷達主流方案的工作原理,簡單說就是發射出去脈衝鐳射再接收遇到障礙物“反彈”回來的鐳射,根據發射和接收的時間差計算距離。再透過更多組的鐳射收發模組,實現垂直方向上的由點成線,透過機械旋轉讓線連成面,最終實現對環境的掃描點雲。

半固態鐳射雷達則是透過鏡面反射或稜鏡折射,用更少的鐳射發射和接收器件,以及更少更小的機械運動器件,實現高質量的點雲資料。

鐳射雷達能提供周邊環境所有的障礙物的距離資訊、大致輪廓,如此,障礙物是否會對行駛路徑產生干擾就一目瞭然,這樣就算是視覺神經網路沒見過的極端場景,系統也不會漏判導致危險的事故。

安全的提升,也為輔助駕駛進入城市場景提供了可能性。試想一下,即便在環境相對簡單的高速公路,現有的視覺+毫米波雷達方案都會出事故,如果到了環境複雜的城市路段事故率就太恐怖了吧?

此外在城市路段,鐳射雷達除了提供置信度更高的環境資訊外,還解決了城市Pilot功能的一大痛點,那就是定位問題。高速公路相對開闊,定位可以直接用RTK/RTX釐米級定位訊號,但到了城市道路,定位訊號就不管用了——關於這一點,打車時經常定位跑偏的你一定深有體會。

鐳射雷達則可以掃描路邊環境資訊,再比對高精地圖中定點陣圖層,配合慣性導航以及高精定位訊號,解決城市中的高精度定位問題。智慧車知道自己在哪兒了,才能根據目的地和地圖規劃出一條行駛路線,實現城市場景的領航輔助功能。

因此如果要提升輔助駕駛的安全性,以及擴大輔助駕駛的覆蓋場景,鐳射雷達是繞不開的選項,被割韭菜是必不可能的。

鐳射雷達需要和車企的研發目標匹配

雖然都是叫半固態鐳射雷達,但實際現在市面上的產品差異還是非常大的,而各家車企選擇鐳射雷達產品時,也是和自己的開發目標所結合的。半固態鐳射雷達分類方式非常多,常見的有按照鐳射光源分為1550nm和905nm,按照掃描方式可以分為稜鏡式、微轉鏡、MEMS、OPA、Flash。

鐳射雷達的破曉時刻,誰是下個寧德時代?

簡單來說,選擇1550nm光源可以獲得更長的感知距離,主要目標在於提升高速場景的安全性。開高速大家都知道需要保持安全距離行駛,一般是150m以上,就是為了在發現危險時能及時響應,發現得越早,反應越從容。對應到鐳射雷達也是,探測距離越遠,就能越早發現障礙物,從而更從容地變道或剎車,不會急剎車影響乘坐體驗。蔚來ET5、ET7和飛凡R7都是採用了1550nm光源的產品。

但1550nm也有兩個問題。首先是太貴了,相較於成熟的905nm光源而言,成本高了幾個數量級。其次是1550nm光源容易被水霧吃掉,無法很好與攝像頭互補,都會被極端天氣干擾。

其次還有落地速度,理論上來說使用905光源的稜鏡式和微轉鏡,是較為簡單的路線,因此落地速度上也會更快一些,例如小鵬P5搭載的Livox Horizon和華為96線半固態鐳射雷達。

但由於走MEMS路線的速騰聚創“搶跑了”,出發速度稍早一些,因此也趕在了2021年初就通過了車規級驗證。因此技術引數上的優勢,外加差不多的落地速度,讓速騰聚創M1成了這波鐳射雷達上車潮中最大的贏家。

為什麼是速騰聚創M1?

在電芯市場,寧德時代一度佔據了60%以上的市場份額,時至今日,即便LG化學等外資廠商在加速追趕中,寧德時代依舊穩站三元鋰電的龍頭位置。

類似的故事,很有可能在鐳射雷達市場再次上演。目前速騰聚創憑藉在MEMS鐳射雷達賽道的先發優勢,以及出色的技術指標,簽下了廣汽埃安、上汽智己、比亞迪、極氪等重磅合作伙伴。鐳射雷達的技術迭代週期可能比電芯還要長,領先者長期吃掉一半以上市場份額是大機率事件。

速騰聚創是如何踏準這波半固態鐳射雷達風口的呢?我認為主要有兩點因素,管理層精準的戰略預判以及M1出色的產品效能。

鐳射雷達的破曉時刻,誰是下個寧德時代?

速騰聚創聯合創始人兼執行總裁邱純潮在接受《財經汽車》採訪時表示,“不是我們做得快,而是我們做得早,也確實捉到了中國新能源和自動駕駛的這波紅利。”

早在2016年年底,速騰聚創就決定將戰略重心從機械式鐳射雷達,向第二代智慧固態鐳射雷達傾斜,2017年就公開了第二代智慧固態鐳射雷達RS-LiDAR-M1pre,還在CES 2019上憑藉M1的“凝視”功能,贏得了當年度的CES創新大獎。

M1在2021年初就通過了車規級驗證,並在Q2量產交付,從此一炮而紅,合作接踵而至。由於M1是第二代固態鐳射雷達技術,掃描是依靠MEMS晶片,而不是伺服電機和轉鏡這樣的第一代技術路線,因此早期的質疑聲非常多,但車規級驗證給了速騰聚創M1證明自己的機會。

鐳射雷達的破曉時刻,誰是下個寧德時代?

時至今日,速騰聚創的M1仍然是中國市場上,唯一能夠交付的第二代半固態鐳射雷達。在同樣的時間點,拿第二代技術路線和第一代的產品打,且效能和成本上也具有領先優勢,速騰聚創憑藉對市場的敏銳判斷,牢牢抓住了這波紅利。

其次是效能上的優勢,M1採用MEMS晶片掃描架構,具有體積小、穩定可靠、高效能、成本下探空間大、可動態調控掃描方式(凝視功能)等獨特的優勢。其中“凝視功能”是最大亮點。

鐳射雷達的破曉時刻,誰是下個寧德時代?

簡單來說“凝視”就是根據智慧駕駛的場景,靈活調整解析度和幀率。在高速場景,實際只需要駕駛員視野正前方區域(即ROI區域)內看得更遠就行,因此可以讓垂直方向的掃描線束集中在ROI區域內,使探測距離可以提升到250m左右,這意味著高速場景下能提前感知到路面所有可能對路徑產生干擾的障礙物。

而在環境更為複雜的城市場景,幀率就更為重要,幀率越高,對同一區域內障礙物的感知就越及時。凝視功能開啟時,鐳射雷達的幀率最高可以到30Hz,能夠靈活應對近距離Cut In等場景。

鐳射雷達 量產為王

寧德時代最為人所稱讚的優勢在於產品一致性好,這使得它能夠穩定地擴大產能,保持優秀的交付質量。

速騰聚創M1的優勢也在於此。MEMS鐳射雷達在產品一致性上具有天然的優勢,因為掃描部件整合在晶片上,產品質量受工藝影響的範圍更小,更容易實現規模化量產。

舉個例子,餐飲領域規模化最成功的是火鍋,誕生了海底撈等一眾連鎖品牌。這是因為火鍋在質量控制上有天然優勢,只需要控制食材、底料、涮的時間,就能實現在不同店面吃火鍋口感的一致性。至於最難控制的廚師水平,火鍋直接省去了這個麻煩。

MEMS方案就是鐳射雷達界的“火鍋”,掃描部分的電機制造安裝工藝,是半固態鐳射雷達高良品率規劃化最難控制的部分,而它直接跳過了,因此在產能上擁有更快的擴張速度,也更能實現一致的產品效能。

據透露,速騰聚創為了滿足40+定點車型的如期交付,採用自建產線、代工合作等多條路線齊頭並進。預計2022年底,所有產線落成時,產能規模可以達到百萬臺級別。這個產能規模大概是其他國內所有競爭對手總和的幾倍,頗有寧德時代當年的味道。

鐳射雷達的破曉時刻,誰是下個寧德時代?

寫在最後:

2022年會是半固態鐳射雷達上車的爆發期,速騰聚創、Innovusion、Luminar、華為、Ibeo、Livox、法雷奧、Innoviz等中外鐳射雷達廠商都將有產品上車,一片繁榮。參考定點車型數量,以及產能規模來看,速騰聚創已經牢牢站穩TOP1的位置,有望復現寧德時代的神話。

供應鏈的繁榮對車企而言,既是最好的時代,也是最壞的時代。好的點在於,能有優秀的產品供給,為提升使用者體驗提供了基礎。而壞的點則在於“內卷”和時間視窗縮短,大家都用上了鐳射雷達來提升感知水平,不用就要錯過這輪智慧電動汽車的發展時機。

但是對消費者而言,都是好事,只有當所有打著“智慧”招牌的車型都掛上鐳射雷達,出行才能更安全,自動駕駛也能早點到來。