2024激光雷达行业:站在“风口”,尝试“起飞”

发布日期:2024-02-04浏览量:73

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1月22日,在2024哪吒汽车价值链大会上,哪吒汽车与3家供应商联合发布技术,实现合作升级;其中,规划今年面世的新车型将配装禾赛科技128线超高清激光雷达AT128,应用于高阶智驾系统NETA PILOT。

这是激光雷达行业“苦尽甘来”的一个缩影。在前不久落幕的2024国际消费电子展(2024 CES)上,与汽车相关的技术及解决方案大放异彩,速腾聚创、禾赛科技、图达通、一径科技等中国激光雷达供应商同台竞技。

技术领先的产品、系统化的解决方案、不断推高的交付量和市场保有量,从某种程度上证明了在汽车智能化发展的背景下,激光雷达作为新兴感知元器件已走通从技术研发到产业化的完整通路。也正因如此,更多问题被摆上台面:随着自动驾驶渗透率的进一步提高,整车对激光雷达的需求呈现哪些新特点?激光雷达接下来的迭代升级将按照怎样的逻辑推进?

更短波长、更远测距、全局高清

“在超长距激光雷达方面,我们认为940nm波长(或类似波长)的激光器方案会超越1550nm成为主流。以速腾聚创M3为代表,其测距能力达到300m@10%反射率、角分辨率0.05°×0.05°。这表明二维扫描+VCSEL(垂直腔面发射激光器,激光雷达发射端)+SIPM(单光子探测器阵列组成的硅光电倍增管,激光雷达接收端)的新一代技术方案,在性能、成本、尺寸、功耗等表现上均优于目前的1550nm激光雷达产品。”速腾聚创(RoboSense)相关负责人告诉《中国汽车报》记者,“在中长距激光雷达方面,目前相关产品已大规模应用在智能驾驶车辆上,技术升级迭代的主要方向是降本增效——降低智驾方案成本、让更大范围的车型可以采用,同时升级激光雷达性能以获得更强的感知能力。”据介绍,速腾聚创通过平台化与模块化设计,以及元器件的Pin-to-Pin升级实现了性能优化。比如,从M1升级到M2,测距能力提升25%,出点数提升100%,水平角分辨率提升100%,但产品尺寸、接口等规格不变,以便让现有智驾车型“无缝升级”激光雷达,二次开发成本很低。

记者了解到,以905nm波长为基础、更高清分辨率为特点的性能提升,几乎成为了所有激光雷达厂商的共识。“905nm的线路毫无疑问是超越现有1550nm方案、代表未来发展方向的。以我们最新发布的AT512为例,无论测距、点频、分辨率,综合性能全面超越1550nm方案,并且功耗和体积明显更小,打破了行业对于905nm测距能力有限的固有认知。”禾赛科技相关负责人介绍道,“AT512拥有512线,配装第四代自研芯片,采用3D堆叠、光噪抑制等最新技术,在测距、点频、全局分辨率等核心参数上均大幅领先。其中,测距能力达到300m@10%反射率,最远测距400m;每秒输出约1230万的超高点频,总像素分辨率是市场上其他主流激光雷达的10倍,兼具120°(H)×25.6°(V)的视场角。此外,不同于行业中以局部高清分辨率作为亮点,AT512做到了全局高清分辨率,达到了2400×512的像素点,全局均匀的0.05°×0.05°角分辨率。”他告诉记者,综合性能更强,意味着激光雷达拥有更远的测距能力、更高的点频和全局高清分辨率,能够帮助车辆在更远处发现潜在危机,为系统决策提供更多的反应时间,从而提高行车安全性及舒适性。

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成组上车提升自动驾驶安全性

激光雷达性能指标的优化升级是整车需求推动的结果,为新一代车型提供了更多应用、更多布置的可能性,进一步推动了自动驾驶感知方案的进步。

图达通(Seyond)全球市场负责人袁星认为:“‘1+2’的组合,即高性能前向主视激光雷达搭配侧视激光雷达,将构成未来激光雷达完整的感知体系。从2024 CES来看,行业涌现出部分高性能激光雷达新产品。它们的产品参数与图达通‘猎鹰’(Falcon)相近,这也是对我们深耕超远距高精度激光雷达方向正确性的一种肯定。而此次行业高性能图像级超远距激光雷达集中爆发,在一定程度上印证了我们的前瞻性。”

速腾聚创相关负责人告诉记者,针对车载领域,他们按照应用需求和测距能力将产品分为短距补盲激光雷达、中长距主激光雷达、超长距主激光雷达3类。具体来看,短距补盲激光雷达主要应用于提升近场感知能力,如速腾聚创E1,可提升城区与高速智驾体验,L2~L4自动驾驶都能广泛使用;中长距主激光雷达则作为前向激光雷达,如速腾聚创M1 Plus和M2,主要满足200m范围障碍物感知,是目前高阶智驾车型(含城市NOA)的标配传感器;超长距主激光雷达由于拥有超远测距能力与超高分辨率,将成为L3+自动驾驶系统最核心的主传感器,如速腾聚创最新发布的M3。他表示:“后续随着E1定点车型发布上市,纯固态的补盲激光雷达将开始量产交付。在量产方案中,配装‘1个主激光雷达+2个补盲激光雷达’的车型会更多在市场上出现。”

“面向ADAS前装量产需求,禾赛科技目前形成了比较丰富的产品矩阵,包括超高清远距激光雷达AT系列、舱内超薄远距激光雷达ET25和纯固态近距补盲激光雷达FT120,为自动驾驶系统提供全面的感知能力,助力整车企业打造更安全的驾乘体验。”禾赛科技相关负责人这样阐述公司的产品布局思路。

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平台化发展成为行业趋同选择

为应对逐渐清晰的感知方案需求,激光雷达主流厂商几乎都选择了产品平台化与自研芯片的道路。除性能指标优化升级外,这应该算是激光雷达行业又一明显的发展趋势。

“通过与车企的交流沟通,在大量项目的实践过程中,我们认识到作为新兴的感知硬件,激光雷达拥有巨大发展潜力的同时,也存在较高的使用门槛。”袁星告诉记者,“在产品平台化规划下,通用性设计部分可高效成熟复用,从而降低研发成本、提高生产效率;同时,还能满足不同客户的需求,又可快速推出新品种以顺应市场的变化。基于此,我们将产品梳理发展成为猎鹰、灵雀(Robin)两大平台,为客户提供适合自身整体系统需求的不同硬件产品;同时,通过自研软件平台OmniVidi,帮助有意愿的车企挖掘激光雷达的能力上限,实现更多的场景应用;帮助新的市场参与者快速理解激光雷达的性能,方便更多的开发者上手使用。”

“平台化架构最大的特点是成熟、稳定、可靠、无缝切换。以AT512产品为例,它沿用了AT系列成熟的平台化架构设计,可靠性和量产能力均经过市场验证,与AT128统一的点云模式以及更小的尺寸,让硬件切换升级更加高效。”禾赛科技相关负责人介绍道。

速腾聚创相关负责人表示,该公司在2022年11月举行的科技日上就发布了激光雷达平台化技术,目前已形成芯片驱动的三大产品平台:M平台(主激光雷达,二维扫描)、E平台(补盲激光雷达,无扫描结构纯固态)和R平台(机器人领域,一维扫描)。在他看来,平台化的最大优势是可以通过最低限度的技术升级,实现最大限度的性能提升,如从M1到M1 Plus、M1 Plus到M2就是通过Pin-to-Pin升级关键器件,实现性能优化,3款产品之间保持点云扫描形态、数据接口、尺寸造型等规格不变,可靠性测试验证、产线都可以承袭,产品成本逐代下降,帮助车企大幅缩短车型升级项目开发周期,二次开发成本约为零,实现激光雷达的无缝升级。

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自研芯片追求性能和成本更优

如果说平台化发展意味着激光雷达企业助力车企实现更便捷、更充分应用传感器的目标,那么自研芯片则对应了它们对性能与成本的极致追求。

“2024 CES上,多家激光雷达厂商强调了自身的芯片能力。这进一步印证了禾赛科技从2017年就成立芯片团队,重视激光雷达芯片研发的战略精准性。芯片研发并非一朝一夕之功,需要多年积累,建立在每一代的商业化验证基础之上。我们在这方面已有先发优势,目前完成了从V1.0(配装第一代芯片的XT已交付超2万台)、V2.0(配装第二代芯片的AT128已交付超20万台,赋能多款车型),到V3.0(配装第三代芯片的FT120开始量产交付)、V4.0(AT512的发布)的激光雷达芯片化架构。”禾赛科技相关负责人表示,“芯片化技术和规模效应均能有效降低成本。一方面,禾赛科技坚持自研芯片技术,通过不断垂直整合,将数百个元器件集成到几颗厘米级芯片上,大幅减少了内部元器件的数量,提升了收发模块的集成度,从而提高激光雷达产品的可靠性、稳定性,同时降低成本,将激光雷达推上了‘摩尔定律’的轨道;另一方面,规模效应也会进一步降低成本。我们是最早提出并开始自建产线的激光雷达企业,保证了产品的快速迭代和大规模交付,禾赛科技自成立以来已累计交付超30万台激光雷达。”

“芯片化与规模化的耦合,毫无疑问能够实现更好地增效降本。速腾聚创坚定地推进芯片驱动激光雷达硬件的发展模式,从2017年二维MEMS扫描芯片项目立项至今,已完成激光雷达激光扫描、发射、接收和处理模拟信号模块的芯片自研,相比通用的信号处理芯片,自研芯片具有更多功能和更快输出,让激光雷达获得了更强的性能表现。比如,目前二维MEMS扫描芯片在M1~M2上大规模量产交付,940nm VCSEL激光发射芯片与3D堆叠的SPAD SoC接收在E1上就绪并即将量产交付,其他芯片已经或即将部署在量产产品上。”速腾聚创相关负责人认为,“当产品交付量增长到一定规模,将完全抵销芯片的前期研发成本,并使产品整体成本下降,转换为成本优势。此外,激光雷达的系统软件能力,同样是竞争力的重要组成部分。我们拥有行业领先的HyperVision感知软件系统及基于此打造Reference解决方案产品,可以加速车企智驾系统的部署、测试验证、量产落地等全链条关键项目。”

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智驾市场爆发带动出货量激增

“随着智能电动汽车的普及,拥有高阶辅助驾驶功能的车型激光雷达选装率也在逐渐攀升。去年年底,工业和信息化部、公安部、住房和城乡建设部、交通运输部四部委联合发布了《关于开展智能网联汽车准入和上路通行试点工作的通知》。新政进一步带动自动驾驶行业的发展,激光雷达的出货量需求将随之增加,也对激光雷达厂商的交付能力及产品质量提出了更高的要求。”禾赛科技相关负责人告诉记者,“我们深知产品质量的重要性,因此在公司成立之初,就决定自建工厂。这一战略决策确保了产品在实现大规模量产的同时,始终保持高质量标准。这也是禾赛科技赢得市场领先地位的关键所在。预计2024年,我们的激光雷达交付量将超过50万台。”

“目前,激光雷达已成为高级智能驾驶车型必备的传感器。我们认为,2023年被称为‘智驾元年’有3个关键性标志。一是来自需求端,小鹏、问界等品牌的高阶智驾车型销量占比超过了70%,消费者开始用‘真金白银’投票,高阶智驾功能成为拉动汽车销量增长的核心卖点之一;二是来自供给端,车企开始认可高阶智驾对车型销售的重要性,几乎所有车企都在大力研发相关的技术和产品,市场竞争日趋激烈;三是来自市场端,以前高阶智驾车型的售价都在40万元左右级别,现在已下探到20万元级别,这意味着高阶智驾将在销量规模占比较大的20万元级别车型中迅速普及。比如,2024年1月,比亚迪宣布旗下30万元以上车型将标配高阶智驾系统,20万元以上车型可以选装。这些趋势都坚定了我们关于‘2024年激光雷达市场规模将加速增长’的判断,2023年交付25.6万台激光雷达只是需求爆发的开始。”速腾聚创相关负责人告诉记者。

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打造综合能力提上议事日程

速腾聚创相关负责人介绍称:“除M2外,我们还有更多面向L2+自动驾驶前装量产市场的产品正在准备,将为市场继续扩大提供有力的支撑。速腾聚创通过石岩、红花岭和与立腾合资的智能工厂进行生产,仅自有工厂便能达到60万台左右的设计年产能,加上立腾合资工厂,设计年产能可以超过100万台。未来,将在现有规模的基础上进一步扩大产能并可快速完成扩产,以高质量的交付赢得客户与消费者的信赖和认可。”

“我们认为,2022~2024年是激光雷达的上车验证期;2024~2026年则是‘觉醒期’,行业会真正认识和理解激光雷达的作用、性能需求。从行业整体来看,今年仅仅在国内市场就可实现百万台交付的突破;高性能激光雷达将成为L3自动驾驶汽车的标配。从感知角度而言,在面对强光、逆光、黑夜、未经算法训练的物体等难以可靠识别障碍物的场景中,通过高性能激光雷达的融入,实现感知冗余的量级跨越显得尤为必要。”袁星介绍称,“图达通采用轻量化产线建设思路,提高场地面积利用率、规划上线速度和资本利用率,能够实现6到9个月内的产线高效落地。当前,图达通拥有多个生产基地,具备超过30万台的年产能。在实际需求推动下,正同步新建多个生产基地,将形成图达通激光雷达产业集群,迎来进一步的产能跃升,为行业交付更多优质的高性能激光雷达产品。”

“激光雷达是智能驾驶传感器硬件的新兴代表,企业能否高质、高量地完成汽车厂商的订单任务,考验的不单单是技术研发实力,更是高品质大规模量产交付能力、系统性的成本管控能力,以及经过市场验证的产品可靠性等综合实力。”禾赛科技相关负责人表示,“无论10万台还是30万台,交付只是一个开始,单纯交付数量与用户长时间持续使用之间存在巨大鸿沟。在过去的一年多时间里,我们的激光雷达在车主的实际使用场景中经历了各种严苛考验。2024年,禾赛科技同样有信心凭借产品力和自有工厂稳定可靠的交付能力,获得更多客户的认可与信赖。”

文:马鑫 编辑:庞国霞 版式:刘晓烨

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