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

          作者: 時(shí)間:2022-03-25 來源:機(jī)器之心 收藏

            正迎來新的發(fā)展機(jī)遇。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/202203/432437.htm

            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。

            Velodyne、Luminar、Innoviz、Aeye、Ouster、Quanergy、Cepton等多家公司也相繼上市。

            汽車行業(yè)和投資者對這個(gè)「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(gè)行業(yè)發(fā)展趨勢來看,激光雷達(dá)大規(guī)模上車的時(shí)間點(diǎn)已經(jīng)來臨。與此同時(shí),激光雷達(dá)所帶來的實(shí)際效果,也將影響整個(gè)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(jià)值轉(zhuǎn)化為用戶價(jià)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(jià)格是600美元/千瓦時(shí),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(shí)。

            他從中發(fā)現(xiàn)有巨大的價(jià)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(jià)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(jià)格昂貴,除了對性能的追求外,與其本身原材料、整個(gè)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(yàn)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(shí)代,一個(gè)Velodyne 64線激光雷達(dá)售價(jià)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(gè)模塊代替Velodyne的64線設(shè)計(jì),大幅減少人工校準(zhǔn)時(shí)間,只需要校準(zhǔn)4個(gè)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(jì)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(jià)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(jià)。」法雷奧中國CTO顧劍民說到。

            「激光雷達(dá)價(jià)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(shí)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(gè)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(jià)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(jià)格將遠(yuǎn)低于1000美元。

            據(jù)法雷奧公布的2021年度財(cái)報(bào)顯示:法雷奧激光雷達(dá)目前已出貨16萬只。其價(jià)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(shí)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(jià)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(gè)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(jià)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(gè)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(shí)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(jià)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(shí)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(gè)激光雷達(dá)的架構(gòu)設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)及時(shí)警報(bào)。

            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(gè)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(shí)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(jì)產(chǎn)能超百萬臺,預(yù)計(jì)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(jià)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(shí)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(shí)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(shí),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(shí)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(yàn)。

            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(jià)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(shí)際價(jià)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(shí)際體驗(yàn)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(shí)30英里(約48公里/小時(shí))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(shí)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(gè)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(shí)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(shí)的需求下,實(shí)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(shí)大家并沒有實(shí)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(gè)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(gè)起點(diǎn)。在這樣的規(guī)模下,激光雷達(dá)才算是車上的一個(gè)常規(guī)零部件,而非一個(gè)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(shí)際價(jià)值,真正走向市場。

            與此同時(shí),這也在考驗(yàn)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(shí)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(jì)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(shí)現(xiàn)了60km/h時(shí)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(gè)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(gè)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(shí)際價(jià)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。



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