伴隨技術(shù)的不斷迭代更新,汽車智能化已經(jīng)離我們愈來愈近?!吨悄芫W(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線圖2.0》提出,到2025年,L2和L3相當(dāng)?shù)牟糠肿詣玉{駛(PA)和有條件的自動駕駛(CA)的汽車銷量占比將超過50%,高度自動駕駛(HA,相當(dāng)于L4)開始進(jìn)入市場。
作為“所見即所得”的傳感器,激光雷達(dá)可增強(qiáng)感知系統(tǒng)的冗余性,補(bǔ)充毫米波雷達(dá)、攝像頭缺失的場景,是高階自動駕駛標(biāo)配。從目前業(yè)內(nèi)的調(diào)研數(shù)據(jù)來看,激光雷達(dá)正處于爆發(fā)的前夜。
何為激光雷達(dá)
從技術(shù)原理上來說,激光雷達(dá)可分為激光發(fā)射、激光接收、光束操縱和信息處理四大系統(tǒng),工作原理是采用激光發(fā)射器及光束掃描技術(shù)發(fā)射介于紅外線與可見光之間的激光,通過測量激光信號的時(shí)間差及相位差描繪周圍物體的三維點(diǎn)云圖,從而獲取精確距離、輪廓信息。
激光雷達(dá)最早發(fā)明于上世紀(jì)60年代,人類歷史上第一臺激光器由美國科學(xué)家梅曼于1960年制成。早期的激光雷達(dá)主要用于太空探測、氣象監(jiān)測、地形勘測、軍事測距、武器制導(dǎo)等,2005年,美國 DARPA 挑戰(zhàn)賽起首次搭載于自動駕駛車輛。目前激光雷達(dá)被廣泛應(yīng)用于自動駕駛、物流運(yùn)輸、高精地圖、智慧交通、機(jī)器人、工業(yè)自動化、無人機(jī)、測繪等領(lǐng)域,其中測繪占比為63%。
2019年,激光雷達(dá)的全球市場規(guī)模約 16.5 億美元,機(jī)構(gòu)預(yù)測至2025年有望突破100億美元,在2030年則有望達(dá)到240億美元,分別對應(yīng)36%(2019-2025) 和 28%(2019-2030)的CAGR。
展望未來,真正能夠推動激光雷達(dá)市場擴(kuò)容的是其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。當(dāng)智能駕駛成為車企的主戰(zhàn)場,“視覺系”使用攝像頭憑借 AI 算法實(shí)現(xiàn)高階自動駕駛,特斯拉 NOA 快速推向市場讓“視覺系”成為當(dāng)下主流。但視覺方案仍具有瓶頸,且需要大量數(shù)據(jù)積累和處理,與視覺方案重在分析不同,激光雷達(dá)可以通過主動探測的方式直接實(shí)現(xiàn)物體、路況建模,極大降低了視覺方案當(dāng)中的分析難度。
2021年,各大車企均規(guī)劃或推出帶有激光雷達(dá)的車型,近日,Velodyne、Luminar、Aeva、Ibeo、華為、大疆 Livox、Innovusion 等激光雷達(dá)廠商紛紛宣布已與福特、沃爾沃、奧迪、北汽新能源、小鵬、寶馬等整車廠達(dá)成合作,推出多款車規(guī)級產(chǎn)品,最早于2021年推出前裝量產(chǎn)車型,激光雷達(dá)正式進(jìn)入量產(chǎn)元年。
研究數(shù)據(jù)顯示,2025年全球?qū)⒂?00萬輛新車將搭載激光雷達(dá),乘用車L3級自動駕駛的滲透率將達(dá)到6%。按照沙利文預(yù)計(jì),2025年車規(guī)級激光雷達(dá)市場規(guī)模將達(dá)到46.1億美元,2019年至2025年復(fù)合增長率達(dá) 83.7%。
不過值得注意的是,過高的成本成為目前制約激光雷達(dá)大面積量產(chǎn)的重要因素,Velodyne旗下128線激光雷達(dá)價(jià)格高達(dá)8萬美元,最基礎(chǔ)的16線激光雷達(dá)價(jià)格也需要4000美元。相比之下,特斯拉號稱可以實(shí)現(xiàn)完全自動駕駛功能的最新版Autopilot Hardware 3.0共包含8個(gè)攝像頭,1個(gè)毫米波雷達(dá),12個(gè)超聲波雷達(dá)以及FSD芯片,但售價(jià)只有7000美元,這也是馬斯克炮轟激光雷達(dá)的原因所在。
不過這一問題并不會成為阻礙激光雷達(dá)向前發(fā)展的決定性的因素。從以往的歷史經(jīng)驗(yàn)來看,每一項(xiàng)新技術(shù)產(chǎn)品的問世初期都是昂貴的,但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場空間的打開,降價(jià)都會成為一條必由的路線。
百舸爭流,誰領(lǐng)風(fēng)騷?
激光雷達(dá)是一項(xiàng)技術(shù)壁壘非常高的產(chǎn)品,在產(chǎn)業(yè)鏈上游,激光雷達(dá)有三大核心元器件:激光發(fā)射器、光電探測器及光束操縱元件。但這三大領(lǐng)域主要由海外光電子巨頭壟斷,例如,激光器主要供應(yīng)商有 OSRAM、AMS、Lumentum 等,探測器主要供應(yīng)商有 First Sensor、濱松、安森美、索尼等,光束操縱元件主要供應(yīng)商有英飛凌、濱松、 Mirrocle等。
除此之外,信息處理系統(tǒng)中主控芯片和模擬芯片市場也均由美國半導(dǎo)體公司壟斷,其中90%主控芯片市場被賽靈思的 FPGA產(chǎn)品占據(jù),模擬芯片市場 CR5占有率近 50%,2019年,前五大供應(yīng)商分別為德州儀器 (19%)、亞德諾半導(dǎo)體(10%)、英飛凌(6%)、意法半導(dǎo)體(5%)、 Skyworks(5%)。
綜合來看,在產(chǎn)業(yè)鏈上游,本土企業(yè)幾乎沒有什么參與度,國產(chǎn)替代非常迫切。
從目前的情況來看,激光雷達(dá)有多種技術(shù)路線選擇,不同創(chuàng)新技術(shù)路線的核心控制點(diǎn)不一,如1550nm光源激光雷達(dá)的光纖激光器成本占比高達(dá) 80%,約為 2000美元;905nmMEMS產(chǎn)品的核心控制點(diǎn)在于 MEMS微振鏡,發(fā)光-振鏡-接收系統(tǒng)成本占比約為 40%。
基于此,中游激光雷達(dá)廠商多通過內(nèi)研外擴(kuò)布局以鑄壁壘。長期來看,創(chuàng)新技術(shù)有待產(chǎn)業(yè)整合,廠商可通過多種方式授權(quán)上游供應(yīng)商代工核心器件以標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品、擴(kuò)大規(guī)模、降低成本。
在車載激光雷達(dá)公司中,作為行業(yè)開創(chuàng)者的 Velodyne 的份額較為領(lǐng)先,不過受到降價(jià)策略及其他廠商發(fā)力的影響,其收入及份額在 2019 年均有所下滑,法雷奧 Scala和Ouster的份額則有所提升。Velodyne在無人駕駛激光雷達(dá)領(lǐng)域深耕10多年時(shí)間,占據(jù)全球近80%的市場份額,此前國內(nèi)企業(yè)在這一領(lǐng)域接近空白,而正在沖刺資本市場的禾賽科技成為國產(chǎn)激光雷達(dá)冉冉升起的新星。
公開資料顯示,2013年禾賽科技成立于美國硅谷圣何塞,2014年搬遷至上海。2016年之前,公司主要生產(chǎn)激光甲烷遙測儀和激光氧氣傳感器等激光氣體傳感器產(chǎn)品,2016年開始進(jìn)入到自動駕駛激光雷達(dá)領(lǐng)域。2019年,禾賽科技實(shí)現(xiàn)營業(yè)營業(yè)收入3.48億元,其中激光雷達(dá)產(chǎn)品收入為3.28億元。而同期美國兩大激光雷器公司Velodyne、Luminar銷售收入分別為7億元和0.87億元,禾賽科技不落下風(fēng)。目前禾賽科技的客戶已經(jīng)覆蓋北美三大汽車制造商中的兩家、德國四大汽車制造商之一以及全球最大的三家移動出行服務(wù)公司中的兩家。
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