【原创】车载激光雷达还能走多远?

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伴随着汽车的智能革命,车载激光雷达如日中天,中国企业成为最大的赢家和引领者,然而隐忧却渐渐显现,前有特斯拉CEO马斯克的坚决反对,后有国内激光雷达龙头制造商速腾聚创的股价爆跌,再有4D毫米波雷达的性能替代,人们不仅要问,车载激光雷达还能走多远呢,相关企业是否应未雨绸缪呢?

一、气势如虹

自动驾驶技术是当前汽车工业和信息技术领域的热点之一,激光雷达作为其中的关键组件,扮演着至关重要的角色,目前的市场格局如何?可以用如日中天来形容,随着技术的成熟和成本的降低,它的应用正从高端车型逐步普及到更多车型中。

激光雷达通过发射激光并分析反射回来的光波,能够精确地测量出目标物体与传感器之间的距离,以及物体的形状和纹理信息,为自动驾驶系统提供三维环境感知能力。

激光雷达,主要是为了满足自动驾驶的感知需求,早期只在无人驾驶上应用,后来,中国企业抓住辅助自动驾驶需求良机,推出全新技术路线且成本更低的激光雷达,得到中国车企积极响应,目前已有多款量产车型搭载了激光雷达,有的品牌车型甚至搭载三个或四个激光雷达,使其应用范围迅速扩大。

车企对于辅助智能驾驶的需求不再是新颖独特的感知方案,而是智驾场景的功能需求,去年速腾聚创激光雷达产品总销量达到25.96万台,其中ADAS(高级辅助驾驶)激光雷达销量约为24.3万台;L4级无人驾驶,是激光雷达刚需场景,绝对数量比不上ADAS,但单价高,贡献了车用激光雷达1/4的营收规模。

2022年激光雷达装车量达11.8万台;2023年激光雷达装车量接近55万台,同比增速超300%,理想汽车高端车型L9使用禾赛科技半固态激光雷达,蔚来汽车选择图达通的半固态产品,而4月初开始交付的小米汽车势头强劲,有望助力禾赛科技出货量的上升,速腾聚创的新款激光雷达产品MX也获得三个量产车项目定点。

而近期引发媒体关注的第六代萝卜快跑无人出租车,单车配4个激光雷达,采用的是百度Apollo第五代自动驾驶系统解决方案,搭载的是禾赛Pandar系列激光雷达作为感知主雷达,每秒可产生153万点,百度称,四颗即可满足L4级别自动驾驶对高精度感知、360°视野全覆盖的要求。

2023车用激光雷达这条赛道,规模攀升至 5.38 亿美元,同比几乎翻一番,到2025年,全球车载激光雷达市场的规模将超过80亿美元,中国激光雷达市场的规模将达到43.1亿美元,预计到2028年,中国市场将占到全球需求的30%,2024年全年搭载量将激增至120-150万颗,全球高级驾驶辅助系统(ADAS)领域的激光雷达需求量将达到970.7万颗。

在全球激光雷达格局中,中国市场和中国供应商绝对领先,达到86%的ADAS和81%的无人驾驶市场份额,并且行业集中度高,前5家供应商占75%的份额。禾赛科技年出货20万台,占全球1/3份额,民族企业华为,发展迅速,激光雷达出货份额相对于去年猛增了800%。

对于激光雷达来说,它的技术成熟与否,直接影响着智能汽车的性能;而它的成本的高低,则直接影响着智能汽车的价格,有预测,今年用于ADAS系统的激光雷达均价将同比下跌15.56%至3800元,而4月15日,速腾聚创在新品发布会上宣布,MX激光雷达首次量产时定价人民币1447元,随着量产规模扩大,售价还将继续下降。

千元级的激光雷达,可能在15万元级别的车型上选配,在20万元级别车型标配,从而提高激光雷达在大众市场的渗透率,在成本逐步下降的趋势下,激光雷达则可更快搭载上车并拓宽适用范围,因此,激光雷达在短期内仍将是主流。

从技术路线上来说,并行竞争的局面会很快收敛,基于转镜的混合固态将成为市场主导。据预测,转镜激光雷达今年会拿下66%的份额,发射器和光电检测器的变化趋势,可以总结为“芯片化”,因此,初创公司创业之初押注正确的技术路线十分重要。目前,包括905nm波长、一维转镜结构,激光雷达芯片化,行业在震荡波折后已达成共识。

激光雷达的发展方向是机械式,半固态式,固态式。目前,半固态式激光雷达是市场的主流,拥有半固态式产品的厂商在短期内更容易获得量产应用的机会,同时,固态式激光雷达被视为未来的发展方向,相关技术布局将决定厂商在未来市场的竞争力。

先进的纯固态激光雷达,FLASH路线会成为主流,未来十年出货量会大增,可能占到激光雷达总出货量的1/3左右,FMCW激光雷达被誉为“激光雷达终极形态”,结合了毫米波雷达和常规激光雷达的优势,但成本较高,在近年不太可能量产落地。

处在新能源汽车市场领先地位的中国厂商,近几年的变化,能够深刻反映车载激光雷达短短几年内迅速崛起的历程,在不久的未来,对激光雷达厂商而言,中国智能汽车市场仍然是一个前景广阔的蓝海市场。

在国内,L3级自动驾驶趋势渐明,L3级自动驾驶,意味着驾驶的主体责任从驾驶者转向车企,有关L3 政策文件中,明确提出了激光雷达数量及布置等,需要自动驾驶系统具备更复杂的冗余安全设计——这被视为激光雷达是L3级自动驾驶的标配。

在这里激光雷达从“功能件”,扩展至“安全件”,激光雷达是构筑L3级别安全冗余的第一道防线,这使得激光雷达不久将在一个全新坐标里,继续书写激光雷达的新能源汽车故事。

从产业长远发展角度来看,激光雷达要实现规模化量产并成功上车,须包括高性能与低成本这两大核心要素。中国是搭载激光雷达车型投放市场最多的国家,强势带动全球激光雷达市场起飞,这一波汽车工业革命中,中国成为激光雷达最大的赢家和引领者。

二、并非必选

如上所说,在这一波汽车智能工业革命中,中国成为激光雷达最大的赢家,然而,激光雷达并非智能汽车的必选项,其实是有替代方案的,许多国际大厂也不看好激光雷达的远景,特斯拉的马斯科坚决反对,在多个场合公开唱衰激光雷达,其智能驾驶坚持使用摄像头的纯视觉路线,而传感器世界龙头博世,则在近期退出激光雷达的研究,给出的理由是,成本太高,对车企长期使用存疑。

虽然激光雷达关注度较高,目前发展态势和市场前景也不错,现在覆盖了市面上40%以上搭载高阶智驾的新车型,但激光雷达始终都要自证必要性,不可否认,直到现在激光雷达仍只是车企的“可选项”,有可能在未来某个时点,被车企抛弃。

速腾聚创是国内车载激光雷达的头部企业,紧随禾赛科技排名第二,2023年,禾赛科技在全球市场占有37%的市场份额,速腾聚创市场占比为21%;2024年前五个月,速腾聚创在国内乘用车装机量排名第一,市场占比达43%。

速腾聚创也是国内激光雷达领域惟一的在港上市企业,曾创下137.5港元的股价,然而目前股价已经跌至16港元附近,较前期高位暴跌了近9成,这还可以用股市大行情不好的来解释,大部分股票都跌到了历史底位。

然而,7月5日,速腾聚创股价突然暴跌68.56%,背后反映的其实是资本市场对激光雷达的业务前景、财务表现、技术路线的敏感和担忧,特别是特斯拉,依靠摄像头即可实现无人驾驶,那么行业还要激光雷达有什么用?

不错,激光雷达企业面临着经营、技术、成本、制造各个层面的激烈竞争,但目前激光雷达行业存在的最大问题是普遍处于亏损状态,需要外面输血。拿速腾来说,2023年,速腾聚创实现营收11.2亿元,同比增长111%,但净亏损同比扩大107%至43.3亿元,今年一季度,当季净亏损额达1.31亿元。

对于激光雷达行业来说,出货量高度依赖下游整车行业,而整车市场价格战从去年持续至今,车企尤其希望降低硬件成本,以利于压低新车售价,因此,激光雷达降价成为不得不行的选择,进一步压低了激光雷达供应商的利润空间。波长是激光雷达的重要技术指标,主要有905nm和1550nm波长两种产品,仅管后者长距探测有优势,但在成本方面并不占优,大规模量产中,1550nm产品的性能有限优势,弥补不了成本劣势,因此,主流车用激光雷达的波长一般为905nm。

有专家预计,今年市场上90%的车用激光雷达都会采用905nm波长产品,这体现了汽车工业的成本高度敏感,这是包括激光雷达在内的汽车零部件供应商初创公司不得不考虑的问题,对于激光雷达,只有将扫描模组芯片化、处理芯片集成化,从而缩小体积和降低成本。

然而既使激光雷达降到千元,依然未解决激光雷达高成本与放量、盈利之间的矛盾,小鹏、华为都对外表达过抛弃激光雷达的观点,在车企对成本普遍非常敏感的情况下,激光雷达有点过度追求技术与市场趋势相悖,但在性能翻番的同时指数级压降成本也不太现实。

目前来说,除禾赛科技经营现金流为正、有正向造血能力,其它激光雷达企业都要靠外部新融资输血,希望不久的将来L4激光雷达的高毛利,走向成熟和规模化,以摆脱亏损困境。

L3/L4赛道成为激光雷达企业未来能否盈利的一个关键变量。L3/L4对激光雷达是刚需,而且性能要求极高,激光雷达的高分辨率、远探测距离以及良好的环境适应性,使得它在自动驾驶领域具有不可替代的地位,意味着单价会比ADAS使用的激光雷达高很多。

目前,我国已经逐步放开L3/L4的上路许可,未来市场潜力很大,渗透率将快于海外市场,有人预计到2025年,L3级别的渗透率将达到20%,L4级别将开始进入市场,但目前来说,乘用车 (ADAS) 领域去年实现了高达三位数的增速规模。

为了配合L3/L4的落地,华为发布了2025年将量产更高规格、更优点云的下一代产品D5;大疆车载发布了惯导三目及激光雷达总成;禾赛推出基于先进的第四代自研芯片架构,超高性能的 AT512 主要瞄准 L3 级自动驾驶应用。

总之,相较于其他智能驾驶硬件,激光雷达依然属于高价配置,作为车载激光雷达供应商,应深刻领悟汽车工业的惯性和本质,一开始就选择用技术去服务主机厂,提供成本、可靠性、性能三者最平衡的产品。

还有一点需要指出,我国激光雷达制造商虽然在全球行业遥遥领先,但都绕不开索尼的传感器芯片,2020年,索尼推出了行业真正意义上的第一款车规级SPAD 芯片,如今几乎一统天下。

三、替代有方

在智能驾驶系统的感知环节里,行业始终存在技术争议,目前来说,对于激光雷达有两大替代方案,一是纯视觉方案,一是4D毫米波雷达,用学术名词,则是智驾感知层技术路线的另二支。

1、纯视觉方案

纯视觉方案,就是智驾只用摄像头,靠强大的算法和数据积累支撑,被认为是成本最低,性能上限最高的方案,目前,在15万元级车型市场,不采用激光雷达、仅用摄像头和毫米波雷达作为感知硬件的智能驾驶方案更受车企青睐。

随着大模型的出现,纯视觉方案不断成熟,将2D图像转为3D鸟瞰视角后,实现实时局部建图和3D识别检测,特斯拉成为纯视觉方案的先行者,后面跟随着越来越多的车企,于是这个话题成为了汽车行业人士经常议论的热点。

今年以来“端到端”“无图”“纯视觉”这些关键词在自动驾驶领域频繁出现,代表着自动驾驶技术的新一轮技术升级和应用落地普及大潮。特斯拉的以纯视觉方案推出的汽车,从用户反馈看,其系统表现良好,即将发布的Robotaxi是大概率还是纯视觉方案。

大疆去年4月推出一系列纯视觉智驾解决方案,整套方案硬件成本低于1万元,今年4月,大疆车载发布新一代纯视觉智驾方案,硬件成本继续下探到7000元,搭载这些方案的车型正在陆续上市

2023年以来,特斯拉开始尝试“端到端”自动驾驶路线,“端到端”技术本身与感知硬件没有关系,纯视觉天然更适合“端到端”。

为什么纯视觉方案不能迅速推广呢,是因为它有固有的缺陷:纯视觉方案需要更深厚的技术积淀,需要庞大的训练数据和大模型撑腰,也就意味着庞大的资金和研发体系,由于纯视觉感知依赖于对大量标注样本的训练,如果汽车遇到数据库中没出现过的样本,存在发生事故的风险。

2、4D毫米波雷达

目前,毫米波雷达显得存在感很弱,其实并没有被抛弃,依然是大多数车企做智驾的选择,作为纯视觉智驾的安全冗余,提高周围空间的感知精度,2023年,国内搭载毫米波雷达的车型销量约1425.4万辆,占整体乘用车销量的 67.5%。

4D毫米波雷达的出现,将成为激光雷达的重要替代者之一,目前智驾方案的落点,逐渐倾向于纯视觉方案和4D毫米波雷达。

毫米波雷达主要功能为测角、测距与测速,在一般的ADAS应用中,3D毫米波雷达就能满足其性能,然而,更高的智能状态,则需要4D毫米波雷达。

4D毫米波雷达,能够测量物体高度,改善了3D毫米波的缺陷,除了提供速度、距离、方位等三维数据,进化出类似激光雷达的点云成像效果,弥补纯视觉算法偏弱无法覆盖全场景的问题。

具体地说,有足够高的动态范围,以区分远距离的较小障碍物,进而能够识别出如路标、静态物体和较远距离以外的物体,探测距离达300米。

最大的优势是成本低,仅为激光雷达的10%-20%,价格约在千元,随着量产以及集成化的趋势,成本有望持续下降,因此,4D毫米波雷达将成为一匹杀出的黑马。

与激光雷达一样,4D毫米波雷达也有不同的技术路线,大致可分为多芯片级联、单芯片集成、虚拟孔径成像、超材料的“进化”路线,已上量或将要上车的多以级联为主,集成化的单芯片方案成熟后,将成为企业未来布局重点,业内预计5~8年内落地。

车企的态度呢?走纯视觉路线的特斯拉在去年年底宣布,将在第4代自驾车平台重新纳入一颗4D毫米波雷达;5月15日,蔚来汽车第二品牌乐道L60全系标配4D成像毫米波雷达。

国外,2021年大陆集团首个4D毫米波雷达量产上市,而博世在退出激光雷达的研究之后,将资源重新分配到毫米波雷达的技术研究上;国内企业、赛恩领动、森思泰克、福瑞泰克等的4D毫米波雷达产品,也陆续上线。

然而,总体来说,4D毫米波雷达市场,都是被国际厂商垄断,且占比超过八成以上,国内4D毫米波雷达仍处于追赶状态,今年5月9日,华为乾崑宣布了国内首发高精度4D毫米波雷达,探测距离增至280米,成像精度提升4倍,时延降低65%.

但是,4D毫米波雷达的点云数量大幅增加,系统对算法能力的要求更高,如何剔除不必要的点云、再应用到功能层级当中,挑战很大,大多数车企并不具备毫米波雷达的算法能力,其抗干扰等问题有待优化,稳定性和安全性也有差距,

就目前来说,4D毫米波雷达替代激光雷达的局面尚未形成,国产率也不高,更高阶的L2+智驾方案大多数仍采用激光雷达,然而,未来,则很有可能。

结语:智能驾驶网联汽车是新科技革命带动下汽车工业转型升级的战略方向和未来社会生态建设的必然选择,也是拉动我国汽车产业经济增长的新引擎。在智能汽车智能感知组件的供应上,激光雷达虽然占据主流,但并非不可替代,视觉方案与4D毫米波雷达都有这个实力,初创公司在布局智能汽车零部分件时,要选对产品的类型及技术路线,否则就要走弯路。

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