激光雷达的下半场：纯固态补盲和自研芯片缺一不可？
来源:电子发烧友网发布时间:2022-12-30670浏览
询问 AI电子发烧友网报道（文/梁浩斌）关于“自动驾驶需不需要激光雷达”的问题或许还存在一些争议，但无论你支持与否，不可否认的是在2022年，激光雷达已经或正在成为智能汽车的标配。据不完全统计，今年前11个月，国内市场今年已交付的搭载激光雷达的汽车接近10万辆，而从各大车企的规划上看，明年还将会有更多新车搭载激光雷达。从今年以来国内头部激光雷达公司频繁与车企、自动驾驶公司签订合作，获得车企定点等，也几乎可以预见明年车载激光雷达市场的繁荣。而回顾即将过去的2022年，激光雷达公司也在加速推出新的产品，在当前主流的中长距离激光雷达之外，国内多家激光雷达公司在近期陆续推出纯固态的补盲激光雷达，与此同时激光雷达公司的自研芯片也开始崭露头角。
激光雷达“下半场”，从“补盲”应用开始
亮道智能在今年5月发布了固态侧向补盲激光雷达产品LDSatellite之后，11月，禾赛、速腾聚创相继推出了自家的补盲激光雷达产品。有意思的是，除了技术路线上都不约而同采用纯固态的Flash方案之外，三家激光雷达公司预计的SOP时间都集中在明年下半年。这种产品策略和规划，或许是各家公司对于市场趋势的预判。“中长距激光雷达市场格局基本定型，激光雷达行业已经开始进入规模化量产‘下半场’的又一轮角逐，短距补盲激光雷达是其中之一。”速腾聚创总裁助理朱百柱向电子发烧友透露，目前几乎车企未来几年在中长距激光雷达的选型和定点，基本已经确定，速腾聚创拿下了十多个车企50个车型千万台级别的预期订单。市场对于中长距离激光雷达的需求已经基本确定，意味着激光雷达实现规模化应用，而规模化应用后，终端也会产生更多细分需求。朱百柱提到，随着规模化应用逐渐上量，下游市场对于产品的需求开始基于不同场景产生细分，短距补盲激光雷达作为城区、泊车和高速三大核心场景下的有效补充，开始成为市场关注的重点之一。当然，这样的市场需求其实早有迹象。“当前市场上有将远距半固态激光雷达用作车身侧面补盲的案例，从效果和成本角度考虑，都不是最佳方案。”禾赛科技对电子发烧友表示，纯固态补盲激光雷达在稳定性和成本上，都有较大优势。所以，禾赛科技认为主要是市场需求，驱动各家公司推出补盲激光雷达。目前已经发布的车型中，极狐阿尔法S HI版、阿维塔11以及路特斯Eletre等都在侧向安装了激光雷达。但受限于当时市场上没有相应用于补盲应用的激光雷达产品，这些车型的侧向激光雷达在规格上与前向的长距离激光雷达相同。而从今年亮道智能、禾赛科技、速腾聚创发布的产品来看，补盲激光雷达与前向长距离激光雷达的主要区别是在于垂直视场角上。由于侧向盲区往往是在近场范围内，比如靠近车辆的低矮障碍物等，所以相比于前向的激光雷达，补盲激光雷达需要更大的垂直视场角。市面上的前向长距离激光雷达垂直视场角一般在25°左右，但补盲激光雷达的垂直视场角可以达到75°甚至90°。同时，补盲激光雷达测距能力也比前向长距激光雷达弱很多。另一方面，由于激光雷达行业本身的技术方案丰富，可以顺应市场需求而用不同技术在不同场景上使用，而市场需求的细分，也促使激光雷达的应用开始多元化。近期各家激光雷达厂商推出的补盲激光雷达，所使用的技术就与此前应用在前向激光雷达上的不同，没有采用MEMS、转镜等扫描方案，而是采用了Flash纯固态的方案。舍弃活动部件，是车载激光雷达的终极目标，所有部件都采用芯片化设计的纯固态激光雷达，无论是从大规模量产的容易程度、还是产品可靠性，都带来了很大的提升。然而看起来很美好的Flash激光雷达，也存在一定的局限性。Flash激光雷达的工作原理是，在短时间内直接发射大面积激光覆盖探测区域，通过高度灵敏的面阵接收器，对周围环境进行建模，输出点云绘制结果。“现在的主流前向半固态激光雷达，能达到200米左右的测远距离。当前可量产的Flash纯固态方案，在测远上还达不到参数要求。随着探测距离的增加，点云密度随之降低，分辨率也会受到影响。”禾赛科技认为，虽然未来随着技术的发展，Flash纯固态方案有可能会被用到前向，但短期内市场的主流产品仍是半固态激光雷达。探测距离，显然是目前Flash激光雷达的一个问题所在。对于Flash激光雷达的探测距离瓶颈，朱百柱认为，更多在于上游元器件的性能和成熟度，而非是激光雷达技术的层面。前向激光雷达一般为中长距激光雷达，对探测距离的要求更高。由于上游元器件的瓶颈，目前Flash激光雷达的发射器功率密度一般比较低，因此导致难以兼顾大视场和远测距。“综合来看，Flash激光雷达目前更适用于大视场的近距离补盲感知。”不过朱百柱也提到，客观地讲，上游元器件的瓶颈突破需要时间，Flash激光雷达未来是否会被用到前向还需要根据行业的发展来判断，现在轻易断言并不合适。
自研芯片，激光雷达行业的下一个护城河？
速腾聚创与禾赛科技11月发布的补盲激光雷达中，都提到了自研芯片，包括接收端的SPAD和后端的SoC控制芯片。而除了禾赛和速腾之外，万集科技、镭神智能、一径科技、图达通等激光雷达厂商，都在此前的报道中有过自研激光雷达芯片的消息，有部分厂商已经实现自研芯片的落地应用。自研芯片正在激光雷达行业中变得越来越普遍，而在过往的机构拆解中，我们可以看到主流车载激光雷达的主控芯片基本上采用FPGA，从FPGA到自研SoC会带来哪些优势？朱百柱表示，从产品本身来看，自研芯片一方面能更好地提升产品性能、增强可靠性；另一方面，自研芯片可以从结构设计上尽可能简化电路设计和生产工序，降低成本。二者结合，可以更好地实现性能、成本、可靠性的均衡，适配前装量产规模化应用的需求。而对于禾赛而言，此前的发布会上他们也提到，自研芯片能够解决四大问题，包括降低元器件数量提升生产质量、简化供应链、降低成本以及优化产品性能。此前有业内人士认为，激光雷达采用FPGA的一个重要原因是，作为发展历史并不长的产物，激光雷达在许多算法和硬件上还有很多改善的空间，需要采用FPGA满足反复迭代修改的需求，同时也满足专用电路的高效性。实际上，这也是激光雷达厂商自研芯片的难点之一。对于自研芯片的难点，朱百柱认为，做ASIC芯片的前提是产品足够成熟，架构锁定，然后再芯片化，否则架构一变，芯片就需要重新来过，得不偿失；另一方面，自研芯片还需要产品到了规模上量的阶段，拥有足够的量，才能把动辄几千万的芯片开发成本摊进去，得到正向收益。“这两点，也都是当前速腾聚创决定去做SoC的原因”当然，除此之外，在激光雷达厂商自研芯片成为常态之时，技术储备和人才储备都将是企业实现技术突破的重要保障之一。朱百柱还透露，速腾聚创在自研芯片方面有大量的布局，比如，M系列的二维MEMS扫描芯片、E系列的接收芯片（3D堆叠工艺，单芯片集成SPAD阵列和高性能SoC），以及其他信号处理芯片等等，后续也会在合适的时候，将激光雷达系统进一步芯片化，以降低成本、提升性能。而其他前沿的激光雷达技术，速腾聚创也有布局和研发，未来会在合适的时候公布。2022是激光雷达前装量产起量的第一年，实现了近10万台前装的规模，显然这仅仅是开始。随着激光雷达厂商自研芯片大潮来临，需求起量带来的规模化量产可以快速让激光雷达厂商分摊研发成本，并进一步降低激光雷达价格，推动激光雷达往更多场景渗透。而自研芯片是否会成为激光雷达厂商新的“护城河”，值得持续关注。
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