量產前夜，雷射雷達相關生態鏈已爆發

導語：有行業人士稱，「馬上，雷射雷達圈會有大事發生」。

今年年初的CES展上，約有16家雷射雷達帶著新產品亮相。

自2017年來，幾乎每個月都有關於雷射雷達企業投融資消息出現，動輒上億元的融資金額，相較於自動駕駛玩家，雷射雷達這一細分市場絲毫不遜色。

研究公司ABI Research預計，到2027年雷射雷達市場的價值將達到130億美元。

有行業人士稱，「馬上，雷射雷達圈會有大事發生」。

雷射雷達，為何成為無人駕駛中的第二戰場

攝像頭、毫米波雷達、雷射雷達是自動駕駛傳感器的「三大件」，但每一件都不能堪稱「完美」。

但綜合看來，雷射雷達是三種環境感知傳感器中的最優解。

攝像頭能捕捉高清晰度的彩色照片，但缺乏測距能力，在測量遠距離物體的速度上也差強人意。

毫米波雷達測距離遠，可以在雨雪天氣等各種惡劣環境中穩定工作，但是精度不高。

雷射雷達的測距能力較前兩者更優，部分雷射雷達也有測速能力，其解析度也比毫米波雷達高，可以識別行人、車輛、路邊障礙物等更小的物體。

與攝像頭不同的是，雷射雷達在任何光線條件下效果都不錯。

當然，雷射雷達的槽點就是成本。

「一達難求」的現狀依舊存在，Velodyne的32 線和 16 線產品的最低價格也達到7999 美元。

甚至高達10萬美金的雷射雷達，依舊有自動駕駛公司願意為其買單。

機械旋轉部件「笨重」的裝備難以符合車規級要求，成本居高不下的詬病，催生出更多雷射雷達解決方案。

目前主要分為四類：

機械旋轉式掃描雷射雷達：2007年由Velodyne提出的「多個水平角度不同的雷射頭＋水平旋轉機械結構」的解決方案。

機械結構在實際量產中難度大，工況及壽命飽受質疑。

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座椅，這類雷射雷達的主要角色還是「過渡方案」。

MEMS雷射雷達：即「微電機系統」。

一套尺寸僅有0.001-0.1毫米的電與機械轉換裝置。

通過MEMS加入光學組件，具備光學操控性，進而可以通過微觀層面的動作部分，實現雷射雷達的「固態化」。

目前MEMS量產已經具備可能性。

相控陣雷射雷達：由若干個工作單元發出的電磁波相互疊加、抵消，最終形成一個主波。

工作過程中，無需任何機械動作，依靠電子元器件和算法實現掃描動作。

這種解決方案擺脫了機械動作，同時，尋找合適的半導體技術讓雷射發射等問題成為研究重點。

Flash雷射雷達：Flash雷射雷達在雷射發射時不具備明確指向性，接收傳感器工作方式更接近於攝像頭成像的CMOS傳感器。

這也是全固態雷射雷達中最主流的技術，其探測範圍可以達到百米以上，攝像頭能實現百萬計像素級別的解析度快速3D成像。

目前其工藝較為成熟，供應鏈齊全。

部分Flash雷達目前可以實現同時採集距離和色彩數據。

此方案的主要難點在於接收信號的傳感器。

但在數據點數量、探測距離方面處於劣勢。

和機械旋轉式掃描雷射雷達區分，後三種解決方案自成一派，即固態雷射雷達。

這也是雷射雷達供應商未來的著力點。

機械旋轉部件「笨重」的裝備難以符合車規級要求，成本居高不下被詬病，為了減少活動部件，提高可靠性，固態雷射雷達被行業內定義為最優解。

行業內的共識是，「旋轉大花盆」正在被不用轉動的固態雷射雷達取代，這也是未來自動駕駛汽車量產不可或缺的傳感器。

雷射雷達生態鏈爆發

雷射雷達系統複雜，種類繁多，但基本逃不開發射端、接收端、光學掃描器和光學天線。

從光學探測器、接收器IC、雷射器、掃描器及光學組件，這四部分涉及的核心元器件眾多，接收端的光電探測器，主要有PIN光電二極體、矽雪崩二極體、光學掃描器包括圓柱形、聲子偏轉器，壓電掃描器，光柵掃描器，光學相位掃描器，MEMS鏡掃描器等等。

總觀自動駕駛雷射雷達上下游，從雷射器中的傳感產品、雷射晶片到成型的機械旋轉式掃描雷射雷達、固態雷射雷達產品，一條產業鏈已經悄然形成。

單單核心元器件廠商已有數十家，從光電探測器、接收器IC、雷射器、到掃描器及光學組件，各個細分市場也有十餘家廠商占坑，這裡不乏汽車傳感器老牌供應商。

而雷射雷達公司目前也增至十餘家，這條賽道正變得擁擠。

全球第一個專門為汽車設計的圖像傳感器：安森美半導體

就雷達市場而言，安森美、英飛凌、NXP這些傳統傳感器廠商正在積極推動雷達成為汽車上的關鍵物件。

業內公認的是，半導體器件是汽車傳感器上游中，壁壘最高、價格最昂貴的部分，安森美等半導體廠商也在汽車傳感器產業鏈中發揮著舉足輕重的作用。

安森美半導體是從摩托羅拉蛻出的老牌晶片公司，圖像傳感器部門雖是安森美半導體的一個最小部門，但安森美半導體對圖像傳感器業務已有長遠戰略布局。

全球第一個專門為汽車設計的圖像傳感器也是由安森美半導體開發。

在ADAS領域，安森美半導體擁有從VGA到超過800萬像素的廣泛成像方案，占據全球70%的市場份額。

今年5月，安森美宣布收購SensL Technologies，後者專業為汽車、醫療、工業和消費類市場提供矽光電倍增管（SiPM）、單光子雪崩二極體（SPAD）和LiDAR傳感產品。

這次收購也意味著，安森美欲發力其成像、雷射雷達產品供應能力。

雷射雷達晶片：濱松光子

晶片作為雷射雷達中最為核心的零部件，在很大程度上決定著雷射雷達產品的性能，晶片的技術規格也決定著雷射雷達的不同技術路線，可以說，晶片決定著自動駕駛最終選擇的技術方向。

全球頭部光學公司濱松光子在汽車電子領域深耕30多年，這也為其進軍雷射雷達打下了技術基礎。

濱松光子專注於上游的雷射雷達晶片的研發和生產製造。

近期，濱松對外展示了其近紅外矽光電倍增管（MPPC）在905nm處的探測效率，響應速度快，工作溫度範圍寬，適合各種場合下的雷射雷達應用，尤其是使用TOF測距法的長距離測量。

濱松晶片可以大大延長雷射雷達的測量距離。

據悉，濱松晶片的雷射雷達在實際的應用中可以達到200米的探測範圍。

其晶片適配的工作溫度可以達到零下40度到105度，而大多數廠商只能做到零下20度到65度的範圍。

Quanergy ：自封是全球首個能量產固態3D雷射雷達的公司

2016年 1 月舉辦的美國 CES 展上，Quanergy Systems 發布了號稱是全球第一款固態雷射雷達傳感器 S3。

Quanergy S3 採用的是相控陣方式。

7月底，Quanergy宣布其固態雷射雷達生產線獲得IATF 16949認證，這是在其月初獲得ISO 9001：2015質量管理認證後的又一里程碑事件。

在獲得這些質量管理認證之後，Quanergy將開始批量生產S3固態傳感器。

目前，Quanergy的競爭對手Velodyne也在進行IATF16949的驗證。

Quanergy總部工廠目前具備年產100萬台雷射雷達的產能，根據當前的生產計劃，2018年預計會生產至少20萬台雷射雷達，其中大部分是固態雷射雷達S3和S3-Qi。

在機械雷射雷達產品方面，Quanery M8 有 100 米、150 米和 200 米。

分別為 M8 Core, M8 Plus 和 M8 Ultra 三種產品型號，對應與不同應用。

其中，M8 Core 做自動駕駛、導航、壁障的應用，尤其適合較低速的無人駕駛應用場景。

Innoviz：推動自動駕駛汽車的大規模量產

早前雷射雷達行業都沉迷於機械旋轉設計，Velodyne 成為這個市場的「統領者」，他們的機械雷射雷達產品成了多數自動駕駛公司的標配。

但Velodyne 產品價格昂貴。

Keilaf 堅信，固態雷射雷達才是量產版自動駕駛汽車的必備。

2016 年，Keilaf創立Innoviz，其目標是推動自動駕駛汽車的大規模量產。

Innoviz的雷射雷達是基於MEMS技術打造的。

目前已有兩款產品：InnovizPro、InnovizOne。

InnovizPro是一款獨立的固態雷射雷達，主要聚焦後裝市場，包括低速自動駕駛車輛，如擺渡車、礦區車輛、測繪行業等。

其探測範圍可達 150 米，角解析度 0.15°x0.3°，視場角 73°x20°，幀率可達 20 FPS，提供計算能力的則是一塊 FPGA 晶片。

InnovizOne面向 Level 3 到 Lelve 5 級別自動駕駛的產品，車規級雷射雷達，能直接嵌入車輛內部，產品可靠性和性能標準要求更高。

其採用最新版的 MEMS 技術，還升級了雷射器技術。

同時，光學投入上的增加使其解析度有所提升（0.1°x0.1°），探測範圍也增加了 100 米，幀率則進一步提升至 25 FPS，此前用到的 FPGA 晶片則換成了 ASIC 晶片。

目前InnovizOne 的零部件已經投入生產，9 月份產品的總裝就會開始，Innoviz 希望能在年底前展示新產品，2019 年正式出貨。

Keilaf 還透露，公司已經開始下一代產品 InnovizTwo 的研發了。

寶馬也將配備來自 Innoviz 的雷射雷達傳感器和計算機視覺技術，覆蓋 Level 3-5 三個級別的自動駕駛。

Innoviz 與國內 Tier 1企業北京經緯恆潤科技展開合作，將運用恆潤在中國的銷售渠道共同把 Innoviz 的雷射雷達產品和計算機視覺技術推向中國汽車製造市場。

隨著自動駕駛進入產品化和試運營的準備期，行業對固態雷射雷達的呼聲也越來越高。

打造一台成本低廉的車用級別雷射雷達，行業人士對其報積極態度。

曾經計算器和防抱死系統走下神壇，從高不可攀變得非常便宜，靠的就是大規模量產。

他們看來，雷射雷達也會如此。

但雷射雷達量產上車前夜，仍有諸多挑戰需要思考。