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激光雷达行业主要呈现出哪些特征?

传感器技术 2021-01-13 11:23 次阅读

25亿美元市场规模,2家全球头部上市,国内3家明星企业接连完成新一轮融资,2020年激光雷达赛道持续发力,新技术、新产品陆续亮相,创投热度在理性中回归。

自动驾驶、机器人场景的放量应用,为激光雷达注入新一轮活力。2020年新老玩家的同场竞技中,激光雷达行业主要呈现出哪些特征?技术上又有什么新趋势?资本重点考量创业公司的哪些能力呢?

激光雷达市场回暖

激光雷达作为先进探测市场的重要组成部分,行业发展与应用场景深度绑定,其中,3个时间点很关键。2016年,自动驾驶火热,激光雷达市场一路走俏,受到资本青睐;2018年,自动驾驶热度到达巅峰后下降,激光雷达随之波动;2020年,疫情下机器人需求上升,激光雷达开始回暖,资本趋于理性。

据MarketsandMarkets数据,2020年全球激光雷达市场规模预计将近25亿美元,2016-2020年均复合增长率为15%。另据国联证券预测,2020年国内市场规模将达10.2亿元。

2020年1-11月投融资事件数量,虽未有上升,共10起,但3家明星企业,禾赛、速腾、镭神均完成新一轮融资,其中,禾赛科技C轮融资额达1.73亿美元。纵观2016-2020年,融资事件数量于2018年达到峰值,共27起,随后开始下降。主要受自动驾驶商业化落地周期长,投资更理性的影响。

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从资本构成看,主要呈2大特点:1)行业发展早期,自动驾驶风头正劲,多是汽车相关资本布局,清研资本2年间8次出手,北汽2次投资速腾聚创。2)2019年起,美元、头部人民币基金增多,市场趋于理性,技术方案是关注重点,如IDG投资北醒光子、光速中国投资禾赛科技等。

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再看二级市场,2020年2家头部公司上市,同样为行业带来利好。9月,激光雷达龙头公司Velodyne借壳上市;12月,头部Luminar通过SPAC合并登陆纳斯达克。

激光雷达,即激光探测和测距,主要通过测量激光发出、收到回波的时间差,确定目标方位、距离、形状。广泛应用于机器人、无人驾驶、移动设备、军事、3D打印等领域。

激光雷达玩家群雄逐鹿,据青桐资本统计,国内目前共46家入局。其中不乏速腾、禾赛、镭神等明星企业,但目前市场集中度不高,有技术优势的创业公司依旧有机会跑出。那么在这个理性发展阶段,2020年激光雷达赛道有何发展新特征呢?

2020年行业4大发展特征

伴随着自动驾驶行业信心重振,机器人场景持续放量,2020年国内激光雷达市场开始回暖。纵观今年行业发展,主要呈现以下4大特征:

1.技术热点:硅光、FMCW、OPA

激光雷达的技术路径众多,各厂商都在探索不同技术方案。激光雷达,按照结构不同,如图所示,分为3种:机械式激光雷达、混合固态激光雷达、固态激光雷达。其中,固态激光雷达是目前行业公认的发展方向,具有体积小、成本低的优势。

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具体到固态激光雷达整体实现方案,相控阵OPA是近年行业热点,FMCW与之深度结合,在远距离探测、抗干扰上优势明显,据智东西研究,将逐步成为很多厂商在测绘方案上的首选。

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芯片技术路径上,硅光也是行业“热词”,其主要将光芯片、探测器芯片集成于同一硅基衬底。硅光的价值之一,在于大幅降低固态激光雷达成本。来自松禾资本数据,若光芯片大小设计为600平方毫米,基于硅光的OPA固态激光雷达,预计成本可控制在40美元以内。另据国科光芯数据,采用硅光可将昂贵的相干探测技术简单化,附加成本很低。

2.成本:实现突破,迎来千元级产品

成本是激光雷达最大痛点,影响其量产。早在2007年,Velodyne就推出64线机械式激光雷达,售价高达8万美元,主要因为机械式的结构复杂、精密光学元件多,成本高昂。

历经13年,激光雷达技术、价格不断迭代,2020年国内迎来千元级产品。1月,大疆览沃发售的Horizon、Tele-15两款产品,售价分别仅6499元、8999元。成本的降低,无疑将带动激光雷达的放量应用。

疫情期间,也出现一个特殊现象,部分激光雷达价格上涨,这是由于上游供应链价格上涨、供货周期变长导致。据镭神智能官方数据,因供应链减产,2020年3月其全线激光雷达产品价格上调20%。

3.场景:机器人领域成新增量

作为一种硬科技,应用场景是激光雷达发展的重要“堡垒”。激光雷达的应用,涵盖机器人、无人驾驶、移动设备、军事、3D打印等领域。其中,机器人、自动驾驶,是目前最广泛的应用场景。

1)机器人:疫情下催化激光雷达“走红”

机器人需求爆发,是2020年激光雷达应用场景的一大亮点。那么机器人为何装载激光雷达?以应用较早的AGV为例,其主要出于2方面考虑:1)需要避障功能。AGV多采用磁轨导航技术,无法自主避障,激光雷达可解决该短板。2)导航视觉方案需优化。激光雷达可实现路径规划,不用额外安装反光板,定位精度、路径柔性高。今年,激光雷达在工业领域持续放量,据中国移动机器人产业联盟数据,预计2020年AGV市场规模将较上年增长20%。

同时,激光雷达在C端应用场景需求一路走高。其中,扫地机器人销量暴增,据京东数据,1-9月扫地机器人销量同比增长91%。科沃斯、小米、美的、云鲸等激光导航式扫地机,主流都采用EAI激光雷达方案。在手持终端场景,今年iPhone 12 Pro系列、iPad Pro都配备了激光雷达扫描仪。

2)自动驾驶重振旗鼓,陆续规模量产

安全是自动驾驶的“第一要义”,作为高级自动驾驶传感器的主力担当,激光雷达方案安全性更高,据ElecFans,可达99.99999%,摄像头、毫米波雷达等传感器仅保证99%。

自动驾驶场景,目前处于回归理性时期,多数在研发测试阶段。据智能车联数据,截止2020年6月,北京已向13家企业共77辆自动驾驶汽车发放测试临时号牌。青桐资本与业内创始人、投资人交流认为,预计未来5年将基本实现落地。来自摩根大通数据,2025年中国自动驾驶市场规模预计超71亿美元,5年间年均增长率将达33%。

另外,激光雷达技术在自动驾驶领域历经了从机械式到固态的演进。目前,陆续开启规模前装量产,6家乘用车企先后宣布在量产车搭载激光雷达方案。2018年,奥迪A8搭载法雷奥4线SCALA激光雷达,2020年小鹏称其2021年新款车型将搭载激光雷达。

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4.玩家:科技巨头跨界入场,竞争白热化

激光雷达玩家,国内目前共46家入局。其中,3家明星企业入局较早,融资进入中后期,包括速腾、禾赛、镭神;另外也有初创公司专注前瞻技术,如北醒、北科天绘、国科光芯等。以采用FMCW技术的公司为例,目前仅3家,据公司官方数据,洛微已初步完成样品;光勺计划今年第4季度实现量产。这些企业都属于激光雷达领域的“原住民”,其在技术路径、扫描方式、探测方式、应用场景上的方案详见下图。

另外,今年华为、大疆两大科技巨头“跨界”入场,也加速了行业竞争。2020年华为、大疆览沃先后发布采用旋转扫描架构的混合固态激光雷达,12月21日,华为正式发布车规级96线中长距激光雷达。

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纵观国内激光雷达市场,本土企业在成本上有优势,国外玩家仍面临“水土不服”的问题。2019年Velodyne宣布退出中国市场,其产品售价高昂,从3999-70万美元不等,相对国内品牌缺乏价格优势。

激光雷达新老玩家“同场竞技”,技术、量产是行业公认的2大竞争力。那么,2020年技术上主要呈现什么新趋势?量产上投资机构主要关注哪些能力呢?

激光雷达创投新风向

2020年市场趋于理性,资本出手时重点会从哪些方面考量?青桐资本与赛道相关创始人、投资人交流后认为,根据标的发展阶段不同,有2大方向:1)初创公司,主要看前沿技术;2)发展到一定阶段的公司,主要看量产。

1.初创公司考量点:技术路径

所谓前沿技术,主要看其在探测距离、探测精度的性能是否提升,能否解决成本痛点。激光雷达技术方案众多,各家都在探索验证阶段。其中,硅光、FMCW作为新技术趋势,近年受到创投广泛关注。

1)硅光:IC到PIC的演进

硅光方案,将复杂的光学器件,集成在一颗硅光芯片,采用CMOS工艺加工。运用该技术的激光雷达,具有2大优势:体积小、成本低。据国科光芯数据,目前技术可将整个模组的IC部分也集成在硅光芯片,或分开两片加工,用Flip Chip、BSI、TSVs等成熟工艺贴合,实现小型化、成本最小化。

硅光方案的配合,也可解决其它技术路径本身的困境。早期OPA发展中,阵列数较小,旁瓣、发散角、扫描角度等问题严重,结合硅光,阵列数增加,以上问题可大幅改善。

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在激光雷达领域,硅光尚处于萌发阶段。但其并非新生技术,1985年由美国贝尔实验室提出,目前广泛运用于光通信领域。全球在激光雷达应用硅光的玩家较少,国外有Analog Photonics、Voyant Photonics、Scantinel Photonics等;国内仅2家,国科光芯、洛微科技。其中,国科光芯于2019年完成新一代硅基光学OPA固态激光雷达芯片流片;2020年洛微推出基于硅光OPA的200线纯固态成像级激光雷达。

材料、工艺、光源集成这3大要素,是目前全球硅光技术普遍面临的难点。但国内整个行业、入局企业也在逐步攻克这些世界性难题。陆续打通硅光工艺平台,各地建设硅光Fab平台,如中科院微电子所、中国电科38所等,为硅光激光雷达量产打好基础。

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2)FMCW:测距技术的“冉冉新星”

激光雷达的测距方案,主要有2种:FMCW、ToF。其中,ToF是主流方案;FMCW近年受到创投瞩目。其又称调频连续波,主要通过在扫频周期内,发射频率变化的连续波,利用频率差、多普勒效应,确定物体位置、测量物体速度。

业内有观点认为,FMCW有4大优势:探测距离远、灵敏度高、成本低、功耗低。据高工智能产业研究院,FMCW的灵敏度超ToF十倍,功耗比其低1000倍。

在激光雷达具体应用上,FMCW目前还处于试水阶段。主要因其技术门槛高,对系统集成、信号处理算法方面要求严格。全球采用该技术的玩家不多,自动驾驶领域有Analog Photonics,消费领域AEVA、Point Cloud等公司入局。国内现在也仅3家,分别为国科光芯、洛微科技、光勺科技。

技术的前沿,使FMCW创业公司获得全球巨头青睐。2018年宝马、丰田投资Blackmore,2019年光学巨头蔡司独家投资Bridger Photonics。

2.一定阶段企业考量点:量产能力

激光雷达赛道百家争鸣,产品谱系日益丰富。量产,成为投资机构对发展到一定阶段企业的考量重点,主要可细分为4个维度:

第一,应用场景能否起量。据高工智能产业研究院数据,L3以上自动驾驶方案必备激光雷达,按整车装配2-4个,单车成本800-1600元,市场渗透率20%估算,国内激光雷达市场规模将超150亿元。

第二,价格、产能能否支持规模化。这要求产品内部模块在设计时,需考虑适应量产的模块,减少人工介入环节,并在后期大批量生产的供应链上,做好储备。

第三,能否通过车规级测试。激光雷达产品达到车规级,需通过3个标准认证,进行车规振动、冲击、温度循环等试验。目前,国外仅法雷奥SCALA是唯一量产的车规级激光雷达;2020年11月,镭神智能CH32混合固态激光雷达,在国内率先通过车规级认证。

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第四,有绑定的大客户。激光雷达产品性能,离不开客户需求,大车厂在性能、价格、车规、可靠性、质量等层面都有明确指标,可使激光雷达研发企业少走弯路,并有持续订单。

总结

2020年,随着扫地机器人持续起量,激光雷达逐渐从自动驾驶的“神坛“,走向更大众化应用场景,需求快速攀升;同时,部分车型自动驾驶方案落地,也为该赛道带来进一步利好。据Velodyne,到2022年其市场规模将超120亿美元。

历经13年发展,激光雷达赛道加速洗牌。众多留存玩家中,既有在行业“摸爬滚打”多年的实力玩家,也不乏具备前沿技术优势的初创公司、“来势汹汹”的科技巨头。

激光雷达技术路线百家争鸣,目前尚未有明确的技术方案胜出。我们注意到,传统机械式、半固态激光雷达,在成本、三维点云技术等方面遇到瓶颈;全固态激光雷达,在消费级、车规级场景持续推进,但也面临着分立式、集成式2种技术路径的思考。

从整体行业发展趋势来看,主要有2大亮点:第一,采用OPA、相干探测的技术方案,正逐步被客户认可,并获得资本关注。这2种技术并非新概念,2020年其技术突破取得实质性进展。第二,硅光CMOS技术,目前海内外多家厂商正积极研究、突破。硅光现阶段向光传感场景延伸,除了考验厂商在光子集成技术方面的积累,更注重对材料体系、集成工艺、流片工艺、封装工艺等全流程的把控能力。作为芯片级的集成方案,硅光在未来超低成本、超高可靠性的全固态激光雷达方案中,也将占据重要环节。

原文标题:激光雷达:成功“破圈”,驶入量产快车道

文章出处:【微信公众号:传感器技术】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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聚在ELEXCON丨2021深圳国际电子展圆满落幕

时擎科技作为一家专业的端侧智能处理芯片和解决方案提供商,除了旗下AT1000和AT5000系列的芯片....
的头像 西西 发表于 09-29 16:25 3293次 阅读
聚在ELEXCON丨2021深圳国际电子展圆满落幕

iPhone13新包装已被华强北破解

近日,有消息称iPhone 13的外表新包装已经被华强北破解。而根据苹果官方的最新消息,苹果公司此前....
的头像 lhl545545 发表于 09-28 11:14 3772次 阅读

荣耀称不造车,但会长期坚持和车企合作

 近日,荣耀公司举行了关于笔电新品的发布会,随后正式发布了笔电新品。发布会结束后,当荣耀集团公司的C....
的头像 lhl545545 发表于 09-28 10:34 1369次 阅读

激光雷达的工作主要分成四大部分

激光雷达可以高精度、高准确度地获取目标的距离、速度等信息或者实现目标成像。激光通过扫描器单元形成光束角度偏转,光束与目标...
发表于 09-13 06:30 0次 阅读

智能驾驶数据网络时间同步

智能驾驶数据网络时间同步(PTP时钟服务器)分析随着汽车电子的日益复杂化以及汽车电子电气架构(EEA)的升级,人们对于联网...
发表于 09-03 07:34 0次 阅读

一种不依赖于棋盘格等辅助标定物体实现像素级相机和激光雷达自动标定的方法

主要内容本文提出了一种不依赖于棋盘格等辅助标定物体,实现像素级相机和激光雷达自动标定的方法。方法直接从点云中提取3D边特征...
发表于 09-01 07:42 0次 阅读

中标自动驾驶教育大项目,获海外批量订单 | PIX秘笈分享 精选资料分享

2021年7月,PIX 的产品持续获得市场和客户的认可,取得高速增长的佳绩,中标了单个项目在数百万元的自动驾驶教育项目,同时获...
发表于 08-30 08:15 0次 阅读

SLAM的相关知识点分享

         研究生期间进行了基于2D激光雷达的SLAM的研究,当时主要做了二维激光雷达的数据处...
发表于 08-30 06:13 0次 阅读

汽车自动驾驶产业链深度研究报告:自动驾驶驶向何方 精选资料分享

(报告出品方/作者:国金证券,翟炜)报告综述产业链与市场空间:当前我国自动驾驶正处于 L2 向 L3 级别转化的阶段,预 计 202...
发表于 08-27 07:21 101次 阅读

如何打造自动驾驶「自行车」的呢

自行车什么时候能实现「自己行走」呢?自行车属于欠驱动系统,如果不进行控制就无法实现稳定站立最近,B站野生技术协会野生钢铁...
发表于 08-26 09:23 101次 阅读

基于ld303+树莓派的自动驾驶

课设开题开太大扯到dan了。做了一个自动驾驶相关的东西 ,百度搜了下自动驾驶的两大模块,一个是毫米波雷达,一个是激光扫描雷达...
发表于 08-18 06:02 101次 阅读