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激光雷达专家交流电话会

发布时间:2022-09-25 09:52:13 来源:华体会hth体育官网 作者:华体会hth体育门户

  因为现在上车的车型越来越多,已经有很多车要发布,所以行业还是处于供不应求的状态,而且整个激光雷达的产业链,包括芯片也受到了疫情的影响。目前几个头部的激光雷达厂商最核心的问题是进行批量生产,规模可能从几万到几十万的不等。上半年由于深圳、东莞、上海的疫情生产压力很大,总体上目前推进的速度还是可以的。但今年预估出货量会比年初有一些下滑。下滑主要来源于整车厂的节奏放缓。

  激光雷达目前真正批量上量仍会以 MEMS和转镜式方案为核心。像速腾、禾塞、华为、图达通是今年主要的代表厂商。像一径之类的二线厂后期逐步会起来,所以在未来的 5 年内要大规模上量,MEMS和转镜都是最优的解决方案。

  Flash方案:目前成熟度不是特别高,原因在于Flash 需要大面阵,包括接收端的SPAD大面阵。今年索尼已经开始量产VGA方案,现在处于样品阶段。VGA对于探测 50 米甚至更长一点的距离,它的分辨率还是不够的。还有发射端像大面阵的VCSEL芯片,它的可量产性、良率都是需要考量的。所以 Flash方案至少未来一两年能够量产还是有比较多的挑战。

  FMCW方案:无论国内还是国外,下一代的激光雷达都定到了FMCW方案。这个技术方案现在看起来最快样品可能都会在2025年推出,基本上以美国的英特尔或者 AEVA 为主。虽然国内不管是速腾、禾塞还是华为,也基本定标在25甚至26年有一些阿尔法的工程样品,但是真正转量产可能会更晚一点,因为从方案来看,从光源到接收端相关的相干的硅光芯片以及相关的产业链还需要很长的时间。

  OPA方案:会更晚,因为OPA仅仅是取代现在以 MEMS或转镜式的扫描方式,也可能去匹配FMCW 的方案。综合来看,基本要等 FMCW 的技术成熟以后,OPA的方案才会陆续推出来。现阶段OPA方案的功损耗大,它的旁瓣效应以及整体灵活性和芯片的成熟度问题解决难,在主雷达上面使用的价值远远不如现阶段 MEMS 和转镜更合理。

  综合来看,扫描方式来看MEMS和转镜,尤其是MEMS会是未来的主流,即使FMCW第一代量产,也会以MEMS或转镜式中的某一种扫描方式为主。今年虽然起始会比较难,但是随着后面车型陆续出来,尤其是像今年国内发布的车型越来越多,包括明年国外还有宝马、奔驰、大众和沃尔沃的车型也会陆续发布,基本上未来三年处于高速发展阶段,同时也是行业进行的第一轮洗牌阶段,这个阶段更看重的就是规模化量产能力,即车规质量控制能力、成本的控制以及交付能力。到第二阶段要看的是技术迭代情况,这个也是未来三年后重点要去关注的大方向。简单讲激光雷达目前正处于即将上量的阶段,尤其在下半年,虽然量可能会比今年年初预计的少一些,但整个行业的确定性还是非常高的,未来几年也是技术收敛,进行行业洗牌的一个阶段。

  Q:疫情对激光雷达的进度还是有一些影响,那目前国内外厂商对于激光雷达上车的意愿如何?

  A:首先疫情肯定至少影响两个月,即使现在上海所有恢复,但也需要一个过程,因为涉及到产业链的上下游,而且现在恢复也不是100% 到岗,所以总体上影响是一定存在的。其次上车的确定性应该是非常高的,因为基本上目前激光雷达价格在800美金左右,整车厂能接受,而且现在车内基本上都是 20 万起步甚至到 40 万不等的价格,现在大家也能接受。今年甚至明年上半年主要是国内为主,最开始是小鹏,现在马上就是理想、长城、广汽、上汽陆陆续续都会进行发布,明年其实就是以欧洲车厂甚至北美部分的车厂为主,所以整体确定性是非常高的。但现在最核心的问题还是在于交付,目前就以目前激光雷达厂商来讲,大的去年大概定点就几千,小的定点可能就是1000-2000的规模。今年基本少的3-5万,多的10-20万的交付目标,再叠加上半年的疫情,下半年的疫情还存在不确定性,交付压力是非常大的。而且交付的同时还要保证质量。为什么说今年和明年是一个关键的年份?虽然市场的确定性非常高,但核心在于谁能够把握机会,稳住自己的地位,目前看是最核心的一个因素。

  A:首先 905 和 1550 的价格肯定不一样,800美金基本是 905 的价格,1550的价格会贵很多,要2000 美金起步甚至更贵,Luminar甚至3000-4000 美金。但这个跟它的规模和产业链成熟度有很大关系。所以国内基本上除了蔚来以外,现阶段几乎全是905,因为905产业链更成熟也更便宜。

  905方案目前600-800美金的价格甚至是不赚钱的,所以我觉得未来2-3年甚至到2025年,价格不会降很多,到500左右就差不多了。因为今年和明年上半年,重点关注的是能不能快速上量而不是赚不赚钱,要保障的是能不能批量上量,这样才能和友商拉开差距,有了量以后才会谈成本。所以未来的一年内,不会去特别关心成本,只要不至于大幅亏钱,能批量量产,其实可能都能接受。到明年下半年甚至后年,在规模化量产和质量稳定的情况下能否进一步控制成本,然后价格才可能会逐步略微的下降。我认为2024年可能大家会更多的去进行成本控制。那时候梯队的变化就比较明显了,这时候就看能否自我循环等。

  综合来看,到2025年905的价格主要在500 美金左右,再低可能 400 多一点,但基本上很难低于400。2025年1550可能会不一样,首先用的人比较少,目前其实就蔚来在用,明年欧洲车厂可能会用一些,海外基本上后期1550用的量会更大一点,因为他们基本上是以像robot taxi 这种L4以上的级别商务车为主来进行推广,所以可能对 150 的需求会更高。所以1550的价格可能会维持在2000美金以上,短期内到2000以内还是有难度的。一方面,量比905小,905:150的量大概2:1或者3:1的关系。所以总体上来看,未来价格降幅不会特别大。

  Q:您刚才主要是以波长的维度去做价格区分,但具体到扫描方式呢?比如MEMS和转镜未来的价格走势?

  存在的技术问题:首先MEMS的整个工程方案复杂度要比转镜小一些,因为用MEMS做二维扫描用的光源会比较少,比如速腾就用了5个光源,接收端也就是5个接收器。一个是MEMS芯片比较难,其次做二维扫描要把五个光源跟MEMS芯片做系统架构的适配和算法的调试以及组装精度,这块是比较难的。但其他的安装是相对比较简单的,因为只用5个光源,所以用的物料也是比较少的。

  MEMS更便宜的原因:当MEMS和转镜式方案都成熟的情况下,MEMS的成本肯定会更便宜,一方面是因为它用的核心物料更少(光源少了对应的驱动、数据处理的芯片也会少很多)。另一方面装配工程上面的复杂度也少了,只要他解决了技术问题,装配效率是能上来的。

  Q:单车的激光雷达搭载数量基本在1-4个,从性能和功能的角度看,您觉得未来主流的方案会是什么样的趋势?

  A:车搭载激光雷达的数量由两个因素决定,第一个就是单车FOV 能做到多大,第二个就是车卖多贵。常规来讲,1550 方案现在大家只能承受一个,没办法承受两个; 905方案目前单车搭载在1-3左右。目前看单车价格在二三十万以内的一般最多搭两个,基本在左前和右前各搭一个,这个其实跟FOV有关系,像速腾MEMS芯片,每个大概转25度, 5个就是 125 度,垂直方向也是25度,所以它需要在左右两侧都搭一个,才能保证前方的视场角比较好。像理想L9是一个转镜的方案,角度没有那么大的限制,可能基本搭一个就够了,这个方案相对贵一些。另外也和车成本有关,如果车很贵,它可以承受两个甚至三个,搭载三个未来可能会是高端车型,比如主雷达一个,两边搭两个补盲雷达,例如加 Flash 的方案或者加更便宜的 905扫描方案也可以,这是基于车定位达到三四十万以上的情况。

  原则上乘用车一般装三个已经到顶了,未来L4/L5可能会装到 5 个,未来的极限可能是大概在 5 个。左后右后也可以配备Flash激光雷达。

  A:总体上对这两种方案都不排斥。因为MEMS方案现在在等速腾量产,一径还没有量产;其他厂商包括像图达通、Luminar其实都是转镜方案。其实短期内主机厂目前对于成本没有那么强的诉求,目前是要保证这个东西能用而且不出问题。所以总体上主机厂现在并不会一定要选某一种,因为也没那么多选择。MEMS存在稳定性的问题,转镜配重结构成本的问题。主机厂更多的考量是第一价格合适;第二确实效果不错;第三只要质量上没有什么大问题基本就会上。

  Q:关于MEMS技术路线主要有哪些问题需要突破?厂商为了弥补这些方面的短板和不足做了哪些努力?

  A:MEMS振镜首先是受限于车规级的共振,尺寸不能做得很大。因为尺寸做大以后,它的共振频率就会下来,很容易和车的某个时间点的震动频率出现交集。第二个MEMS需要有比较大的扫描角度,如果尺寸变小振动幅度就也会变小。所以要在这两个里面做一个折中选择。其次不管是速腾还是一径的方案,都是用多个光源摆在不同的位置,同时往MEMS镜子上打。镜子可能扫描20-30度的范围,如果只有一个光源打过去,最后它的反射是跟震动的角度有直接关系的,可能也就扫描 20 度。目前厂商通过用多个光源摆在不同的位置进行组合,最后都打到MEMS镜子上去解决MEMS产品的视场角不够的问题。

  但现在即使这样去解决,MEMS的扫描频率和可靠性还是存在于工艺上的不稳定性。核心在于需要很好的MEMS芯片的晶圆厂加工,目前能稳定做的也不是很成熟,目前主要国外做,存在交期不稳定等问题。但总体上看这个技术还是值得期待的。

  A:不一定会去布局晶圆厂,但一定会布局主导这个设计,同时跟晶圆厂深度绑定。首先镜子是定制的,没有通用的镜子,是跟整套光学设计和车规设计有直接关系。所以可以理解这些激光雷达厂商都会去主导这块设计。需要找到一个稳定的成熟的晶圆厂合作,同时保证稳定性是需要时间的。是MEMS厂家的核心技术。

  Q:目前FMCW和OPA的方案进度是怎么样的?您目前比较看好行业里哪家?

  A:FMCW 基本上比较确定,只要量产成产品,基本就是硅光技术来做,尤其接收端,发射端可能直接用窄线宽光源,再搭配转镜扫描MEMS扫描等。接收端它需要做相干接收,要想做到可量产化,还是要用现有的硅光技术去做。行业目前还是以美国为主导,主要是英特尔另外就是Aeva,目前最快2025年会出来。综合来看,纯芯片公司要想把这个东西做好难度很大。因为FMCW只是原理,发射端是要去匹配的,要窄线宽、扫频还要匹配光源,基本上发射端所有的光源也是定制的,而且要匹配接收端的性能指标是怎么样的,纯做硅光芯片的公司去做模组,难度大。此外对激光雷达的理解也很重要,做相干接收,规格尺寸定义等,配套软件算法等是换换相扣。

  英特尔是这个行业布局比较早的,Aeva也是布局比较早。但其他的比如一些新创的公司或者原来做光通转过来的如果纯做雷达的话难度还是挺大的,他们都没做过雷达,FMCW可能已经是第二代甚至第三代的产品,那这些公司不可能不做第一代直接做第三代产品,对车规和车厂的要求都不了解。所以纯做FMCW还是要和现有的激光雷达公司合作。比如像国内速腾、禾赛、华为等,他们的 FMCW的布局也刚开始,很多东西还搞不定,可能互相深度合作是一条路。

  Q:一旦这两条路线实现量产,可能会对现有的技术路线进行替代。那具体的节奏您判断是怎么样的?

  A:25年是真正能上车的产品进行定点测试。要量产起来起码到27-28年了。行业会三六九等,不会替代TOF。905 或者1550的Dtof在未来的五年甚至更长时间会是主流方案。FMCW即使出来早期有可能匹配的还是MEMS或转镜做扫描部分。

  A:是的。因为opa 损耗很大,还有旁瓣以及算法也比较难,芯片生产也很难。短期来看,单纯用OPA做扫描价值不是特别高。它未来大概率要和FMCW配合,形成一套统一的方案,这样它的价值就起来了。

  Q:目前可能大家认为SPAD会逐步替代APD,目前SPAD推广的进度大概是怎么样的?它目前的生产、制造包括应用的瓶颈主要是在什么地方?

  A:这个观点是对的,905方案SPAD阵列会取代APD毋庸置疑,现在很多厂商使用索尼的方案。第一现在单颗 APD比较贵;第二工作电压很高,功耗其实挺难的,还有匹配的电路,APD上百伏的电压不太可能和后面的读数电路集成;第三是分辨率上不去。SPAD 的好处就在于可以实现数字输出,微弱的信号都可以放大。但是SPAD的难度在于它小批量的阵列,需要把阵列规模做大才能将性能优势发挥出来。现在用的都是QQVGA或者QVGA的产品,是不够的。目前索尼正在量产的一款VGA大概 30 万像素。后面核心点在于需要将像素进一步提升,难度大,手机的CIS都是几千万的像素,可见光可以把探测器的尺寸做到1-2微米,硅对可见光的转换效率很高,但激光雷达在905纳米,处于临界状态,在往上硅对它不吸收了,所以传感器尺寸基本在10微米以上,所以同样面积下传感器的数量不够大,所以一方面工艺的优化提升光电转换效率,如10微米降低到6微米,同样面积的传感器像素数量就会有快速提升,就会延长探测距离,这是目前主要的难点。这块和读数电路做到一块的,所以索尼在这一块的优势还是很强。

  A:以禾赛和速腾的方案做对比。从光源角度来讲,禾赛用的是VCSEL,光源成本应该在 100 美金以上,因为他用了 128 颗,一颗不到1美金,未来可能会在五六毛钱美金。然后转镜就是一维转镜,再加一些球面镜、非球面镜棱镜等加起来可能大概400-500人民币左右。接收端用的是索尼的方案,接收端索尼成本可能会比光源贵一点,也许100多-小200。FPGA大概30美金左右。所以基本上现阶段应该在200多到300,未来他可能要做到150 以内。速腾的方案就会便宜一些,它的 MEMS镜子现阶段如果没有量产可能也会比较贵,要300-400。但如果量产的线人民币都能搞定。现在转镜可能500多,未来也得200-300。光源欧司朗的差不多5美金,但MEMS镜子肯定是便宜的,接收端的 APD可能也要六七美金一颗,当然还要封装,直观看它的成本肯定有比较大的优势。

  优势是否能体现,那还是要看振镜稳定性,算法等,但整体看速腾还是走在行业最前面。

  Q:从收发芯片以及光学元器件包括扫描器件、后端的处理芯片等这些环节国产替代的难度怎么样的?

  A:其实现在大家都在观望,包括EEL、VCSEL,SPAD其实国内目前也有一些初创公司在做,虽然总体相对于索尼还是有比较大的差距,但还是有机会的。因为第一阶段大家追求的是量,先把量做起来。第二阶段才会看成本。所以只要国产芯片验证通过,大概率都会去做替代,成本才能下来。

  Q:在激光发射这个领域可能国产替代会更容易一些,接收端的话可能难度稍微高一些?

  A:可以这么理解,毕竟是成像的东西,发射端的要求会更高一点,尤其现在需要做 SPAD array 的阵列,要匹配读数电路,而且还对晶圆厂有比较强的要求,相对而言集成度要求会更高,还有系统的算法,所以它的替代门槛会更高一点。

  A:目前905方案需求主要是国内。从芯片端来看,激光器基本上EEL以欧司朗为主,VCSEL 以Lumentum为主,但是需求量其实还没有完全起来。国内的替代可能最快在今年下半年甚至年底才会真正有量起来,总体上国外降价的意愿也不是很强,索尼的竞争门槛是这里面是最高的,所以未来格局可能它这一块是最好的。FPGA短期门槛也比较高,车规级主要用赛灵思的,国内也有一些AISC,但出于早期。国内现在第一阶段都还在自研比如激光器的 driver 或者接收端 APD 的TI,这些价格也很便宜,两三毛钱,这个替代也是比较容易的。我认为国内现阶段光学这块无论国内还是国外未来可能都要依托以国内为主,可能部分在台湾,总体上不管谁起来,国内这几家都是主要的受益者。芯片端就刚刚提到的这些公司都是有机会的,尤其是国内后面激光雷达规模起来以后。

  Q:计算端目前以FPGA为主,未来还是倾向自研ASIC,那您觉得这块要求整个激光雷达公司具备哪些能力?

  A:目前头部这几家都在布局,后面大概会是ASIC化再加FPGA,部分功能集成到ASIC,再集成FPGA配套,至少短期内未来两三年还是这种方案。国内这几家现在也都在做ASIC的能力的布局和储备。

  Q:现在不能把FPGA 替换掉的原因要是什么原因呢?是因为算法还没有固化下来?

  Q:对于激光雷达厂商来说,他们的竞争力主要还是在芯片和算法上面,您感觉哪些公司能脱颖而出?

  A:其实今年和明年是行业洗牌和确定行业地位的一个关键年份。我觉得短期内芯片不是最核心的。未来三年内能不能决定在行业里异军突起核心主要有两点。第一点是工程能力,因为它的组装其实还是很复杂,还有复杂的光学以及很多的芯片,还有配套后面的电路,然后整个模组还要过车规,其实工程难度会非常大,是否能批量化稳定的供应,是未来对所有人的考验,创业公司有短板的,很多东西没接触过,不知道。第二点是算法的迭代能力。所以后面两年来看,工程能力和算法迭代能力是最核心的。中短期的门槛就是算法能力和工程能力,长期来看就是做到大规模量产的同时还能把成本做到最优。

  A:算法现阶段还没有完全显现出来,无法量化这个差异。算法的兼容性,可能还没到这个阶段。

  A:不同的整车厂可能会不一样,比如像新势力小鹏本身它算法能力很强,它一定会介入原始数据,最后走的还是算法的融合,融合不光是激光雷达的算法数据,还有摄像头以及未来的毫米波雷达、v2x的数据。但传统车企比如上汽,广汽、北汽是没有能力去解决这个问题的,可能就是把激光雷达的数据越接近应用层越好。不同的主机厂有不同的诉求,所以芯片化肯定是未来中长期的核心竞争力,但在未来一两年决定性的是功能能力,长期看算法和芯片能力是核心。

  Q:如果之后激光雷达技术路线出现变动,会不会对整个竞争格局尤其是龙头带来非常大的一个冲击,甚至可能重新洗牌?

  A:个人的理解。技术路径逐步明确,对主雷达来讲,未来5-8年扫描方式一定是MEMS和转镜。扫描方式又决定工程,这个扫描方式的技术是中长期门槛里面非常关键的因素,第二芯片方案选型如EEL和VCSEL等,这些芯片大家的差别不是特别大,因为可以理解就是都式可以买的自己又做不了。其实核心点建立在光学框架和架构,以及对应的系统算法上,及匹配的车规可靠性上。

  洗牌在于选择的MEMS和转镜架构是否能在工程上转换成产品。现阶段是两套架构的工程能力上的洗牌,往后,留下来的公司还是有机会的,即使FMCW也不是其他的经验都不重要,还涉及到很多的场景和理解,以及对场景在车上的深度理解。英特尔这些公司可能有优势,毕竟有Mobileye,Aeva领先,甚至部分硅光领先英特尔,但其他的公司,不见得能超过现有的激光雷达的玩家。整个竞争格局的关键时期就是未来两三年,能出来的公司存活没问题,就看能不能持续领先这个市场。

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