新選手和新團隊的出現有助于整個行業降低成本。

大陸集團投資加州激光雷達制造商 AEye，以期獲得可以探測 160 米處低反射小型目標的技術。 （Continental）

日新月異的新興技術領域中上演著怎樣的故事？電子工程師可能最清楚。通常情況下，首先初創企業會帶著自己的創新解決方案進行一輪輪融資；然后行業進入往往曠日持久的洗牌期；接著OEM將根據性能、質量和成本進行原型評估，并進行技術改進；最后，發布產品公告。這個過程萬變不離其宗。 接下來就是一級供應商的舞臺了。憑借自身在制造和成本控制方面的特長，一級供應商將采用最有效的體系結構，盡可能降低成本，并創建一個具有經濟效益的可擴展解決方案。TTP 是一家位于英國劍橋的獨立科技公司，其自動駕駛團隊負責人 Tom Jellicoe 表示，汽車激光雷達行業也一樣。他指出，“目前，市面上還不斷涌現新的設備架構，最終鹿死誰手仍未有定論，該領域內還有創新的空間。” 光電專家 Jellicoe 推測，在新冠疫情之前，全球移動出行感知技術領域大約有 80 到 100 家所謂的“激光雷達公司”。

事實上，2021年真正仍在運作的相關公司大約僅有 20 多家。“這些公司中沒有巨頭，也沒有一家獨大到可以在短期內主宰激光雷達領域。”Jellicoe 表示，“但有跡象表明，激光雷達已經吸引了一些行業巨頭的目光。”比如，曾在 CES 2020 展上發布激光雷達產品的博世公司、照明系統專家公司 Osram 歐司朗等。與當前大多數一級供應商采用對外展開合作或收并購的方式不同，博世走的是內部研發的道路。 目前，Aptiv 安波福（與 Innoviz、LeddarTech）、Continental 大陸（Aeye）、Valeo 法雷奧和 ZF 采埃孚（Ibeo）均已與激光雷達初創公司建立合作或完成收購，以發展傳感器技術，從而在增強型 SAE L2 級 ADAS 應用（一般稱為“L2+”級）和 SAE L4 級自動駕駛應用中分一杯羹。Jellicoe斷言，“我認為，現階段仍未完成千萬美元級別融資的公司，將很難再進入這個市場了。”在 Jellicoe 看來，目前“重量級”的激光雷達初創公司為 Innoviz 和 Luminar。這兩家公司的技術已經獲批應用于量產車型，享有很高的估值。 總部位于以色列的 Innoviz 公司擁有一款名為 InnovizPro 的固態激光雷達，測距范圍為 150米（492英尺），幀率為每秒 20 幀。

該公司還計劃在今年晚些時候推出價格更實惠的 InnovizTwo，主要面向 ADAS 應用。總部位于美國佛羅里達州的 Luminar 則已經演示了測距范圍超過 250 米（820英尺）且FoV達 120 度的激光雷達。這兩家公司最近都通過特殊目的收購公司（SPAC）合并上市成功，完成了資本融資。目前，SPAC 已經成為汽車科技初創公司常用的快速上市途徑，為一些有前途的公司帶來了很高的估值。 “這些公司才是真正能融到很多錢的公司，因為他們手里有訂單。”Jellicoe說，“而且，他們一旦有了新的汽車客戶，量很快就上去了。”當然，行業里也有一些不缺錢的參與者，比如 Alphabet 旗下的 Waymo 自主駕駛汽車開發集團。這家公司曾在2020 年宣布將在 2021 年開始向行業客戶銷售其專有的近距離 360 度激光雷達技術。

光學元件專家Tom Jellicoe表示，市面上還不斷涌現新的設備架構，最終鹿死誰手仍未有定論。（TTP）

OEM希望成本下降10 倍

目前，激光雷達正在從 Jellicoe 口中的“第二代”設備（也是目前市場上最常見的激光雷達）過渡到性能更高、成本更低的第三代固態激光雷達。第二代產品已經登陸廠商的量產車型。第一代激光雷達系統通常僅可以機械轉動，因此需要高達 64 個激光器和探測器。而二代系統具有二維掃描能力，最多僅使用 5 個激光器就可以在水平和垂直方向移動掃描，覆蓋更大的探測范圍，結構也更穩健。

“二維掃描激光雷達目前是車輛最佳選擇。”Jellicoe 解釋說，“它們已經通過了汽車開發周期和資格認證，成本較第一代產品更低、復雜度也更低，但在性能方面可以滿足汽車原廠的需求。目前，市面上已經有好幾款測距范圍達 200 米（656英尺）且視場角（FOV）和分辨率都能達到OEM要求的產品了。” 然而，第二代傳感器設備的平均成本仍在每個 1，000 美元左右。Jellicoe表示，“廠商希望能把這個數字砍掉一個零，即便宜 10 倍。”最近上市的部分型號已經可以將價格控制在千元之內，比如 Velodyne 售價 500 美元的 Vellarray。 繼博世進入激光雷達領域后，其主要競爭對手 Denso 電裝也通過與硅谷初創公司 Aeva 合作而加入競爭。Aeva由兩名蘋果前工程師于 2017 年建立，是今年通過 SPAC 合并上市的四家激光雷達公司之一。

Aeva公司制造的激光雷達傳感器不僅可以提供道路的三維視圖，而且還能測量目標物體的速度，即提供第四維信息。 Aeva 的傳感器采用調頻連續波（FMCW）原理，與 MobileEye 等其他公司正在開發的傳感器一致。FMCW激光雷達是為光纖通信而設計的。“FMCW 是一項非常有前途的技術。”Jellicoe 表示，“通過提供這些額外的信息，FMCW傳感器會發揮很大作用，而挑戰在于激光器。” 傳統激光雷達基于飛行時間 TOF 工作，即發出一個單一波長的脈沖，然后通過記錄脈沖返回時間所需的時間來計算距離。

相比之下，FMCW 激光雷達采用可調諧激光器，發出不同波長的脈沖，而且可以進行調制。這種設計符合光纖通信行業的成本和尺寸要求。Jellicoe說，它們的價格也高達“數千美元”。FMCW 激光雷達技術在汽車中應用所面臨的挑戰是如何將激光器的成本和尺寸都降低至可以集成在汽車傳感器中的標準。“如果有人能攻克這個挑戰，整個行業都將為之興奮，FMCW將成為第四代激光雷達。”

蘋果激光雷達：變局者？

在快速發展的激光雷達行業中，第二代產品的制造商目前風頭正勁。他們憑借集成能力正不斷降低成本。在這個過程中，他們沿用了汽車行業長期沿用的超長產品開發周期傳統，即在初始單元上投入大量設計成本，然后在隨時間推移對其進行優化。 一個棘手的問題是如何使用 MEMS（微電子機械系統）微鏡或其他組件控制光束的方向。“只要攻克光束控制的挑戰，其他設計問題都將迎刃而解。”Jellicoe表示，“如果你能在改善光束控制上下功夫，你就能降低系統成本。”MEMS激光雷達中的反射鏡的精度可達 10 毫米（0.393 英寸）。

它們具有超高的共振頻率，這有助于保護它們免受車輛振動的影響，這也是固態激光雷達的一個特性。 第三代固態激光雷達僅使用三個微芯片，除此之外別無移動部件。其中，第一個芯片可以發射激光光束，第二個芯片用于接收激光光束，而第三個芯片前端有光學元件，負責控制。“優雅而簡單，”Jellicoe如此形容第三代激光雷達，“此外，第三代激光雷達使用半導體元器件，所以很容易組裝、制造和驗證，價格會隨著產量增加而大幅下降。” 正因如此，蘋果進入激光雷達領域立刻引起了 Jellicoe 等其他自動駕駛技術專家的關注。Guidehouse Insights 電動移動出行領域首席分析師 Sam Abuelsamid說，“激光雷達能否將成本降低至能夠廣泛推廣應用的決定性因素在于規模。

”在最近《SAE 自動駕駛汽車工程》一篇專欄文章中， Abuelsamid 指出，蘋果公司的激光雷達與汽車領域激光雷達的組成部分是相同的—同樣類型的激光、半導體和探測器。蘋果公司已經為起售價格800 美元的 iphone12 等移動設備用上了 Flash 激光雷達，這意味著蘋果傳感器的成本可能在幾十美元。 “當市場中出現蘋果這樣的選手時，其他供應商會迅速提高產能，成本快速下降，各個領域都能從中受益，而不僅僅是在消費電子領域。”Abuelsamid解釋說，“由于對激光雷達的需求量很大，蘋果的決定可能會很快將惠及所有想使用或開發激光雷達傳感的公司。” Jellicoe 觀察到，“如果激光的亮度和探測器的分辨率能夠像當初手機攝像頭一樣每個月都會有數百萬像素的優化，那么第三代設備很快就會取得很高的性價比。”

Opsys 技術使用的光量與 Flash 激光雷達相同，但將其面積縮小到僅有一個像素，這比 Flash 激光雷達小 1000 倍。（Opsys Tech）

一種新型激光雷達：Microflash （微閃）

另一家以色列初創公司 Opsys-Tech 則推出了一款面向駕駛員輔助系統和自動駕駛應用的，潛在成本低廉、性能優異的激光雷達，給自動駕駛研發團隊留下了深刻印象。該公司執行董事長 Eitan Gertel 說，“我們創造了一種新的激光掃描類別并稱之為’Microflash’”。 Opsys 技術使用的光量與 Flash 激光雷達相同，但將其面積縮小到僅有一個像素，這比 Flash 激光雷達小 1000 倍。公司的專利電子結構使用 VCSEL 垂直腔面發射激光器，即采用一種半導體激光二極管作為其脈沖光源，SPAD單芯片固態光電探測器作為其接收器。

“我們可以用比競爭對手快 16 倍的速度測量光，”Gertel 告訴SAE。“我們的幀率可以達到每秒 1，000 幀，但汽車廠商并不需要這么高的幀率，所以我們將掃描速度調整至平均每秒 30幀。”他說，Opsys-Tech 激光雷達的測量范圍是 Flash 激光雷達的四倍，而且分辨率和掃描速度也更高。Gertel稱，測試顯示我們的激光雷達測試范圍超過 200 米，分辨率為0.1°x0.1°，“同時在完整 FoV視場角中都可以保持這個水平。” Gertel 說，他預計蘋果在其新款 iPhone 激光雷達中大量使用 VCSEL 激光器可以幫助 Opsys Tech 將成本降至單車1000 美元或單個傳感器 250 美元。“Opsys 似乎已經在測試距離、分辨率、幀率和成本控制方面取得了平衡。”TTP的 Jellicoe 表示，“他們在規模化產品方面非常有經驗，很清楚自己在做什么。”

原文標題：Flash！ 新一代激光雷達已經到來，蘋果將是游戲“變局者”之一嗎？

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責任編輯：haq