“ 2022年,激光雷達放量元年已經到來。”
上期,36氪河南重點介紹了國內激光雷達產業鏈圖譜《中國激光雷達產業鏈圖譜》,本期繼續介紹國外激光雷達產業發展情況。
今年8月,Innoviz再獲大眾40億美元激光雷達訂單。如今,國內外市場需求正在猛增,激光雷達行業已然成為風口,國外各大巨頭也紛紛入局,力爭在這條賽道中占據有利位置。
概況
激光雷達是通過發射激光束作為來探測目標位置、速度、結構等特征的雷達系統。與其他雷達系統的原理類似,激光雷達是向目標發射探測信號,然后將探測目標反射回來的信號與發射時的原始信號進行比較,通過一定算法獲得目標的相關信息,包括目標距離、方位、速度、甚至形狀等。由于激光具有高亮度、高相干性以及良好的單色性和方向性,激光雷達常有測量準確、不易受擾等優勢,使得激光雷達在自動駕駛技術發展之初就受到了青睞。
從結構上看,激光雷達分為四大部分:發射模塊、接收模塊、掃描模塊、控制模塊。在激光雷達工作時,發射模塊負責發射激光,掃描模塊負責對特定區域進行掃描,接收模塊探測回光,控制模塊則對點云圖進行處理,最終完成探測。
當前,激光雷達行業還處于技術迭代的發展階段。激光雷達在測距原理、激光波長、激光接收、掃描方式四個方面均存在不同技術路線,其中,測距原理與掃描方式這兩方面最受關注。按掃描方式,技術路線從機械式向固態演進,混合固態占據當前主流。按測距原理,ToF技術路線是當前主流,FMCW則是重要發展方向。
36氪河南整理
激光雷達簡史
1916年,愛因斯坦提出光的受激發射理論。從此,人類對激光有了初步認識。
1960年,第一臺激光發生器被研制出來。1969年,美國登月時在月球表面安裝了一個類似鏡子的后向反射器裝置,在地球上向該裝置發射激光,人類測得了精確的地月距離。
但從2005年開始,一位“不務正業”的音箱公司創始人,一場自動駕駛比賽,讓激光雷達真正進入了新篇章。
原本做音箱的Velodyne,其創始人David Hall在2004年創新性地開發出360°旋轉式激光雷達,并于2005年參加了DARPA無人駕駛車挑戰賽。雖然最終因車輛機械故障而退賽,但這個安裝在車頂的巨大傳感器,令激光雷達一時受到廣泛關注,Velodyne也從此轉型潛心開發激光雷達。
到了2007年的DARPA城市挑戰賽,最終完賽的7輛車中,有6輛搭載了激光雷達。自此,激光雷達也正式與自動駕駛建立起密不可分的關系。
2010年,谷歌選用Velodyne研發的激光雷達,開始布局無人駕駛汽車領域。2017年,禾賽科技推出Pandar 40,首次打破Velodyne在激光雷達領域的壟斷。
2018年,法雷奧發布全球首款車規級激光雷達——Valeo SCALA,搭載在全新一代的奧迪A8上,但由于當時自動駕駛法規還未完善,因此在絕大部分地區這款車型無法啟用L3級自動輔助駕駛。
2021年成為激光雷達上車元年,小鵬P5、Lucid Air、蔚來ET7等多款搭載激光雷達的量產車型陸續上市。而伴隨著ADAS、robotaxi等的持續滲透,激光雷達需求也會迎來高速增長階段。
產業鏈簡析
激光雷達產業的上游為激光器、芯片等零部件廠商,中游為激光雷達集成供應商,下游為激光雷達各大應用場景。
激光雷達上游產業鏈主要包括激光器和探測器、FPGA芯片、模擬芯片供應商,以及光學部件生產和加工商。目前,芯片仍為國際巨頭壟斷,激光器、探測器、光學部件已實現國產替代。
在產業鏈中游中,激光雷達參與者眾多,以專業激光雷達集成供應商為主,也有Tier 1(法雷奧)、科技巨頭(華為)加入。據Yole統計,2021年全球車載激光雷達市場份額前三中,Valeo以28%的份額位列第一;中國速騰聚創份額10%,位列第二名;Luminar、覽沃科技(大疆)、日本電裝、大陸、Cepton各7%份額。目前,中游尚處行業競爭早期階段,各大激光雷達廠商紛紛加速蓄力。
激光雷達產業鏈下游應用豐富,涵蓋無人駕駛(L4&L5)、高級輔助駕駛(L2&L3)、服務機器人和車聯網這四大應用領域,除機器人領域外均與自動駕駛相關。
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企業代表
(一)國外零部件廠商
1. 信息處理——電學芯片
Xilinx
賽靈思,美國可編程芯片研發商,通過構建用戶友好的開發工具,擴大計算生態系統,并加速數據中心應用,為用戶提供SoC、MPSoC和RFSoC產品,廣泛應用于汽車、5G無線、數據中心、廣播等領域。2020年10月,被AMD以350億美元收購。
英特爾,美國研制處理器的公司,是半導體行業和計算創新領域的全球領先廠商,創始于1968年。如今,英特爾正轉型為一家以數據為中心的公司,與合作伙伴一起,推動人工智能、5G、智能邊緣等轉折性技術的創新和應用突破,驅動智能互聯世界。近日,英特爾自動駕駛技術部門Mobileye進行首次公開募股(IPO),其IPO估值目標接近160億美元。
TI
德州儀器(Texas Instruments),美國德克薩斯州的一家半導體跨國公司,主要從事創新型數字信號處理與模擬電路方面的研究、制造和銷售,是世界第一大數字信號處理器(DSP)和模擬電路元件制造商,其模擬和數字信號處理技術在全球具有統治地位。除半導體業務外,還提供包括傳感與控制、教育產品和數字光源處理解決方案。
亞德諾半導體(analog devices, inc. ),是美國一家專營半導體傳感器和信號處理ic的卓越供應商。公司發展、生產、銷售高性能模擬、數字和混合信號ic,用于各類信號處理,目前在模擬、數字信號處理用的精密高性能ic方面居領先地位。主要產品包括系統及ic和通用標準線性ic,此外也生產采用組裝產品技術生產的器件產品。
2. 掃描系統——光學部件
Hamamatsu
日本濱松光子學株式會社(濱松公司)成立于1953年,是世界上科技水平最高、市場占有率最大的光科學、光產業大型跨國公司。產品有光電倍增管、光電半導體、光源、激光產品、光探測科學和醫療儀器等。產品應用于醫療生物、高能物理、宇宙探測、精密分析等產業領域。
MicroVision
美國科技公司,是MEMS激光束掃描技術領域的先驅,是超小型激光投影和傳感解決方案——PicoP掃描技術的創造者。MicroVision面向現有及新興市場,將MEMS、激光器、光學、硬件、算法和機器學習軟件集成到其專有技術中。其MEMS激光掃描專利技術形成了實現投影顯示、圖像捕捉和互動的平臺,為汽車激光雷達傳感器、增強現實微型顯示引擎、交互式顯示模塊和消費類激光雷達模塊提供解決方案。
3. 激光收發——收發部件
OSRAM
歐司朗總部設于德國慕尼黑,擁有超過110年的品牌歷史,是世界第二大光電半導體制造商,產品有照明、傳感器和影像處理器。其產品主要基于半導體技術,從虛擬現實、自動駕駛、智能手機,到建筑和城市中的智慧互聯照明解決方案,均囊括在內。
Lumentum
一家總部位于美國加州米爾皮塔斯市(Milpitas)的專業激光器廠商,擁有全球領先的垂直腔面發射激光器(VCSEL)和邊緣發射激光器(EEL)技術,已為工業、通訊、數據傳輸、3D傳感等領域的客戶提供批量產品。
ON Semiconductor
美國公司安森美半導體(ON Semiconductor)是應用于高能效電子產品的首要高性能硅方案供應商。公司的產品系列包括電源和信號管理、邏輯、分立及定制器件,覆蓋汽車、通信、計算機、消費電子、工業、LED照明、醫療等領域。公司在北美、歐洲和亞太地區的關鍵市場運營包括制造廠、銷售辦事處及設計中心在內的世界一流、增值型供應鏈和網絡。
II-VI
美國貳陸公司是全球最大的激光鏡片制造商,為世界眾多激光設備制造商和最終用戶提供鏡片搭配。公司除了生產紅外CO2激光鏡片,如透鏡,反射鏡,偏振鏡等,還提供各種優質紅外原材料如CVD氣相沉淀的ZnSe, ZnS(常規級及多光譜級)原材料。目前,II-VI完成了對全球領先的光通信子系統和器件供應商——美國菲尼薩(Finisar)公司和全球領先的激光器制造商——美國相干(Coherent)公司的收購,將進一步提升其研發和生產能力。
(二)國外激光雷達整機廠
1.機械式激光雷達
Velodyne
成立于1983年,是一家位于美國加州硅谷的技術公司。作為自動駕駛激光雷達開創者,Velodyne最早以音響業務起家,隨后業務拓展至激光雷達等領域。目前產品線有機械旋轉式和轉鏡式激光雷達。但近年市場上涌現的激光雷達公司,令其產品競爭力大幅削弱,2021年市場份額僅占3%。
2.半固態激光雷達
Valeo
法雷奧集團是一家總部位于法國的汽車零部件、系統、模塊的設計、開發、生產及銷售的工業集團。2021年,法雷奧占全球激光雷達市場份額28%,排名第一。最早在2018年,奧迪A8上首次實現激光雷達量產上車,目前已經上車的SCALA1/2代采用轉鏡式,最新一代產品采用MEMS振鏡。
Luminar
美國高性能高清遠距離激光雷達制造商,成立于2012年,是追蹤汽車外部環境的激光雷達感知技術(Lidar)的行業領導者之一。2020年5月,Luminar與沃爾沃簽訂了業內首個自動駕駛乘用車的生產協議,Luminar 的 LiDAR 成為沃爾沃自動駕駛汽車的核心部件。今年,上汽非凡R7也將搭載采用Luminar“轉鏡+MEMS振鏡二維掃描方案”的IRIS激光雷達。
Cepton
美國加州科技公司,成立于2016年,Cepton采用了MMT(Micro Motion Technology微動技術)作為掃描機構,相比市面上混合固態激光雷達體積更小,可靠性更高。目前,Cepton已綁定Tier1,拿下通用汽車的大批量訂單。
Innoviz
以色列激光雷達公司,成立于 2016 年,在 2018 年被寶馬選為激光雷達供應商,2021 年 4 月通過 SPAC 方式在美國納斯達克上市。2022年8月2日,以色列激光雷達公司Innoviz宣布,將向大眾汽車集團旗下的CARIAD提供激光雷達硬件和配套軟件,交易總價達40億美元,預計2025年開始交付。
Conti
大陸集團(德語:Continental AG),德國運輸行業制造商。2020年11 月 ,大陸集團宣布投資激光雷達公司AEye,通過與 AEye 合作,讓后者的技術與大陸集團現有的短距激光3D成像雷達技術形成互補,在全球高端汽車計劃中為高度的自動駕駛提供支持。
3.純固態激光雷達
Ouster
美國激光雷達技術公司,總部位于加利福尼亞州舊金山。其主要業務在于研發和生產高分辨率3D激光雷達傳感器,可用于自動駕駛汽車、機器人技術、無人機、制圖、防御和安全系統等領域。2022年4月,已成功制造并交付第一臺DF系列A樣。據了解,Ouster 的 DF 系列內部無任何運動部件,是市場上第一款真正的固態數字激光雷達。
Quanergy
美國技術公司(Quanergy Systems),是一家為汽車和物聯網(IoT)提供基于光學相控陣列(OPA)的固態激光雷達傳感器和智能3D解決方案的領先供應商。Quanergy開發了唯一一款基于光學相控陣(OPA)技術的真正100%固態CMOS激光雷達傳感器,以實現低成本、高可靠性的3D激光雷達解決方案的批量生產。目前,Quanergy的解決方案已被全球近400家客戶采用。
Ibeo
德國汽車雷達生產制造商,全球首個車規級激光雷達量產企業。Ibeo主要產品為激光雷達傳感器和解決方案。其中,傳感器分為兩種:Ibeo NEXT固態激光雷達和Ibeo LUX激光雷達傳感器。其解決方案也適用于自動駕駛、項目驗證、各種工業驗證等領域。近日,受多種因素沖擊,Ibeo宣布啟動破產程序。
LeddarTech
于2007年加拿大魁北克市(Quebec)成立,剝離自加拿大國家光學研究所(Institut National D’optique),是全球唯一一家基于專利、前沿技術的高級探測與測距系統供應商。LeddarTec致力于為市場提供最通用且可擴展的汽車和移動出行激光雷達平臺。目前,LeddarTech已推出一款專為自動駕駛汽車設計的3D Flash激光雷達 - Leddar Pixell,并被北美和歐洲地區多家自動駕駛汽車供應商采用。
Aeva
美國汽車激光雷達研發商,致力于研發“4D激光雷達”。目前,Aeva宣布首批Aeries II 4D激光雷達傳感器已經成功投產并向戰略客戶交付。Aeries II采用了FMCW測距技術,并將所有關鍵傳感組件集成在一個緊湊模塊中的硅光子芯片上,這使得FMCW激光雷達更容易實現規模化量產,但Aeva的FMCW激光雷達真正量產還需到2025年左右才能實現。
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