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| 本文作者： 盧潔萍 | 2023-10-16 09:46 |
于無(wú)聲處聽(tīng)驚雷。
近日，純固態(tài)激光雷達(dá)公司芯探科技CEO金豐向新智駕透露，芯探科技的純固態(tài)Flash補(bǔ)盲激光雷達(dá)，售價(jià)已下探到100美金左右。
猶如最激烈的戰(zhàn)爭(zhēng)，長(zhǎng)久以來(lái)，高昂的價(jià)格始終是阻礙激光雷達(dá)大規(guī)模上車的頭號(hào)勁敵。
在2015年以前，國(guó)外廠商出售的激光雷達(dá)售價(jià)一度高達(dá) 8萬(wàn)美元，成為各Robotaxi玩家咬牙滴血又不得不買單的零部件。
從8萬(wàn)到100美元——說(shuō)是激光雷達(dá)來(lái)到上車的價(jià)格里程碑，并不為過(guò)。
近10年過(guò)去，即使前向ADAS激光雷達(dá)的ASP已經(jīng)從上萬(wàn)元下探至幾千元，但對(duì)于追求成本極致壓縮的車企來(lái)說(shuō)，還是難以接受讓其在30萬(wàn)元以下的主流車型量產(chǎn)。
降本、保交付、提高可靠性......成為了當(dāng)下各車載激光雷達(dá)公司的重點(diǎn)目標(biāo)。
而從機(jī)械式到半固態(tài)再到如今的純固態(tài)，激光雷達(dá)技術(shù)路線已迭代至3.0上車時(shí)代。
相比于前兩代，純固態(tài)激光雷達(dá)集成度更高，沒(méi)有任何的移動(dòng)部件，技術(shù)成熟后有著更低的成本和更易過(guò)車規(guī)、可靠性更高的優(yōu)勢(shì)，因此投入到這條技術(shù)路線的國(guó)內(nèi)外廠商并不少。
Flash激光雷達(dá)系統(tǒng)組件構(gòu)成不算復(fù)雜，但如何做到性能和成本的最優(yōu)化平衡，其中有很多壁壘頗高的Know-how。
芯探科技成立時(shí)間僅一年左右，是如何將價(jià)格打到100美元以下的？
新智駕對(duì)這系列產(chǎn)品進(jìn)行了獨(dú)家拆解。
一般而言，一款硬科技產(chǎn)品的總成本結(jié)構(gòu)主要包括物料成本、制造成本、運(yùn)維費(fèi)用。
我們先來(lái)看看關(guān)鍵的物料BOM成本。
作為核心功能是測(cè)距的傳感器，芯探科技走的是Flash技術(shù)路線。
Flash的概念最早從手電筒的閃光式叫法沿襲過(guò)來(lái)，從原理上來(lái)看，F(xiàn)lash 激光雷達(dá)通過(guò)在短時(shí)間直接發(fā)射出一大片覆蓋探測(cè)區(qū)域的激光，再以高度靈敏的接收器，來(lái)完成對(duì)環(huán)境周圍距離圖像的繪制。
相比于機(jī)械式激光雷達(dá)、半固態(tài)激光雷達(dá)，純固態(tài)激光雷達(dá)沒(méi)有任何類似MEMS、轉(zhuǎn)鏡、棱鏡等活動(dòng)掃描部件，整體架構(gòu)僅由光源（激光發(fā)射模組及驅(qū)動(dòng)）、鏡頭、探測(cè)器、主控器這四大核心部件構(gòu)成。
芯探科技“創(chuàng)新式”Flash系統(tǒng)架構(gòu)
在發(fā)射端，芯探科技和Lumentum深度戰(zhàn)略合作，采用車規(guī)級(jí)多節(jié)VCSEL（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔面發(fā)射激光器）芯片。
目前業(yè)內(nèi)不少Flash激光雷達(dá)玩家都采用VCSEL作為Flash激光雷達(dá)的發(fā)射光源，這種發(fā)射器因在2017年被蘋(píng)果用在iPhone X Face ID模塊中而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，Lumentum、II-VI等是頭部供應(yīng)商。
其中Lumentum是蘋(píng)果iPhone系列手機(jī)的VCSEL供應(yīng)商，并且是業(yè)界第一個(gè)符合 AEC-Q102 標(biāo)準(zhǔn)的VCSEL供應(yīng)商。
在車載方面，Lumentum也是禾賽等車載激光雷達(dá)廠商的供應(yīng)商，規(guī)?；鲐浭沟闷銿CSEL成本不斷下探，售價(jià)往往只需小幾美金。
不同的是，禾賽的FT120、速騰的E1要搭載16顆可尋址VCSEL，而芯探科技M系列Flash激光雷達(dá)則只要8顆VCSEL即可達(dá)到一樣的測(cè)距范圍（30米）。
在VCSEL價(jià)格方面，相比于禾賽、速騰，目前芯探科技的采購(gòu)量正處于快速爬坡階段，但據(jù)新智駕了解，由于看好芯探科技的產(chǎn)品潛力，Lumentum亦給予了非常大的價(jià)格支持。
減半的VCSEL數(shù)量、相同的進(jìn)價(jià)——這意味著在發(fā)射端的成本，芯探科技Flash激光雷達(dá)就降了一半，結(jié)合其自研的VCSEL驅(qū)動(dòng)電路，僅用簡(jiǎn)單的MOS管電路即可高頻驅(qū)動(dòng)大電流的VCSEL，這使得在其發(fā)射端的成本優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步擴(kuò)大。
光電探測(cè)器是Flash激光雷達(dá)的最核心組件，這塊芯探科技采用其戰(zhàn)略合作伙伴ESPROS最新一代的ToF傳感器，并創(chuàng)新性地在探測(cè)器芯片上二次開(kāi)發(fā)，使得芯片靈敏度和環(huán)境光抑制能力進(jìn)一步顯著提升，更好滿足Flash激光雷達(dá)的應(yīng)用需求。
APD（雪崩二極管）、SPAD（單光子雪崩二極管）和SiPM（硅光電倍增管，由多個(gè)帶有猝滅電阻的SPAD并聯(lián)組成）是目前的三種主要激光雷達(dá)探測(cè)器。
在車載領(lǐng)域，出于降本、增強(qiáng)測(cè)距性能考慮，各家都在從APD向SPAD的方向研發(fā)。根據(jù)性能要求不同，一顆APD芯片的價(jià)格會(huì)在10美金~100美金區(qū)間浮動(dòng)，跨度非常大，另外金豐還向新智駕解釋道，即便APD出貨數(shù)量上來(lái)了，它的降價(jià)空間也有限。
“APD就像鉆石，不會(huì)說(shuō)因?yàn)殂@石賣得多，成本就下降，但施華洛世奇就會(huì)比較便宜，因?yàn)槭遣Ａ?，這個(gè)材質(zhì)決定了它規(guī)模上來(lái)之后成本會(huì)很便宜。”
金豐表示，芯探科技的探測(cè)器芯片屬于硅基半導(dǎo)體，它的成本就是早已成熟的CIS圖像傳感器的成本，一般只要十多美金。
這里要了解一下Espros，這是家2006年在瑞士成立的飛行時(shí)間(ToF)傳感器供應(yīng)商，此前金豐就曾是Espros中國(guó)區(qū)市場(chǎng)和技術(shù)主管。
在開(kāi)發(fā)ToF傳感器的供應(yīng)商中，國(guó)外廠商主要有索尼、佳能、安森美，國(guó)內(nèi)廠商則有阜時(shí)科技、靈明光子、芯視界等。
Espros在半導(dǎo)體工藝和Pixel像素方面擁有較深的技術(shù)積累，早在2012年就推出了第一款8×8像素的ToF傳感器芯片，而國(guó)內(nèi)廠商直到近幾年才陸陸續(xù)續(xù)推出穩(wěn)定量產(chǎn)的同類產(chǎn)品。國(guó)外廠商安森美的車載ToF芯片則研發(fā)多年，但仍然無(wú)法商業(yè)化量產(chǎn)。
“目前Espros的探測(cè)器芯片是相對(duì)成熟的，所以從2021年11月份投入研發(fā)、2022年6月份產(chǎn)品定型、10月份生產(chǎn)，再到2022年12月份量產(chǎn)交付，芯探的產(chǎn)品一年就可以做到量產(chǎn)交付，沒(méi)有Flash激光雷達(dá)廠商可以達(dá)到這個(gè)速度。”金豐說(shuō)道。
如果說(shuō)探測(cè)器是激光雷達(dá)用于感知距離的“眼睛”，主控器則相當(dāng)于大腦，它的核心作用在于做距離的解算和算法處理。
不同于其他Flash激光雷達(dá)廠商所選擇的FPGA芯片，芯探科技的主控芯片則是車規(guī)級(jí)的MCU。MCU作為定制化ASIC，和FPGA是完全不同的器件，開(kāi)發(fā)過(guò)程和開(kāi)發(fā)思路也不盡相同。
FPGA是用硬件實(shí)現(xiàn)軟件算法，本質(zhì)上是一個(gè)超大規(guī)模的并行計(jì)算設(shè)備，可以高效地進(jìn)行并行計(jì)算和浮點(diǎn)運(yùn)算，但價(jià)格也比較高，且車規(guī)級(jí)FPGA價(jià)格更是昂貴。
ASIC則是專用的定制化集成電路，能在開(kāi)發(fā)階段就針對(duì)特定功能的算法做優(yōu)化。
激光雷達(dá)在運(yùn)作過(guò)程中，會(huì)不斷發(fā)出激光并收集反射點(diǎn)的信息，同時(shí)記錄該點(diǎn)發(fā)生的時(shí)間和強(qiáng)度，再計(jì)算出所有反射點(diǎn)的距離，所有反射點(diǎn)距離的合集就形成了點(diǎn)云。
如何處理好大量點(diǎn)云數(shù)據(jù)是用好激光雷達(dá)的關(guān)鍵點(diǎn)，這其中涉及到多次浮點(diǎn)運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算以及大量的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換運(yùn)算，對(duì)計(jì)算資源有著很大的需求。
但在金豐看來(lái)，如今業(yè)內(nèi)選擇FPGA作為主控芯片，會(huì)使得成本較高，而如果能從最基本的ToF原理上將激光雷達(dá)的距離解算算法進(jìn)行優(yōu)化，其實(shí)就可以不再需要那么多的計(jì)算資源來(lái)進(jìn)行并行計(jì)算和浮點(diǎn)計(jì)算。
“芯探科技就是從原理上優(yōu)化了激光雷達(dá)距離解算算法，這樣用一塊便宜的MCU就能夠滿足整個(gè)激光雷達(dá)的距離解算和算法資源?！?/p>
由此，在主控芯片方面，芯探科技激光雷達(dá)的成本進(jìn)一步下降，僅為同行的六分之一。
再加上包材耗材、緊固件等其他物料，最終芯探科技Flash激光雷達(dá)的大規(guī)模售價(jià)可實(shí)現(xiàn)在100美金左右。
而據(jù)新智駕了解，目前國(guó)內(nèi)廠商的純固態(tài)Flash激光雷達(dá)均價(jià)在200美元左右，國(guó)外廠商的則在300美元左右。
炒同樣一盤魚(yú)香肉絲，如何做到味道好吃的同時(shí)，還比別家更便宜？這其中除了里脊肉、胡蘿卜等原料可以更便宜外，鍋煤氣油鹽以及廚司的人工也是可以下功夫琢磨的環(huán)節(jié)。
因此固態(tài)Flash激光雷達(dá)的降本之道，除了最關(guān)鍵的產(chǎn)品架構(gòu)設(shè)計(jì)和物料選型外，生產(chǎn)制造也是重要一環(huán)。
在這方面，芯探科技與歐菲光深度合作，其激光雷達(dá)的標(biāo)定補(bǔ)償、三維數(shù)據(jù)二維圖像化、可靠性檢測(cè)、出廠檢測(cè)等生產(chǎn)、測(cè)試環(huán)節(jié)均在歐菲光的產(chǎn)線完成，產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)出貨。
目前雙方僅投入一條產(chǎn)線就已滿足年產(chǎn)十萬(wàn)臺(tái)的激光雷達(dá)需求，后續(xù)復(fù)制性的增加攝像頭產(chǎn)線，即可使得激光雷達(dá)的交付產(chǎn)能達(dá)到同手機(jī)攝像頭級(jí)別。
作為攝像頭廠商，歐菲光此前的客戶主要是蘋(píng)果等手機(jī)廠商，隨著華為、小米等客戶投入新能源汽車賽道，歐菲光也開(kāi)始謀求轉(zhuǎn)型，嘗試切入智能汽車領(lǐng)域。
一方有技術(shù)，一方有產(chǎn)線，芯探科技和歐菲光有了合作的契機(jī)。
金豐和歐菲光結(jié)緣很早。
長(zhǎng)久以來(lái)，ToF相關(guān)的核心技術(shù)多由索尼、安森美、PMD、Espros等國(guó)外廠商把控。
“在2012年到2015年之間，國(guó)內(nèi)很少人知道什么叫ToF技術(shù)?！苯鹭S說(shuō)，直到ToF技術(shù)在手機(jī)行業(yè)開(kāi)始有應(yīng)用，“當(dāng)時(shí)我還在Espros，最開(kāi)始?xì)W菲光想引進(jìn)ToF技術(shù)時(shí)，我就去給他們講解和分享?！?/p>
到了2018年，ToF的應(yīng)用達(dá)到高峰，蘋(píng)果、三星、華為、OPPO、小米等一眾手機(jī)廠商都在中高端機(jī)型配置了ToF鏡頭。
同樣是在2015年前后，激光雷達(dá)因在Robotaxi中的商業(yè)應(yīng)用而變身為各VC眼中的“當(dāng)紅炸子雞”，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)了禾賽、速騰、圖達(dá)通、北醒等一批激光雷達(dá)廠商，他們也都需要用到ToF傳感器來(lái)開(kāi)發(fā)激光雷達(dá)。
很長(zhǎng)一段時(shí)間里，金豐就像一位ToF技術(shù)的“傳教士”，在國(guó)內(nèi)各家激光雷達(dá)公司間奔走“教課”，華為、大疆、舜宇、歐菲光、速騰等都曾是Espros的“學(xué)生”，“如果當(dāng)時(shí)有100家激光雷達(dá)或者ToF廠商，估計(jì)有60家都是Espros的客戶”。
事實(shí)上，作為Espros中國(guó)區(qū)總經(jīng)理，金豐的工作不僅僅是把探測(cè)器芯片賣出去就結(jié)束，前期設(shè)計(jì)時(shí)的產(chǎn)品架構(gòu)應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)、要選擇什么器件來(lái)整合、后期產(chǎn)品在模組廠出現(xiàn)了問(wèn)題怎么辦、是溫度太高還是環(huán)境太復(fù)雜......這些日常問(wèn)題解答、后期的調(diào)參數(shù)、對(duì)設(shè)備商的培訓(xùn)等等工作也必不可少。
金豐算是國(guó)內(nèi)最早了解ToF技術(shù)的人之一，而隨著ToF技術(shù)商用化的潮起潮落，行業(yè)火熱滾燙時(shí)一批公司應(yīng)運(yùn)而生，隨即又迅速有一批公司或倒閉消失或轉(zhuǎn)型另尋出路，從始至終仍堅(jiān)持在ToF行業(yè)的公司和人才已是為數(shù)不多。
以ToF技術(shù)在手機(jī)行業(yè)的應(yīng)用為例，2018年是ToF鏡頭在手機(jī)上商用的高峰點(diǎn)，但由于沒(méi)有找到ToF技術(shù)的剛需應(yīng)用支持，此后兩年情勢(shì)急轉(zhuǎn)而下，配置ToF鏡頭的手機(jī)又快速消失。
被拋至高空正快速翻轉(zhuǎn)的橄欖球突然失去了承托之手，迫于投資人和生存壓力，國(guó)內(nèi)部分ToF廠商開(kāi)始進(jìn)入“以價(jià)換量”的價(jià)格戰(zhàn)階段。
這與索尼、Espros等國(guó)外廠商靠賣產(chǎn)品盈利的一貫玩法不同，直接打破了整個(gè)行業(yè)以往的盈利生態(tài)。
犧牲利潤(rùn)換銷量——這種打法能玩轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)在于其下游有客戶需求持續(xù)托底買單，但對(duì)于商業(yè)化能力還尚未成熟的ToF行業(yè)來(lái)說(shuō)，如此策略很容易導(dǎo)致行業(yè)各方陷入兩敗俱傷的負(fù)和博弈“殺價(jià)”游戲。
對(duì)于產(chǎn)品的感知方案，攝像頭、雙目、結(jié)構(gòu)光......市場(chǎng)可以選擇的技術(shù)路線可謂五花八門，目前終端客戶對(duì)ToF技術(shù)的接受程度還不算高，另外就整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈而言，其中的諸如探測(cè)器芯片、發(fā)射器、模組廠等環(huán)節(jié)也尚未完全成熟，時(shí)至今日真正靠產(chǎn)品養(yǎng)活了自己的ToF廠商也僅有Espros、索尼、PMD等少數(shù)幾家。
“上游的國(guó)外廠商不愿意降價(jià)，國(guó)內(nèi)廠商買了芯片之后，不考慮研發(fā)、銷售成本，也不考慮利潤(rùn)，客戶說(shuō)多少錢買就賣，就純虧，這樣實(shí)際上最終是誰(shuí)來(lái)買單呢？投資商。這是完全不對(duì)的方式?！绷硪粯I(yè)內(nèi)人士對(duì)新智駕如此吐槽道，“不出三年吧，國(guó)內(nèi)還剩下三、四家ToF廠家就謝天謝地了?！?/p>
歲月漫長(zhǎng)，ToF技術(shù)乃至激光雷達(dá)又何時(shí)能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化？
在金豐看來(lái)，第一步還是得做到性能滿足需求的情況下讓激光雷達(dá)的價(jià)格斷崖式下降來(lái)打開(kāi)更多的應(yīng)用，第二步則是讓激光雷達(dá)更易用、更好用。
而一個(gè)好的激光雷達(dá)要在車上用起來(lái)，第一是可靠性要高，遇到震動(dòng)、高低溫等干擾環(huán)境時(shí)不能出問(wèn)題，第二條件是產(chǎn)品的角分辨率、測(cè)量距離、體積、價(jià)格等指標(biāo)參數(shù)要均衡，第三就是要易用。
這里的“易用”一方面是指讓客戶之間易用，最好是做到跟攝像頭一樣即插即用，另一方面則是指激光雷達(dá)本身的軟件優(yōu)化要做好，做到讓激光雷達(dá)快速適配車的整套軟件系統(tǒng)，讓客戶很“傻瓜”地去用。
對(duì)于激光雷達(dá)廠商而言，產(chǎn)品的易用性將會(huì)是后續(xù)很核心的點(diǎn)。
某種程度上，可以把激光雷達(dá)類比成相機(jī)，現(xiàn)在的激光雷達(dá)就像以前的卡片機(jī)，仍要根據(jù)室內(nèi)還是室外等場(chǎng)景調(diào)參數(shù)，而現(xiàn)在的相機(jī)已迭代至拿出來(lái)就能拍，激光雷達(dá)要想達(dá)到這樣的水平，還需在軟件算法層面進(jìn)一步升級(jí)。
不過(guò)不管是提高可靠性、抗干擾能力，還是優(yōu)化算法兼容性、提高目標(biāo)探測(cè)精確度等，這些都需要產(chǎn)品上車被現(xiàn)實(shí)復(fù)雜環(huán)境打磨后才能逐漸完善。
上車的重要一關(guān)是過(guò)車規(guī)，這其中元器件需要通過(guò)的AEC-Q系列通用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，激光雷達(dá)整機(jī)也需要通過(guò)第三方的車規(guī)認(rèn)證。
這是一個(gè)相當(dāng)耗時(shí)耗力的過(guò)程，“等產(chǎn)品全部車規(guī)都過(guò)完了再去和客戶溝通，會(huì)存在兩個(gè)問(wèn)題，一是時(shí)間周期會(huì)拉很長(zhǎng)，另一個(gè)是容易‘閉門造車’，所以現(xiàn)在芯探科技是先讓產(chǎn)品的性能、功能滿足客戶要求后，再去給客戶送樣，同時(shí)讓產(chǎn)品過(guò)車規(guī)、整改、優(yōu)化?！苯鹭S表示。
除了乘用車，商用車、無(wú)人配送車、服務(wù)機(jī)器人等也都是激光雷達(dá)的應(yīng)用落地場(chǎng)景。
在商用車方面，目前芯探科技和某商用車廠商深入合作，計(jì)劃在其商用卡車的后視鏡上安裝兩臺(tái)補(bǔ)盲激光雷達(dá)用于BSD檢測(cè)。
與此同時(shí)，自動(dòng)駕駛方面也在跟國(guó)內(nèi)最大的L4 Robotaxi汽車廠商定制開(kāi)發(fā)，滿足自動(dòng)駕駛車輛的360°環(huán)視避障。
在選型激光雷達(dá)時(shí)，商用車和RoboTaxi的重點(diǎn)并不相同，前者看重產(chǎn)品本身的可靠性，后者則更看重成本這一因素。
Flash激光雷達(dá)在乘用車補(bǔ)盲場(chǎng)景的戰(zhàn)爭(zhēng)還未真正開(kāi)始，前向場(chǎng)景則早已殺得紅海一片，金豐認(rèn)為，那不如讓產(chǎn)品先在商用車等其他剛需場(chǎng)景落地，一方面能獲得營(yíng)收，另一方面也可以同步打磨產(chǎn)品可靠性、優(yōu)化算法兼容性，“等未來(lái)車載補(bǔ)盲激光雷達(dá)的比拼開(kāi)始了，芯探科技就可以迅速切入到乘用車上”。
在車載和非車領(lǐng)域，芯探科技均定位為Tier2，比如芯探科技的Flash補(bǔ)盲激光雷達(dá)就可以先集成在車燈中再上車。
激光雷達(dá)可應(yīng)用落地的行業(yè)其實(shí)相當(dāng)廣泛，但是真正服務(wù)好一個(gè)行業(yè)往往要耗費(fèi)大量資源、精力，很容易一頭扎進(jìn)去讓動(dòng)作變形，變成從模組廠到集成商什么都做，從而四面樹(shù)敵，處處碰壁。
“每個(gè)行業(yè)都有自己的壁壘和訴求，不深扎無(wú)法解決行業(yè)問(wèn)題，比如你激光雷達(dá)做無(wú)人叉車場(chǎng)景，很容易變成叉車制造公司，而不是激光雷達(dá)公司了?！?/p>
金豐表示，芯探科技作為第三代激光雷達(dá)公司，其產(chǎn)品的核心作用就是測(cè)距，芯探科技的價(jià)值就是通過(guò)方案商也好、行業(yè)終端客戶也好，讓激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)真正的大規(guī)模落地應(yīng)用。
車載領(lǐng)域則稍有不同，激光雷達(dá)面對(duì)的是更為復(fù)雜和不可控的開(kāi)放道路，這要求激光雷達(dá)廠商掌握更強(qiáng)的系統(tǒng)處理能力、整合能力、復(fù)雜場(chǎng)景解決能力因此在車載市場(chǎng)，不管是核心技術(shù)環(huán)節(jié)還是在前期和車廠的需求溝通，芯探科技都會(huì)同方案商或者Tier 1廠商共同參與終端客戶的交流。
“關(guān)鍵還是得在產(chǎn)業(yè)鏈上下游實(shí)現(xiàn)利益共享?！边@位投身ToF技術(shù)十余載的行業(yè)老兵表示，“芯探科技想做的就是讓更便宜的激光雷達(dá)在各行各業(yè)落地，讓ToF技術(shù)發(fā)揮真正的價(jià)值?！?/p>
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