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于無聲處聽驚雷。
近日，純固態(tài)激光雷達公司芯探科技CEO金豐向新智駕透露，芯探科技的純固態(tài)Flash補盲激光雷達，售價已下探到100美金左右。
猶如最激烈的戰(zhàn)爭，長久以來，高昂的價格始終是阻礙激光雷達大規(guī)模上車的頭號勁敵。
在2015年以前，國外廠商出售的激光雷達售價一度高達 8萬美元，成為各Robotaxi玩家咬牙滴血又不得不買單的零部件。
從8萬到100美元——說是激光雷達來到上車的價格里程碑，并不為過。
近10年過去，即使前向ADAS激光雷達的ASP已經(jīng)從上萬元下探至幾千元，但對于追求成本極致壓縮的車企來說，還是難以接受讓其在30萬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)下各車載激光雷達公司的重點目標(biāo)。
而從機械式到半固態(tài)再到如今的純固態(tài)，激光雷達技術(shù)路線已迭代至3.0上車時代。
相比于前兩代，純固態(tài)激光雷達集成度更高，沒有任何的移動部件，技術(shù)成熟后有著更低的成本和更易過車規(guī)、可靠性更高的優(yōu)勢，因此投入到這條技術(shù)路線的國內(nèi)外廠商并不少。
Flash激光雷達系統(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。
芯探科技成立時間僅一年左右，是如何將價格打到100美元以下的？
新智駕對這系列產(chǎn)品進行了獨家拆解。
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、運維費用。
我們先來看看關(guān)鍵的物料BOM成本。
作為核心功能是測距的傳感器，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來，從原理上來看，F(xiàn)lash 激光雷達通過在短時間直接發(fā)射出一大片覆蓋探測區(qū)域的激光，再以高度靈敏的接收器，來完成對環(huán)境周圍距離圖像的繪制。
相比于機械式激光雷達、半固態(tài)激光雷達，純固態(tài)激光雷達沒有任何類似MEMS、轉(zhuǎn)鏡、棱鏡等活動掃描部件，整體架構(gòu)僅由光源（激光發(fā)射模組及驅(qū)動）、鏡頭、探測器、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激光雷達玩家都采用VCSEL作為Flash激光雷達的發(fā)射光源，這種發(fā)射器因在2017年被蘋果用在iPhone X Face ID模塊中而實現(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是蘋果iPhone系列手機的VCSEL供應(yīng)商，并且是業(yè)界第一個符合 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廠商的供應(yīng)商，規(guī)?；鲐浭沟闷銿CSEL成本不斷下探，售價往往只需小幾美金。
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激光雷達則只要8顆VCSEL即可達到一樣的測距范圍（30米）。
在VCSEL價格方面，相比于禾賽、速騰，目前芯探科技的采購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格支持。
減半的VCSEL數(shù)量、相同的進價——這意味著在發(fā)射端的成本，芯探科技Flash激光雷達就降了一半，結(jié)合其自研的VCSEL驅(qū)動電路，僅用簡單的MOS管電路即可高頻驅(qū)動大電流的VCSEL，這使得在其發(fā)射端的成本優(yōu)勢進一步擴大。
光電探測器是Flash激光雷達的最核心組件，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)新性地在探測器芯片上二次開發(fā)，使得芯片靈敏度和環(huán)境光抑制能力進一步顯著提升，更好滿足Flash激光雷達的應(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探測器。
在車載領(lǐng)域，出于降本、增強測距性能考慮，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芯片的價格會在10美金~100美金區(qū)間浮動，跨度非常大，另外金豐還向新智駕解釋道，即便APD出貨數(shù)量上來了，它的降價空間也有限。
“APD就像鉆石，不會說因為鉆石賣得多，成本就下降，但施華洛世奇就會比較便宜，因為是玻璃，這個材質(zhì)決定了它規(guī)模上來之后成本會很便宜?！?/p>
金豐表示，芯探科技的探測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間(ToF)傳感器供應(yīng)商，此前金豐就曾是Espros中國區(qū)市場和技術(shù)主管。
在開發(fā)ToF傳感器的供應(yīng)商中，國外廠商主要有索尼、佳能、安森美，國內(nèi)廠商則有阜時科技、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。國外廠商安森美的車載ToF芯片則研發(fā)多年，但仍然無法商業(yè)化量產(chǎn)。
“目前Espros的探測器芯片是相對成熟的，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，沒有Flash激光雷達廠商可以達到這個速度。”金豐說道。
如果說探測器是激光雷達用于感知距離的“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激光雷達廠商所選擇的FPGA芯片，芯探科技的主控芯片則是車規(guī)級的MCU。MCU作為定制化ASIC，和FPGA是完全不同的器件，開發(fā)過程和開發(fā)思路也不盡相同。
FPGA是用硬件實現(xiàn)軟件算法，本質(zhì)上是一個超大規(guī)模的并行計算設(shè)備，可以高效地進行并行計算和浮點運算，但價格也比較高，且車規(guī)級FPGA價格更是昂貴。
ASIC則是專用的定制化集成電路，能在開發(fā)階段就針對特定功能的算法做優(yōu)化。
激光雷達在運作過程中，會不斷發(fā)出激光并收集反射點的信息，同時記錄該點發(fā)生的時間和強度，再計算出所有反射點的距離，所有反射點距離的合集就形成了點云。
如何處理好大量點云數(shù)據(jù)是用好激光雷達的關(guān)鍵點，這其中涉及到多次浮點運算、三角函數(shù)運算以及大量的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換運算，對計算資源有著很大的需求。
但在金豐看來，如今業(yè)內(nèi)選擇FPGA作為主控芯片，會使得成本較高，而如果能從最基本的ToF原理上將激光雷達的距離解算算法進行優(yōu)化，其實就可以不再需要那么多的計算資源來進行并行計算和浮點計算。
“芯探科技就是從原理上優(yōu)化了激光雷達距離解算算法，這樣用一塊便宜的MCU就能夠滿足整個激光雷達的距離解算和算法資源。”
由此，在主控芯片方面，芯探科技激光雷達的成本進一步下降，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激光雷達的大規(guī)模售價可實現(xiàn)在100美金左右。
而據(jù)新智駕了解，目前國內(nèi)廠商的純固態(tài)Flash激光雷達均價在200美元左右，國外廠商的則在300美元左右。
炒同樣一盤魚香肉絲，如何做到味道好吃的同時，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激光雷達的降本之道，除了最關(guān)鍵的產(chǎn)品架構(gòu)設(shè)計和物料選型外，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，其激光雷達的標(biāo)定補償、三維數(shù)據(jù)二維圖像化、可靠性檢測、出廠檢測等生產(chǎn)、測試環(huán)節(jié)均在歐菲光的產(chǎn)線完成，產(chǎn)品已實現(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)十萬臺的激光雷達需求，后續(xù)復(fù)制性的增加攝像頭產(chǎn)線，即可使得激光雷達的交付產(chǎn)能達到同手機攝像頭級別。
作為攝像頭廠商，歐菲光此前的客戶主要是蘋果等手機廠商，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。
金豐和歐菲光結(jié)緣很早。
長久以來，ToF相關(guān)的核心技術(shù)多由索尼、安森美、PMD、Espros等國外廠商把控。
“在2012年到2015年之間，國內(nèi)很少人知道什么叫ToF技術(shù)?！苯鹭S說，直到ToF技術(shù)在手機行業(yè)開始有應(yīng)用，“當(dāng)時我還在Espros，最開始?xì)W菲光想引進ToF技術(shù)時，我就去給他們講解和分享?！?/p>
到了2018年，ToF的應(yīng)用達到高峰，蘋果、三星、華為、OPPO、小米等一眾手機廠商都在中高端機型配置了ToF鏡頭。
同樣是在2015年前后，激光雷達因在Robotaxi中的商業(yè)應(yīng)用而變身為各VC眼中的“當(dāng)紅炸子雞”，國內(nèi)涌現(xiàn)了禾賽、速騰、圖達通、北醒等一批激光雷達廠商，他們也都需要用到ToF傳感器來開發(fā)激光雷達。
很長一段時間里，金豐就像一位ToF技術(shù)的“傳教士”，在國內(nèi)各家激光雷達公司間奔走“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)時有100家激光雷達或者ToF廠商，估計有60家都是Espros的客戶”。
事實上，作為Espros中國區(qū)總經(jīng)理，金豐的工作不僅僅是把探測器芯片賣出去就結(jié)束，前期設(shè)計時的產(chǎn)品架構(gòu)應(yīng)該怎樣設(shè)計、要選擇什么器件來整合、后期產(chǎn)品在模組廠出現(xiàn)了問題怎么辦、是溫度太高還是環(huán)境太復(fù)雜......這些日常問題解答、后期的調(diào)參數(shù)、對設(shè)備商的培訓(xùn)等等工作也必不可少。
金豐算是國內(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)火熱滾燙時一批公司應(yīng)運而生，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)在手機行業(yè)的應(yīng)用為例，2018年是ToF鏡頭在手機上商用的高峰點，但由于沒有找到ToF技術(shù)的剛需應(yīng)用支持，此后兩年情勢急轉(zhuǎn)而下，配置ToF鏡頭的手機又快速消失。
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，國內(nèi)部分ToF廠商開始進入“以價換量”的價格戰(zhàn)階段。
這與索尼、Espros等國外廠商靠賣產(chǎn)品盈利的一貫玩法不同，直接打破了整個行業(yè)以往的盈利生態(tài)。
犧牲利潤換銷量——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，但對于商業(yè)化能力還尚未成熟的ToF行業(yè)來說，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”游戲。
對于產(chǎn)品的感知方案，攝像頭、雙目、結(jié)構(gòu)光......市場可以選擇的技術(shù)路線可謂五花八門，目前終端客戶對ToF技術(shù)的接受程度還不算高，另外就整個產(chǎn)業(yè)鏈而言，其中的諸如探測器芯片、發(fā)射器、模組廠等環(huán)節(jié)也尚未完全成熟，時至今日真正靠產(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。
“上游的國外廠商不愿意降價，國內(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，客戶說多少錢買就賣，就純虧，這樣實際上最終是誰來買單呢？投資商。這是完全不對的方式。”另一業(yè)內(nèi)人士對新智駕如此吐槽道，“不出三年吧，國內(nèi)還剩下三、四家ToF廠家就謝天謝地了。”
歲月漫長，ToF技術(shù)乃至激光雷達又何時能實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化？
在金豐看來，第一步還是得做到性能滿足需求的情況下讓激光雷達的價格斷崖式下降來打開更多的應(yīng)用，第二步則是讓激光雷達更易用、更好用。
而一個好的激光雷達要在車上用起來，第一是可靠性要高，遇到震動、高低溫等干擾環(huán)境時不能出問題，第二條件是產(chǎn)品的角分辨率、測量距離、體積、價格等指標(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本身的軟件優(yōu)化要做好，做到讓激光雷達快速適配車的整套軟件系統(tǒng)，讓客戶很“傻瓜”地去用。
對于激光雷達廠商而言，產(chǎn)品的易用性將會是后續(xù)很核心的點。
某種程度上，可以把激光雷達類比成相機，現(xiàn)在的激光雷達就像以前的卡片機，仍要根據(jù)室內(nèi)還是室外等場景調(diào)參數(shù)，而現(xiàn)在的相機已迭代至拿出來就能拍，激光雷達要想達到這樣的水平，還需在軟件算法層面進一步升級。
不過不管是提高可靠性、抗干擾能力，還是優(yōu)化算法兼容性、提高目標(biāo)探測精確度等，這些都需要產(chǎn)品上車被現(xiàn)實復(fù)雜環(huán)境打磨后才能逐漸完善。
上車的重要一關(guān)是過車規(guī)，這其中元器件需要通過的AEC-Q系列通用測試標(biāo)準(zhǔn)，激光雷達整機也需要通過第三方的車規(guī)認(rèn)證。
這是一個相當(dāng)耗時耗力的過程，“等產(chǎn)品全部車規(guī)都過完了再去和客戶溝通，會存在兩個問題，一是時間周期會拉很長，另一個是容易‘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，同時讓產(chǎn)品過車規(guī)、整改、優(yōu)化?！苯鹭S表示。
除了乘用車，商用車、無人配送車、服務(wù)機器人等也都是激光雷達的應(yīng)用落地場景。
在商用車方面，目前芯探科技和某商用車廠商深入合作，計劃在其商用卡車的后視鏡上安裝兩臺補盲激光雷達用于BSD檢測。
與此同時，自動駕駛方面也在跟國內(nèi)最大的L4 Robotaxi汽車廠商定制開發(fā)，滿足自動駕駛車輛的360°環(huán)視避障。
在選型激光雷達時，商用車和RoboTaxi的重點并不相同，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激光雷達在乘用車補盲場景的戰(zhàn)爭還未真正開始，前向場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景落地，一方面能獲得營收，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，“等未來車載補盲激光雷達的比拼開始了，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補盲激光雷達就可以先集成在車燈中再上車。
激光雷達可應(yīng)用落地的行業(yè)其實相當(dāng)廣泛，但是真正服務(wù)好一個行業(yè)往往要耗費大量資源、精力，很容易一頭扎進去讓動作變形，變成從模組廠到集成商什么都做，從而四面樹敵，處處碰壁。
“每個行業(yè)都有自己的壁壘和訴求，不深扎無法解決行業(yè)問題，比如你激光雷達做無人叉車場景，很容易變成叉車制造公司，而不是激光雷達公司了?！?/p>
金豐表示，芯探科技作為第三代激光雷達公司，其產(chǎn)品的核心作用就是測距，芯探科技的價值就是通過方案商也好、行業(yè)終端客戶也好，讓激光雷達實現(xiàn)真正的大規(guī)模落地應(yīng)用。
車載領(lǐng)域則稍有不同，激光雷達面對的是更為復(fù)雜和不可控的開放道路，這要求激光雷達廠商掌握更強的系統(tǒng)處理能力、整合能力、復(fù)雜場景解決能力因此在車載市場，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在各行各業(yè)落地，讓ToF技術(shù)發(fā)揮真正的價值?！?/p>
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