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激光雷達,何去何從?

2024-09-23 10:40

近日,Mobileye發表聲明:「在審查技術路線后,決定放棄下一代FMCW激光雷達的研發。」

Mobileye的決定,一時引發熱議。

對於精簡激光雷達業務,Mobileye將其歸納為三個原因:

Mobileye基於新一代產品的視覺感知能力更強

Mobileye內部開發的成像雷達的清晰度進一步提高

第三方供應商ToF激光雷達的降本效果,好於預期

除了技術上的原因,激光雷達市場的競爭處境、Mobileye近期表現不佳的業績,以及與英特爾之間的關係變化也值得回味。

表象背后,Mobileye放棄自研激光雷達,更像是內外交困下的無奈選擇。

回顧過往,2021年8月,Waymo停止商業激光雷達業務;2022年10月,Ibeo宣佈破產;11月,兩大上市公司Velodyne和Ouster合併;12月Quanergy宣佈破產;2023年9月,博世放棄開發自動駕駛激光雷達...

激光雷達「噩耗」不斷,似乎前景堪憂。

但從另一角度來看,車載激光雷達也正迎來前所未有的發展機遇。

根據Yole Group最新發布的報告顯示,隨着自動駕駛技術的快速發展,NOA和AEB等功能的逐漸滲透,2023年全球汽車激光雷達市場規模為5.38億美元,預計到2029年,全球汽車激光雷達市場將增長至36.32億美元,2023年至2029年的年均複合增長率(CAGR)高達38%。

兩股風向背后,激光雷達行業究竟在經歷怎樣的變革?價格戰、營銷戰、流量戰硝煙四起,行業玩家又該如何打破牢籠,找到自己的長期主義?戰局正酣的激光雷達賽道,誰將拿到通往新時代的船票?

國產激光雷達玩家,迅速崛起

激光雷達(LiDAR)是一種利用激光束來計算物體到目標表面距離的傳感器。其通過向目標發射激光束,再接收反射回來的信號,測量激光束往返的時間差,計算出目標物體的距離、速度和位置信息。激光雷達探測具備精度高、抗干擾能力強、測量範圍廣、測量速度快等優勢。

激光雷達工作原理(圖源:山西證券研究所) 激光雷達工作原理(圖源:山西證券研究所)

隨着智能駕駛行業越來越熱,激光雷達技術和成本不斷迭代,正在成為自動駕駛和高級駕駛輔助系統的關鍵組成部分。

據不完全統計,2023年國內有20 款以上新車型搭載激光雷達上市;2024年后,寶馬、奔馳、沃爾沃等外資品牌也將加入到激光雷達上車潮中。激光雷達密集上車帶動了其出貨量的快速增長。高工智能汽車研究院統計,2023年中國市場乘用車前裝激光雷達合計出貨57.09 萬顆,同比增長341.19%;2024年全年交付有望到150-180萬顆,行業正加速成長。

市場潛力下,回過頭看現在國內市場,激光雷達作為智能汽車的關鍵零部件之一,正在被消費者廣泛接受。

2022年,激光雷達市場的主要玩家還是Innovusion(圖達通)、Valeo(法雷奧)、Hesai(禾賽科技)和RoboSense(速騰聚創)。

而僅僅一年之后,國外激光雷達廠商逐漸式微,國內廠商快速崛起。

伴隨着激烈的市場競爭,部分海外激光雷達廠商面臨衰退。2022年,曾經的全球激光雷達巨頭Velodyne和Ouster確認合併,Ibeo、Quanergy相繼宣佈破產。而國內激光雷達廠商在政策支持和市場需求雙重驅動下快速發展,代表企業包括禾賽科技、速騰科技、大疆覽沃等。

伴隨着國內智能駕駛行業快速發展,國內頭部廠商加大布局力度,產品性能和價格優勢逐漸凸顯,帶動國內車載激光雷達在全球市佔率不斷攀升。

Yole Group發佈的《2024車載激光雷達》報告指出,車載激光雷達的市場空間、供應商的市場份額都在發生變化。

2023年,中國廠商領跑全球車載激光雷達市場,禾賽科技、速騰聚創、圖達通、華為、覽沃(Livox)等中國的激光雷達供應商合力拿下了全球84%的市場。

國產激光雷達廠商於2016年前后開始入局,隨着激光雷達的技術架構持續更新,從單點激光掃描到多線激光,從複雜的機械式逐步向半固態、固態式演進。目前主流新能源車企與激光雷達廠加速推進激光雷達的商業化落地,激光雷達技術也在持續向芯片化、陣列化發展。

國內國外企業的進退節奏完全不同。在國外激光雷達供應商式微的過程中,國內激光雷達裝機滲透率繼續提升。據蓋世汽車研究院數據統計,今年前五個月國內激光雷達供應商裝機量超44.5萬顆。速騰聚創以43%市佔率位居首位;華為技術佔據22.8%的市場份額;禾賽科技市場份額18.7%;圖達通市場份額15.1%,排名第四。

不止在中國市場,外資激光雷達企業已經無法在激光雷達市場佔據有利地位。

最近兩年,國際供應商紛紛退出自研激光雷達。2023年,德國零部件巨頭博世集團完全放棄了開發自動駕駛激光雷達;大陸集團在2020年入股了美國加州的激光雷達企業AEye,雙方合作開發長距離激光雷達產品,在2023年年底雙方終止合作;採埃孚也已經退出激光雷達市場,日本先鋒電子Pioneer也放棄了。

還有,老牌巨頭Velodyne曾撐起了北美Robotaxi 95%的激光雷達供貨量,是國內外智駕供應商的首要選擇。但很快,國內激光雷達廠商的迅猛超車,使「Velodyne們」很快陷入到零和博弈的不利局面。

一進一退間,海外大廠們亂了節奏,敗下了陣。

目前尚在推進激光雷達的國際大廠,只剩下法雷奧(Valeo)等為數不多的幾家。法雷奧憑藉其Scala 3 LiDAR,是非中系激光雷達領域*的供應商之一。

但法雷奧激光雷達的銷售,也基本在中國之外的市場。隨着中國激光雷達市場的增長,法雷奧的市佔份額可能會持續降低。在海外,禾賽科技、速騰聚創、圖達通等已經收穫市場份額,國外激光雷達供應商在海外也不一定比國內企業更有競爭力。

這一點從海外車企們的動作也能得到印證:比如速騰聚創,已進入了豐田的供應鏈體系,與旗下部分車型建立量產合作關係;禾賽科技也獲得了奧迪、通用、福特國際大品牌的一致認可,與旗下的中國合資主機廠達成激光雷達量產定點合作,新合作車型將於2025年起陸續開啟大規模量產。

海外大廠在激光雷達行業如履薄冰,吃到這一大波紅利的,是以禾賽科技、速騰聚創為代表的國內廠商。

禾賽科技以37%的市場份額繼續蟬聯*,雖然相比2022年下滑了9個百分點,但是禾賽科技在自動駕駛出租車激光雷達市場上,依然擁有着高達73%的市場份額。Cruise、Aurora、百度Apollo、滴滴、Pony.ai和AutoX等自動駕駛出租車領域的玩家都是禾賽科技的客户。

禾賽科技最新財報顯示,2024年第二季度實現營收4.6億元,同比增長4.2%。在交付量方面,禾賽科技的表現同樣令人矚目。二季度,公司激光雷達全球總交付量達到8.65萬台,同比增長66.1%,其中ADAS產品交付量更是高達8.08萬台,同比增長76.8%。

作為連續三年蟬聯全球市場份額*的激光雷達公司,禾賽科技已與19家國內外知名汽車廠商建立了量產定點合作關係,覆蓋了超過70個車型。禾賽的主力產品AT128遠距激光雷達已搭載多款乘用車型上市,累計交付量超過40萬台,市場認可度極高。此外,公司還與一家國內電動汽車廠商簽署了採用下一代L3超高清超遠距高性能激光雷達的定點協議,進一步鞏固了其在高端市場的地位。

禾賽與中國前五的 Robotaxi 公司都達成了*遠距激光雷達供應合作。禾賽在近幾個季度連續斬獲一批 2025 年起發佈的新車型量產定點,在手訂單鎖定 2025、2026 年強勁增長。

在海外市場,禾賽已與四家全球頭部汽車廠商達成合作,包括與三家全球頭部國際汽車廠商在中國的合資公司達成激光雷達量產定點合作。與一家國際*汽車品牌全球量產車型的合作進入向量產過渡的一個重要驗證階段。

禾賽科技還表示,目前激光雷達已經滲透到15萬元以下的大眾消費市場。加之高階輔助駕駛功能在國內逐漸成熟,激光雷達也持續向更廣的市場區間擴張。

憑藉成本和規模良性循環的飛輪效應,禾賽本季度在國內外市場業務均取得里程碑式進展。禾賽科技預計,在2025年至2026年間,其ADAS市場訂單流將呈現爆發式增長,國內外交付量有望突破數百萬臺大關。

另一邊,速騰聚創財報顯示,其2024年上半年營收為7.27億元,較上年同期的3.29億元增長121%。2024年上半年激光雷達總銷量約為243400台,接近2023年全年銷量,同比增長約415.7%。截至第二季度,激光雷達歷史累計總銷量突破58萬台。

定點車型數量上,截至2024年6月30日,速騰聚創已獲得22家汽車整車廠及一級供應商的80款車型的量產定點訂單,併爲其中12家客户的29款車型實現大規模量產落地。上半年,集團客户合作定點數量井噴,新增17家車型量產定點訂單,同時向5款全新車型開啟大規模量產交付。

排名第三的廠商Seyond(圖通達),市場份額為19%,相比2022年增長了4個百分點。有第三方數據顯示,2023年圖達通的激光雷達出貨量超過了超15萬台。

根據資料顯示,2018年圖通達實現了首批產品的出貨,並獲得了蔚來資本領投的3000萬美元A輪融資。隨后,蔚來也成爲了圖達通的主要客户。其車規量產超遠距主視激光雷達獵鷹 (Falcon) 已作為蔚來NT2.0平臺的Aquila超感系統標配量產交付,搭載於蔚來多款車型上。

值得一提的是,圖達通已於2023年8月10日通過中國證監會IPO備案,正準備赴美IPO,有望成為繼禾賽科技和速騰聚創之后的第三家中國激光雷達上市公司。

此外,華為以6%的市場份額首次進入2023年全球車載激光雷達市場前五。而在2022年,Yole統計其市場份額時還約等於0。可見,在2023年,華為車載激光雷達的出貨量及營收實現了同比數倍的增長。

資料顯示,早在2016年,華為就已經開始了研發激光雷達產品,並於2018年開始進入汽車領域。2020年12月21日,華為正式發佈了車規級前裝量產激光雷達。此后,華為的車載激光雷達產品有進入問界、阿維塔、極狐、智界、哪吒等品牌的高端車型,不過總體的出貨量相對有限。直到2023年,華為和賽力斯力推的問界系列車型的銷量爆發,華為的車載激光雷達產品出貨量也開始跟着爆發。

根據華為最新公佈的數據顯示,2024年上半年,鴻蒙智行全繫累計交付了194207輛,即半年時間實現了超越去年全年的交付量。這也意味着華為激光雷達出貨量今年有望實現倍增。根據蓋世汽車研究院的數據,2024年*季度華為激光雷達以4.18萬套裝機量佔據18.6%的市場份額,位居國內市場第二。

綜合來看,在目前全球的車載激光雷達市場,不論是以市場銷售額份額還是出貨量來看,中國廠商都佔據着主導地位。可以預見,手握大量車型定點的國內供應商將在未來很長一段時間保持「多點開花」的增長態勢。

然而,國內激光雷達廠商規模持續擴大的背后,是「以量補價」的殘酷現實。特斯拉FSD帶領下的純視覺方案勢頭漸升,以及擺在中國國產激光雷達廠商面前的難題不僅僅是技術路線,還有裹挾在價格戰里的廝殺競爭。

從財報信息能看到,雖然銷量大幅增長,但禾賽科技和速騰聚創還在持續虧損。

有觀點認為,隨着越來越多激光雷達玩家開始用低成本作為銷售手段,以及可選擇供應商的增加,車企可能會進一步壓價,接下來的市場爭奪將進入真正白熱化階段。

更為關鍵的是,部分車企也開始加入這場競爭。比亞迪董事長兼總裁王傳福曾公開表示:「我們還有很多技術會陸續投入應用,比如激光雷達,如果市場行情3000元一顆,我們可能只需要900元的成本。」

第三方激光雷達企業在接下來的時間內將承受巨大的壓力。對於尚未實現盈虧平衡的速騰聚創、禾賽科技們而言,這意味着在營收和盈利方面的嚴峻挑戰。

中國市場上,整車企業的價格戰曠日持久,現在還沒有停下來。能擺脫價格戰的車企不多,能置身價格戰之外的供應商更少。

禾賽科技CEO李一帆評價説,「你的客户不掙錢的時候,他肯定也不太會允許供應商掙錢。他降成本壓力高於任何壓力的時候,天然會不斷讓供應商降價,我們也沒什麼選擇。」

圖達通也表示,目前汽車行業對於自動駕駛域核心器件的降本需求愈演愈烈。合理降本是可以理解的,但一味追求低價會對行業造成損傷,並非行業良性發展的道路。

需求端強烈的降本訴求下,技術升級成為可供選擇的另一條路。

今年4月,速騰聚創發佈的新一代中長距激光雷達MX,搭載了速騰聚創全自研專用SoC芯片M-Core,還沿用M平臺同款二維MEMS掃描芯片,同時實現收發系統的芯片迭代升級,是其激光雷達芯片化設計的集大成之作,首次將激光雷達的價格打到了200美元以內,引領行業進入「千元機」時代。

芯片自研也是禾賽科技降本增效的核心競爭力。

2017年末,禾賽成立芯片部門,研發內容包括激光器驅動芯片、模擬前端芯片、數字化芯片和SoC芯片。目前已完成V1.0、V1.5、V2.0、V3.0的激光雷達芯片化架構,正開發V4.0 芯片,2026年將落地在下一代激光雷達產品上。

圖達通也計劃將通過更高的芯片集成化、整機的模組模塊化來降低成本。

此外,當前國內已逐步形成了完善的激光雷達產業鏈,助推激光雷達產業鏈國產化的同時也有望持續優化系統成本,進一步提高了產品的自主可控性和價格競爭力。

對於盈利的預期,速騰聚創曾表示實現收支平衡的時間點預計在2025年;禾賽科技也給出了樂觀的判斷,表示期待在今年第四季度接近盈利。

總體來看,激光雷達正處於關鍵時刻,一邊是生存與盈利,一邊是降本與規模化。不管是主機廠還是供應商都在經歷着一場沒有硝煙的戰爭。誰勝誰負,預計未來幾年內見分曉。

激光雷達技術趨勢解讀

激烈的市場競爭背后,激光雷達技術也在持續演進,一直朝向遠距離、大範圍、高分辨率、低成本的方向發展。

激光雷達測距:ToF仍為主流,FMCW未來可期

按照測距方法,激光雷達對物體的測距方式主要分為飛行時間(ToF)和調頻連續波(FMCW)兩種方式。

ToF探測方式是根據光源發射及返回的時間差來得到與目標物的距離信息,這種方式探測精度高,響應速度快,是目前市場應用最為廣泛和成熟的測距方式;FMCW探測方式是將發射激光的光頻進行線性調製,得到發射及返回信號的頻率差,從而間接獲得飛行時間來反推出與目標物的距離。

相比ToF探測方式,FMCW探測方式具有抗干擾能力更強、信噪比高、分辨率高等優勢,此外,該方式還可以直接測出「第四維」速度信息,且不需要額外計算。但目前FMCW技術成熟度較低,仍處於發展初期。

不過,隨着FMCW激光雷達技術的成熟,未來一段時間內市場上可能會出現ToF和FMCW激光雷達並存的情況,為自動駕駛技術的發展提供更加全面的解決方案。

不同雷達的點雲對比圖 不同雷達的點雲對比圖

能看到,相對於毫米波雷達,FMCW激光雷達有更高的點雲密度;相對於常規激光雷達,FMCW激光雷達每個點增加了速度信息。從某種意義上説,FMCW激光雷達結合了毫米波雷達和常規激光雷達的優勢。

長期來看,隨着技術的不斷發展,FMCW激光雷達正在成為ToF激光雷達的替代方案,並被視為車載激光雷達的*形態。

Yole表示,大多數開發FMCW激光雷達的公司最初都瞄準了工業或自動駕駛出租車的應用。預計FMCW激光雷達在2028年纔會上車,之后的佔比逐漸提高,但ToF還會在未來十年佔據主要的激光雷達市場。

固態激光雷達,*選擇

根據掃描方式的不同,激光雷達可以分為固態激光雷達、混合固態激光雷達、機械式激光雷達。

其中,機械激光雷達因為結構複雜、可靠性較差、壽命低於車規要求,當前用於車載領域較少;混合固態(轉鏡式、MEMS 振鏡)較為成熟,是當前和未來車載激光雷達主流方案;固態Flash方案逐步產業化,在車載領域佔比持續提升。目前純固態Flash雷達主要應用於補盲,尚未能兼顧FOV和遠距離測量。但長期來看,純固態激光雷達因優化體積和耐久度,有望成為*選擇。

Yole預計,混合固態激光雷達(轉鏡式)佔比預計將從2023年的68%下降到2033年的56%;MEMS方案從2023的30%下降到2033年的7%;固態Flash方案迎來大發展,預計將從2023 年的2%大幅提升到2033年的33%。

發射端:VCSEL有望逐漸取代傳統EEL器件

激光發射器是激光雷達的核心繫統。按結構分,激光發射器主要分為邊發射激光器(EEL)和垂直腔面激光器(VCSEL),目前EEL是VSCEL市場佔比的兩倍。

具體來看,EEL優勢在於輸出功率及電光效率較高,缺點是光束質量較差,生產成本相對VCSEL較高;VCSEL優點包括體積小、易於集成、易於規模化生產、成本低、可靠性較高等優勢,不足之處是輸出功率及電光效率較EEL低。

然而,近年來國內外廠商陸續推出多層級結高功率VCSEL,大幅提升了光功率密度,為長距激光雷達應用提供了可能,高功率VCSEL開始代替部分傳統的EEL方案。此外,禾賽科技和速騰聚創開發的短程激光雷達也是基於VCSEL激光器,VCSEL在激光雷達中的佔比有望追平甚至超過EEL的使用數量。

據Yole預計,2033 年VCSEL的佔比有望從 2023年的39%逐步提升到45%;EEL則小幅下降到43%。市場規模方面,2027年VCSEL有望達到39億美元,EEL預計74億美元。

經過多年發展,國內發射端 VCSEL芯片已進入成熟量產階段,但接收端 SPAD芯片主要被索尼、安森美等企業壟斷。因此,國內SPAD芯片企業,包括阜時科技、識光芯科、芯視界、靈明光子等,加速技術發展,已實現新的突破。

同時,「芯片化」也是業界認為的發射器和光電檢測器的變化趨勢,基於多結層的VCSEL陣列正在迅速改進,與SiPM(硅光電倍增管)或SPAD(單光子雪崩二極管)相結合,它們將能夠提供無移動部件的全固態激光雷達。定製化開發VCSEL和SPAD探測器專用芯片能夠進一步實現「降本提效」。

905nm光源仍將佔主導地位

目前主流的激光雷達主要有905nm和1550nm兩種波長。905nm優勢是基於GaAs材料體系,產業成熟,成本低;缺點是發射功率受到對人眼安全性限制,探測距離較短。1550nm優點是對視網膜更加友好,可以發射更大功率,探測距離可以做到更遠。不足是其無法採用常規的硅吸收,而需要更加昂貴的鋼砷(InGaAs)材質,成本更高。不過隨着905nm技術持續升級,1550nm成本偏高,預計未來905nm激光器預計仍將佔主導地位。

Yole預計,今年市場上90%的車用激光雷達都會採用905nm波長產品,今后一段時間905nm的統治格局基本不會有所變化。

激光雷達,未來在哪?

雖然激光雷達未來市場前景廣闊,但也並非沒有爭議。

在技術路線方面,純視覺和激光雷達二者如何選擇,在行業內有不同觀點。

特斯拉是堅定的純視覺方案選擇者,但從目前速騰聚創和禾賽科技這兩家激光雷達頭部企來拿到的定點成績來看,激光雷達的市場規模仍然在高速增長。

頭部玩家的增長,以及激進的目標,是整個市場大環境對車載激光雷達態度的映射。

有觀點表示,特斯拉早期捨棄激光雷達的部分原因是當時激光雷達過於昂貴。比如十年前,Velodyne的一顆激光雷達售價會超過10萬美元。

禾賽科技CEO李一帆也公開表示,特斯拉並非不喜歡激光雷達,只是限於當下成本的原因,不得不「口是心非」説激光雷達是偽需求,如果激光雷達的成本降低到比較低的闕值,特斯拉可能會重拾激光雷達。

自動駕駛技術方案需要對每種技術路線的優缺點做仔細權衡,面對當前自動駕駛視覺方案的技術路線之爭,無論是哪一種方案,本質都是希望智駕將車開得更好。因此,多傳感器融合方案或將是未來主流方向,對冗余度的需求和對3D信息日益增長的需求使激光雷達越來越有吸引力。

多傳感器融合感知方案中,激光雷達、攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達等不同傳感器的優劣勢可進行互補,能夠進一步提升方案精度,顯著提升自動駕駛系統的可靠性,有效彌補純視覺方案的不足。

預計隨着激光雷達降本&技術成熟度的提升,融合方案有望成為未來市場主流。

如今,留在「牌桌」上的都是具備量產能力的激光雷達廠商,在漫長的資本寒冬洗牌之后,市場格局日益趨於穩定。隨着AIGC、具身智能等浪潮襲來,車載激光雷達市場仍在野蠻生長,但其應用範圍也早已超過了智能汽車的範疇,激光雷達企業開始在車載智駕領域之外尋找市場機會,機器人、Robotaxi成了當下的新方向。

作為行業的頭部代表企業,速騰聚創和禾賽科技也都有了更為清晰的新發力點,速騰聚創更偏向具身智能概念的機器人業務;禾賽科技則將業務聚焦點錨向了Robotaxi,已經被包括百度Apollo在內的中國排名前5的Robotaxi公司選為供應商。

長遠來看,激光雷達的應用和想象空間遠大於汽車行業的需求。

在這個過程中,行業廠商都在尋找自己的位置與角色,必然需要經過充分競爭之后,才能區分出真正的企業實力與技術成色。

而那些優勢不明顯的公司,終將逐漸淹沒在時代的洪流之中。

【文章參考】

Yole Group:Automotive LiDAR deployment ramps up in 2024

Yole Group:車載激光雷達2024

禾賽科技、速騰聚創財報

經濟觀察報:激光雷達遭車企棄用,速騰聚創、禾賽科技們「奪命狂奔」

放蕩汽車官:激光雷達,冰火兩重天

IT時報:成本無法阻止無人駕駛,明年激光雷達有望降至千元以內

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