應用廣泛的激光雷達好日子還在后頭

如今，激光雷達在整個自動駕駛產(chǎn)業(yè)鏈中的作用日益重要，它已能與計算機視覺和雷達傳感器芯片一起列為三大自動駕駛金剛。

但是，激光雷達并不只適用于自動駕駛，它還可以用于工業(yè)自動化、機器人和無人飛行器。此外，地圖市場也開始擁抱激光雷達。

但這并不奇怪，畢竟，這項技術誕生于當年的地圖上。然而，激光雷達技術在自動駕駛汽車上的發(fā)展又反哺了地圖，它使地圖更加強大和完美。

實際上，以前的研究者也利用激光雷達探測過危地馬拉叢林中的瑪雅古城。這兒的建筑物很多，結構很復雜，光是各式各樣的馬路就有幾千條，但是在幾個世紀之后“消失”了，原來的樣子被各種植物完全遮蓋了。

這種新穎的應用程序與激光雷達技術的不斷提升預示著一個不斷擴大的巨大市場的到來。ABI Research預計，到2027年，車載激光雷達的市場規(guī)模將增至130億美元。

隨著激光雷達市場的擴大，還將產(chǎn)生連鎖效應，其他相關市場將一起受益。

據(jù)法國技術與商業(yè)市場調查公司 YoleDé veloppement預測，磷化鎵市場將在未來五年內以79%的年復合增長率達到79%，到2022年該市場規(guī)模將達到4.6億美元。

Yole認為磷化鎵非常適合高性能和高頻率的應用。Yole市場分析師 AnaVillamor說：“激光雷達、無線充電、封包跟蹤等都屬于高端中/低電壓應用領域，只有磷化鎵才能滿足。

結果，激光雷達供應商在接近視覺、自動駕駛和 ADAS客戶的同時，也在向無人機、工業(yè)系統(tǒng)和地圖等市場上出售激光雷達。

自駕與 ADAS

就目前而言，面對激光雷達最大的藍海還是汽車工業(yè)，研發(fā)人員正想方設法利用固態(tài)設計來降低激光雷達上的移動部分以及整個系統(tǒng)的成本。

對于我來說，激光雷達是一個很有趣的系統(tǒng)，因為它的各個部分都與半導體有關。Jeff Miller是西門子公司的 Mentor產(chǎn)品策略負責人。

在此基礎上，“硅光子學研究人員做了許多有趣的嘗試，為固態(tài)激光雷達落地做出了不少貢獻。對激光脈沖的供能、控制和功率晶體管的設計等方面，傳統(tǒng)的激光雷達領域有著自己的突破。Miller表示，在數(shù)據(jù)處理方面也有進展，3D點云產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，其最終價值在于為自動駕駛汽車提供必要的信息。

起初，自動駕駛汽車所搭載的激光雷達系統(tǒng)都是頂部不停旋轉的傳感器 i，但這種丑陋的設計與消費者市場的口味格格不入。Miller解釋說：“自動駕駛汽車的商品化已經(jīng)開始，其外觀必須符合汽車的美學設計。

而這正是激光雷達行業(yè)的新熱點。他說：“一場競爭正在進行，每個人都在追逐小巧的廉價固態(tài)激光雷達。IanDennison是 Cadence定制與集成電路包裝團隊的研發(fā)負責人。

Dennison明確表示，激光雷達的價格至少會低于200美元。他說：“淘金熱剛剛開始，新公司的出現(xiàn)和投資都在增加。然而，不同的企業(yè)視角也存在差異，他們需要在 CMOS、硅光子和 MEMS技術上作出權衡。

Dennison還說，激光雷達提供了非常高的深度分辨率，這才是其真正的殺手級特性。

究竟有什么區(qū)別？

根據(jù)雷鋒網(wǎng)的信息，激光雷達的發(fā)展也刺激了市場對大電流、高頻、低電阻、低電容功率晶體管的需求，而這類產(chǎn)品的制造需要磷化鎵等特殊半導體材料。

研究者們更愿意將高性能的三/四型材料集成到傳統(tǒng)的硅系統(tǒng)中，” Mentor產(chǎn)品營銷負責人 ChrisCone說。

他概括了以下幾點：

第一，激光雷達的設計對幾何結構非常敏感，要求極強的硅光子集成電路設計能力，其中還包括基于曲線物體設計組件的能力，使用大量的波導裝配組件并滿足圓錐和過渡要求的能力，以及一套具有適當光、電特性建模的多域電路模擬方案；

第二，在進行物理驗證時，研發(fā)人員必須熟悉光子結構，畢竟標準驗證過程中會產(chǎn)生大量的虛假錯誤(falseerror)。

另外，當使用標準 DRC檢測技術時，也會產(chǎn)生大量難以發(fā)現(xiàn)的誤報(false positive)。只有使用大量的測試才能發(fā)現(xiàn)問題所在。

基于這種背景，工具供應商開始尋求不同的方法。

他說：「激光雷達需要新的設計，所以設計工具必須要有足夠的靈活性，以適應各種新的需求。但是，整個激光雷達設計流程是可以保留下來的，完成設計之后通過模擬和版圖驗證進行設計分析仍然是必不可少的。

由于 MEMS雷達仍有可移動部件，一些專家不愿意把 MEMS設備看作是固態(tài)激光雷達的一部分，而且一些激光雷達廠商也開始用相控陣來取代 MEMS。

Dennison說：“不同的人會有不同的選擇?！腹韫庾訉W的確適用于激光雷達等產(chǎn)品，如果能用它來控制光，就會接近于最終解決方案?！?/p>

若能將 MEMS技術、 CMOS芯片與光子技術結合，則可以獲得一種新的混合技術，但協(xié)同設計卻并非易事。

自動化市場急需兩類激光雷達產(chǎn)品

由于激光雷達的發(fā)展前景愈加光明，投資也隨之高漲。

目前，硅谷三家激光雷達公司 Velodyne、 Quanergy和 Cepton在過去的一年中業(yè)務都有了很大的增長。

除積極備貨外，激光雷達也開始為科技巨頭、汽車制造商和第一級供應商提供服務，還有一大堆不差錢的新創(chuàng)公司，如 Aurora Innovation等聚集了圈內最懂自動駕駛的公司。

Velodyne CTO AnandGopalan表示：“目前市場急需兩種產(chǎn)品：一種是為自動駕駛出租車設計的高性能傳感器，另一種是小型傳感器，用于 ADAS應用。”他發(fā)現(xiàn)，激光雷達的工業(yè)應用需求正在迅速增長。當然還有無人機和地圖。

他說：“地圖市場在不斷演變和發(fā)展?！彼f：“我們的注意力已經(jīng)從高分辨率地圖的提供轉變?yōu)樽詣玉{駛汽車提供高分辨率地圖。這個新的市場我們非?？春?，融合了激光雷達數(shù)據(jù)的360度視場地圖非常重要，所以這一領域的后勁還很大。許多激光雷達的跨界應用，使人們發(fā)現(xiàn)了許多方法，令人興奮。另外，激光雷達在 ADAS領域也在迅速流行，有可能成為未來 ADAS系統(tǒng)的一種標配?！?/p>

需要指出的是，激光雷達能很好的解決路面積雪的問題，因為路標被遮擋時，計算視覺將變得“不堪重負”。

事實上，在車載激光雷達發(fā)展成熟的過程中，環(huán)境因素是一個大挑戰(zhàn)，高溫、低溫條件下它們的作用都會下降，而真正的商用車則不可能如此“嬌氣”。

同時，技術人員在解決這一問題的過程中，也會取得突破。

他說：“第一波激光雷達完成部署后，傳感器將不斷加碼，其功能將隨之增加，數(shù)據(jù)量也隨之增加。所以在未來的幾年里，整個激光雷達的產(chǎn)業(yè)鏈將會發(fā)生變化，我們還會看到更多有趣的產(chǎn)品。

Quanergy首席執(zhí)行官 LouayEldada也認為激光雷達市場將迎來一個“大爆發(fā)”。

他說：“我們的夢想正一步一步地實現(xiàn)。他說：“我們不僅在汽車安全和工業(yè)自動化上獲得了巨大的訂單，地圖和無人駕駛飛機市場也在尋找買家。

Quanergy致力于固態(tài)激光雷達產(chǎn)品，該公司的目標是將激光雷達系統(tǒng)級芯片的價格降至低于100美元。Eldada說：“激光雷達是Level4系統(tǒng)的主力芯片，我們將為汽車業(yè)提供強大的支持。

目前，進入激光雷達市場的公司約有50家，但未來幾年，這個行業(yè)將會經(jīng)歷一輪洗牌。

當然，短期內還是會有各種各樣的新公司涌入淘金。2016年創(chuàng)立的 Cepton正在制造遠程傳感器，并將于今年下半年推出車載傳感器。

Cepton商業(yè)發(fā)展總監(jiān)魏煒表示，在激光雷達市場，50家企業(yè)中，只有不超過5家具備發(fā)射激光雷達探測距離在200米以上的能力，而許多汽車巨頭的自動駕駛原型車也將在年底上路。

激光器市場仍處于起步階段

就車載電子設備而言，激光雷達市場仍處于起步階段。

然而，這種技術被撕開的缺口讓我們看到了其背后巨大的市場。這個領域絕不僅僅是一個簡單的垂直領域，激光雷達技術對其它行業(yè)的輻射能力將日益增強。

激光雷達還是一項幾年前不知名的技術，現(xiàn)在發(fā)生了天翻地覆的變化。當價格下跌時，其應用范圍將更廣。所以對于激光雷達來說，它真正的成長階段還沒有到來。