文 | 大壯旅
來自新智駕（AI-Drive）的報道
新智駕按：激光雷達背後是一片尚待開發的藍海市場。
現在的激光雷達在整個自動駕駛產業鏈中扮演的角色正變得越來越重要，它已經可以和計算視覺和雷達傳感器芯片並列為自動駕駛三大金剛。
不過，激光雷達可並非只應用在自動駕駛，它在工業自動化、機器人和無人飛行器上也找到了用武之地。除此之外，地圖市場也向激光雷達張開了懷抱。
這並不令人驚訝，畢竟這項技術當年就是為地圖繪製而生的。不過，激光雷達技術在自動駕駛汽車上的發展又反哺了地圖，它讓地圖變得更強大也更完善。
事實上，之前研究人員還用激光雷達探索過埋藏在危地馬拉叢林中的瑪雅古城。這裡建築繁多，結構複雜，光是各種馬路就有數千條，但“消失”在叢林幾個世紀後，它的原貌已經被各種植物徹底掩蓋。
這樣新奇的應用加上不斷提升的激光雷達技術，預示著一個正在不斷膨脹的龐大市場的到來。ABI Research 預計，車載激光雷達市場規模到 2027 年將擴大至 130 億美元。
激光雷達市場的擴大也會帶來連鎖效應，其他相關市場也會一併受益。
法國的技術和商業市場研究公司 Yole Développement 預測稱，磷化鎵市場能借著這股東風在未來五年內實現 79% 的年複合增長率，2022 年市場規模擴大至 4.6 億美元。
Yole認為，磷化鎵非常適合高性能和高頻應用。“激光雷達、無線充電和封包追蹤均屬於高端中/低電壓應用，磷化鎵則是唯一能滿足要求的。”Yole 市場分析師 Ana Villamor 解釋。
因此，激光雷達供應商在接近視覺、自動駕駛和 ADAS 買主的同時，也在把激光雷達賣給無人機、工業系統和地圖等市場的買家。
自動駕駛和 ADAS
眼下，激光雷達面前最大的藍海還是汽車行業，研發人員正在想方設法利用固態設計減少激光雷達上的移動部件和整套系統的成本。
“對我來說，激光雷達是個非常有趣的系統，因為它的各個部分都與半導體相關。”西門子旗下 Mentor 公司產品戰略主管 Jeff Miller 說。
“硅光子學領域的研發人員做了很多有趣的嘗試，為固態激光雷達落地做了不少貢獻。當然，傳統激光雷達領域也有自己的突破，它在激光脈衝的供能、控制和功率晶體管的設計上有了很多新點子。在數據處理上也有進步，3D 點雲產出的巨大數據，最終價值就是為自動駕駛汽車提供必要的信息。”Miller 表示。
最初，自動駕駛汽車搭載的激光雷達系統都是車頂上不停旋轉的傳感器i，但這樣醜陋的設計可不符合消費市場的口味。“自動駕駛汽車的商業化已經開始了，它的外觀必須符合汽車的審美設計。”Miller 解釋。
這就是激光雷達行業新的興奮點。“一場競爭正在進行中，大家都在追逐體型苗條的廉價固態激光雷達。”Cadence 定製和集成電路包裝團隊的研發主管 Ian Dennison 說。
Dennison 明確指出，激光雷達售價至少要降至 200 美元以下。“淘金熱才剛剛開始，新創公司和投資額都在不斷增長。不過，不同的公司視角也有差別，它們需要在 CMOS、硅光子和 MEMS 技術中做出權衡。
Dennison 還表示，激光雷達能提供非常好的深度分辨率，這才是它真正的殺手級功能。
到底有什麼不同？
據新智駕了解，激光雷達的發展也刺激了市場對大電流、高頻率、低電阻、低電容功率晶體管的需求，而此類產品的製作需要用到磷化鎵和其它特殊的半導體材料。
“業內有個新趨勢，研究人員更願意將高性能的三/四型材料整合進傳統的硅系統。”Mentor 產品市場主管 Chris Cone 說。
他總結了這麼幾點：
首先，激光雷達設計對幾何結構非常敏感，需要極強的硅光子集成電路設計能力，其中還包括基於曲線物體設計組件的能力，用大量波導管組裝設計組件且符合錐度與過渡要求的能力和一套擁有恰當光學、電氣特性建模的多域電路模擬方案；
其次，在進行物理驗證時，研發人員還得對光子結構瞭如指掌，畢竟標準驗證過程中會出現大量的假錯（false error）。
此外，使用標準 DRC 檢驗技術時還會生成大量難以充分察覺的誤報（false positive）。他們只能用海量測試來找到錯誤之處。
在這樣的背景下，工具提供商開始尋找不同的方法論。
“激光雷達需要新的設計，因此設計工具也得足夠靈活以適應各種新要求。”Cone 說。“不過，整個激光雷達設計的流程可以保留，設計完成後通過模擬和版圖驗證來做設計分析依然必不可少。”
一些專家不願將 MEMS 設備視作固態激光雷達的一部分，因為它依然有可移動部件，而且一些激光雷達 供應商也開始用相控陣（OPA）替代 MEMS。
“不同的人會走出不同的路。”Dennison 說。“硅光子技術確實適合激光雷達這樣的產品，如果你能用它來控制光，就已經與最終解決方案很接近了。”
如果將 MEMS、CMOS 芯片和光子等技術相結合，則會得到一種新的混合技術，不過合作設計起來可不容易。
自動駕駛市場迫切需要兩類激光雷達產品
隨著激光雷達發展前景變得越發光明，投資也洶湧而來。
眼下，硅谷的三家激光雷達公司 Velodyne、Quanergy 和 Cepton 在過去一年裡，業務都有了長足的發展。
除了開始為科技巨頭、汽車廠商和一級供應商積極備貨，激光雷達公司後面還跟了一大堆不差錢的新創公司，例如像 Aurora Innovation 這樣聚集了圈內最懂自動駕駛汽車的公司。
Velodyne CTO Anand Gopalan 表示：“市場現在迫切需要兩樣產品：一種是為自動駕駛出租車準備的高性能傳感器，另一種則是為 ADAS 應用準備的小型傳感器。”不過，他也看出激光雷達的工業應用需求正在快速增長。當然，還有無人機和地圖。
“地圖市場正在不斷進化和發展。”他說道。“我們的注意力已經從提供高分辨率地圖轉移到了為自動駕駛汽車提供高分辨率地圖。我們非常看好這個新市場，融合了激光雷達數據的 360 度視場地圖非常重要，因此這個領域後勁還很足。人們已經找到了很多激光雷達跨界應用的方式，令人興奮不已。此外，在 ADAS 領域激光雷達也在快速走紅，它很有可能成為未來 ADAS 系統的標配。”
值得注意的是，激光雷達在路上有積雪覆蓋的情況下非常管用，因為這種情況下計算視覺會因為道路標線被遮擋而“不知所措”。
其實在車載激光雷達發展成熟的過程中，環境因素是一大挑戰，高溫和低溫條件下它們的效力都會降低，而真正商用的汽車可不能這麼“嬌氣”。
在解決這個問題的過程中，技術人員也會在其他相關領域取得突破。
“第一波激光雷達部署完成後，傳感器會不斷加碼，其功能也會越來越多，隨之而來的是數據量的增大。因此未來幾年內整個激光雷達產業鏈都會動起來，我們也能見到更多有趣的產品。”Gopalan 說。
Quanergy CEO Louay Eldada 也認為激光雷達市場將迎來“大爆發”。
“我們的夢想正在一步步成真。”他說。“我們不但拿到了汽車安全和工業自動化的大單，地圖和無人機市場的買家也找上門來了。”
Quanergy 主打固態激光雷達產品，這家公司的目標是要將激光雷達系統級芯片的價格降低到 100 美元以下。“激光雷達是 Level 4 系統必備的主力芯片，我們要為汽車行業提供強有力的支持。”Eldada 說。
眼下，進入激光雷達市場的公司約有 50 家，但在未來幾年裡該行業會經歷一輪大洗牌。
當然，短期內還是會有各種新公司湧進來淘金。2016 年創立的 Cepton 正在打造遠程傳感器，它準備在今年下半年拿出車載產品。
Cepton 商業開發主管魏煒表示，激光雷達市場的 50 家公司中，只有不超過 5 家有能力拿出探測距離 200 米以上的激光雷達系統，而今年年底，許多汽車巨頭的自動駕駛原型車就要上路了。
激光雷達市場依然處於初期
從車載電子設備的角度來看，激光雷達市場依然處在初期階段。
不過，這技術撕開的口子卻讓我們看到了它背後龐大的市場。這絕對不是個簡單的單一垂直領域，激光雷達技術對其他行業的輻射能力會變得越來越強。
幾年前激光雷達還是個默默無聞的技術，現在卻有了天翻地覆的變化。隨著價格的下降，它的應用領域會更加廣泛。因此對激光雷達來說，它真正的增長階段還沒到來。
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