隨著L2以上的高階自動(dòng)駕駛功能進(jìn)入量產(chǎn)階段，激光雷達(dá)上車已經(jīng)成為行業(yè)共識。
目前，市面上新老玩家齊聚，各家技術(shù)路線復(fù)雜多元，機(jī)械式、混合固態(tài)、MEMS、FMCW、Flash等各類產(chǎn)品百花齊放。
其中，MEMS技術(shù)路線的產(chǎn)品正在急速升溫。
MEMS全稱是Micro-Electro-Mechanical System，也就是微機(jī)電系統(tǒng)。這種基于半導(dǎo)體工藝的微系統(tǒng)，使激光雷達(dá)的小型化、輕量化以及大規(guī)模制造成為可能。
在一徑科技創(chuàng)始人、CEO石拓看來，未來五到十年，MEMS激光雷達(dá)會成為市場上的主流產(chǎn)品，搶占一半以上的市場份額。
一徑科技作為致力于MEMS路線的激光雷達(dá)團(tuán)隊(duì)，今年年初在美國CES展帶來兩款產(chǎn)品：
① ML-30s：面向短距應(yīng)用場景的大視場角MEMS固態(tài)激光雷達(dá)，視場角達(dá)到140°×70°，等效線束高達(dá)160線，角度分辨率小于0.5 °。
② ML-X：面向長距應(yīng)用，能夠提供200米的低反物體高測量精度的探測，角分辨率為0.1°的超遠(yuǎn)超高分辨率立體成像產(chǎn)品。
目前，一徑科技的MEMS激光雷達(dá)在多個(gè)關(guān)鍵細(xì)分領(lǐng)域，如商用車、乘用車、Robotaxi和AGV機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了行業(yè)落地，并拿到了相關(guān)頭部客戶和主機(jī)廠的定點(diǎn)訂單。
目前一徑科技公開披露的客戶合作包括：專注自動(dòng)駕駛卡車應(yīng)用的嬴徹科技，以及廣汽在去年11月發(fā)布的新一代Robotaxi方案。
為了滿足主機(jī)廠對激光雷達(dá)上車日益增長的需求，一徑科技在去年7月已經(jīng)在常熟啟用5000平米的車規(guī)級MEMS激光雷達(dá)生產(chǎn)基地，工廠一期產(chǎn)線的規(guī)劃產(chǎn)能為5萬臺。同時(shí)，一徑表示該產(chǎn)線也會進(jìn)一步自動(dòng)化升級，以提高生產(chǎn)一致性和效率。
1. 激光雷達(dá)大規(guī)模上車的序幕
在全球上百家的激光雷達(dá)公司中，真正有成熟商業(yè)應(yīng)用的車載激光雷達(dá)產(chǎn)品的廠家寥寥無幾，僅有少數(shù)幾家能夠提供，資歷最老的當(dāng)屬以機(jī)械轉(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá)著稱的法雷奧。
而在新晉玩家中具有代表性的，當(dāng)屬新晉全球激光雷達(dá)市值第一名的Luminar和總部位于以色列的Innoviz。前者的產(chǎn)品屬于混合固態(tài)激光雷達(dá)，后者則提供MEMS激光雷達(dá)。
目前，已經(jīng)拿下量產(chǎn)訂單的國內(nèi)激光雷達(dá)供應(yīng)商主要有Innovusion、Livox、一徑科技、華為。
• Innovusion押注混合固態(tài)激光雷達(dá)，目前已經(jīng)鎖定了蔚來ET7上的量產(chǎn)訂單;
• 大疆孵化的Livox與同為造車新勢力的小鵬汽車合作，將在小鵬的第三款車型上實(shí)現(xiàn)前裝量產(chǎn)，搭載產(chǎn)品為一款定制的浩界 Horiz;
• 華為激光雷達(dá)的量產(chǎn)客戶，目前為北汽的ARCFOX，首款搭載車型是HBT。
在技術(shù)路線選擇上，國內(nèi)的廠商(如華為、禾賽、Livox )均采用混合固態(tài)激光雷達(dá)路線。
其中，華為和Innovusion搭載的是機(jī)械轉(zhuǎn)鏡激光雷達(dá)，Livox 則采用了特殊的旋轉(zhuǎn)棱鏡方案。
一徑科技則是MEMS激光雷達(dá)路線的踐行者。
從創(chuàng)立之初到現(xiàn)在的三年多時(shí)間里，這家企業(yè)緊緊瞄準(zhǔn)全固態(tài)MEMS激光雷達(dá)技術(shù)路線，自研芯片，自建工廠，發(fā)布業(yè)界首個(gè)MEMS整車解決方案，逐步拿下頭部車企訂單…
也是類似一徑這樣的技術(shù)公司持續(xù)不斷地在固態(tài)激光雷達(dá)商業(yè)化道路上開疆拓土，使激光雷達(dá)車規(guī)量產(chǎn)的夢想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
在進(jìn)一步展開之前，我們需要先厘清一個(gè)概念，MEMS激光雷達(dá)究竟是否為固態(tài)激光雷達(dá)?
在一徑科技看來，硅基MEMS器件是基于成熟的半導(dǎo)體制備工藝實(shí)現(xiàn)的，這使它區(qū)別于傳統(tǒng)的金屬機(jī)械結(jié)構(gòu)部件(電機(jī)、轉(zhuǎn)子等)，能隨著大規(guī)模量產(chǎn)會帶來成本大幅降低。
同時(shí)，MEMS激光雷達(dá)的高可靠性，能夠滿足嚴(yán)苛的車規(guī)要求，特別是在機(jī)械振動(dòng)、沖擊和壽命方面要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于機(jī)械式激光雷達(dá)。
從成本和可靠性兩個(gè)維度看，MEMS激光雷達(dá)完全符合車企對車規(guī)級指標(biāo)的要求，并且在成本上也能夠做到平價(jià)量產(chǎn)。而這兩點(diǎn)正是機(jī)械式激光雷達(dá)難以攻克的問題。
因此，一徑科技認(rèn)為MEMS路線的產(chǎn)品，可以歸入固態(tài)激光雷達(dá)的品類。
從量產(chǎn)上車情況看，從2017年開始，主機(jī)廠最先選擇了機(jī)械式激光雷達(dá)進(jìn)行量產(chǎn)，因?yàn)槭忻嫔袭?dāng)時(shí)可選的車規(guī)級產(chǎn)品僅有法雷奧的SCALA一款，搭載SCALA的車型主要瞄準(zhǔn)的是L2級的自動(dòng)輔助駕駛應(yīng)用。
而從今年開始，借著蔚來ET7和小鵬P5等車型量產(chǎn)的東風(fēng)，機(jī)械轉(zhuǎn)鏡激光雷達(dá)成為當(dāng)紅的品類之一。
再往后看，固態(tài)激光雷達(dá)將成為主流產(chǎn)品，目前不少公司也在圍繞這一賽道進(jìn)行研發(fā)，MEMS是其中最重要的技術(shù)路線之一。
MEMS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：芯片對于激光雷達(dá)發(fā)射光路的控制非常靈活，可以實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)線束的快速掃描，其等效線束能夠輕易突破一百線甚至是兩百線;MEMS激光雷達(dá)不含有機(jī)械轉(zhuǎn)軸的部分，從而避免了機(jī)械式激光雷達(dá)中軸承因金屬疲勞導(dǎo)致的使用壽命問題，以及超高速軸承在振動(dòng)和沖擊工況下的失效。
不過MEMS也有它的局限性，即MEMS器件的核心結(jié)構(gòu)是尺度很小的懸臂梁結(jié)構(gòu);如果芯片設(shè)計(jì)或者器件選型不得當(dāng)，會因?yàn)橥饨绲恼駝?dòng)或者沖擊導(dǎo)致斷裂，一徑科技通過創(chuàng)新性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和芯片設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了超強(qiáng)的振動(dòng)和沖擊可靠性。
綜合來看，在當(dāng)前的市場中，MEMS在成本、可靠性、可量產(chǎn)性方面均具有極強(qiáng)的優(yōu)勢，因此成為一徑科技等公司選擇的關(guān)鍵賽道。
2. 一徑科技如何殺出重圍?
2017年11月，一徑科技成立。
由于創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)早在2012年便開始了MEMS激光雷達(dá)工程化相關(guān)的工作，在光電芯片、ASIC芯片上有很深的研發(fā)基礎(chǔ)。同時(shí)團(tuán)隊(duì)對主流的激光雷達(dá)技術(shù)路線具有的深刻的認(rèn)識，特別是可靠性相關(guān)的數(shù)據(jù)。
2017年，創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)看到了自動(dòng)駕駛對激光雷達(dá)成本、可靠性和落地時(shí)間的明確訴求，經(jīng)過前期的充分調(diào)研與準(zhǔn)備工作，公司決定選擇MEMS激光雷達(dá)技術(shù)路線。
當(dāng)時(shí)的市場上，國內(nèi)激光雷達(dá)創(chuàng)業(yè)公司主要選擇機(jī)械式激光雷達(dá)路線，一方面有已成熟的案例可以借鑒，另一方面供應(yīng)鏈資源相對更豐富。但是對于MEMS激光雷達(dá)而言是相對空白的。
首先從系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面，需要從底層的芯片方案，光學(xué)系統(tǒng)，硬件設(shè)計(jì)，再到上層的信號處理，擺在一徑科技面前有兩個(gè)挑戰(zhàn)：既需要研發(fā)團(tuán)隊(duì)從零到一的研發(fā)，同時(shí)還需要開發(fā)、驅(qū)動(dòng)供應(yīng)鏈來為MEMS激光雷達(dá)體系提供支持。
此外，由于一徑科技團(tuán)隊(duì)也著眼于產(chǎn)品的商業(yè)落地速度，除了要關(guān)注產(chǎn)品的性能，還要關(guān)注產(chǎn)品在各種工況下的適應(yīng)性和各類激光雷達(dá)的功能，比如臟污檢測、抗干擾、陽光噪點(diǎn)抑制、車載以太網(wǎng)等。
基于此，一徑科技的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在激光雷達(dá)信號處理和功能開發(fā)上，花費(fèi)了大量的功夫。
2019年1月，一徑科技的激光雷達(dá)產(chǎn)品首次登陸CES展，當(dāng)時(shí)其發(fā)布了首款ML系列MEMS激光雷達(dá)。
次年的CES展上，一徑科技又發(fā)布了全球首個(gè)覆蓋長距、中短距應(yīng)用的MEMS激光雷達(dá)全套解決方案，特別是全球第一款超廣角補(bǔ)盲MEMS激光雷達(dá)ML-30s。
從首款產(chǎn)品亮相到拿下主機(jī)廠訂單，一徑科技僅用了三年時(shí)間。
這得益于MEMS激光雷達(dá)相比機(jī)械式激光雷達(dá)更符合車規(guī)要求，更得益于一徑科技在光電芯片自研和激光雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)上的積累。
與其他MEMS激光雷達(dá)廠商相比，一徑科技在技術(shù)上主要有兩大特色：
一徑科技將MEMS激光雷達(dá)的發(fā)射端與接收端解耦：其做法是，通過自研核心接收APD+ASIC陣列芯片，使其接收端的APD芯片能夠完美適配相應(yīng)的接收光學(xué)系統(tǒng)，等效的增大了接收孔徑，從而獲得更強(qiáng)的光信號。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面，針對不同應(yīng)用場景，一徑科技采用了不同光源方案。針對短距應(yīng)用，采用的是905nm的方案，而在遠(yuǎn)距應(yīng)用則采用峰值功率更高的1550納米激光源，在人眼安全的前提下實(shí)現(xiàn)了更遠(yuǎn)距離的探測。
根據(jù)一徑科技官方信息，ML-30s可以提供140°x70°的大視場角，70°的超大垂直視場角，可以大幅增加車輛的視野范圍，提供寬視場角高分辨率的3D感知覆蓋，將車身周邊盲區(qū)的危險(xiǎn)系數(shù)降到最低。
ML-X能夠提供高達(dá)200米的低反物體高測量精度的探測，角分辨率為0.1°。超遠(yuǎn)探測距離超高分辨率的立體成像能力，可以為高速運(yùn)行的智能駕駛車輛提供可靠的安全保障。
兼顧盲區(qū)短距場景和遠(yuǎn)距高速場景，是一徑科技激光雷達(dá)方案的特點(diǎn)之一。
如果與行業(yè)里的現(xiàn)有產(chǎn)品對比：
ML-30s的水平視場角為140°，垂直視場角70°，要實(shí)現(xiàn)360度的覆蓋，需要3~6個(gè)
相比于市面上其他的激光雷達(dá)方案，則至少需要5~8個(gè)才能實(shí)現(xiàn)同等程度的水平覆蓋。
此外，ML-30s在垂直視場角的覆蓋范圍上優(yōu)勢更為明顯。
3. 奔赴量產(chǎn)之路
產(chǎn)品上車前的關(guān)鍵一步，是滿足車規(guī)級的要求。
一徑科技在成立之初的樣品研發(fā)階段就進(jìn)行了充分考量。
從MEMS機(jī)械沖擊實(shí)驗(yàn)看，其器件可以承受1000G的沖擊;在極端的高低溫環(huán)境試驗(yàn)中，可以做到角度偏差0.1°以內(nèi)。
石拓告訴汽車之心，工程開發(fā)階段沒有太多可以取巧的地方，要將激光雷達(dá)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)得當(dāng)，還要兼顧系統(tǒng)層面開發(fā)，包括硬件系統(tǒng)、算法系統(tǒng)的魯棒性、防振動(dòng)沖擊，以及對光學(xué)系統(tǒng)在高低溫情況下受到的影響進(jìn)行充分的仿真驗(yàn)證等等。
在生產(chǎn)建設(shè)方面，一徑科技常熟工廠已經(jīng)于2019年底啟動(dòng)運(yùn)行。一期工廠年產(chǎn)能規(guī)劃5萬臺，可滿足2020年到2022年三年的產(chǎn)能需求。到2022年，會有進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。
一期工廠規(guī)劃5萬臺是基于現(xiàn)在的自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)去考量的，接下來會進(jìn)一步提高自動(dòng)化效率，實(shí)現(xiàn)更大的產(chǎn)能。
第一階段實(shí)現(xiàn)的是標(biāo)定，整個(gè)生產(chǎn)標(biāo)定環(huán)節(jié)可以一鍵式操作。
第二階段要做的是生產(chǎn)組裝的自動(dòng)化。
從整個(gè)產(chǎn)品推進(jìn)節(jié)奏看，一徑科技最初的客戶主要面向L4。
最先推出的ML-30S，是典型的面向L4級自動(dòng)駕駛的產(chǎn)品，主要滿足車身周邊和盲區(qū)。
后來推出的ML-X主打長距，主要面向L2以上的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。
石拓表示，“在2020年，一方面，L4級別的自動(dòng)駕駛客戶在推進(jìn)MEMS激光雷達(dá)上車是很快的。另一方面，國內(nèi)主機(jī)廠在2020年下半年的激光雷達(dá)規(guī)劃也在提速，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于之前行業(yè)對L3量產(chǎn)時(shí)機(jī)的預(yù)期。在我看來，2021年會有很多的量產(chǎn)項(xiàng)目落地，2022年會有更多搭載激光雷達(dá)的量產(chǎn)車型上市。”
眼下，蔚來、小鵬、理想等造車新勢力，以及北汽ARCFOX、長城、長安均有激光雷達(dá)上車規(guī)劃。
面對這一趨勢，一徑科技計(jì)劃2021年年底將激光雷達(dá)面向L3的長距產(chǎn)品做到SOP量產(chǎn)。
石拓認(rèn)為，整個(gè)市場，最終還是會選擇真正能夠量產(chǎn)裝車的產(chǎn)品，MEMS激光雷達(dá)無論在成本和可靠性上，均能做到后來居上。
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