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| 本文作者： 大壯旅 | 2020-05-27 15:33 |
雷鋒網(wǎng)新智駕按：圖片來自于福布斯
雷鋒網(wǎng)按，十多年前，DARPA 的自動駕駛挑戰(zhàn)賽在莫哈維沙漠鳴鑼開打，吸引各路英豪匯聚一堂。當(dāng)時，他們的目標(biāo)很明確，即讓車輛穿越沙漠中的各種未知地形與障礙，而且要盡可能快。不過最關(guān)鍵的是，參賽車輛不能配人類駕駛員。
此次挑戰(zhàn)賽催化了商業(yè)自動駕駛項(xiàng)目的發(fā)展，十多年后，我們也在技術(shù)上取得了重大進(jìn)步。不過，整個行業(yè)離真正的全自動駕駛還有距離，大家也從此前的烏托邦式狂熱中冷靜了下來。眼下，管理好投資者預(yù)期、現(xiàn)金流、運(yùn)營并完成產(chǎn)品開發(fā)與顧客培養(yǎng)才是各家公司需要面對的現(xiàn)實(shí)。
在自動駕駛行業(yè)的變遷中，感知系統(tǒng)成了一大贏家，LiDAR 也開始扮演越來越重要的角色。有了它，車輛就有了高分辨率 3D 感知能力，這是攝像頭和雷達(dá)等 2D 傳感器力所不能及的。業(yè)內(nèi)大多數(shù)研究者相信，LiDAR 對避障、定位和導(dǎo)航至關(guān)重要，而在 DARPA 自動駕駛挑戰(zhàn)賽中異軍突起的 Velodyne（原來是音箱制造商）則成了 LiDAR 領(lǐng)軍廠商。
20 年前，隨著通訊、數(shù)據(jù)、視頻與高速網(wǎng)絡(luò)的勃興，光學(xué)技術(shù)逐漸成了支柱科技之一。隨后，遠(yuǎn)程通訊技術(shù)領(lǐng)域的大量投資也逐步轉(zhuǎn)化成了醫(yī)藥、工業(yè)傳感與材料處理領(lǐng)域的生產(chǎn)力。與其類似，光學(xué)產(chǎn)業(yè)也因?yàn)檐囕d“視覺”技術(shù)光明的前景迎來了第二春。在這之中，LiDAR 這個原本用在國防產(chǎn)業(yè)中的技術(shù)也開始主流化，未來甚至?xí)袷謾C(jī)上的攝像頭一樣普及。
由于在自動駕駛領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大，LiDAR 已經(jīng)吸引了 15 億美元的投資。無論是 OEM 商、一級供應(yīng)商還是科技巨頭，都愿意為 LiDAR 慷慨解囊。
縱觀整個行業(yè)，靠車載 LiDAR 起家的公司已經(jīng)超過 80 家。不過，由于自動駕駛革命進(jìn)程的放緩，許多公司開始將目光轉(zhuǎn)向其他行業(yè)，比如安全、航空地圖、無人機(jī)和工業(yè)自動化等。這樣遍地開花的場景與 20 年前迎來爆發(fā)期的通訊產(chǎn)業(yè)何其相似，但我們又很清楚的知道，這 80 多家公司不可能都靠一己之力笑到最后。LiDAR 產(chǎn)業(yè)的蛋糕雖大，但也不夠這么多公司來瓜分，投資者口袋里也沒有那么多銀彈來支撐 LiDAR 公司們完成下一個階段的產(chǎn)業(yè)化。未來能主宰 ADAS 與自動駕駛市場的 LiDAR 公司不會超過 10 家。
那么，在如此殘酷的競爭中，公司們該如何勸說投資者乖乖掏錢呢？恐怕它們得從波長（4），LiDAR 類型（3），激光類型（3），探測器類型（4）和掃描方式（6）幾個角度入手，而這些角度相互組合能產(chǎn)生 864 種可能。如果再算上 3D 點(diǎn)云的處理方式和基于事件的 LiDAR 這種新技術(shù)，組合方式就更多了。雖然這 864 種可能無法一一應(yīng)驗(yàn)，但至少有一半的路徑能走通，這也是風(fēng)投公司選擇廣撒網(wǎng)的原因（比如 Velodyne、Quanergy、Innoviz、Luminar 和 Ouster 等公司）。當(dāng)然，投了大量初創(chuàng)公司的它們，未來也得找到保護(hù)或者說讓自己先期投資回本的好方案。
作為在光學(xué)產(chǎn)業(yè)浸淫多年，經(jīng)歷過通信與自動駕駛兩大行業(yè)崛起的著名投資人，John Dexheimer 還專門對它們做了對比。“許多人認(rèn)為車載 LiDAR 的上升曲線會與當(dāng)年的光網(wǎng)通信相似，畢竟這兩大行業(yè)都有中大型公司提前占位，而且風(fēng)投們都非常舍得砸錢。不過，兩者的差異也非常清晰：直接經(jīng)濟(jì)效益是通信產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的強(qiáng)力驅(qū)動器，但從短期來看自動駕駛與 ADAS 并不是驅(qū)動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的發(fā)動機(jī)，畢竟終端用戶的需求還沒有培養(yǎng)起來?！?/strong>
除此之外，通信行業(yè)里產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)完整且嚴(yán)密，LiDAR 卻還是狂野西部。非常關(guān)注車載 LiDAR 標(biāo)準(zhǔn)制定的 John Dexheimer 就發(fā)問道，“跨越了路測和地理圍欄后，汽車行業(yè)里哪個實(shí)體能拿出更加明確的驗(yàn)收測試標(biāo)準(zhǔn)以推動 LiDAR 量產(chǎn)呢？”
未來，LiDAR 市場走向成熟肯定會伴隨大規(guī)模洗牌，那些資金雄厚、執(zhí)行堅(jiān)決且顧客多多的廠商肯定能生存下來。除此之外，處于弱勢的小廠會投向哪些巨頭懷抱也相當(dāng)有看頭。
下面，我們就先來總結(jié)一下，成功的 LiDAR 公司應(yīng)該具有哪些品質(zhì)：
1）圍繞自家產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件堆棧；
2）與 OEM 商、出行提供商與自動駕駛公司良好的關(guān)系；
3）系統(tǒng)性能符合城市及高速自動駕駛的要求；
4）超一流的團(tuán)隊(duì)；
5）融資能力強(qiáng)（至少 1 億美元以上）；
6）車規(guī)級別的制造與可靠性；
7）可靠的供應(yīng)鏈及量產(chǎn)能力；
8）成本與收益控制能力；
9）在其他市場占據(jù)一定份額。
一般來說，有穩(wěn)定靠山的 LiDAR 項(xiàng)目存活幾率很大，但它們并非完全免疫。最近，因?yàn)?Cruise 宣布裁員 8%，Strobe（已被 Cruise 收購）的 LiDAR 研發(fā)就受到了影響。簡言之，充足的資金確實(shí)重要，但其他因素也能起到?jīng)Q定作用，也許 Cruise 也有未來放棄 LiDAR 的計(jì)劃，或者說它們覺得自研 LiDAR 有些得不償失？
對一級供應(yīng)商來說（博世、法雷奧、采埃孚、安波福和大陸等），LiDAR 肯定是個新的商業(yè)機(jī)遇，畢竟一級供應(yīng)商原本就一直在為 OEM 商供應(yīng) ADAS 和自動駕駛關(guān)鍵部件。未來如果更進(jìn)一步，它們就能包圓了整個傳感器融合系統(tǒng)，把攝像頭、雷達(dá)和 LiDAR 打包賣出去。當(dāng)然，出于供應(yīng)鏈、成本、設(shè)計(jì)、性能優(yōu)化和系統(tǒng)整合等方面的考慮，類似 Cruise、Waymo、Aurora 和 Argo 等公司都選擇了自研 LiDAR 的方式。
在老練的一級供應(yīng)商、OEM 商及科技巨頭強(qiáng)大的攻勢面前，獨(dú)立 LiDAR 供應(yīng)商當(dāng)然會感覺壓力山大，因?yàn)槌嗽谛阅芎统杀旧先〉媚雺簝?yōu)勢，它們還得管理好融資與現(xiàn)金流才有勝算。除了殺出重圍的那幾家公司，其它公司恐怕只能選擇轉(zhuǎn)戰(zhàn)其他市場或者等巨頭收購。當(dāng)然，它們也有可能破產(chǎn)出局。
經(jīng)歷過互聯(lián)網(wǎng)泡沫且在知識產(chǎn)權(quán)市場有 40 多年經(jīng)驗(yàn)的 Martin Pichinson 就表示：“眼下許多自動駕駛公司的路徑已經(jīng)有了當(dāng)年互聯(lián)網(wǎng)泡沫的影子。現(xiàn)在我們必須在服務(wù)領(lǐng)域進(jìn)行深入挖掘，包括 AI、機(jī)器人、健康、物聯(lián)網(wǎng)等。經(jīng)過幾十年的培養(yǎng)，人類已經(jīng)習(xí)慣于擁抱新技術(shù)，因此整個轉(zhuǎn)變期戰(zhàn)線不會拉得太長，只要產(chǎn)品好，很快就能轉(zhuǎn)化為收入?！?/p>
原始 LiDAR 數(shù)據(jù)的處理及后續(xù)與 AI 和軟件堆棧的整合恐怕未來會成為 LiDAR 市場走向成熟的最關(guān)鍵助推器。在這個階段，以下幾個 LiDAR 關(guān)鍵功能值得關(guān)注：
1. LiDAR 物理學(xué)，主要是帶線性探測器的 ToF，帶光子計(jì)數(shù)探測器的 ToF 和 FMCW：這些選項(xiàng)中的每一個都需要不同的軟件和信號處理算法，并集成到感知和傳感器融合堆棧中。 此外，在這三類中使用的激光器和探測器的類型有很大不同，并且會影響供應(yīng)鏈，成本和量產(chǎn)。
2. 工作波段（8XX-9XX nm, 14XX-15XX nm）：會影響校準(zhǔn)與熱管理，還有供應(yīng)鏈、可制造型和成本等方面。
3. 視場覆蓋（快閃 vs 掃描）：快閃與掃描兩種形式會影響信號處理、后處理堆棧以及硬件整合。至于特定的掃描機(jī)制，無論是機(jī)械式、固態(tài)或微機(jī)電（MEMS），都不會對基本層面造成影響，
舉例來說，一家專攻 1550nm，帶有線性模式檢測器和快閃 ToF LiDAR 的公司不太可能會收購另一家造 905nm 光子計(jì)數(shù)檢測器和機(jī)械掃描 LiDAR 的公司。畢竟在這樣的系統(tǒng)之間進(jìn)行硬件和軟件的集成并不簡單，也不會有任何增值作用（除了提供第二套獨(dú)立系統(tǒng)來完成其產(chǎn)品套件外）。他們更有可能尋求在供應(yīng)鏈中獲取特定功能，例如激光器，探測器或掃描技術(shù)，以圍繞競爭差異化和降低材料成本的特定領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更多垂直整合。
雷鋒網(wǎng)按：圖片來自于福布斯
表 1 對使用 3 種主要 LiDAR 物理方法的 75 家公司分了分陣營。在我看來，行業(yè)的洗牌與成熟將首先在這里進(jìn)行，預(yù)測如下：
? 類公司可能會最先開始洗牌，畢竟這一陣營的公司太多了（50 家），而且至少有 5 家頭部公司。洗牌完成后，那些實(shí)力不夠強(qiáng)的將面臨收購或破產(chǎn)。值得注意的是，? 類公司算是車載 LiDAR 領(lǐng)域的開拓者，但由于這個波段的激光會對人眼產(chǎn)生傷害，因此其分辨率和探測距離都有一定限制。除此之外，在激光器與探測器的設(shè)計(jì)上，其垂直整合度也最低。
? FMCW LiDAR 公司目前使用 15XX nm 波長（主要是由于為電信行業(yè)開發(fā)了相干激光器）。不過，這些激光器在自由空間應(yīng)用時制造和控制起來卻沒那么容易，因?yàn)樗枰蟮陌l(fā)射功率才能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離探測。與其他 LiDAR 不同，F(xiàn)MCW 提供深度和軸向速度信息，從而減少了圖像分割和目標(biāo)識別的處理時間（并為決策和控制留出了更多時間）。其另一個優(yōu)點(diǎn)是，由于光峰值功率低，這種類型的 LiDAR 擁有使用光學(xué)相控陣和液晶元表面進(jìn)行純固態(tài)掃描的可能性。（當(dāng)然，這兩者都需要重大的材料科學(xué)創(chuàng)新才能實(shí)現(xiàn)）。率先采用 FMCW 方案的 Blackmore 最近被 Aurora 收入囊中，不過業(yè)內(nèi)還有其他獨(dú)立公司在探索這一領(lǐng)。不幸的是，其中只有少數(shù)幾個擁有繼續(xù)下去所需的銀彈，未來它們很可能會被收購或直接售賣知識產(chǎn)權(quán)（IP）。這里的關(guān)鍵 IP 是傳輸波形部署以及隨后的相干混合及數(shù)據(jù)處理。這種類型的 LiDAR 對實(shí)現(xiàn)高速路自動駕駛至關(guān)重要。
? 14XX / 15XX nm 的 LiDAR 對于人眼來說更加安全，因此它也天然擁有更高的性能。這類公司在線性模式 APD 或 PIN 的長距離探測下表現(xiàn)出了出色的性能。不過，在激光峰值功率方面仍然具有挑戰(zhàn)性，而且要使用許多昂貴的光纖激光器，難以大批量生產(chǎn)。這些公司中，Luminar 最為出挑，它們最近宣布與沃爾沃建立合作伙伴關(guān)系，預(yù)計(jì)將在 2022 年實(shí)現(xiàn)自動駕駛汽車的部署。這并不是一個參與公司眾多的陣營，因此大洗牌的可能性尚不清楚，畢竟該解決方案需要昂貴的光纖激光器才能達(dá)到高性能，而且公司必須不差錢。
? 此陣營之所以令人著迷，是因?yàn)樗兄Z用 CMOS 的成本實(shí)現(xiàn) SPAD 的性能。與 ? 一樣，這個陣營里公司也不多，該領(lǐng)域未來可能會有兼并發(fā)生。
? 此陣營的優(yōu)勢在于它無需掃描，并提供類似相機(jī)的點(diǎn)云。同時，與攝像頭融合變得更加容易，且消除了圖像滯后的問題。不過，點(diǎn)亮大量像素需要更高的激光功率，從而限制了它的應(yīng)用舉例，例如自動泊車，角分辨率或視野覆蓋范圍較差的長距離應(yīng)用等。目前，我們尚不清楚此類 LiDAR 是否會在自動駕駛汽車部署中發(fā)揮重要作用。 因此，此處的行業(yè)發(fā)展方向有些模糊，它們最終更有可能轉(zhuǎn)向非汽車應(yīng)用。
雖然全自動駕駛的落地可能要花更長時間，但這個行業(yè)并不全是令人沮喪的消息，風(fēng)投和創(chuàng)業(yè)者們依然有大展身手的機(jī)會。下面，我就給大家一些好建議：
1）最讓人感到驚訝的是，表1中的 ? 陣營并沒有吸引任何創(chuàng)業(yè)者的興趣或風(fēng)投/企業(yè)資金。 FMCW LiDAR 在 8XX-9XX nm 的波長下有一并解決 ToF 系統(tǒng)受限、人眼安全及性能的潛力。這是因?yàn)橄到y(tǒng)可以使用本地振蕩器，因而以更高的 SNR 進(jìn)行操作。在相同的激光能量下，它們可以獲得更高的探測能力。同時，抗干擾和基于多普勒的瞬時速度感應(yīng)（類似于 1550 nm FMCW）也是其重要優(yōu)勢。由于系統(tǒng)可以使用成本較低的硅探測器，GaAs 激光器和 VCSEL，因此高性能實(shí)現(xiàn)起來成本也較低。此外，SiN 光子學(xué)還為將來的固態(tài)掃描提供了新的途徑。簡言之，? 陣營不但具有 ? 陣營的所有優(yōu)點(diǎn)，成本還有優(yōu)勢。棘手的問題是，盡管在設(shè)計(jì)角度來看這一方案不難實(shí)現(xiàn)，但現(xiàn)實(shí)中卻不存在這一波長下的相干激光器。想成大事，必須得招點(diǎn)激光器設(shè)計(jì)大牛。
2）LiDAR 產(chǎn)生的用于避障的數(shù)據(jù)通常有 90％ 以上是無用的。收集，存儲和分析所有這些數(shù)據(jù)會帶來巨大的功耗，存儲和延遲問題，導(dǎo)致我們無法在需要的地方投入分辨率和激光資源。因此，基于事件的 LiDAR 是另一個值得撒錢的投資機(jī)會。眼下，投資人已經(jīng)開始為基于事件的攝像頭砸錢了，未來想必也會復(fù)制到 LiDAR 市場。當(dāng)然，在掃描模式下，快速掃描的創(chuàng)新勢在必行。
3）最近，索尼發(fā)布了一款低成本相機(jī)芯片，該芯片在陣列中的每個像素上都實(shí)現(xiàn)了 AI 處理功能，從而實(shí)現(xiàn)了高速邊緣 AI 處理。這大大減少了必須傳輸?shù)胶筇幚矶褩Ｖ械脑紨?shù)據(jù)量，并改善了延遲，功耗和成本方面的指標(biāo)。因此，對實(shí)現(xiàn)了類似數(shù)據(jù)“減肥”的 LiDAR 系統(tǒng)進(jìn)行投資可能是一個重大機(jī)遇。當(dāng)然，它也要與基于事件的 LiDAR 有著良好的集成能力。
4）固態(tài)掃描確實(shí)可以使芯片級 LiDAR 成為現(xiàn)實(shí)。除了消除對活動部件的依賴（在移動的汽車中同樣如此?。?，固態(tài)掃描還將積極影響成本，量產(chǎn)以及與底盤兼容的 LiDAR（對于自動駕駛汽車消費(fèi)者的所有權(quán)至關(guān)重要）。它還可以在手機(jī)，AR / VR 和游戲等其他應(yīng)用中應(yīng)用LiDAR。盡管沒有解決復(fù)雜材料工程規(guī)模化的問題，但該領(lǐng)域已經(jīng)有一些投資出現(xiàn)。
除了汽車市場的廣闊機(jī)遇，向非自動駕駛應(yīng)用過渡也是可以考慮的方向，例如安全、人員監(jiān)控、采礦、建筑、工廠和倉庫自動化、機(jī)器人與農(nóng)業(yè)等。城市空中交通（UAM）和無人駕駛飛機(jī)未來可能也會成為發(fā)展方向，盡管其落地時間還不明朗。總的來說，如今所有的 LiDAR 公司都在多個領(lǐng)域進(jìn)行積極布局。
作為車載 LiDAR 領(lǐng)域中的早期獨(dú)角獸之一，Quanergy 最近就從其現(xiàn)有投資者那里拿到了新一輪融資。
“與僅專注于交通市場的 LiDAR 公司不同，Quanergy 一直強(qiáng)調(diào)其技術(shù)在多個行業(yè)中的發(fā)展?！盞evin J. Kennedy 博士說道?！坝辛诉@筆新資金，我們就能加深對團(tuán)隊(duì)和技術(shù)的投資，并有能力證明 LiDAR 在更廣泛市場應(yīng)用中的價值。”
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