應(yīng)用廣泛的激光雷達好日子還在后頭
作者: 嶺緯科技發(fā)表時間:2021-08-18 16:31:50
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(shù)誕生于當年的地圖上。然而,激光雷達技術(shù)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(jié)構(gòu)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(yīng)用程序與激光雷達技術(shù)的不斷提升預(yù)示著一個不斷擴大的巨大市場的到來。ABI Research預(yù)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(yīng),其他相關(guān)市場將一起受益。
據(jù)法國技術(shù)與商業(yè)市場調(diào)查公司 YoleDé veloppement預(yù)測,磷化鎵市場將在未來五年內(nèi)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(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域,只有磷化鎵才能滿足。
結(jié)果,激光雷達供應(yīng)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(shè)法利用固態(tài)設(shè)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(guān)。Jeff Miller是西門子公司的 Mentor產(chǎn)品策略負責人。
在此基礎(chǔ)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(shè)計等方面,傳統(tǒng)的激光雷達領(lǐng)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(zhuǎn)的傳感器 i,但這種丑陋的設(shè)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(shè)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(shù)上作出權(quán)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(shè)計對幾何結(jié)構(gòu)非常敏感,要求極強的硅光子集成電路設(shè)計能力,其中還包括基于曲線物體設(shè)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(jié)構(gòu),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(shù)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(yīng)商開始尋求不同的方法。
他說:「激光雷達需要新的設(shè)計,所以設(shè)計工具必須要有足夠的靈活性,以適應(yīng)各種新的需求。但是,整個激光雷達設(shè)計流程是可以保留下來的,完成設(shè)計之后通過模擬和版圖驗證進行設(shè)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(shè)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。「硅光子學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。」
若能將 MEMS技術(shù)、 CMOS芯片與光子技術(shù)結(jié)合,則可以獲得一種新的混合技術(shù),但協(xié)同設(shè)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(wù)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(yīng)商提供服務(wù),還有一大堆不差錢的新創(chuàng)公司,如 Aurora Innovation等聚集了圈內(nèi)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(shè)計的高性能傳感器,另一種是小型傳感器,用于 ADAS應(yīng)用。”他發(fā)現(xiàn),激光雷達的工業(yè)應(yīng)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(zhuǎn)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常看好,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(lǐng)域的后勁還很大。許多激光雷達的跨界應(yīng)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(lǐng)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(shù)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(nèi)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(shè)備而言,激光雷達市場仍處于起步階段。
然而,這種技術(shù)被撕開的缺口讓我們看到了其背后巨大的市場。這個領(lǐng)域絕不僅僅是一個簡單的垂直領(lǐng)域,激光雷達技術(shù)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(shù),現(xiàn)在發(fā)生了天翻地覆的變化。當價格下跌時,其應(yīng)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。