把激光雷達裝在量產車上，總共分幾步？

記者 | 江睿傑

編輯 | 肖文傑

已經不會再有人懷疑電動車取代燃油車的趨勢。現在值得關心的是，藉着電驅動的浪潮，其他技術變革會何時到來。最新的進展在中國市場發生，2022年，中國電動車創業公司推出的新車型——9月剛開始交付的理想L9、一季度已交付的蔚來ET7、預計年底交付的高合HiPhi Z等——都引入了一個之前從未在量產車上大規模搭載的部件： 激光雷達。

激光雷達被視為未來實現自動駕駛的重要硬件基礎，約10年前，創業者和大公司就開始嘗試把它與汽車結合，當時技術和產業的中心都在硅谷；如今，真正把這項技術帶進量產車的卻是中國的創業公司。這一轉變比技術本身的進步更有趣。

門檻：從手工調校到大規模量產

往前倒10年，量產的車載激光雷達對業界來説還遙不可及。

激光雷達本身歷史悠久，技術原理也不復雜。通過發射激光，然後計算反射光返回的時差，人們可以便捷高效地獲取目標點的距離信息，同時相比於攝像頭，激光雷達不易受到惡劣天氣的影響。憑藉着兩個優勢，大約半個世紀前，激光雷達就被安裝在小型飛機上，用於地形測繪。搭載一顆激光雷達，在探測地區上方轉一圈，就能得到該處地形地貌的數據模型。直到現在，地形測繪也是激光雷達最主要的用途。2021年，全球用於地形測繪的激光雷達銷售額是12.8億美元，佔整個行業的62%。

很早就有人想把激光雷達的特性用於自動駕駛之上。早在2005年的DARPA（美國國防部高級研究計劃局）挑戰賽上，就已經有參賽的自動駕駛汽車搭載了激光雷達，並順利穿越了一片沙漠。

2013年，Google無人車項目（如今已獨立為自動駕駛領域的獨角獸Waymo）設計的原型車Firefly，搭載着花瓶大小的激光雷達，在沒有駕駛員的情況下行駛在加州的公共道路上。

搭載激光雷達的谷歌自動駕駛汽車“豌豆車”（2015）。

在這一標誌性成果後，越來越多的汽車公司意識到激光雷達在自動駕駛上的潛力。那個“大花瓶”的生產者，老牌激光雷達廠商Velodyne一下子變得搶手，所有志在自動駕駛創業的團隊都想要購買Velodyne的產品，來作為自己開發無人駕駛算法最主要的硬件之一（關於Velodyne在中國市場的發展，詳見《第一財經週刊》的報道《造車新世代》）。

2016年8月，Velodyne把激光雷達業務單獨拆分出一個新公司，並拿到了福特和百度共同投資的1.5億美元。

在Velodyne拿到投資前幾個月，來自中國的禾賽科技開始認真考慮進入這個市場。禾賽原來是一家做激光氣體傳感器的公司，這一技術與激光雷達相關，但市場規模太小，禾賽一直想轉去更大的賽道。越來越多巨頭加入車載激光雷達領域，給了他們信心。

和李一帆有類似想法的團隊不少。2016年起，數十家激光雷達創業公司拿到融資，來自硅谷的Luminar、Ouster等公司融資額超過1億美元。

即便在那時，整個行業對於激光雷達能否真正裝在量產車上仍有爭議，最顯著的原因是價格。2016年，最受歡迎的Velodyne最便宜的就要賣8000美元，而最貴的要賣8萬美元，這個價格是當年發售的特斯拉Model 3的兩倍。這也是為什麼在自動駕駛算法上領先的特斯拉，始終選擇以攝像頭為主的硬件方案。

除了價格，“車規級”是另一個門檻。激光雷達本身雖然是個成熟產品，但如果要應用到汽車上，就得符合一系列嚴苛的要求，它得擁有更長的使用壽命、更低的噪音，還有更小的體積。Velodyne當時的產品外形是個小圓筒，必須放在車頂正中央才能有效完成工作任務，這不僅影響美觀，而且由於長期暴露在外使用壽命也比較短，完全達不到普通乘用車正常的使用需求。

造成這種小量、高價、達不到車規級的原因，是當時激光雷達的主流技術路線和生產工藝。Velodyne的激光雷達，採用的是機械式的結構，簡單而言，它需要用機械裝置來控制激光發射器的旋轉角，以達到360度掃描的效果。這種產品結構對應的生產工藝，甚至包含大量手工調校的部分，對技術人員的要求很高。也就是説，當時的激光雷達不是一個可以在生產線上大規模量產的工業產品。雖然產品供不應求，但實際上Velodyne在2016年的總銷量只有5000台。

大規模量產是所有創業公司瞄準的方向：儘快研發出可以在量產車上搭載的激光雷達技術方案和生產工藝，搶先讓自己擠進龐大的汽車供應鏈。如果做到這一點，意味着自己的供貨量將是當時Velodyne的數百甚至數千倍，這是一個比地圖測繪大得多的市場。

技術路線：半固態成為共同選擇

半固態成為了這些創業公司的共同選擇。相比於機械式激光雷達，半固態激光雷達只能掃描正前方的區域，看不到兩側和身後。但它的價格可以大幅下降到千元級別，並且也能大規模量產。雖然這意味着激光雷達不會像在Google無人車上那樣成為核心的傳感器，它需要和攝像頭、毫米波雷達等其他傳感器一同提供數據，但這是更實際的量產道路。

目前，中國品牌的量產車型上幾乎清一色選擇了半固態產品。“我們分析了大量行車安全數據，最主要的事故都發生在車輛與前方障礙物之間。要避免那些事故，必須有高精度的前向感知能力，所以除了前向攝像頭之外，我們還需要一顆前向半固態激光雷達。側、後方的情況，用攝像頭就夠了。”理想汽車智能駕駛負責人趙哲倫對第一財經YiMagazine説。

理想L9前臉頂部正中的激光雷達。

元戎啟行也認同這一理念，這家總部在深圳的創業公司在乘用車方面，以量產自動駕駛汽車和運營無人駕駛的出租車隊為長期的經營目標。元戎啟行和同行都是激光雷達的大客户。

如果僅考慮效果，機械式激光雷達是更適合無人車的方案，它能夠輕鬆獲得360度完整視野，半固態產品要達到同樣的效果，就要用多個面向不同方向的半固態雷達拼合成一整個視野，這就會碰到邊緣重疊等較難處理的問題。如果用一個半固態產品去搭配攝像頭，更會碰到雷達點雲數據和圖像數據不兼容的麻煩。

但元戎啟行還是更願意使用半固態激光雷達的方案。因為它帶來的技術挑戰，可以通過算法克服，而機械式雷達的高昂成本則很難降下來。“像邊緣重疊、雷達和攝像頭數據的整合等，只要做好算法都能解決。這樣一整套解決方案的成本就能降下來，也更容易普及到更多的車型上。” 元戎啟行負責硬件的副總裁劉念邱對第一財經YiMagazine説。

2021年，元戎啟行的軟硬件全套自動駕駛解決方案售價是6萬多元，但如果與車企合作大規模量產搭載，成本可下降至2萬元左右。價格是其重要的競爭力。

半固態方案也降低了激光雷達的性能門檻。在劉念邱看來，目前市場上幾款主流的激光雷達在性能上都“夠用”，他們同步使用這些產品，主要是為了觀察不同產品在特定條件下的可靠性，然後從中選出最可靠、最經濟的款型。

新上市的許多量產乘用車雖已具備一定的駕駛輔助功能，但駕駛權最終還是掌握在司機手裏，激光雷達在車上起的只是強化和輔助——它並不是行車安全責任的主要承擔者，而只是為原有的安全機制再添加一道保險。

在這種情況下，半固態產品性能上完全夠用，而且在耐用性等方面還有優勢。“傳統機械式雷達沒法滿足車規級的要求，壽命很多隻有一年，遠遠跟不上一輛車的使用年限，不適合裝到量產車上，我們在產品定義階段就明確了這一點。”趙哲倫補充道。此外，半固態產品不需要像機械式那樣強制裝在車頂正中，在外觀上也更易融入車身曲線。

經過半年多的篩選，到2021年上半年，理想L9正式確認使用禾賽的產品。理想篩選的角度和元戎啟行有所不同，在都看重可靠性的同時，理想更注重整車外觀設計和噪音等乘坐體驗上的要素。產品價格的優先級排在這些條件之後，可以在總的預算包裏動態調整。

禾賽的半固態激光雷達產品AT128。

搭載在理想L9等車型上的激光雷達AT128的內部組件

土壤：大公司的錢和長三角的供應商

弄清哪個技術路線更適合量產並不難，難的是儘快把這條路線走通。也正是在這方面的優勢，讓禾賽、速騰聚創等中國公司逐漸取得領先。

首先，它們在中國的速度能更快。激光雷達本身還需要大量上游供應商，而中國在這方面產業佈局完整，且供應商之間的物理距離也很短。美國的激光雷達公司需要到全球各地去採購零部件，但中國的電動車供應鏈比 較健全，激光雷達相關的零部件在國內，甚至在長三角地區便基本能夠買到。

其次，創業公司要讓自己的全新產品進入汽車供應鏈，最重要的步驟就是儘快獲得產業巨頭的戰略投資和合作協議。這能給它們帶來創業公司急需的背書，近距離了解產業實際需求的通道、技術研發所需要的大量的錢。

以禾賽為例，它在2016年年底、2018年5月分別拿到了億元人民幣級別的A輪和B輪融資，到2020年1月又宣佈拿到了1.7億美元的C輪融資，刷新了Velodyne之前的行業紀錄。而百度、博世等行業巨頭都是重要投資者。

資金優勢在過去一年繼續加碼。從去年開始，砸進激光雷達賽道的錢達到了空前的規模。繼禾賽2021年拿到3.7億美元的D輪融資之後，行業裏的另一家頭部企業速騰聚創今年又拿到了由比亞迪領投的超24億元人民幣的戰略融資。

中國本土繁榮的電動車創業是激光雷達的另一個温牀。以“蔚小理”為代表的新勢力都參投了激光雷達公司，這既是財務投資，也是為了保障自己的訂單能夠得到優先生產交付。另一方面，相比於傳統的汽車巨頭，新勢力們更願意嘗試新技術，“率先搭載某某配置”也是這些品牌技術營銷的重要賣點。

李一帆把和主機廠的合作視作某種意義上的“投資”，因為從零開始研製一款量產車上的激光雷達需要數年時間，產品生產出來後每適配一款車又需要花費數月的時間，如果搭載的車型賣得不好，這些前期成本都會打水漂。禾賽能做的是在合作時做好評估，儘量和意願堅定並且車型有望大賣的企業合作。

這樣的公司從去年開始明顯增多，禾賽感知到的一個時間節點，是在2021年4月，當時小鵬P5發佈，並宣佈首次搭載量產激光雷達。在這之後，主動上門尋求行業信息和合作的主機廠越來越多。這種時候客户企業如果表現出對激光雷達的深刻了解，也會成為促成合作的加分項。畢竟深思熟慮後的合作就不容易淺嘗輒止。

芯片：除了硬件，還有什麼競爭力

在路徑明確的情況下，激光雷達創業公司比拼的就是產品方案的細節。以禾賽為例，它把重點放在了芯片上。

激光雷達看上去只是發射激光然後回收反射的激光，但實際上要把這些反射的光都轉化成一個個點雲數據。即使是Velodyne的入門級產品，每秒都要輸出30萬個點數據，這需要強大的芯片運算能力來支撐。通常的做法是每個激光發射器上都搭配一個芯片，然後再連接到主芯片上。一款雷達中有幾十甚至上百個激光發射器，再加上其他零部件，少説也有上百個芯片。這不僅使得產品體積臃腫，而且零件一多，故障的風險自然也成倍增加。

激光雷達掃描環境後返回的點雲數據。

禾賽的解決方案是把所有芯片連同上百個激光發射器集成到少數幾個芯片上，既減少了體積，也降低了故障的風險。同時，採用集成化方案之後，實際使用的製片原材料也減少了，不僅降低了供應鏈風險，也降低了原材料成本。

“集成化研發這件事好處很多，但是也很難，這也是為什麼我們把這作為突破的重點，我們建立了行業裏最大的芯片設計團隊來做這個事。”李一帆對第一財經YiMagazine説。在他看來，不同解決方案的核心元器件都是標準化的，決定企業競爭力的不是選哪些元器件，而是開發什麼樣的芯片。“不論是優化性能還是降低成本，最後都還是要落在芯片上。”

主機廠和自動駕駛創業公司都希望加強算法開發，從而降低對激光雷達的性能依賴，這樣可以降低硬件成本，加速商業化實踐。這當然是行業的合理選擇，但對激光雷達廠商來説，這意味着其在產業鏈中的地位有天花板。對此，激光雷達創業公司的規劃是，在提升現有競爭力的同時，持續開拓新的市場。以禾賽為例，它通過自建工廠，試圖提升高性能產品的生產效率，降低生產損耗。此外，值得一提的是，禾賽給自己設定的企業願景是“賦能機器人的未來”，言下之意，它未來的客户或許不僅限於汽車業，它的產品也不僅限於激光雷達。

根據諮詢公司Yole的數據，全球各大主機廠搭載激光雷達的量產車型中，搭載中國品牌激光雷達產品的比例已經佔到50%。在無人駕駛汽車這個相對小眾的領域，中國激光雷達企業的比重還要更高。僅禾賽一家，去年就以6900萬美元的銷售額佔據了58%的市場份額。與此同時，行業前輩Velodyne則已被邊緣化，早在2019年年底已宣佈退出中國市場，在全球其他市場也表現欠佳。

整個市場的規模將會不斷擴大， Yole預測，到2025年，全球範圍內安裝激光雷達的汽車規模將達到150萬輛。到2030年，這個數有望逼近1200萬輛，這就意味着那時大概每8輛車中就會有一輛裝上激光雷達。一旦到達這個產能級別，激光雷達的普及還會提速。到那時，禾賽和它的同行們或許會走向汽車以外更廣闊的市場。

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