上周,特斯拉在外界的一片失望声中发布了无人驾驶出租车—CyberCab,没有方向盘,没有踏板,当然也没有他一直都很讨厌的激光雷达。
尽管SpaceX为了保证火箭可以和空间站对接自研了激光雷达,但这丝毫不妨碍马斯克对它的厌恶。过去十年,他不止一次在公开场合diss激光雷达,称它又丑又没用,像阑尾一样,因为他坚信,既然人类可以依靠眼睛开车,特斯拉的车也可以,包括Robotaxi。
目前,世界上几乎所有L4公司的运营车辆或多或少配有激光雷达,以增加安全冗余,萝卜快跑的第六代无人车、小马智行和丰田合作的产品以及Waymo向极氪定制的Robotaxi,也都搭载了多颗激光雷达,L4公司的订单也一直是激光雷达比较稳定的收入和利润来源。
但Cybercab立下的激进目标却不由得让人担心激光雷达会不会后院着火,如果Cybercab能在2027年左右量产并且实现运营成本下降80%的目标,那么这种极简传感器的策略是否也会向其他自动驾驶公司乃至车企蔓延?
压力又一次给到了激光雷达。
01
像乒乓球队那样卷
乒乓球发源于英国,但将其推广为国球的是中国。激光雷达也一样,它发明在美国,将其用于智能驾驶源自美国DARPA举办的自动驾驶挑战赛,但正在为其普及做出主要贡献的,是中国公司。
在特斯拉之前,国内的激光雷达公司已经先行自我加压。
八年前,全世界最著名的激光雷达企业是Velodyne。如今,全球出货量、市占率TOP2的激光雷达企业是禾赛科技与速腾聚创(后文统一称“禾赛”“速腾”)。在中国企业凶猛的的竞争下,行业先驱Velodyne在2022年选择和另一知名激光雷达公司Ouster合并,生存状态不佳。
在这个超车过程中,中国激光雷达公司做得最成功的一件事,是把激光雷达从一个臃肿且娇贵的精密光学仪器,率先变成了满足了乘用车需求、适应大规模生产的工业品。
Velodyne称王的时期,一枚64线机械式激光雷达要依赖大量人工进行装配、精校,官方要价7.5万美元,黑市价甚至可以炒到上百万人民币。而禾赛与速腾的车载半固态激光雷达,其生产车间的自动化程度超过95%,唯一离不开工人的环节是上料与人工复检。
从机械式到半固态,从美国公司开辟到中国企业带头
2022年,它们用于乘用车的128线半固态激光雷达AT128、M1P的价格便杀到500美元。到今年,速腾的财报显示,这样的激光雷达供货价已降至不到400美元。
但这一价格仍然不能让车企满意。
今年4月,速腾与禾赛前后脚召开发布会,推出下一代激光雷达MX与ATX。前者提出了一个激进的目标:在2025年将激光雷达的价格打到200美元。后者也保证ATX将比AT128性能更强的同时价格更低。
速腾MX
9月,Mobileye宣布放弃已经开发多年的FMCW激光雷达,FMCW被认为是下一代激光雷达的关键技术,官方列出的一个原因是,“第三方Tof激光雷达的性价比超出预期”。
这是一个中国企业在先进制造突围的故事,但拿到的又远不是“降低标准或性能从而获取成本优势”的简单价格战剧本。为了让激光雷达越来越便宜但性能越来越强,两家企业在工程上做出了巨大努力。
芯片是激光雷达的成本大头。禾赛与速腾都已在芯片自研上投入多年,激光雷达中一些门槛不高、从外部采购的分立器件,都被这两家企业打包,整合到更集中的SoC中,有效降低器件的采购成本。
在下一代激光雷达中,速腾用自研的M-Core取代了价格不菲的赛灵思FPGA芯片;禾赛则在降本的自研芯片中还塞入了能跑点云解析算法的AI引擎。
速腾M-Core
同样,精简激光雷达的结构,减少元器件的使用,对降本也大有裨益。在速腾MX中,光源模块数量减少了80%,为成本的下降做出重要贡献。产业链人士向我们透露,在MX中,速腾大概率采用了单一光源+扩束透镜的设计,取代了上一代产品的5个光源。
相似地,产业人士也分析,禾赛ATX可能开发了对激光反射率更高、但体积更小的金属材料转镜,并启用了光子探测效率更高的传感器,革新了光路设计,才让激光雷达的体积相较上代产品降低了60%,更小更省但更强。
禾赛ATX
更小的体积不仅是车企的诉求,也让激光雷达能从更小的塑料外壳、更精简的印刷电路板面积乃至更少的螺丝和粘接胶中一点点抠出材料成本。
极致的降本能力和迭代速度,让禾赛与速腾赢得了绝大多数国内车企的订单。同时他们也收获了海外传统车企的信任,两家企业都在欧洲设立了办公室,而客户名单中,丰田、通用、福特、大众等车企赫然在列。
曾被看作是海外车载激光雷达最有希望,握有沃尔沃、大众等车企定点的Luminar,则在最近陷入财务危机,开始裁员。
禾赛科技CEO李一帆在谈论这段攻守易形的经历时,热衷于用乒乓球作比——中国激光雷达有点像中国乒乓球,在国内卷出了世界冠军,在全球范围内自然很能打。
但有个笑话却又异常写实:乒乓球世界冠军的头衔,可能只是全国赛的门槛。
02
越卷越多的竞争对手
随着各家曾经名噪一时的激光雷达公司或合并、或倒下、或裁员,禾赛与速腾两家企业在全球激光雷达市场占有率超过50%。在国内,不少原本与他们竞争的二线激光雷达企业也改换了领域。
然而,一批规模更大的国内企业开启了无限游戏,正在或者计划扮演在后的黄雀。
此前,正如造车新势力有蔚小理御三家一样,激光雷达有国产三杰禾赛、速腾、图达通。但今年8月,国内激光雷达出货量第三已经变成华为。
华为在光学、光通信、传感器领域都有深厚积累,进军激光雷达虽有波折,但势头越来越猛。
2020年,华为车BU发布了第一款96线激光雷达,在极狐与阿维塔早期的高阶智驾车型上,会使用三颗该型激光雷达。由于成本高、相应车型销量不佳,这款激光雷达并不成功。在随后的问界M5、M7智驾版上,华为车BU选用了速腾的M1P,助力速腾激光雷达交付上量。
但在去年,华为开发出目前量产产品中性能最强的192线激光雷达(代号D3),并首发搭载问界M9。随着M9大定屡创纪录,华为激光雷达迎来爆单。
华为192线激光雷达,内部用料和反射的风景一样壕
依托华为的资源、人才、生态优势,华为的激光雷达可以走,并实质上走通了高举高打、软硬结合的道路。
比如,D3这款激光雷达使用了“VCSEL+SPAD-SoC”的芯片化收发模组,以及旁轴光路设计,这样成本更高,但激光光源质量更高,激光接收传感器灵敏度更高,信号质量也更高,带来的是更远的探测距离与更高的分辨率。
而与行业主流只使用一枚赛灵思的FPGA做激光雷达主控芯片不同,D3额外使用一枚德仪的TDA4进行信号处理,这让其能够运行更加复杂的信号处理算法——比如通过激光回波波形的不同,抑制、滤除水雾或扬尘等物体形成的噪点。类似的能力,竞品明年才会提供。
而在D3激光雷达提供了高分辨率、高质量的点云信号之后,华为车BU的智驾算法部门也有能力发挥其作用。
在激光雷达和摄像头的信号融合仍然是困扰行业多数公司的难题之时,华为ADS已经在使用“特征级融合”算法,改善激光雷达与摄像头之间信号打架的问题,提升异构传感器协同感知的上限。
加之华为巨大的品牌影响力加成,华为激光雷达如今是BUFF叠满、锋芒毕露、后劲十足的土豪型选手。
对禾赛与速腾来说,难得的好消息是华为的激光雷达目前往高端方向发展,且与鸿蒙智行品牌、ADS智驾实质上有较强的绑定关系,因而与他们的主力产品形成了一定的错位竞争。
但坏消息是,在激光雷达拼价格这条路径上,同样有战绩可查的卷王进场。
今年3月,卓驭(即大疆车载)发布了一款将三目惯导摄像头和激光雷达打包的传感器总成,“激目”系统。
大疆“激目”
此前,卓驭报出了高阶智驾系统的行业公开最低价7000元,四处收割车企的智驾项目定点。而最快于明年量产的激目,在定价上同样有交个朋友的诚意:5个传感器,只收1个传感器的钱,价格不超过目前一枚主流激光雷达(3000元以下)。
这套系统的另一亮点在于,实现摄像头和激光雷达的“硬件级融合”,让两种传感器在原始数据层面互通有无、优势互补——激光雷达帮助摄像头解决远处距离测不准的问题,摄像头则弥补激光雷达分辨率不高的遗憾,两者在达成一致后再向下游输出点云结果,智驾算法对交通参与者感知、预测的准确度也更好。
卓驭的激目方案和华为同样是软硬一体,但定位更加亲民,对于想自研而不得、想用华为又嫌贵的车企,是一套具有性价比优势的打包方案,也与禾赛、速腾的主力产品形成了间接竞争关系。
而有车企觉得激光雷达的价格还能再砍一刀,比如比亚迪。
去年,比亚迪被爆加大了对激光雷达的自研力度,准备将激光雷达也垂直整合。今年,王传福报出了自研激光雷达的目标价格,900元[1]。比亚迪目前激光雷达主供应商为速腾,比亚迪自研激光雷达目标价格,比速腾下一代产品MX目标价格(200美元)更低。
比亚迪的优势在于,长年电子代工积累的生产体系,以及每年300万辆新车交付量带来的规模降本潜力。大批量电子制造的成熟经验,以及巨大的产业链议价能力,让比亚迪可以最大程度地挤干激光雷达硬件各个环节的“水分”,卷掉其附加值。
不过这一切是否会兑现,还要看比亚迪自研和供应商两条腿走路的智驾体系,如何使用、能不能用好激光雷达。
图为禾赛提出的激光雷达芯片化发展阶段,目前行业介于1.5-3.0之间
也是由于激光雷达行业仍存不确定性,我们获悉还有不止一家以域控制器为主要业务,有规模化硬件制造能力的本土智驾Tier-1正伺机入场。他们在跟进激光雷达收发模组的进一步芯片化、国产化。
其中的逻辑是,收发模组的芯片化,将化繁为简,提高激光雷达元器件的集成度,部分稀释禾赛与速腾在光路和机电设计上积累的know-how。而收发芯片的国产化,有望打破Lumentum和索尼分别在VCSEL和SPAD-SoC领域的垄断地位,提供可观的降本空间。
国产SPAD面阵芯片,分别来自识光、阜时
届时,激光雷达整机商业竞赛的胜负因素,可能会向大规模硬件制造能力、智驾整体方案提供能力、客户资源等方向偏转。
或许是出于这些判断,吉利孵化的智能化供应商亿咖通今年发布了自研的激光雷达,其CEO沈子瑜今年3月给出了一个“暴论”:未来不会存在独立的激光雷达公司,只会有智能电动汽车增量零部件供应商。
激光雷达公司面临的是血腥度爆表的商业竞赛:和其竞争的将不仅是同行,还有客户(智驾Tier-1),客户的客户(车企),以及客户的客户的小弟(车企内部孵化供应商)。
而从尸山血海中淌过来的禾赛与速腾们,不仅要面对国乒式的过饱和竞争,还要面对国乒式的历史诘问:万一你这项目大家不玩了怎么办?
无论是禾赛的三剑客创始人,还是速腾的邱家兄弟,总是会被供应商、投资人、媒体不厌其烦、年复一年地提问:万一那个男人成了呢?
03
分歧最剧烈的时候
作为纯视觉自动驾驶路线的扛旗人,和激光雷达的头号黑粉,马斯克日常盛赞视觉的优越性,并三番两次怒怼“激光雷达是拐杖”,“谁用谁完蛋”,给激光雷达带来了可观的流量以及麻烦。
去年以来, 采用端到端方案的特斯拉FSD V12在湾区、洛杉矶自动穿行的民间小视频逐渐密集。在特斯拉掀起的风潮下,国内车企与智驾供应商也开始人均端到端,一个更严肃的问题抛向相关企业:
“特斯拉的纯视觉端到端不用激光雷达也能做好,你为什么要用?”
禾赛CEO李一帆的回答是,跟特斯拉这个壮汉打架,有枪为什么不用?激光雷达就是那把枪。
在国内,选择使用激光雷达、走多传感器融合路线的车企居多。一个重大考量是,纯视觉端到端虽然省了激光雷达的硬件成本,但其训练却需要更大的数据和算力消耗。反而激光雷达可以作为一个“作弊神器”,结合摄像头,帮助智驾更快达到一个可用的状态。
但习惯于作弊可能会被学霸越甩越远。多传感器融合路线同样跟进端到端时,激光雷达与摄像头在配合上,需要避免信息损耗,达成行业所称的“前融合”。而多位产业人士向我们表示,在量产实践中,行业主流仍是与端到端要求互斥的后融合算法。
端到端要求至少做到特征融合
激光雷达与摄像头融合算法与端到端技术趋势的不适配,将是影响激光雷达扩展规模的不利因素。但囿于体量、资源、定位乃至数据归属权等问题,纯激光雷达公司很难开发出一套多传感器融合端到端智驾算法,帮助下游无痛过渡到端到端阶段。
这只是诸多正反因素中的一个。在怀疑与支持中发展多年后,激光雷达其实才刚要迎来多空博弈最激烈的时期。
一方面,经过几年的市场教育,“激光雷达=高阶智驾”的思想钢印刻在了国内消费者的心中。随着高阶智驾在新购车人群中影响力越来越大,激光雷达在今年出货量爆发式增长,上半年禾赛与速腾卖出近44万台激光雷达,逼近去年全年总量。
华为作势要成为激光雷达的新话事人,四处布道,把自研激光雷达和相应算法作为其智驾系统的关键差异化技术,去赢取更高的附加值。
百度的萝卜快跑则刚刚准备激活Robotaxi市场,每辆萝卜快跑的新车会搭载4枚激光雷达。
而那些帮助中国激光雷达崛起的带头大哥,比如小鹏、蔚来甚至还有脱胎于百度的极越,如今正在解绑激光雷达和高阶智驾的对应关系,他们相继推出去激光雷达的高阶智驾车型P7+、乐道L60、极越01/07。
小鹏P7+,不再搭载激光雷达
因为激光雷达是智驾系统中成本仅次于智驾芯片的零部件,砍掉它能帮助车企省下大量BOM成本,在价格战剧烈的市场占据主动权;额外的效果是将研发团队“逼上梁山”,充分挖掘视觉的潜力。
视觉派则挥舞着特斯拉FSD和CyberCab的视频,期待着FSD入华后带来一点小小的纯视觉震撼。
而一位投资人向我们分析,激光雷达的前景,一个关键的隐变量,可能是对NoA这类高阶智驾功能的自动驾驶分级认定。如今,NoA被归于L2自动驾驶,由人类驾驶员担责。但随着功能进化、能力加强,NoA不可能始终以L2的名义来转置责任。
一旦最终责任人从驾驶员转向(或者部分转向)车企或智驾技术供应商时,企业将会有更强的动力标配激光雷达,来保障系统的下限。但这一天何时到来,并没有确切的答案。
在这种高度不确定但又卷得飞起的环境里,一位几乎见证了中国车载激光雷达发展全过程的激光雷达整机企业人士,在今年选择离开行业。他的感悟是,
激光雷达的命运,决定权似乎轮转在各种各样的力量里,“完全不由激光雷达硬件厂商掌握。”
但作为国内激光雷达一路走来的种子企业,禾赛与速腾还在为了生存奋战。
这两家企业近两年都在打造多层次的产品矩阵,等待行业沉淀、需求明确。两家企业也同样将降本作为核心工作,并在宣传口径上越来越多地将激光雷达与安全紧密联系。毕竟不是每个人都需要高阶智驾,但大概率每个人都愿意为惜命掏点钱。
而面对需求仍然有限的现状,速腾在今年火速开辟了机器人业务这个第二战场;禾赛则状告将其无端列入黑名单的美国国防部并胜诉,捍卫了海外订单。
在多变的技术风向、林立的科技巨头、混沌的产业分工、诡谲的国际局势中作战。这便是中国激光雷达创业公司的缩影,也是中国智驾产业链诸多中小企业的缩影。
参考资料:
[1] “价格战”蔓延至产业链上游,激光雷达迈入“千元机时代”?21世纪经济报道