激光雷達的小型化、親民化究竟是如何實現(xiàn)的

激光雷達，2 年前對消費者來說還是一個非常陌生的詞匯，而如今當你走上街頭，可能會發(fā)現(xiàn)來往的車輛中時不時就有一輛頂上帶著個極具科技感的新型傳感器。從工業(yè)場景、到限定區(qū)域內(nèi)的無人車、再到現(xiàn)在的量產(chǎn)乘用車，激光雷達是如何一步一步從“高精尖”的小眾市場走入大眾消費者的視野呢？

這一切都得益于激光雷達成本的快速下降。

時間倒回并不遙遠的2016年，車載激光雷達有大花盆那么大，貴的激光雷達售價高達7萬美元，折合人民幣近50萬，是真正能在三線城市買套房的價格了。而如今禾賽最新發(fā)布的超薄激光雷達，比兩根手指還?。欢h距激光雷達的價格，也在7年間迅速降低了2個數(shù)量級，來到了幾千元的區(qū)間，成為了一項消費級的“黑科技”。

傳統(tǒng)的激光雷達像是“大花盆”

隨著價格平民化，原本就相較其他傳感器來說更具性能優(yōu)勢的激光雷達也迎來了前所未有的廣闊市場，僅 2023 年上海車展，就有 40 款車型搭載了激光雷達。而隨著輔助駕駛功能的逐漸完善和落地，激光雷達越來越成為增強汽車主動安全的必備傳感器。

讓我們復(fù)盤一下，這幾年激光雷達的小型化、親民化究竟是如何實現(xiàn)的？

芯片化設(shè)計 降本第一利器

像手機、電腦一樣，激光雷達也屬于電子器件。一束激光，一發(fā)一收，激光雷達因此感知到了空間中的一個點。為了更加細致地“描繪”周圍環(huán)境，激光雷達需要每秒感知上百萬個點。

傳統(tǒng)的激光雷達采用的是分立式設(shè)計，即上百個激光器和接收器和處理器都需要“分別獨立”地堆疊到一起，導(dǎo)致不僅結(jié)構(gòu)龐大，而且零部件多，對精度要求高，非常難以裝配。這樣的激光雷達不僅大，而且貴，要保證高質(zhì)高效的生產(chǎn)都很難，這些關(guān)鍵詞一度成為激光雷達難以撕下的“標簽”。

扭轉(zhuǎn)激光雷達“貴”的局面，最關(guān)鍵的技術(shù)就是芯片化。

芯片又叫集成電路，顧名思義就是把原本多個離散的電子器件集成到尺寸很小的半導(dǎo)體介質(zhì)的晶圓上。

對于激光雷達而言，芯片化就是把原本數(shù)量眾多、結(jié)構(gòu)龐大的激光器控制電路、信號采集轉(zhuǎn)化電路、波形處理電路等數(shù)百個電子元器件逐步集成到幾片小巧的芯片上，繼而通過芯片實現(xiàn)對于上百個激光發(fā)射/接收通道的高質(zhì)量控制和運算。

芯片化設(shè)計使激光雷達元器件數(shù)量大幅減少，簡化的結(jié)構(gòu)帶來了顯著的成本降低，與 2016 年相比，2023 年激光雷達的單線收發(fā)成本僅有原來的 1/20。

不僅如此，芯片化激光雷達由于結(jié)構(gòu)簡化、零部件少，因此裝配步驟更少、光學(xué)校準更具整體性，具備自動化生產(chǎn)的優(yōu)勢，由此帶來了生產(chǎn)效率成倍提高，生產(chǎn)成本大幅下降。

芯片化大大簡化了激光雷達設(shè)計結(jié)構(gòu)和零部件數(shù)量

禾賽從 2017 年開始就布局自主研發(fā)激光雷達專用芯片（ASIC），比起通用芯片，專用芯片可以更好地把禾賽深耕多年而積累的激光雷達技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化成最佳的產(chǎn)品性能。每一代芯片研發(fā)，都逐漸向著更高集成度演進，為市場推出更高性能、更低成本、更優(yōu)可靠性的激光雷達產(chǎn)品。

禾賽自研芯片演進路線

芯片化的設(shè)計使得激光雷達駛上了“摩爾定律”的道路*。

事實上，相比 2014 年市場上的一個經(jīng)典款車載激光雷達，2021 年禾賽發(fā)布的 AT128 點頻已經(jīng)提升了 15 倍。

隨著集成度和芯片制程的提升，無論是提升性能還是進一步降本，激光雷達都將迎來巨大的空間。

產(chǎn)品平臺化 加速走向大規(guī)模量產(chǎn)

隨著應(yīng)用場景的不斷拓展，禾賽產(chǎn)品線也從開始的單一產(chǎn)品，發(fā)展到現(xiàn)在的 6 大產(chǎn)品線、10 余款標準產(chǎn)品。產(chǎn)品線如何合理管理、迭代、開發(fā)，考驗著一個公司的產(chǎn)品體系建設(shè)智慧。

如果產(chǎn)品在設(shè)計之初，每個產(chǎn)品都從零開始設(shè)計，那么會導(dǎo)致不同產(chǎn)品之間的技術(shù)共享率低，物料復(fù)用率低，生產(chǎn)制造方式迥異。這樣每開發(fā)一款新品，都要配套完整的研發(fā)資源、采購體系、生產(chǎn)體系，勢必不利于成本控制。

如何讓技術(shù)、物料和產(chǎn)線共享起來呢？

答案是模塊化設(shè)計、平臺化設(shè)計，這也是禾賽降本的“秘訣”之一。

模塊化設(shè)計可以簡單理解為“搭樂高”，就是將激光雷達“解構(gòu)”成不同的功能模塊，不同子模塊可以獨立迭代升級，然后再組合成完整的產(chǎn)品。

芯片就是模塊化設(shè)計的最佳實現(xiàn)方式，將各個功能模塊做成高度集成的芯片，新產(chǎn)品可以隨著每一代芯片的升級而受益。比如隨著禾賽芯片從 V1.0 向 V4.0 演進，新一代產(chǎn)品將搭載最新芯片技術(shù)實現(xiàn)更高的測距能力和分辨率。

另外，同一個收發(fā)系統(tǒng)架構(gòu)也可以與不同掃描方式相結(jié)合，開發(fā)出新的激光雷達產(chǎn)品：比如 AT128 的收發(fā)芯片，與一個 360° 旋轉(zhuǎn)平臺組合，就能得到一個全新的、高度集成化的 360° 旋轉(zhuǎn)式激光雷達，面向?qū)π阅芎鸵曇靶枨蟾叩?L4 級自動駕駛應(yīng)用。

激光雷達收發(fā)架構(gòu)可以與不同掃描方式組合

平臺化設(shè)計又被業(yè)內(nèi)稱為“套娃”，就是基于同一個產(chǎn)品架構(gòu)，衍生和開發(fā)出滿足不同需求的產(chǎn)品。這樣可以做到最大化共享技術(shù)成果、共享物料供應(yīng)鏈、共享制造生產(chǎn)線。

禾賽很早就引入了平臺化思路，比如 Pandar 系列在同一架構(gòu)下可以實現(xiàn) 40 線、64 線以及 128 線產(chǎn)品，XT 系列在發(fā)布之時就有 16 和 32 線，同一系列可以做到尺寸和接口一致，方便客戶無縫切換。

禾賽激光雷達產(chǎn)品矩陣一覽

除了各個系列內(nèi)部的平臺化，跨系列模塊交叉復(fù)用的比例也很高，比如 AT 和 ET 產(chǎn)品系列，70% 的零部件和元器件是可以共享的，從而大大降低了供應(yīng)鏈管理成本。

本質(zhì)上，禾賽認為平臺化意味著更極致的核心技術(shù)、通用技術(shù)沉淀，畢竟只有每一塊“樂高”都足夠高質(zhì)量，才能“搭建”出極具競爭力的產(chǎn)品。

自建自動化工廠在制造中創(chuàng)新降本

如果說芯片化是從產(chǎn)品設(shè)計端對激光雷達進行結(jié)構(gòu)化降本，那么自建自動化產(chǎn)線則是從產(chǎn)品制造端對激光雷達進行降本。

首先是激光雷達的生產(chǎn)方式從昂貴低效的手工生產(chǎn)演進到經(jīng)濟高效的自動化生產(chǎn)。

隨著集成化芯片化程度的提高，激光雷達的設(shè)計結(jié)構(gòu)越來越簡潔，校準、裝配、測試，每個流程都引入了高度自動化的機器產(chǎn)線，再加上禾賽開發(fā)流程中很重要一點是讓產(chǎn)品設(shè)計之初就具備面向生產(chǎn)的能力，激光雷達的生產(chǎn)由“耗時耗力”真正轉(zhuǎn)變?yōu)椤笆r省力”。同時，自動化生產(chǎn)提高了制程穩(wěn)定性，減少質(zhì)量問題，從而降低了產(chǎn)品的運營成本。

禾賽自動化產(chǎn)線自動化率達到 90% 以上

更重要的是，禾賽通過自建工廠，保證了從源頭上把控各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，及時優(yōu)化、改善生產(chǎn)流程，保證產(chǎn)品高質(zhì)量和大規(guī)模交付。結(jié)合先進的智能制造技術(shù)，禾賽工廠實現(xiàn)了 100 多道生產(chǎn)工序的自動化，產(chǎn)線整體自動化率達到 90% 以上，生產(chǎn)一臺激光雷達僅需 45 秒，效率比傳統(tǒng)方式提高了上百倍。

禾賽麥克斯韋智造中心

本質(zhì)上，芯片化和自建工廠是禾賽垂直整合的不同方向，通過增加產(chǎn)業(yè)鏈參與度，極致優(yōu)化價值鏈上的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，給消費者交出更好的產(chǎn)品。

結(jié)語

與禾賽努力降本讓激光雷達價格逐漸“親民”，同時發(fā)生的還有廣大用戶的選擇。

激光雷達由于具有直接、穩(wěn)定、精確測量的優(yōu)點，在高級輔助駕駛應(yīng)用中，可以直接感知夜間暗光場景、炫光場景、以及一些視覺算法無法識別的情況，越來越多的人意識到激光雷達在行車安全中扮演著不可或缺的作用。

我們欣喜地看到搭載激光雷達的車型數(shù)量是呈放量性增長的，激光雷達這個功能件從高端車型配置也在逐漸前裝到更多普惠車型。規(guī)?；瘞砹烁诱颉⒘夹缘墓┬柩h(huán)，推動了整個產(chǎn)業(yè)鏈的升級完善，進而驅(qū)動了新一輪的降本空間。

搭載禾賽激光雷達的部分車型

自成立以來，禾賽已經(jīng)累計完成交付 13.5 萬臺激光雷達，進一步穩(wěn)固全球市場的領(lǐng)先地位。同時，禾賽具備強大的規(guī)?；当灸芰?，未來將不斷推出更具性價比的高性能激光雷達。

“賦能機器人，讓人類生活更加高效舒適”是禾賽的使命，讓激光雷達價格逐漸“親民”毫無疑問是使命達成的必經(jīng)之路，不難想象我們將看到更多激光雷達走進人們的日常生活。

*摩爾定律：成本不變的前提下，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔 18-24 個月便會增加一倍。
責(zé)任編輯：彭菁