汽車激光雷達遭遇尷尬

作者：暢秋

隨著新能源汽車普及率不斷提升，ADAS輔助駕駛系統(tǒng)的市場需求量大增。因此，近幾年，激光雷達（LiDAR）的上車數(shù)量在高速增長，特別是在中國，電動汽車已經(jīng)遍布大江南北，越來越多的汽車搭載了激光雷達。

2023年，全球乘用車載激光雷達出貨量突破50萬個，2024年的出貨量有望達到100萬個。這100萬，對應的是1%左右的市場滲透率，增長空間依然很大。自2021年以來，小鵬、蔚來、理想、極狐、智己等車企開始逐步推出搭載激光雷達的車型，單車搭載量在1~4個不等，越來越多的廠商也在計劃讓激光雷達上車。

據(jù)Yole統(tǒng)計，截至2023年第三季度，已有36家中國車企宣布使用激光雷達，國內(nèi)約有106款搭載了激光雷達的車型上市，占全球同期搭載激光雷達新車型總數(shù)的90%。

?01、汽車激光雷達簡析

ADAS可分為5級，從L1到L5，駕駛自動化程度逐步提高，相應地，各種傳感器的種類和數(shù)量也在增加。

從前些年行業(yè)對ADAS系統(tǒng)的認知來看，L4一定需要激光雷達，而在L3階段，很多公司還是不會用激光雷達，因為它的成本非常高。激光雷達可以生成道路的3D視圖，通過測量光傳播到物體并反射所需要的時間，來提供汽車周圍環(huán)境的3D點云圖，能夠幫助汽車很好地識別周圍環(huán)境。

盡管ADAS業(yè)界對激光雷達仍然存在不同的聲音，但由于其創(chuàng)建周圍環(huán)境高清3D點云圖的能力，通常被認為是ADAS的核心傳感技術(shù)之一。

激光雷達主要分為機械式，半固態(tài)式，以及固態(tài)式。機械式激光雷達的裝配困難、掃描頻率低；半固態(tài)方案的特點是收發(fā)單元與掃描部件解耦，收發(fā)單元（如激光器、探測器）不再進行機械運動，適用于實現(xiàn)部分視場角（如前向）的探測，體積相較于機械式雷達更緊湊；固態(tài)激光雷達，掃描方式主要包括MEMS、Flash和光學相控陣(optical phased array, OPA)。

激光雷達的發(fā)射模塊主要有兩種探測方式：主流的是ToF，新興的是FMCW，發(fā)射激光的激光器，主流方案是EEL，新興的是VCSEL。在接收模塊中，主流的探測技術(shù)是APD，新興的是SPAD和SiPM。APD是雪崩光電二極管，它的缺點是體積大、功耗高、偵測距離和范圍有限、一致性不好。采用SPAD方案，可以大幅降低成本，且體積更小、性能更穩(wěn)定。SiPM是硅光電倍增管，它的優(yōu)勢在于增益是APD的1萬倍，靈敏度是APD的2000倍，工作電壓要求非常低，只要30V，而APD要250V。SiPM的一致性非常好，可以較為容易地實現(xiàn)批量生產(chǎn)。

?02、市場格局

在全球范圍內(nèi)，激光雷達行業(yè)的主要玩家有美國的Velodyne、Luminar、Aeva、Ouster，以色列的Innoviz，以及中國的速騰聚創(chuàng)、禾賽科技、圖達通、華為等。

早些年，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，美國等國外公司主導著技術(shù)和產(chǎn)品市場，近幾年，隨著中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)激光雷達企業(yè)投入大量資源和資金進行研發(fā)，逐步實現(xiàn)了技術(shù)的追趕，甚至在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)了超越，相關(guān)產(chǎn)品的市占率也在迅速擴張。

2022年，禾賽以近50%的市場份額連續(xù)兩年穩(wěn)居全球車載激光雷達總營收榜首，其市場份額從2021年的42%擴大至47%。圖達通則依靠蔚來汽車的持續(xù)出貨，以15%的市場份額奪得第二名，法雷奧、速騰聚創(chuàng)分別以13%、9%的市場份額位列第三、第四。

據(jù)Yole統(tǒng)計，2023年，全球車載激光雷達市占率排名前五的廠商中，前三名都是中國企業(yè)，分別是禾賽、速騰聚創(chuàng)和圖達通，這三家的市占率總和達到80%，剩下的20%市場份額則由法雷奧、大疆覽沃、華為、Cepton、Innoviz等公司瓜分。

?03、風光的背后是高成本和虧損

目前，汽車激光雷達仍處于發(fā)展的中前期，其性能和成本是業(yè)界正在努力攻克的難題，特別是成本，目前，每臺激光雷達的價格要1000~3000美元，如果算上一些輔助材料，那么車企僅在激光雷達這一項上的花費就高達1萬元，所以，目前市面上使用激光雷達車型的價格大多在30萬元左右。在高成本面前，雖然看起來很火爆，各家大廠的產(chǎn)品也賣得火熱，但它們的盈利表現(xiàn)卻不容樂觀。

以禾賽和速騰聚創(chuàng)這兩家大廠為例。2022年，禾賽營收12.03億元，同比增長66.86%，激光雷達全年累計出貨超過80400個，增幅達到創(chuàng)紀錄的467.5%，他們的營收和交付量超過8家國際同行的總和。但是，禾賽的凈虧損也比前一年擴大22.85%至3.01億元，毛利率也從2019年的70%一路下降至39%。2023年第二季度，禾賽營收增長108.5%至4.4億元，交付量的同比增幅高達946.5%，至5.21萬個，凈虧損收窄了37.4%。2023上半年，禾賽的交付量超過了2022全年，但毛利率卻下滑到歷史最低點的29.8%。

速騰聚創(chuàng)的招股書顯示，2020~2022年，該公司分別銷售出了300、4000、3.69萬個ADAS用激光雷達，相應的營收為617.5萬元、4008.9萬元、1.60億元。盡管出貨量持續(xù)走高，但盈利卻很慘淡，單個激光雷達平均售價從2.05萬元下降至4346元，2020~2022年，該公司的經(jīng)調(diào)整凈虧損分別為5993萬元、1.08億元、5.63億元。2020年的毛利率為44.1%，2021年為42.4%，2022年則下滑到了-7.4%。也就是說，速騰聚創(chuàng)采取的是以價換量的策略，中短期寧可虧損，也要保證足夠的出貨量。截至2023年3月，速騰已取得21家整車廠的52款車型的前裝訂單，位居全球第一。

速騰聚創(chuàng)和禾賽呈現(xiàn)的是這兩年激光雷達制造商以價換量、增收不增利的尷尬局面。對于中國車企而言，由于競爭異常激烈，整體經(jīng)濟情況也不景氣，降低成本就成為了不二選擇，這種狀況對激光雷達是不友好的。

2023年，很多車企從以前將高精地圖作為高級智能駕駛的賣點，逐漸轉(zhuǎn)向由BEV+Transfomer引領(lǐng)下強調(diào)的輕地圖模式。從一些新近上市的產(chǎn)品來看，除超高端車型外，其它產(chǎn)品幾乎都在減少激光雷達的用量。

目前，單LiDAR和雙LiDAR逐漸成為業(yè)界主流。華為、理想、蔚來都使用單LiDAR方案，小鵬和長城系的藍山等則使用雙LiDAR方案。3個及以上的多激光雷達方案基本消失了。為了解決成本問題，各家公司，特別是相關(guān)芯片廠商正在固態(tài)激光雷達的三條技術(shù)路線上各施所長，都希望將價格拉低到幾百美元，甚至100美元以下。

?04、國際大廠壓力山大

中國本土激光雷達企業(yè)市占率如此之高，它們的盈利能力依然如此慘淡，市占率不高的國際大廠的日子就更不好過了。雖然沒有多少利潤，但以上提到的幾家中國本土企業(yè)仍在擴大出貨量。2024年開年，中國幾家頭部廠商紛紛發(fā)出報告，單月、全年交付量再創(chuàng)新高。

禾賽科技宣布，2023年12月的激光雷達交付數(shù)量突破5萬大關(guān)，2023全年交付量超越先前22萬個的指引；速騰聚創(chuàng)官宣，2023年12月，激光雷達單月銷量破7萬，2023年第四季度，銷量達到15.1萬個，同比大增545.30%，超過前三季度總和；圖達通宣布，2023年車端激光雷達交付量超15萬個，增長率超100%。

按這些頭部廠商披露的銷量數(shù)據(jù)計算，2023全年，中國激光雷達銷量突破了60萬個。這樣一來，海外大廠不得不收縮車載激光雷達戰(zhàn)線。2023年9月，已在激光雷達領(lǐng)域投入研發(fā)近3年的博世，突然宣布放棄自研激光雷達。Ouster在2023年第二季度的營收超過1900萬美元，同比增長88%，但是，毛利率僅為1%，而2022年第二季度的毛利為27%，這主要是因為Ousterr和Velodyne合并后對公司利潤產(chǎn)生了較大的負面影響，造成當季凈虧損1.23億美元。

Luminar在2023上半年營收增長3000多萬美元，同比增長83%，但仍然處于虧損狀態(tài)，去年第二季度虧損約1.4億美元，虧損同比擴大了49%。為了扭轉(zhuǎn)不利局面，Luminar在墨西哥的自動化工廠進行了全面的優(yōu)化和工藝驗證，力求滿足下游車企的要求，同時，宣布與TPK合作，在亞洲建立一座工廠。5月初，Luminar宣布，將裁員20%。Luminar創(chuàng)始人兼CEO Austin Russell 在公開信中表示，盡管公司的技術(shù)、產(chǎn)品、工業(yè)化和商業(yè)化方面的核心業(yè)務比以往任何時候都要強大，但Luminar在資本市場面對著前所未有的挑戰(zhàn)。迄今為止，該公司已投資18億美元，建立了從半導體級開始的突破性技術(shù)基礎，成功推出了SOP這一標準化技術(shù)。但是，當前的業(yè)務模式和成本結(jié)構(gòu)已不再適合公司的需要。裁員20%是為了降低成本，作為重組的一部分，Luminar還會扁平化組織結(jié)構(gòu)，并實現(xiàn)財務靈活性；還尋求部分或全部轉(zhuǎn)租其設施，以縮減企業(yè)規(guī)模。該公司表示，該計劃將立即實施，到2024年底完成后，每年的運營成本將減少5000萬~6500萬美元。預計在未來5年內(nèi)，將實現(xiàn)超過4億美元的成本節(jié)省。

?05、純視覺方案的挑戰(zhàn)

前些年，業(yè)界普遍認為，在L3及以上級別ADAS系統(tǒng)當中，必須采用激光雷達，否則難以保證系統(tǒng)功能和安全。不過，從最近兩年的發(fā)展情況來看，情況似乎有所變化，攪動這一市場的是特斯拉。

多年來，特斯拉一直不看好激光雷達，堅持采用純視覺方案，從該公司不斷積累的數(shù)據(jù)，以及不斷迭代的AI功能和性能來看，不用激光雷達也能實現(xiàn)L3及以上級別ADAS是有可能的。這對激光雷達市場和相關(guān)企業(yè)顯然是利空的，會進一步加劇激光雷達大廠的盈利窘境。

就目前的車載攝像頭方案來說，主要分為視覺和多傳感融合。視覺方案以攝像頭為主導，它對算法要求很高，這方面做的最好的是特斯拉，其搭載Autopilot 3.0系統(tǒng)的全系車型都未使用激光雷達，采用了8個攝像頭、1個毫米波雷達和12個超聲波雷達。其中，8個攝像頭包括3個前視、4個側(cè)視和1個后視，可在250米半徑內(nèi)為汽車提供360度視角。多傳感融合方案更強調(diào)硬件系統(tǒng)的重要性，對算法要求相對較低。

這類方案的傳感器用量不斷提升，智能化程度較高的車型攝像頭用量都在10個以上，CIS分辨率也很高，例如，蔚來ET7使用11個800萬像素高清攝像頭，極氪001使用了14個攝像頭，包括7個800萬像素高清攝像頭。目前來看，ADAS用的最多的還是CIS圖像傳感器，它的性價比也是最高的，在夜間，紅外線傳感器是必不可少的，在泊車時，超聲波雷達是必需的。

以上這些是目前ADAS必用的傳感器。而隨著應用需求的發(fā)展，毫米波雷達也越來越多地出現(xiàn)在了車上，不過，由于成本較高，這種傳感器的應用還存在爭議，以特斯拉為代表的智能電動汽車未予采用，主要靠CIS和特斯拉強大的算法能力實現(xiàn)ADAS。

馬斯克認為，純視覺方案有很大優(yōu)勢。因為純視覺方案符合人類駕駛靠視覺感知的天性，只要是眼睛（攝像頭）能夠看到的東西，系統(tǒng)就能夠直接識別其中的信息，從而做出準確的判斷，這要比那些由傳感器收集而來的抽象數(shù)據(jù)更加可靠，再配合上發(fā)展成熟的高精地圖，可以實現(xiàn)高水平的ADAS功能。即便是檔次較高的攝像頭也不過幾十美元的成本。從這個角度來說，在滿足輔助駕駛功能性的前提下，與激光雷達相比，純視覺方案的成本要香得多。

當然，純視覺方案也有缺點，比如，單純依靠視覺信息，無法實現(xiàn)更加立體的3D建模，這意味著在感知深度上，純視覺方案難以達到更高水平。對此，特斯拉的應對策略是利用人工智能和更先進的軟件算法去解決問題。

?06、結(jié)語

面對高昂的成本，以及純視覺方案的競爭，激光雷達企業(yè)要想在未來有長遠發(fā)展，就必須在成本和技術(shù)兩方面做更好的優(yōu)化。如何進一步降低成本呢？可以通過優(yōu)化設計，包括自研激光雷達芯片、SoC整合等，提升系統(tǒng)集成度。

雖然各家激光雷達廠商的發(fā)展路線各有不同，但成本大都集中在收發(fā)器、傳感器芯片上，約占總成本的50%-70%，因此，提高相關(guān)模塊的集成度被視為降低激光雷達成本的首選方案。以發(fā)射端芯片為例，用集成模塊替代分立模塊，材料和調(diào)試成本可降低70%以上。

激光雷達廠商通過自研收發(fā)芯片，可以擴展利潤空間。同時，采用模塊化設計，可有效縮短生產(chǎn)校準時間，且工藝簡單，可以實現(xiàn)更高良率，促進規(guī)?；a(chǎn)，從而降低成本。