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MicroVision公司表示，其傳感器未來(lái)有一天可能突破100美元大關(guān)。

位于華盛頓州雷德蒙德的固態(tài)傳感器技術(shù)公司MicroVision表示，他們?cè)O(shè)計(jì)了一款固態(tài)汽車激光雷達(dá)傳感器，目標(biāo)是將量產(chǎn)價(jià)格降至200美元以下。這不到目前典型價(jià)格的一半，而且這還不是該公司全部的目標(biāo)。該公司表示，其長(zhǎng)期目標(biāo)是每臺(tái)設(shè)備100美元。MicroVision的這一目標(biāo)如果實(shí)現(xiàn)，將使激光雷達(dá)技術(shù)不再局限于高端自動(dòng)駕駛汽車項(xiàng)目，而是能夠應(yīng)用于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS） 。激光雷達(dá)市場(chǎng)滲透率低的原因只有一個(gè)：成本。

目前，多家供應(yīng)商提供的同類機(jī)械激光雷達(dá)售價(jià)在 1 萬(wàn)至 2 萬(wàn)美元之間。價(jià)格較之前的約 8 萬(wàn)美元下降了近十倍，這也解釋了為什么供應(yīng)商們現(xiàn)在對(duì)價(jià)格進(jìn)一步大幅下降充滿信心。

密歇根州立大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程教授、該?！盎ヂ?lián)自動(dòng)駕駛汽車主動(dòng)安全”項(xiàng)目主任海德·拉達(dá)表示，對(duì)于固態(tài)器件而言，“大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，成本還有進(jìn)一步降低的空間”。隨著需求從完全自動(dòng)駕駛汽車擴(kuò)展到駕駛輔助應(yīng)用，“成本降低一個(gè)數(shù)量級(jí)甚至兩個(gè)數(shù)量級(jí)都是可行的”。

“我們專注于提供可大規(guī)模部署的車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)，”MicroVision 首席執(zhí)行官Glen DeVos表示?！斑@意味著從一開(kāi)始就要考慮成本、可制造性和集成性，而不是把價(jià)格當(dāng)作事后考慮的因素?！?/p>

MicroVision的激光雷達(dá)系統(tǒng)

特斯拉首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克曾在2019年公開(kāi)表示激光雷達(dá)是“徒勞之舉”，認(rèn)為僅靠攝像頭和雷達(dá)就足以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。如果激光雷達(dá)的價(jià)格能夠真正降至200美元以下，那么降低主流車輛加裝精準(zhǔn)三維傳感系統(tǒng)的成本，將從根本上改變自動(dòng)駕駛汽車的設(shè)計(jì)格局。這種轉(zhuǎn)變反映了整個(gè)行業(yè)的趨勢(shì)，即采用更注重低成本、大批量生產(chǎn)的固態(tài)激光雷達(dá)設(shè)計(jì)，而非追求最大探測(cè)距離或分辨率。

然而，在評(píng)估這些經(jīng)濟(jì)效益之前，重要的是要了解 MicroVision 計(jì)劃構(gòu)建什么。

該公司推出的Movia S是一款固態(tài)激光雷達(dá)。該傳感器安裝在車輛的四個(gè)角上，發(fā)射波長(zhǎng)為905納米的激光脈沖，并測(cè)量附近物體表面反射光返回所需的時(shí)間。其光束發(fā)射器和接收器的排列方式使其擁有固定的視場(chǎng)角，可實(shí)現(xiàn)180度水平覆蓋，而非傳統(tǒng)機(jī)械式激光雷達(dá)常見(jiàn)的360度全方位掃描。該公司表示，在良好的天氣條件下，該設(shè)備可探測(cè)約200米范圍內(nèi)的物體（相比之下，機(jī)械式激光雷達(dá)的掃描半徑約為300米），并且支持適用于駕駛輔助系統(tǒng)實(shí)時(shí)感知的幀速率。早期的機(jī)械式激光雷達(dá)使用旋轉(zhuǎn)部件來(lái)控制光束方向，而Movia S則采用相控陣系統(tǒng)。它通過(guò)控制天線陣列上信號(hào)的幅度和相位來(lái)控制光束方向。該設(shè)備的設(shè)計(jì)符合汽車行業(yè)對(duì)抗振性、溫度范圍和環(huán)境密封性的要求。

MicroVision的定價(jià)目標(biāo)聽(tīng)起來(lái)或許有些激進(jìn)，但這并非史無(wú)前例。過(guò)去十年間，激光雷達(dá)行業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)一次重大的成本調(diào)整。

“汽車制造商并非孤立地購(gòu)買單個(gè)傳感器……他們是在設(shè)計(jì)一套感知系統(tǒng)，只有當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)可行時(shí)，成本才重要。”——格倫·德沃斯，MicroVision

大約在 2016 年和 2017 年，早期自動(dòng)駕駛研究中使用的機(jī)械激光雷達(dá)系統(tǒng)售價(jià)通常接近 10 萬(wàn)美元。這些裝置依靠旋轉(zhuǎn)組件將激光束掃描整個(gè) 360 度，這使得它們的制造成本很高，并且難以加固以用于消費(fèi)級(jí)車輛。

“當(dāng)時(shí)，一臺(tái)64光束的Velodyne激光雷達(dá)售價(jià)約為8萬(wàn)美元，”拉達(dá)說(shuō)。

目前，多家供應(yīng)商提供的同類機(jī)械激光雷達(dá)售價(jià)在 1 萬(wàn)至 2 萬(wàn)美元之間。價(jià)格下降近十倍，這有助于解釋為什么供應(yīng)商現(xiàn)在認(rèn)為價(jià)格還有進(jìn)一步大幅下降的可能。

拉達(dá)表示：“對(duì)于固態(tài)器件而言，大規(guī)模生產(chǎn)還能進(jìn)一步降低成本?！彪S著需求從全自動(dòng)駕駛汽車擴(kuò)展到駕駛輔助應(yīng)用，“成本降低一個(gè)數(shù)量級(jí)甚至兩個(gè)數(shù)量級(jí)都是可行的?！?/p>

固態(tài)激光雷達(dá)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

然而，降低成本并非沒(méi)有代價(jià)。固態(tài)激光雷達(dá)之所以能夠擴(kuò)展，正是因?yàn)槠洳捎昧讼嗤脑O(shè)計(jì)方案，而這些方案也帶來(lái)了新的限制。

拉達(dá)說(shuō)：“與能夠提供360度全方位覆蓋的機(jī)械激光雷達(dá)不同，固態(tài)激光雷達(dá)的視場(chǎng)角往往要小得多?！痹S多固態(tài)激光雷達(dá)的視場(chǎng)角只有180度甚至更小。

這一限制將負(fù)擔(dān)從傳感器轉(zhuǎn)移到了系統(tǒng)。汽車制造商需要在車輛周圍部署三到四個(gè)固態(tài)激光雷達(dá)才能實(shí)現(xiàn)全面覆蓋。即便如此，拉達(dá)指出，總成本仍然可以低于單個(gè)機(jī)械單元的成本。

改變的是集成方式。多個(gè)傳感器必須進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)、校準(zhǔn)和同步，才能精確融合數(shù)據(jù)。工程難度雖可控，但增加了復(fù)雜性，而這些復(fù)雜性僅靠?jī)r(jià)格目標(biāo)無(wú)法體現(xiàn)。

德沃斯表示，MicroVision的設(shè)計(jì)選擇反映了這一現(xiàn)實(shí)。“汽車制造商不會(huì)單獨(dú)購(gòu)買一個(gè)傳感器，”他說(shuō)?！八麄兪窃谠O(shè)計(jì)一個(gè)感知系統(tǒng)，只有當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)可行時(shí)，成本才重要?！?/p>

這些系統(tǒng)層面的權(quán)衡有助于解釋低成本激光雷達(dá)最有可能首先出現(xiàn)在哪些領(lǐng)域。

目前大多數(shù)先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)都依賴于攝像頭和雷達(dá)，這兩種設(shè)備比激光雷達(dá)便宜得多。攝像頭提供密集的視覺(jué)信息，而雷達(dá)則提供可靠的距離和速度數(shù)據(jù)，尤其是在惡劣天氣條件下。拉達(dá)估計(jì)，激光雷達(dá)的價(jià)格仍然比車載雷達(dá)高出大約一個(gè)數(shù)量級(jí)。

但價(jià)格在 100 美元到 200 美元之間時(shí)，這種差距就會(huì)縮小到足以改變?cè)O(shè)計(jì)決策的程度。

“在這一點(diǎn)上，激光雷達(dá)因其在精確的 3D 檢測(cè)和跟蹤方面的卓越能力而變得很有吸引力，”拉達(dá)說(shuō)。

與其取代現(xiàn)有傳感器，低成本激光雷達(dá)更有可能對(duì)其進(jìn)行增強(qiáng)，增加冗余性，并提升電子感知系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境中的性能。這種漸進(jìn)式改進(jìn)更符合當(dāng)前ADAS功能的部署方式，而非直接邁向完全自動(dòng)駕駛。

MicroVision并非唯一一家致力于固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)研發(fā)的公司，包括中國(guó)企業(yè)合賽光電和RoboSense，以及Luminar和Velodyne等其他主要供應(yīng)商，都已宣布長(zhǎng)期成本目標(biāo)低于500美元。目前這些說(shuō)法的獨(dú)特之處在于，它們明確強(qiáng)調(diào)將價(jià)格控制在200美元以下，并與產(chǎn)量掛鉤，而非未來(lái)的原型機(jī)或有限的試生產(chǎn)。

一些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手仍然優(yōu)先考慮自動(dòng)駕駛汽車的長(zhǎng)續(xù)航里程，這推高了成本。另一些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手則在獲得汽車制造商的明確生產(chǎn)承諾之前，避免提出激進(jìn)的價(jià)格主張。

這種謹(jǐn)慎態(tài)度反映了一個(gè)結(jié)構(gòu)性挑戰(zhàn)：要實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者層面的價(jià)格，需要龐大且可預(yù)測(cè)的需求。如果沒(méi)有這種需求，很少有供應(yīng)商能夠證明為實(shí)現(xiàn)真正的規(guī)模經(jīng)濟(jì)所需的生產(chǎn)投資是合理的。

評(píng)估激光雷達(dá)性能指標(biāo)

即使低成本激光雷達(dá)能夠制造出來(lái)，仍然存在另一個(gè)問(wèn)題：應(yīng)該如何評(píng)價(jià)它的性能？

拉達(dá)表示，從系統(tǒng)工程的角度來(lái)看，成本里程碑往往會(huì)掩蓋安全指標(biāo)。

“ADAS和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的關(guān)鍵目標(biāo)是提高安全性，”他說(shuō)道。然而，目前還沒(méi)有一個(gè)被普遍接受的指標(biāo)能夠直接衡量特定傳感器配置帶來(lái)的安全提升。

研究人員轉(zhuǎn)而依賴感知基準(zhǔn)指標(biāo)，例如平均精度均值（mAP），它衡量系統(tǒng)檢測(cè)和跟蹤環(huán)境中物體的準(zhǔn)確度。拉達(dá)表示，將這些指標(biāo)與成本目標(biāo)一起納入考量，可以更清晰地展現(xiàn)價(jià)格下降時(shí)哪些性能得以保留，哪些性能有所犧牲。

IEEE Spectrum對(duì)激光雷達(dá)進(jìn)行了廣泛的報(bào)道，通常側(cè)重于掃描、測(cè)距和分辨率方面的技術(shù)進(jìn)步。而當(dāng)前形勢(shì)的不同之處在于，人們的關(guān)注點(diǎn)從單純的性能提升轉(zhuǎn)向了經(jīng)濟(jì)效益。

如果固態(tài)激光雷達(dá)的價(jià)格能夠穩(wěn)定降至200美元以下，雖然不會(huì)推翻埃隆·馬斯克的質(zhì)疑，但會(huì)削弱其最堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)之一。當(dāng)成本不再是主要反對(duì)理由時(shí)，汽車制造商就必須決定，放棄激光雷達(dá)究竟是出于技術(shù)考量還是戰(zhàn)略考量。

這項(xiàng)決定，比任何單一的價(jià)格主張，都更能決定激光雷達(dá)最終能否成為車輛安全系統(tǒng)的常規(guī)組成部分。

https://spectrum.ieee.org/solid-state-lidar-microvision-adas

（來(lái)源：IEEE）

*免責(zé)聲明：本文由作者原創(chuàng)。文章內(nèi)容系作者個(gè)人觀點(diǎn)，半導(dǎo)體行業(yè)觀察轉(zhuǎn)載僅為了傳達(dá)一種不同的觀點(diǎn)，不代表半導(dǎo)體行業(yè)觀察對(duì)該觀點(diǎn)贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯(lián)系半導(dǎo)體行業(yè)觀察。

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