智能汽车激光雷达?自动驾驶车载激光雷达研究( 四 ) _生活百科

4）SiPM（硅光电倍增管）：集成了成百上千个 SPAD，增益可达 APD 的一百万倍以上，由于 SiPM 易于集成到阵列，在激光雷达阵列化和小型化的趋势推动下，有望成为最终的探测器类型。

文章插图
2.5 路线选择：短期看重过车规，中期侧重降成本，长期比拼性能
可靠性、性能和成本是决定激光雷达落地的三大主要因素。性能一般包括激光雷达的测距范围、探测精度、体积、功耗等指标，可靠性决定激光雷达能否过车规，而成本是决定激光雷达能否大规模量产的关键。从不同应用场景的需求来看： 1）港口、矿山等低速封闭式场景对成本和可靠性的要求较高，性能要求相对较低； 2）Robotaxi 对性能和可靠性具备极高要求，成本要求相对较低； 3）ADAS 场景对性能、可靠性和成本都有非常高的要求。
短期：小范围上车主要考量能否过车规（可靠性），优先选择成熟度高的转镜/MEMS 方案。智能化已经成为车企打造产品差异化的重要手段，为了实现激光雷达产品的快速上车，满足车规级认证要求是目前车企的主要考量。激光雷达的可靠性主要由收发系统和扫描系统决定，相应模块的供应链越成熟，越易通过车规认证。参考速腾聚创 MEMS 固态激光雷达 RS-LiDAR-M1，从 Demo 到 SOP 需要满足不同阶段的可靠性需求，每个阶段通过给主机厂提供测试样品会有一定的营收贡献，一款激光雷达产品从概念到走向稳定量产大概需要几年的时间。目前 905nm+转镜/MEMS+ToF 的方案最为成熟，是下游车企的主流选择，法雷奥 SCALA 转镜式激光雷达于 2018 年搭载于奥迪 A8，成为全球第一款过车规的激光雷达。此外，法雷奥计划于 2024 年推出第三代扫描激光雷达，由微转镜方案改为 MEMS 方案。
中期：成本限制激光雷达大范围推广，降本提效是车企主要考量。目前激光雷达的单车成本约为 1000 美元，要实现百万台/年的出货量，单车成本至少要降到 500 美元以内（约 3000 元）。因此，中期来看激光雷达厂商要实现规模化量产，必须首先解决激光雷达的成本问题。

文章插图
光电系统占分立式激光雷达总成本近 70%，成为主要的降本方向。激光雷达本质是由多种部件构成的光机电系统，从成本占比来看，光电系统的成本占比最高（67%），涵盖了发射模组、接收模组、测时模组（TDC/ADC）和控制模组；此外，人工调试（按照设计光路进行元件对焦等）成本占 25%，机械装臵等其他部件成本占比 8% 。由于光电系统占据半数以上的成本，成为激光雷达降本增效的主要方向。目前主要的降本路径有提高收发模块集成度、加快芯片国产替代和提高自动化生产水平三种。
降本路径一：提高收发模块集成度或自研 SoC 芯片替代 FPGA，有助于系统集成度提升，从而降低制造难度，并提高生产良率。
1）对发射和接收模块进行高度集成化：方向上发射模块可以集成多光学通道，接收模块可以利用 CMOS 工艺集成探测器和电路功能模块，实现探测器的阵列化。收发模块高度集成化，不仅可以在产品形态上大幅减少非机械部分的体积和重量，还能在工艺上用集成式的模组替代需要逐一进行通道调试的分立式模组，进而大幅降低物料成本和调试成本，同时提高产品的稳定性、可靠性和一致性。
2）自研 SoC 集成 FPGA 和前端模拟芯片。SoC 可以集成探测器、前端电路、算法处理电路、激光脉冲控制等模块，能够直接输出距离、反射率信息。激光雷达厂商通过自研 SoC 替代 FPGA 提高系统集成度，既有利于缩小整机尺寸与体积，也能降低制造难度方便规模化量产，从而提高生产良率、降低制造成本。
降本路径二：采购更低成本的国产芯片或自研芯片实现垂直一体化。由于海外厂商布局领先，产品成熟度和可靠性较高，目前激光器、探测器、信息处理模块中的模拟芯片和主控芯片均主要由海外厂商所主导。随着国内厂商逐渐积累 know how 突破关键技术并提高产品成熟度，未来国内整机厂通过采购更低成本的国产芯片，或通过自研芯片等方式实现垂直一体化布局，有望明显降低原材料采购成本，助力激光雷达成本下行。
降本路径三：提高生产自动化水平，减少人工调试成本并提高生产效率。随着激光雷达内部模块的集成化程度提升，对人工调试的依赖度降低，标准化程度提升，使得借助机械设备实现大规模的自动化生产成为可能，从而进一步提高生产效率和良率，降低制造成本。