25億美元市場規模,2家全球頭部上市,國內3家明星企業接連完成新一輪融資,2020年激光雷達賽道持續發力,新技術、新產品陸續亮相,創投熱度在理性中回歸。
自動駕駛、機器人場景的放量應用,為激光雷達注入新一輪活力。2020年新老玩家的同場競技中,激光雷達行業主要呈現出哪些特征?技術上又有什么新趨勢?資本重點考量創業公司的哪些能力呢?
青桐資本一直持續關注技術賽道,基于多年一線項目經驗,撰文前,我們先后對30+行業相關創始人、投資機構進行訪談,以期通過觀點碰撞,達到多視角觀察。經受訪者許可,我們將其中一期訪談內容整理成文《國科光芯劉敬偉:硅光激光雷達有何發展前景?|青桐對話》,希望對從業者有所啟發和收獲。
本文,我們將從2部分切入:第一,4大視角,直擊2020年激光雷達行業的新特征;第二,抽絲剝繭分析資本對創業公司的考量重點,包括技術維度的2大新趨勢、量產層面的4大細分能力。
激光雷達市場回暖
激光雷達作為先進探測市場的重要組成部分,行業發展與應用場景深度綁定,其中,3個時間點很關鍵。2016年,自動駕駛火熱,激光雷達市場一路走俏,受到資本青睞;2018年,自動駕駛熱度到達巔峰后下降,激光雷達隨之波動;2020年,疫情下機器人需求上升,激光雷達開始回暖,資本趨于理性。
據MarketsandMarkets數據,2020年全球激光雷達市場規模預計將近25億美元,2016-2020年均復合增長率為15%。另據國聯證券預測,2020年國內市場規模將達10.2億元。
2020年1-11月投融資事件數量,雖未有上升,共10起,但3家明星企業,禾賽、速騰、鐳神均完成新一輪融資,其中,禾賽科技C輪融資額達1.73億美元??v觀2016-2020年,融資事件數量于2018年達到峰值,共27起,隨后開始下降。主要受自動駕駛商業化落地周期長,投資更理性的影響。
從資本構成看,主要呈2大特點:1)行業發展早期,自動駕駛風頭正勁,多是汽車相關資本布局,清研資本2年間8次出手,北汽2次投資速騰聚創。2)2019年起,美元、頭部人民幣基金增多,市場趨于理性,技術方案是關注重點,如IDG投資北醒光子、光速中國投資禾賽科技等。
再看二級市場,2020年2家頭部公司上市,同樣為行業帶來利好。9月,激光雷達龍頭公司Velodyne借殼上市;12月,頭部Luminar通過SPAC合并登陸納斯達克。
激光雷達,即激光探測和測距,主要通過測量激光發出、收到回波的時間差,確定目標方位、距離、形狀。廣泛應用于機器人、無人駕駛、移動設備、軍事、3D打印等領域。
激光雷達玩家群雄逐鹿,據青桐資本統計,國內目前共46家入局。其中不乏速騰、禾賽、鐳神等明星企業,但目前市場集中度不高,有技術優勢的創業公司依舊有機會跑出。那么在這個理性發展階段,2020年激光雷達賽道有何發展新特征呢?
2020年行業4大發展特征
伴隨著自動駕駛行業信心重振,機器人場景持續放量,2020年國內激光雷達市場開始回暖??v觀今年行業發展,主要呈現以下4大特征:
1.技術熱點:硅光、FMCW、OPA
激光雷達的技術路徑眾多,各廠商都在探索不同技術方案。激光雷達,按照結構不同,如圖所示,分為3種:機械式激光雷達、混合固態激光雷達、固態激光雷達。其中,固態激光雷達是目前行業公認的發展方向,具有體積小、成本低的優勢。
具體到固態激光雷達整體實現方案,相控陣OPA是近年行業熱點,FMCW與之深度結合,在遠距離探測、抗干擾上優勢明顯,據智東西研究,將逐步成為很多廠商在測繪方案上的首選。
芯片技術路徑上,硅光也是行業“熱詞”,其主要將光芯片、探測器芯片集成于同一硅基襯底。硅光的價值之一,在于大幅降低固態激光雷達成本。來自松禾資本數據,若光芯片大小設計為600平方毫米,基于硅光的OPA固態激光雷達,預計成本可控制在40美元以內。另據國科光芯數據,采用硅光可將昂貴的相干探測技術簡單化,附加成本很低。
2.成本:實現突破,迎來千元級產品
成本是激光雷達最大痛點,影響其量產。早在2007年,Velodyne就推出64線機械式激光雷達,售價高達8萬美元,主要因為機械式的結構復雜、精密光學元件多,成本高昂。
歷經13年,激光雷達技術、價格不斷迭代,2020年國內迎來千元級產品。1月,大疆覽沃發售的Horizon、Tele-15兩款產品,售價分別僅6499元、8999元。成本的降低,無疑將帶動激光雷達的放量應用。
疫情期間,也出現一個特殊現象,部分激光雷達價格上漲,這是由于上游供應鏈價格上漲、供貨周期變長導致。據鐳神智能官方數據,因供應鏈減產,2020年3月其全線激光雷達產品價格上調20%。
3.場景:機器人領域成新增量
作為一種硬科技,應用場景是激光雷達發展的重要“堡壘”。激光雷達的應用,涵蓋機器人、無人駕駛、移動設備、軍事、3D打印等領域。其中,機器人、自動駕駛,是目前最廣泛的應用場景。
1)機器人:疫情下催化激光雷達“走紅”
機器人需求爆發,是2020年激光雷達應用場景的一大亮點。那么機器人為何裝載激光雷達?以應用較早的AGV為例,其主要出于2方面考慮:1)需要避障功能。AGV多采用磁軌導航技術,無法自主避障,激光雷達可解決該短板。2)導航視覺方案需優化。激光雷達可實現路徑規劃,不用額外安裝反光板,定位精度、路徑柔性高。今年,激光雷達在工業領域持續放量,據中國移動機器人產業聯盟數據,預計2020年AGV市場規模將較上年增長20%。
同時,激光雷達在C端應用場景需求一路走高。其中,掃地機器人銷量暴增,據京東數據,1-9月掃地機器人銷量同比增長91%??莆炙?、小米、美的、云鯨等激光導航式掃地機,主流都采用EAI激光雷達方案。在手持終端場景,今年iPhone 12 Pro系列、iPad Pro都配備了激光雷達掃描儀。
2)自動駕駛重振旗鼓,陸續規模量產
安全是自動駕駛的“第一要義”,作為高級自動駕駛傳感器的主力擔當,激光雷達方案安全性更高,據ElecFans,可達99.99999%,攝像頭、毫米波雷達等傳感器僅保證99%。
自動駕駛場景,目前處于回歸理性時期,多數在研發測試階段。據智能車聯數據,截止2020年6月,北京已向13家企業共77輛自動駕駛汽車發放測試臨時號牌。青桐資本與業內創始人、投資人交流認為,預計未來5年將基本實現落地。來自摩根大通數據,2025年中國自動駕駛市場規模預計超71億美元,5年間年均增長率將達33%。
另外,激光雷達技術在自動駕駛領域歷經了從機械式到固態的演進。目前,陸續開啟規模前裝量產,6家乘用車企先后宣布在量產車搭載激光雷達方案。2018年,奧迪A8搭載法雷奧4線SCALA激光雷達,2020年小鵬稱其2021年新款車型將搭載激光雷達。
4.玩家:科技巨頭跨界入場,競爭白熱化
激光雷達玩家,國內目前共46家入局。其中,3家明星企業入局較早,融資進入中后期,包括速騰、禾賽、鐳神;另外也有初創公司專注前瞻技術,如北醒、北科天繪、國科光芯等。以采用FMCW技術的公司為例,目前僅3家,據公司官方數據,洛微已初步完成樣品;光勺計劃今年第4季度實現量產。這些企業都屬于激光雷達領域的“原住民”,其在技術路徑、掃描方式、探測方式、應用場景上的方案詳見下圖。
另外,今年華為、大疆兩大科技巨頭“跨界”入場,也加速了行業競爭。2020年華為、大疆覽沃先后發布采用旋轉掃描架構的混合固態激光雷達,12月21日,華為正式發布車規級96線中長距激光雷達。
縱觀國內激光雷達市場,本土企業在成本上有優勢,國外玩家仍面臨“水土不服”的問題。2019年Velodyne宣布退出中國市場,其產品售價高昂,從3999-70萬美元不等,相對國內品牌缺乏價格優勢。
激光雷達新老玩家“同場競技”,技術、量產是行業公認的2大競爭力。那么,2020年技術上主要呈現什么新趨勢?量產上投資機構主要關注哪些能力呢?
激光雷達創投新風向
2020年市場趨于理性,資本出手時重點會從哪些方面考量?青桐資本與賽道相關創始人、投資人交流后認為,根據標的發展階段不同,有2大方向:1)初創公司,主要看前沿技術;2)發展到一定階段的公司,主要看量產。
1.初創公司考量點:技術路徑
所謂前沿技術,主要看其在探測距離、探測精度的性能是否提升,能否解決成本痛點。激光雷達技術方案眾多,各家都在探索驗證階段。其中,硅光、FMCW作為新技術趨勢,近年受到創投廣泛關注。
硅光方案,將復雜的光學器件,集成在一顆硅光芯片,采用CMOS工藝加工。運用該技術的激光雷達,具有2大優勢:體積小、成本低。據國科光芯數據,目前技術可將整個模組的IC部分也集成在硅光芯片,或分開兩片加工,用Flip Chip、BSI、TSVs等成熟工藝貼合,實現小型化、成本最小化。
硅光方案的配合,也可解決其它技術路徑本身的困境。早期OPA發展中,陣列數較小,旁瓣、發散角、掃描角度等問題嚴重,結合硅光,陣列數增加,以上問題可大幅改善。
在激光雷達領域,硅光尚處于萌發階段。但其并非新生技術,1985年由美國貝爾實驗室提出,目前廣泛運用于光通信領域。全球在激光雷達應用硅光的玩家較少,國外有Analog Photonics、Voyant Photonics、Scantinel Photonics等;國內僅2家,國科光芯、洛微科技。其中,國科光芯于2019年完成新一代硅基光學OPA固態激光雷達芯片流片;2020年洛微推出基于硅光OPA的200線純固態成像級激光雷達。
材料、工藝、光源集成這3大要素,是目前全球硅光技術普遍面臨的難點。但國內整個行業、入局企業也在逐步攻克這些世界性難題。陸續打通硅光工藝平臺,各地建設硅光Fab平臺,如中科院微電子所、中國電科38所等,為硅光激光雷達量產打好基礎。
2)FMCW:測距技術的“冉冉新星”
激光雷達的測距方案,主要有2種:FMCW、ToF。其中,ToF是主流方案;FMCW近年受到創投矚目。其又稱調頻連續波,主要通過在掃頻周期內,發射頻率變化的連續波,利用頻率差、多普勒效應,確定物體位置、測量物體速度。
業內有觀點認為,FMCW有4大優勢:探測距離遠、靈敏度高、成本低、功耗低。據高工智能產業研究院,FMCW的靈敏度超ToF十倍,功耗比其低1000倍。
在激光雷達具體應用上,FMCW目前還處于試水階段。主要因其技術門檻高,對系統集成、信號處理算法方面要求嚴格。全球采用該技術的玩家不多,自動駕駛領域有Analog Photonics,消費領域AEVA、Point Cloud等公司入局。國內現在也僅3家,分別為國科光芯、洛微科技、光勺科技。
技術的前沿,使FMCW創業公司獲得全球巨頭青睞。2018年寶馬、豐田投資Blackmore,2019年光學巨頭蔡司獨家投資Bridger Photonics。
2.一定階段企業考量點:量產能力
激光雷達賽道百家爭鳴,產品譜系日益豐富。量產,成為投資機構對發展到一定階段企業的考量重點,主要可細分為4個維度:
第一,應用場景能否起量。據高工智能產業研究院數據,L3以上自動駕駛方案必備激光雷達,按整車裝配2-4個,單車成本800-1600元,市場滲透率20%估算,國內激光雷達市場規模將超150億元。
第二,價格、產能能否支持規?;?。這要求產品內部模塊在設計時,需考慮適應量產的模塊,減少人工介入環節,并在后期大批量生產的供應鏈上,做好儲備。
第三,能否通過車規級測試。激光雷達產品達到車規級,需通過3個標準認證,進行車規振動、沖擊、溫度循環等試驗。目前,國外僅法雷奧SCALA是唯一量產的車規級激光雷達;2020年11月,鐳神智能CH32混合固態激光雷達,在國內率先通過車規級認證。
第四,有綁定的大客戶。激光雷達產品性能,離不開客戶需求,大車廠在性能、價格、車規、可靠性、質量等層面都有明確指標,可使激光雷達研發企業少走彎路,并有持續訂單。
總結
2020年,隨著掃地機器人持續起量,激光雷達逐漸從自動駕駛的“神壇“,走向更大眾化應用場景,需求快速攀升;同時,部分車型自動駕駛方案落地,也為該賽道帶來進一步利好。據Velodyne,到2022年其市場規模將超120億美元。
歷經13年發展,激光雷達賽道加速洗牌。眾多留存玩家中,既有在行業“摸爬滾打”多年的實力玩家,也不乏具備前沿技術優勢的初創公司、“來勢洶洶”的科技巨頭。
激光雷達技術路線百家爭鳴,目前尚未有明確的技術方案勝出。我們注意到,傳統機械式、半固態激光雷達,在成本、三維點云技術等方面遇到瓶頸;全固態激光雷達,在消費級、車規級場景持續推進,但也面臨著分立式、集成式2種技術路徑的思考。
從整體行業發展趨勢來看,主要有2大亮點:第一,采用OPA、相干探測的技術方案,正逐步被客戶認可,并獲得資本關注。這2種技術并非新概念,2020年其技術突破取得實質性進展。第二,硅光CMOS技術,目前海內外多家廠商正積極研究、突破。硅光現階段向光傳感場景延伸,除了考驗廠商在光子集成技術方面的積累,更注重對材料體系、集成工藝、流片工藝、封裝工藝等全流程的把控能力。作為芯片級的集成方案,硅光在未來超低成本、超高可靠性的全固態激光雷達方案中,也將占據重要環節。
原文標題:激光雷達:成功“破圈”,駛入量產快車道
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