把激光雷达装在量产车上，总共分几步？

记者 | 江睿杰

编辑 | 肖文杰

已经不会再有人怀疑电动车取代燃油车的趋势。现在值得关心的是，借着电驱动的浪潮，其他技术变革会何时到来。最新的进展在中国市场发生，2022年，中国电动车创业公司推出的新车型——9月刚开始交付的理想L9、一季度已交付的蔚来ET7、预计年底交付的高合HiPhi Z等——都引入了一个之前从未在量产车上大规模搭载的部件： 激光雷达。

激光雷达被视为未来实现自动驾驶的重要硬件基础，约10年前，创业者和大公司就开始尝试把它与汽车结合，当时技术和产业的中心都在硅谷；如今，真正把这项技术带进量产车的却是中国的创业公司。这一转变比技术本身的进步更有趣。

门槛：从手工调校到大规模量产

往前倒10年，量产的车载激光雷达对业界来说还遥不可及。

激光雷达本身历史悠久，技术原理也不复杂。通过发射激光，然后计算反射光返回的时差，人们可以便捷高效地获取目标点的距离信息，同时相比于摄像头，激光雷达不易受到恶劣天气的影响。凭借着两个优势，大约半个世纪前，激光雷达就被安装在小型飞机上，用于地形测绘。搭载一颗激光雷达，在探测地区上方转一圈，就能得到该处地形地貌的数据模型。直到现在，地形测绘也是激光雷达最主要的用途。2021年，全球用于地形测绘的激光雷达销售额是12.8亿美元，占整个行业的62%。

很早就有人想把激光雷达的特性用于自动驾驶之上。早在2005年的DARPA（美国国防部高级研究计划局）挑战赛上，就已经有参赛的自动驾驶汽车搭载了激光雷达，并顺利穿越了一片沙漠。

2013年，Google无人车项目（如今已独立为自动驾驶领域的独角兽Waymo）设计的原型车Firefly，搭载着花瓶大小的激光雷达，在没有驾驶员的情况下行驶在加州的公共道路上。

搭载激光雷达的谷歌自动驾驶汽车“豌豆车”（2015）。

在这一标志性成果后，越来越多的汽车公司意识到激光雷达在自动驾驶上的潜力。那个“大花瓶”的生产者，老牌激光雷达厂商Velodyne一下子变得抢手，所有志在自动驾驶创业的团队都想要购买Velodyne的产品，来作为自己开发无人驾驶算法最主要的硬件之一（关于Velodyne在中国市场的发展，详见《第一财经周刊》的报道《造车新世代》）。

2016年8月，Velodyne把激光雷达业务单独拆分出一个新公司，并拿到了福特和百度共同投资的1.5亿美元。

在Velodyne拿到投资前几个月，来自中国的禾赛科技开始认真考虑进入这个市场。禾赛原来是一家做激光气体传感器的公司，这一技术与激光雷达相关，但市场规模太小，禾赛一直想转去更大的赛道。越来越多巨头加入车载激光雷达领域，给了他们信心。

和李一帆有类似想法的团队不少。2016年起，数十家激光雷达创业公司拿到融资，来自硅谷的Luminar、Ouster等公司融资额超过1亿美元。

即便在那时，整个行业对于激光雷达能否真正装在量产车上仍有争议，最显著的原因是价格。2016年，最受欢迎的Velodyne最便宜的就要卖8000美元，而最贵的要卖8万美元，这个价格是当年发售的特斯拉Model 3的两倍。这也是为什么在自动驾驶算法上领先的特斯拉，始终选择以摄像头为主的硬件方案。

除了价格，“车规级”是另一个门槛。激光雷达本身虽然是个成熟产品，但如果要应用到汽车上，就得符合一系列严苛的要求，它得拥有更长的使用寿命、更低的噪音，还有更小的体积。Velodyne当时的产品外形是个小圆筒，必须放在车顶正中央才能有效完成工作任务，这不仅影响美观，而且由于长期暴露在外使用寿命也比较短，完全达不到普通乘用车正常的使用需求。

造成这种小量、高价、达不到车规级的原因，是当时激光雷达的主流技术路线和生产工艺。Velodyne的激光雷达，采用的是机械式的结构，简单而言，它需要用机械装置来控制激光发射器的旋转角，以达到360度扫描的效果。这种产品结构对应的生产工艺，甚至包含大量手工调校的部分，对技术人员的要求很高。也就是说，当时的激光雷达不是一个可以在生产线上大规模量产的工业产品。虽然产品供不应求，但实际上Velodyne在2016年的总销量只有5000台。

大规模量产是所有创业公司瞄准的方向：尽快研发出可以在量产车上搭载的激光雷达技术方案和生产工艺，抢先让自己挤进庞大的汽车供应链。如果做到这一点，意味着自己的供货量将是当时Velodyne的数百甚至数千倍，这是一个比地图测绘大得多的市场。

技术路线：半固态成为共同选择

半固态成为了这些创业公司的共同选择。相比于机械式激光雷达，半固态激光雷达只能扫描正前方的区域，看不到两侧和身后。但它的价格可以大幅下降到千元级别，并且也能大规模量产。虽然这意味着激光雷达不会像在Google无人车上那样成为核心的传感器，它需要和摄像头、毫米波雷达等其他传感器一同提供数据，但这是更实际的量产道路。

目前，中国品牌的量产车型上几乎清一色选择了半固态产品。“我们分析了大量行车安全数据，最主要的事故都发生在车辆与前方障碍物之间。要避免那些事故，必须有高精度的前向感知能力，所以除了前向摄像头之外，我们还需要一颗前向半固态激光雷达。侧、后方的情况，用摄像头就够了。”理想汽车智能驾驶负责人赵哲伦对第一财经YiMagazine说。

理想L9前脸顶部正中的激光雷达。

元戎启行也认同这一理念，这家总部在深圳的创业公司在乘用车方面，以量产自动驾驶汽车和运营无人驾驶的出租车队为长期的经营目标。元戎启行和同行都是激光雷达的大客户。

如果仅考虑效果，机械式激光雷达是更适合无人车的方案，它能够轻松获得360度完整视野，半固态产品要达到同样的效果，就要用多个面向不同方向的半固态雷达拼合成一整个视野，这就会碰到边缘重叠等较难处理的问题。如果用一个半固态产品去搭配摄像头，更会碰到雷达点云数据和图像数据不兼容的麻烦。

但元戎启行还是更愿意使用半固态激光雷达的方案。因为它带来的技术挑战，可以通过算法克服，而机械式雷达的高昂成本则很难降下来。“像边缘重叠、雷达和摄像头数据的整合等，只要做好算法都能解决。这样一整套解决方案的成本就能降下来，也更容易普及到更多的车型上。” 元戎启行负责硬件的副总裁刘念邱对第一财经YiMagazine说。

2021年，元戎启行的软硬件全套自动驾驶解决方案售价是6万多元，但如果与车企合作大规模量产搭载，成本可下降至2万元左右。价格是其重要的竞争力。

半固态方案也降低了激光雷达的性能门槛。在刘念邱看来，目前市场上几款主流的激光雷达在性能上都“够用”，他们同步使用这些产品，主要是为了观察不同产品在特定条件下的可靠性，然后从中选出最可靠、最经济的款型。

新上市的许多量产乘用车虽已具备一定的驾驶辅助功能，但驾驶权最终还是掌握在司机手里，激光雷达在车上起的只是强化和辅助——它并不是行车安全责任的主要承担者，而只是为原有的安全机制再添加一道保险。

在这种情况下，半固态产品性能上完全够用，而且在耐用性等方面还有优势。“传统机械式雷达没法满足车规级的要求，寿命很多只有一年，远远跟不上一辆车的使用年限，不适合装到量产车上，我们在产品定义阶段就明确了这一点。”赵哲伦补充道。此外，半固态产品不需要像机械式那样强制装在车顶正中，在外观上也更易融入车身曲线。

经过半年多的筛选，到2021年上半年，理想L9正式确认使用禾赛的产品。理想筛选的角度和元戎启行有所不同，在都看重可靠性的同时，理想更注重整车外观设计和噪音等乘坐体验上的要素。产品价格的优先级排在这些条件之后，可以在总的预算包里动态调整。

禾赛的半固态激光雷达产品AT128。

搭载在理想L9等车型上的激光雷达AT128的内部组件

土壤：大公司的钱和长三角的供应商

弄清哪个技术路线更适合量产并不难，难的是尽快把这条路线走通。也正是在这方面的优势，让禾赛、速腾聚创等中国公司逐渐取得领先。

首先，它们在中国的速度能更快。激光雷达本身还需要大量上游供应商，而中国在这方面产业布局完整，且供应商之间的物理距离也很短。美国的激光雷达公司需要到全球各地去采购零部件，但中国的电动车供应链比 较健全，激光雷达相关的零部件在国内，甚至在长三角地区便基本能够买到。

其次，创业公司要让自己的全新产品进入汽车供应链，最重要的步骤就是尽快获得产业巨头的战略投资和合作协议。这能给它们带来创业公司急需的背书，近距离了解产业实际需求的通道、技术研发所需要的大量的钱。

以禾赛为例，它在2016年年底、2018年5月分别拿到了亿元人民币级别的A轮和B轮融资，到2020年1月又宣布拿到了1.7亿美元的C轮融资，刷新了Velodyne之前的行业纪录。而百度、博世等行业巨头都是重要投资者。

资金优势在过去一年继续加码。从去年开始，砸进激光雷达赛道的钱达到了空前的规模。继禾赛2021年拿到3.7亿美元的D轮融资之后，行业里的另一家头部企业速腾聚创今年又拿到了由比亚迪领投的超24亿元人民币的战略融资。

中国本土繁荣的电动车创业是激光雷达的另一个温床。以“蔚小理”为代表的新势力都参投了激光雷达公司，这既是财务投资，也是为了保障自己的订单能够得到优先生产交付。另一方面，相比于传统的汽车巨头，新势力们更愿意尝试新技术，“率先搭载某某配置”也是这些品牌技术营销的重要卖点。

李一帆把和主机厂的合作视作某种意义上的“投资”，因为从零开始研制一款量产车上的激光雷达需要数年时间，产品生产出来后每适配一款车又需要花费数月的时间，如果搭载的车型卖得不好，这些前期成本都会打水漂。禾赛能做的是在合作时做好评估，尽量和意愿坚定并且车型有望大卖的企业合作。

这样的公司从去年开始明显增多，禾赛感知到的一个时间节点，是在2021年4月，当时小鹏P5发布，并宣布首次搭载量产激光雷达。在这之后，主动上门寻求行业信息和合作的主机厂越来越多。这种时候客户企业如果表现出对激光雷达的深刻了解，也会成为促成合作的加分项。毕竟深思熟虑后的合作就不容易浅尝辄止。

芯片：除了硬件，还有什么竞争力

在路径明确的情况下，激光雷达创业公司比拼的就是产品方案的细节。以禾赛为例，它把重点放在了芯片上。

激光雷达看上去只是发射激光然后回收反射的激光，但实际上要把这些反射的光都转化成一个个点云数据。即使是Velodyne的入门级产品，每秒都要输出30万个点数据，这需要强大的芯片运算能力来支撑。通常的做法是每个激光发射器上都搭配一个芯片，然后再连接到主芯片上。一款雷达中有几十甚至上百个激光发射器，再加上其他零部件，少说也有上百个芯片。这不仅使得产品体积臃肿，而且零件一多，故障的风险自然也成倍增加。

激光雷达扫描环境后返回的点云数据。

禾赛的解决方案是把所有芯片连同上百个激光发射器集成到少数几个芯片上，既减少了体积，也降低了故障的风险。同时，采用集成化方案之后，实际使用的制片原材料也减少了，不仅降低了供应链风险，也降低了原材料成本。

“集成化研发这件事好处很多，但是也很难，这也是为什么我们把这作为突破的重点，我们建立了行业里最大的芯片设计团队来做这个事。”李一帆对第一财经YiMagazine说。在他看来，不同解决方案的核心元器件都是标准化的，决定企业竞争力的不是选哪些元器件，而是开发什么样的芯片。“不论是优化性能还是降低成本，最后都还是要落在芯片上。”

主机厂和自动驾驶创业公司都希望加强算法开发，从而降低对激光雷达的性能依赖，这样可以降低硬件成本，加速商业化实践。这当然是行业的合理选择，但对激光雷达厂商来说，这意味着其在产业链中的地位有天花板。对此，激光雷达创业公司的规划是，在提升现有竞争力的同时，持续开拓新的市场。以禾赛为例，它通过自建工厂，试图提升高性能产品的生产效率，降低生产损耗。此外，值得一提的是，禾赛给自己设定的企业愿景是“赋能机器人的未来”，言下之意，它未来的客户或许不仅限于汽车业，它的产品也不仅限于激光雷达。

根据咨询公司Yole的数据，全球各大主机厂搭载激光雷达的量产车型中，搭载中国品牌激光雷达产品的比例已经占到50%。在无人驾驶汽车这个相对小众的领域，中国激光雷达企业的比重还要更高。仅禾赛一家，去年就以6900万美元的销售额占据了58%的市场份额。与此同时，行业前辈Velodyne则已被边缘化，早在2019年年底已宣布退出中国市场，在全球其他市场也表现欠佳。

整个市场的规模将会不断扩大， Yole预测，到2025年，全球范围内安装激光雷达的汽车规模将达到150万辆。到2030年，这个数有望逼近1200万辆，这就意味着那时大概每8辆车中就会有一辆装上激光雷达。一旦到达这个产能级别，激光雷达的普及还会提速。到那时，禾赛和它的同行们或许会走向汽车以外更广阔的市场。

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