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中国激光雷达产业,杀死一大片美国祖师爷

中国激光雷达产业,杀死一大片美国祖师爷

科技

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就在昨天,中国有一家公司成功在美国纳斯达克上市,它的名字叫禾赛科技。

         
         
它的主营业务也是最近的一个热门领域——激光雷达。在新能源汽车行业,这个概念被炒得火热。
         
         
有越来越多的主流车厂开始把激光雷达装在新车上。
         
         
还有一些新车开始“卷”激光雷达的个数,比如“4颗以下,请别说话。”
         
但也有人说,现阶段激光雷达就是个摆设,在更高级的自动驾驶成熟之前,这东西能发挥的作用有限。
         
不管怎样,国家已经注意到了这个东西未来巨大的发展前景。
         
就在上个月,国家商务部拟将激光雷达等7项技术列入《中国禁止出口限制出口技术目录》,正在征求意见中。
         
         
同样享有限制出口待遇的还有中国独步天下的光伏大尺寸硅片技术。
         
有业内人士认为,如果激光雷达最终被列入名单,会限制技术授权、转让,但基本不影响产品正常销售。
         
也就是可以授人以鱼,不能授之以渔。
         
这么听起来,中国的车载激光雷达是不是已经发展到了领先世界的地步?
         
         
一个很鲜明的对比是,最近几个月,海外激光雷达头部企业接二连三地倒下了。
         
去年10月,创立24年、给奥迪A8做配套的I公司(Ibeo)启动破产程序。
         
         
去年11月,F公司(Fast Radius)申请破产。全球首家激光雷达上市公司V公司(Velodyne)与另一家O公司(Ouster)宣布合并,在合并前两家股价均跌去超过80%,没钱只能报团取暖。
         
去年12月,硅谷固态激光雷达“鼻祖”Q公司(Quanergy Systems)申请破产保护。
         
         
在V公司和O公司合并当天,禾赛的CEO李一帆发了一条朋友圈,禾赛的收入比美股8家激光雷达上市公司的总和……(意思是可能还要多)
         
就在同一时期,禾赛宣布新推出的近距补盲激光雷达FT120获得了来自多家主机厂超过100万台的量产定单。
         
根据弗若斯特沙利文统计,2022年1~9月,禾赛的营收规模是全球同行第二名的4.6倍,营收占全球自动驾驶汽车激光雷达市场的约60%。
         
2022年,禾赛成为全球第一家月交付过万的激光雷达企业。
         
         
而这家公司只成立了短短8年的时间。
         
激光雷达行业,讲究的是一个“定点”数量,也就是这家公司被汽车厂商指定为零部件的批量配套供应商,根据双方确认的时间节点完成各项确定的目标后再进入批量生产、供货。
         
现在全世界高级辅助驾驶(ADAS)激光雷达前装定点数量的50%,都是由中国供应商提供的。截至2022年8月,已知全球55个定点车型,禾赛占据了27%,排名全球第一。
         
数据来源:Yole Intelligence
         
去年1-9月份,禾赛的毛利率达到44%,而业内同期只有O公司毛利率为30%,其他公司均为负值。
         
海外与国内,仿佛冰冻三尺与烈火烹油。
         
为什么全世界的激光雷达产业会是这样一番景象?
         
这种西方人率先定义、率先创造、率先上车的东西,为什么成了中国的优势产业?
         
读懂禾赛科技的创业史,就读懂了半部中国激光雷达赶超史。
         
         
01
         
李一帆,一个典型的中国式学霸。
         
从初中开始,他就没参加过升学考试。
         
从中考到高考,他一路被保送到了清华大学精密仪器与机械学系。
         
         
之后他在美国伊利诺伊大学香槟分校拿到了机械工程博士学位,入职了一家游戏宅男们耳熟能详的公司——西部数据,担任了首席工程师。
         
在美国,他想要融入华人工程师的圈子,就想到了在斯坦福读书的学长向少卿,此人在苹果公司参与过多代iPhone的原型设计工作。
         
随后李一帆又在斯坦福留学生聚会上认识了孙恺,后来这三个大学霸就组成了“禾赛三剑客”。
         
         
这三个85后不满足于大公司做“螺丝钉”的生活,2013年在硅谷最大的城市圣何塞成立了禾赛科技。
         
孙恺担任首席科学家,向少卿担任首席技术官,而当时还没离职的李一帆兼职CEO。
         
         
创业没多久,他们就决定回到国内发展。
         
但一开始他们做的并不是激光雷达,而是激光气体遥测系统,说白了主要是天然气检测设备。
         
当时国内雾霾比较严重,他们为上海嘉定区做了300多台空气质量检测设备。
         
         
禾赛拿到了国内最大的民营燃气集团的订单,但很快就发现市场天花板较低,成长受限。
         
这时,公司已经聚集了来自斯坦福、清华大学、上海交大、中科院光机所、中科院技术物理所、中科院半导体所的光机电研发人员,掌握了激光传感器的研发和制造经验。
         
         
一两年的时间里,他们摸索着各行业传感器的新方向,但也时常因为没有主业感到非常焦虑。
         
甚至有投资人问他们:“禾赛是不是做空气检测设备的生产商?”
         
2015年底的一个周日,孙恺手里攥着一沓厚厚的论文,指着黑板上一长串推导公式说:
         
“我算了下,我们把气体遥测仪结构略微调整下,结合光机和电路设计尚德经验,几个月就能改造出一台多线激光测距雷达,性能可能超过市面上所有产品。”
         
当时李一帆已经发现,美国的V公司垄断了全球的无人车高端激光雷达市场,但它的技术并不十分先进。
         
工程师戏称搭载V公司激光雷达的车就像顶着个“大花盆”。
         
         
当时第一梯队的自动驾驶厂商都在用V公司的产品,而他们家产量极少,一台64线的产品售价高达8万美元。
         
当时业内甚至有这样一种说法:自动驾驶每年新增多少台测试车,取决于V公司生产了多少颗雷达。
         
百度和福特为了锁定供货甚至1.5亿美元入股了V公司,但交货还是要等半年以上。
         
         
对于禾赛来说,激光雷达测距和气体检测虽然原理不同,但遥测光路设计、电子信号处理等很多问题一脉相通。
         
         
02
         
2016年,激光雷达在禾赛内部还是个“秘密课题”。
         
第一款产品怎么做?做高端还是低端?
         
         
很多国内企业会选择从低端开始“国产替代”,然后慢慢积累资金和技术。
         
孙恺访问了几位自动驾驶行业的大牛,他意识到应该先做高端产品,解决行业的痛点,占领高端玩家的市场,然后再利用这些积累去下沉,抢占低端市场。
         
因为当时这个市场上的客户,会不惜一切代价买市场上性能最好、最稳定的产品,反而对价格不太敏感。
         
那就意味着,禾赛要放弃16线,单价2万元人民币的产品,专攻高线数、单价约20万人民币的产品。
         
而更要命的是,这部分市场主要在美国,在他们初创时的所在地——硅谷。
         
当时北美无人车的激光雷达市场95%被美国企业垄断,要说服客户选择中国货,选择新品牌,意味着客户每次联系售后还要等着中国工程师带着东西飞到美国,还要被特朗普加征25%的关税……
         
似乎没有一点优势站在禾赛这一边。
         
但是如果能做出一款高性能、高质量的产品,对客户的吸引力能碾压一切困难。
         
         
而当时行业内吹起了一股“妖风”,大家对高端的定义又发生了变化。
         
业内开始热衷于炒作“固态激光雷达”的概念,也就是一颗激光雷达里没有任何运动部件。一些公司甚至借此打破了行业融资和估值的纪录。
         
孙恺经过一番研究发现,当时固态激光雷达的底层元器件暂时不能车规化(装到量产车上),至少还得5年产业才能成熟。短时间内纯固态扫描方案的雷达在性能和成本上没有优势。
         
但是投资人不信他说的这些。
         
当时禾赛正要做A轮的融资,讲一个“固态激光雷达”的故事并不难。
         
2016年,禾赛开发了一款性能还不错的二维微型振镜,如果用这个原型去融资,很容易就能拿到高估值。
         
但是禾赛坚持认为机械旋转式激光雷达当时几年唯一可实现规模化销售的产品
         
李一帆说:“所有人都希望我们讲一个‘固态激光雷达’的故事,主流的风投机构一致认为固态产品会在一年后彻底替代非固态。但如果只是为了融资去讲一个自己都不信的故事,这是违背禾赛价值观的。
         
很多风投都很喜欢禾赛团队,但一听说他们还在开发旋转式激光雷达,掉头就走了。
         
禾赛顶住了资本的压力,坚定选择了当时不被资本看好的“旋转式”激光雷达,并在2017年发布了Pandar 40,体积小,测量距离远、精度高。
         
         
传统的16线激光雷达,50米外的一个人(身高1.7米),身上只能扫到1条线。
         
V公司64线的,能扫到5条线。
         
而禾赛的Pandar 40能扫到6条线。
         

一定程度上线越多,越有利于智能汽车辨认出这是一个行人,比如短短几年过去,现在线就多到了这种程度:
         
         
事实证明,禾赛务实的战略选对了。
         
在推出了能够对标海外竞品的产品以后,一些客户开始慢慢接受“HESAI”这个来自中国的品牌,他们把禾赛的产品称为“蓝龙”(Blue Dragon)。
         
         
至2019年,全球排名前12的无人车公司,其中超过一半都首选禾赛的激光雷达。
         
一位硅谷自动驾驶公司人士说:“旧金山街上在路测的很多车都顶着禾赛的激光雷达”。
         
         
禾赛能抢下这部分市场,不是因为他们的东西便宜。正相反,因为出色的性能,禾赛当时的平均出货价格是业界旋转激光雷达中最高的。
         
在拿下高性能激光雷达市场以后,禾赛发布了面向中低端的产品PandarQT,事实证明“降维打击”的效果是成功的。
         
有的美国人甚至在看不到样机的时候,就发过来几百台订单,只为了锁定供货的优先顺序。
         
但是禾赛没有止步于抢市场。他们认为激光雷达这个行业,最终要做到的一定是:量产、低价、可靠。
         
禾赛三兄弟坚信激光雷达的终极形态,一定是一个很小、很成熟、成本很低的产品。而不是像今天这样,车厂装几颗雷达还要掰着手指头算成本。
         
旋转式雷达成本居高不下,不是因为长期来看它最好。而是因为当时产品的“集成度”太低了。
         
像刚才“扫行人”的例子那样,激光雷达有一个性能参数叫“多少线”,比如32线、64线、128线,指的是从上到下这一排激光线,一共有多少条。
         
         
一般来说,激光线数更多,能“扫描”出的人体/物体轮廓就更接近真实情况。
         
纯机械旋转式的激光雷达,就像竖着拿一排激光笔360°地转圈扫。
         
但是当时的旋转式雷达不管有多少条线,每条线(收发通道)都需要2块电路板,还要搭配数个芯片、器件才能正常工作,导致整个激光雷达看起来非常臃肿。
         
         
而且每条线都需要精密装调,生产过程很复杂,也很容易出现故障。


因为有高频转动和复杂的机械结构,导致一个雷达只能用几千小时,根本达不到民用汽车的要求,因为车规级设备最低要求13000小时。
         
降低成本的关键不是从“旋转式”变成“纯固态”,而是要把几百个激光收发通道都“收集起来”,集成到几颗负责发送和接收的芯片上。
         
原来32线雷达需要32个收发系统,而搭载激光收发芯片以后,一颗激光雷达需要的装调次数从32次变成了1次。
         
元器件数量从1000个降到100个左右,关键供应商数量从约100个降到10个,单线成本降到1/10,自研芯片带来的分辨率提升可以达到10倍。
         
         
李一帆说:“我不太介意别人看我们激光雷达机械部分长什么样,因为我们真正的核心技术都在芯片上。”
         
禾赛自研激光雷达收发系统芯片
         
率先“芯片化”,成了禾赛超越一众对手的神兵利器。
         
与此同时,芯片化还带来了高测距精准度、高动态范围、增强通道一致性、增强编码、降低功耗、增强可靠性等一系列性能提升。
         
         
此后数年,禾赛不断推出芯片化程度更高、性价比更高的激光雷达产品。
         
         
大家都知道集成电路领域的“摩尔定律”,而在激光雷达领域也有这样一个“摩尔定律”:每18~24个月,激光雷达的价格可以下降一半,或者价格不变,原来64线的成本就可以造出128线的产品。
         
         
而“芯片化”是让摩尔定律在激光雷达领域成立的重要条件。

禾赛某款自研芯片的晶圆
         
在芯片化的基础上,禾赛一直在修炼内功,虽然一直在推出“旋转式”激光雷达,但是从40线到128线产品,测量点频提升近5倍,雷达的体积和功耗却几乎没有显著变化。
         
至其最新一代的产品中,单个芯片上已经集成了由数万个激光接收通道组成的面阵。
         
         
而在风投热衷于纯固态的那些年,V公司等海外企业虽然抢先发布了固态雷达,但拖了几年迟迟无法量产,企业还出现了内斗、亏损、退市等一系列问题。
         
国内很多做自动驾驶的企业,比如百度、文远知行纷纷倒戈,成为禾赛等国产品牌的忠实客户,自2019年起V公司败走中国市场。
         
练好所谓的“内功”,就是做好雷达发射端(TX)的激光器和驱动电路,以及接收端(RX)的探测器、信号放大和处理电路。
         
         
而纯固态和旋转式,对应的是扫描方式的不同,是“外功”。
         
一款激光雷达的三大核心模块,就是TX+RX+扫描。
         
同一套TX/RX架构,既可以用于旋转式,也可以用在固态雷达上。
         
禾赛抓住了激光雷达降本增效的实质,耐心地在旋转式扫描基础上练好了内功,把攻克“纯固态”激光雷达变成了降本增效的最后一步。
         
生活里,很多产品一沾上“固态”两个字,似乎就意味着又贵又好,比如固态硬盘、固态电池。
         
         
激光雷达行业也是这样,业内共识是未来会朝着纯固态激光雷达的方向发展。
         
因为纯固态激光雷达内部没有运动部件,相比机械式寿命更长,更容易满足车规级要求。
         
但是越往纯固态发展,越往大规模量产发展,对企业制造能力的要求也越苛刻。
         
很多海外激光雷达企业正是把自己卡死在了这一步上。
         
         
03
         
2022年,禾赛投资数亿美元,建起了一座高端智能化的新工厂,取名“麦克斯韦”。
         
         
在这么洋气的楼里做制造业,公司会不会不接地气呢?
         
事实上,从成立的第一天起,禾赛就坚持自主生产,不找代工。哪怕最初只有20来人,在一个小车间里自己组装,也绝不找代工。
         
很多时候,禾赛的第一批工人就是工程师。
         
因为这个行业没有一家企业完成过大规模车规级交付。
         
李一帆认为,真心想做好激光雷达,制造必须是研发的一部分。
         
“自己完全搞懂了,才能制定标准,再让别人去弄。连标准都不清楚,小批量生产也做不好,能指望代工厂帮你解决一切?”
         
         
2022年,李一帆说,现在月交付上万台虽然创造了行业纪录,但还不算实现了规模化量产,得再上一个量级,达到月交付10万台,才能算激光雷达规模化上车。
         
对于他们的客户,也就是车厂来说,对激光雷达的诉求永远都是:
         
性能好,车规级,量产,便宜,变小点,再便宜,再小点……
         
今天中国激光雷达刚走到第三步,还没有走完。
         
伴随着中国新能源汽车的崛起,中国的激光雷达才刚刚形成一个产业。
         
比亚迪、蔚来、小鹏等车企都正在积极与激光雷达生产企业展开合作。
         
         
中国的激光雷达也开始在量产车型上走出去,和国外巨头达成定点合作。
         
比如这个月,速腾聚创宣布与丰田汽车旗下多款车型达成量产定点合作。
         
         
方正证券预测,中国乘用车激光雷达市场规模会从2021年的5.6亿元左右增长到2030年的759.2亿元,也就意味着平均每年增长72.6%。
         
         
以禾赛为例,过去6年禾赛总共出货了10.3万台激光雷达,但其中有超过8万台都是2022年出货的。这就是这个行业的爆发速度。
         
今天我们以禾赛为例来说明中国激光雷达产业的发展,不代表我们认为今后禾赛将一骑绝尘,把所有对手甩在后面。
         
这个行业刚刚看到量产化的黎明,还远没有形成真正稳定的头部格局。
         
即便是禾赛,也还没有摆脱亏损的处境。
         
         
激光雷达各个子模块的技术路线,到现在都没有形成共识。
         
行业里几十家公司,几乎每家都能拿出不同的方案来,技术查重率较低。
         
         
要注意的是,现在中国激光雷达产业最大的敌人也未必是海外同行,而有可能是特斯拉。
         
很多人都知道,马斯克号称要坚持“纯视觉”方案,也就是倚重摄像头。
         
摄像头比激光雷达便宜得多(600元/颗和6000元/颗的区别),但未来还会不会是这样,取决于激光雷达的降本速度。
         
另外,特斯拉利用“照相片”的方式搞了个新东西,叫“占用网络感知”。
         
他们可以用摄像头的2D画面还原出3D的周围场景。
         
比如下面这两张图,上面的是激光雷达,下面的就是占用网络。
         
         
马斯克相信,人眼能认路,那么摄像头也可以。
         
但是有一些极端场景,比方说出隧道的一瞬间,由于光线条件发生极大的变化,人眼很难看清,特斯拉的视觉方案也基本是失效的,只能保持20%的能力。
         
         
平心而论,激光雷达和毫米波雷达等技术也互有优劣,比如雨雪天气,激光雷达效果就要打折扣。
         
         
不能说未来一定是激光雷达一统天下。
         
几方你追我赶,都不服输。
         
但禾赛与美国前辈们的竞争故事,告诉了我们一个朴素的道理:
         
很多技术,最终是要为我们老百姓服务的。
         
一个民用技术的科研人员,如果只满足于在象牙塔里,用高得离谱的成本做出来能用的东西,然后沾沾自喜,那么终有一天,面对市场化的浪潮,他的团队很可能将不堪一击。
         
从光伏到激光雷达,我看到的是同一件事:中国之所以有可能占据国际领先优势,不是因为我们搞技术天下无敌,而是因为我们把“技术产业化”做得特别好。
         
当年第一款满足车规级应用的激光雷达SCALA,价格达到2万美元,装配的都是百万级的豪车。
         
         
而今天中国主流新能源车装上的激光雷达,车企的采购预算只有1000美元左右。
         
民用技术,不能产业化,就是耍流氓。
         
为什么那么多海外头部企业倒在了激光雷达商用的黎明前?
         
因为他们没有加快脚步,在一个开发周期内获得订单,就只能在资金短缺时,继续下一阶段高强度的研发投入。长此以往,没有办法养活自己,只能关门。
         
一轮一轮讲故事圈钱,最后谁要在自家车顶上装这样的玩意?
         
         
能产业化,就是要在技术可用的前提下,做好激光雷达的质量控制、成本控制、尺寸控制,还能保证产品不断迭代升级、降本增效。
         
以禾赛为例,其2021年前9个月和2022年前9个月售出的激光雷达产品,平均售价从8000美元降到了3100美元。
         
而根据方正证券的预测,未来车载激光雷达的价格还将腰斩。
         
         
所以“技术产业化”不是抄作业,也不是靠廉价劳动力,而是想尽一切办法,让“旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家。”
         
         
持续提高产品成熟度,建立起稳定可靠的供应链体系和生产体系,稳固支撑大规模量产落地,永不止步地降本增效,积极布局下一代激光雷达技术,这才是中国激光雷达企业突出重围的关键。
         
激光雷达相当于司机的“眼睛”,而自动驾驶相当于司机的“手脚”,我们只有看得更准,才能开得更稳。
         
         
当有一天我们发现,激光雷达产品开始“烂大街”,变成了汽车新品的标配而不是高配。那一天,才是民用自动驾驶“更上一层楼”的崭新开始。
         

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