固态激光雷达优点与缺点（固态激光雷达量产前夜深度）

关上研究室的门，他看了看有些杂乱的办公台，顾不得整理，转身拍下电梯按钮。LeiLei Shinohara想赶紧跳进街中，呼吸一口新年的空气。

办公室没有了持续几个月的灯火通明，2019年的最后一天，同事们都赶着去跨年，团队群里叽叽喳喳。大家似乎很久没有这么放松了。

“新年快乐”，他对自己说。新年的礼物，已经收下。

一份“新年礼物”

新年收假第一天，随着公司对外宣布固态激光雷达RS-LiDAR-M1 Simple（Simple Sensor Version）以1898美元正式接受订购的消息，整个团队再次进入忙碌的工作节奏中，然而每个人的状态却是肉眼可见的轻松起来。

眼瞅着这年轻研发团队的抗压能力，一早就坐在工位上的LeiLei Shinohara内心五味杂陈。

RS-LiDAR-M1

2018年11月11日凌晨，RoboSense(速腾聚创)COO Mark在朋友圈发了一条信息：披星戴月回来。今年双十一剁了一次大的。

两个月后，RoboSense宣布，前法雷奥激光雷达项目核心人员LeiLei Shinohara加盟，这位深度参与全球首台量产车规激光雷达的资深专家，将出任研发副总裁与德国办公室总经理。他的任务，官方报道描述得很明确：负责激光雷达产品车规级量产推进。

彼时，作为鲜有在固态激光雷达大量投入的创业公司，RoboSense已经付出了许多努力：

• 2017年下半年，完成并对外公开第一个Demo；

• 2018年1月9日，拉斯维加斯，M1pre作为全球唯二MEMS固态激光雷达亮相CES；

• 2019年1月8日，再次冲刺CES，A样机登陆，并摘下“CES创新奖得主”的荣誉。

在公司看来，这款M1接下来最艰巨的任务就是完成量产工作。

而对同期加入的LeiLei博士来说，他看中的则是RoboSense算法、芯片与激光雷达硬件三位一体的布局：“其实我本身就看好MEMS激光雷达的前景。但是最先打动我的，是我以法雷奥雇员身份与RoboSense交流时，看到团队在算法方面的积累，那真的是蛮不错的。当时和我同行的法雷奥研发总监，也评论称：VERY VERY VERY AMAZING。连用三个‘VERY’。“

强势发展的创业公司，资深的德国行业专家——甜蜜的联姻。

危机爆发

为了加速量产节奏，LeiLei和公司管理层商量推行敏捷开发的方式，来实现产品的快速更新迭代：即改传统串行研发为并行，改大团队为小团队并跑。

“3个月一个版本迭代“在汽车领域是一件几乎不可能实现的事情。而这个年轻的团队竟然顺利推行了几个版本。

事实上，为了争分夺秒完成迭代且兼顾客户对于高性能、低成本、高稳定性、可生产制造性的多方位需求，这套敏捷开发的系统某种程度上确实取得了一些可喜的进展：

• 光学模组实现高度的集成化，使得M1整机零件数由传统机械式激光雷达的几百个降低至20个以内，以此降低M1的物料及装配成本，并使加工时间缩短数个量级。

• 考虑到大规模生产能力，团队开始在“自动标定”这件事上做文章：将过去几个小时的标定时间缩短到几分钟，并将在最后量产时缩短到1分钟以内。相比之下，传统机械旋转式产品需要数小时且一致性也无法得到保证。

• 性能从每次迭代都有着很大的飞跃，测距能力从80m到150m、精度从±20cm缩短到±10cm，再到±5cm。

一切都和计划当中一样美好。

就在意气风发的团队埋头冲刺车规量产设计冻结的时候，危机转瞬到来。

“确实经历非常难过的时光。“谈及最深的感慨，LeiLei坦言：”前面太顺了。三年以来这个项目没有过一次delay（延迟），却在最后一次迭代时翻车了。”现在回想，LeiLei说那时团队几乎是开发出了一款新的产品——尺寸缩小一半、探测距离需要提升一倍、精度提升一倍、频率提升1/3.而且必须集成算法芯片。“三个月的时间就要求出机器，我们真的自信过头了。”

随着客户交付时间逐步逼近，团队内部开始弥漫着焦虑的气息。每一个成员神经高度紧绷，直到原定交付时间的前一周，产品的某几项性能却仍旧无法达标。市场团队每天催着项目团队按计划时间向客户交付迭代产品，后者拼命加班加点，却又遭遇质量和功能安全团队压着流程不放松。

“大家都铆足这一股劲：这产品成了就牛X，不成就是笑话。“LeiLei笑着说道：“还好，努力有回报，玩笑没有开太大。虽然有些小delay，但是客户都特别理解，我们也非常感谢他们的耐心。”

有可能是革命性的产品

2020年1月2日。元旦回来的第一天，RoboSense通过官方公众号公布进展——

1. 125线的固态激光雷达 RS-LiDAR-M1 Simple，以1898美元的价格开售：

   体积尺寸再次减半，硬件性能再度大幅突破；经过3年多的投入，这款车规级固态激光雷达完成了SOP前的主体设计冻结，性能上与OEM量产车型定制供应的产品趋于一致。

2. 同步在CES上正式亮相全球首个固态激光雷达RS-LiDAR-M1 Smart：

   基于MEMS固态激光雷达方案的智能激光雷达RS-LiDAR-M1 Smart（Smart Sensor Version），革命性的将激光雷达点云算法嵌入LiDAR硬件主体，将激光雷达能力彻底激活。它颠覆传统激光雷达硬件“信息收集器”的定义，升级为“信息理解者”，成为软硬一体化的智能传感器，实时处理外部信息并输出目标列表。

在官方介绍中，新的产品有以下几大亮点：

• 视场角最大：RS-LiDAR-M1视场角为120°*25°，是目前全球已发布产品中，视场角最大的MEMS固态激光雷达；

• 探测距离最远：RS-LiDAR-M1探测能力为150m@10%，是目前全球已发布产品中，探测距离最远的MEMS固态激光雷达；

• 垂直125线：RS-LiDAR-M1在25°的垂直视场角拥有125线的扫描效果，线束上媲美目前全球已发布产品中，最高线束（128线）的机械式激光雷达；

• 尺寸最小：RS-LiDAR-M1结构紧凑，相比前版本，体积再度缩小一半，只有传统64线机械式激光雷达体积的十分之一。目前已发布产品中，M1是全球最小的MEMS固态激光雷达；

• 最智能：RS-LiDAR-M1 Smart版本建立了由传感器硬件到AI点云算法到芯片的完整系统闭环，能够端到端实现客户环境感知的功能需求，输出目标列表与原始数据两路信号；

至于性能细节方面，新品的宣传重点放在了“高度稳定可靠性”——

其中，MEMS振镜作为最核心的器件，参照AEC-Q100标准，结合MEMS振镜的特性，设计了共计十组的验证测试，涵盖了温度、湿度、封装工艺、电磁兼容、机械振动/冲击、寿命等各个方面的验证，目前所有样机累计测试时间已超过十万小时。

官方称，目前运行最长的样机已经持续运行超过300天，所有样机路测总里程超过15万公里，并进行了不同光照和风速条件下的雨雾特性测试，各项功能指标未发现衰减。

作为固态激光雷达，RS-LiDAR-M1最大程度减少了例如电机、轴承等可动机械结构带来磨损，同时也消除了光电器件因为机械旋转可能造成故障。更加合理的排布内部结构，使整体散热及稳定性相比于机械式激光雷达有了一定提升。

官方还公布了在奥地利维也纳，对RS-LiDAR-M1进行了不同光照和风速条件下的雨雾特性测试的图片。并表示：当前RS-LiDAR-M1主体设计目标达到标准，而最终量产的RS-LiDAR-M1将具备全气候条件及工况的适应性。

上面的故事还仅仅是一个缩影。整场行业大戏从15年前开始，如今正奔向高潮 ……

被推向风口的激光雷达

2005年10月8日，第二届DARPA挑战赛上，借助激光雷达的加持，参赛者第一次跑完了整个比赛里程，也宣告自动驾驶的发展从此走出”蛮荒时代”。获得冠军的Stanley车队选择了4台单线激光雷达作为“细微操作(当时有效测距只有10米)”的保障，正式拉开自动驾驶与激光雷达紧密配合的序幕。

Velodyne的创始人David Hall受到DARPA挑战赛启发，这家来自美国的老牌音响公司摇身一变成为机械式激光雷达先行者，在自动驾驶开枝散叶的时间里，赚得盆满钵满。

如果说在DARPA挑战赛，自动驾驶与激光雷达“一见钟情”，Waymo的出现，让二者迎来蜜月期。“自动驾驶大牛”由最初仅仅采购Velodyne雷达单品，逐步转向自研整套激光雷达组合。特斯拉的小插曲，也让双方深刻明白彼此的重要性。

在自动驾驶高速发展的路上，历经全球数以百计的研发团队风雨兼程，激光雷达的地位得到初步确立，且常常被从业者视作“自动驾驶皇冠上的明珠”，人们对其委以重任：将无人车的安全指数从“99%提升到99.9999%”，履行自动驾驶对人类安全的最后一道承诺。

Velodyne机械式激光雷达一度成为市场上的“孤品”。时值2016年，恰逢中国自动驾驶爆发的风口，需求量激增。4月底，Velodyne就已经完成了当年亚太区的销售目标。后来百度为了在自动驾驶取得硬件优势，甚至在同年豪掷千金，联手福特向这家老牌音响公司投资1.5亿美元，只为换取优先供货权。

然而垄断本身，就是一个非常难的命题。特别是之于一个全新的、疯狂成长的领域，之于一个需求远大于供给的市场，之于一项尚处初代且十年来几乎不做基础性更新的技术。

当这些“特别”的因素凑在一起时，就是撬动前人坚硬壁垒的最好时机。精密如激光雷达，亦是如此。

2019年8月，Velodyne在美国以“侵权”为由正式起诉两家中国激光雷达创始公司：禾赛科技与速腾聚创；

2019年12月，Velodyne正式确定裁掉中国北京办公室超过20名员工，包括直销团队与部分技术支持团队，同时有传言称其IPO已经终止；

熟悉而又敏感的看官自然有所察觉，另外一股力量正在悄然崛起。

中国激光雷达厂商，以无法拒绝的性价比优势抢占了大量的市场份额。吉利、一汽、上汽、菜鸟、AutoX、文远知行、京东、百度、图森、新石器、高仙、Nuro、Zoox、lyft、……一个个闪闪发光的团队，都纷纷换上了国产激光雷达。

“一机难求”的强势局面被彻底打破。五年时间里，中国创业公司的加入搅翻了市场格局，而竞争又实实在在地推动着行业的发展。

市场尚处前期阶段时，绝大多数玩家仍旧在观望，只有当激光雷达价格与毫米波雷达、摄像头持平，他们才愿意出手买单。主机厂从“奥迪A8加装激光雷达”的脑热中冷静下来，开始小心翼翼地试水激光雷达产品，将其逐步加入自动驾驶系统及各种应用场景中，测算这台昂贵传感器对于安全冗余的加成，规避特斯拉出现的各种安全事故。在“跨越式”发展阵容中，以RoboTaxi等高级自动驾驶玩家为主的主流选手，更倾向于选择传统的机械式产品。

可无论是站在价格还是车规可靠性的角度，机械式注定只能作为前期开发版本，市场总会饱和。

两年间，大家为MEMS、Flash、OPA路线争论不休。对于车队的大规模扩张来说，坚持使用机械旋转式激光雷达方案，势必要面临高昂的装车成本，以及后续稳定可靠性低带来的安全风险和维护成本。对于推进L3级乘用车的广大OEMs而言，接受高昂成本和潜在风险的可能更是微乎其微。

如果这时选择转向固态激光雷达，就意味着需要重新开发新一代方案，彻底告别此前投入巨大的旧方案。更糟的是，如果转向晚了，新方案的进度将会落后于行业的脚步。

于是，“什么时候上固态”、“上多少固态”、“固态何时能取代机械式的市场主力地位”又成了待解的难题。

故事中的RoboSense，选择在2016年底申请MEMS固态激光雷达立项，同期其余选手也陆续加入“固态阵营”。在前沿技术发展方向尚未明晰时作出判断，确实需要智慧和勇气，但又更像是一场赌博——早在2012年入局的OPA方案先行者Qunergy随后被爆“面临商业化困境”，可当时业界却鲜有讨论双棱镜方案(Livox的方案)。

直到2019年中期，市场上出现近百家专研激光雷达产品的公司。拥挤的赛道意味着只有抢在竞品之前，才有机会去角逐新时代排位。

所有激光雷达创新者都在经历这场九死一生的挑战，其野心无不指向老一代产品的局限，试图从传感器上游帮助解决自动驾驶量产难题。

科技的美妙，在于创新的力量无穷无尽。当变革如潮水般涌现时，无论既往产品的地位何等领先，优势或许都将无法延续。

进入大变革时期

新旧势力的更迭，却远不仅仅存在于机械式激光雷达的“老大哥”和“新贵”之间。盘踞已久的”巨头”开始杀入正面战场，立场在“机械式激光雷达时代”和“固态激光雷达时代”之间来回摇摆。

2019年底，随着Velodyne的撤离，机械式激光雷达的竞争风暴初歇。可新年第一天的钟声刚刚敲响，激光雷达行业又迎来了新一轮更猛烈的颠覆。当大家还没从机械式激光雷达硝烟弥漫的战场中缓过神来，高举着“革命性”旗帜的固态激光雷达产品就已经挥起大刀直奔前线。

从2020年1月2日到1月8日，CES开幕前后，固态激光雷达的”大新闻”扑面而来：

• 2020年1月2日，RoboSense宣布其智能固态激光雷达RS-LiDAR-M1开售；

• 2020年1月4日，博世宣布即将发布其固态激光雷达；

• 2020年1月6日，大疆旗下激光雷达品牌Livox宣布推出新的固态激光雷达；Innovusion宣布推出新款激光雷达Falcon；

• 2020年1月8日，Velodylne发布新款固态激光雷达Velabit；

激光雷达行业“新贵”、全球第一大Tier1、消费级无人机领导者、旧时代的“老大哥”……多方势力同时“开火”。短短7天，新的战场狼烟四起。战场的边上，还有一位令所有人都无法忽视的“通信巨头”正在厉兵秣马。

激光雷达市场即将进入群雄割据的局面，沉寂一整年的自动驾驶领域再度暗流涌动。

以市场成交现状来看，中高速领域单笔订单激光雷达数量破百，低速领域早已破千。激光雷达加入自动驾驶乘用车已近乎“板上钉钉”，车企项目浮出水面恐怕也只是时间问题。

随着自动驾驶量产大门的正式打开，来自车企、Tier1、自动驾驶科技公司、商业机器人等各个领域的需求方都在发出召唤。而技术的发展是否诚如所期，跟随新产品的到来而加速迈向量产？在固态激光雷达真正推向市场的第一年，动荡的行业局势又将走向何方？

在这场战争中，大厂的深厚积淀是礼物，也是负担。车企在进军电动化领域之后，整车开发时间已经由传统的5-10年压缩到两三年时间，零部件的开发时间同样要缩短。按照惯常开发周期，传统零部件供应商推出一台样机或是研发一款产品，常常要花费几年时间，而本土初创企业却可以无所顾忌地将这个周期尽可能缩短。更重要的是，相比成熟期稍早的毫米波雷达，激光雷达的技术难度决定着科技公司在技术方面的主导地位，这也自然形成其参与竞争的底牌。

对于手握固态激光雷达的新秀们而言，眼下固态激光雷达刚刚推向市场，价格比机械16线还低，性能接近机械128线，客户为“第一波尝鲜”买单的意愿高涨。可面对几十上百的订单量，处于产能爬坡阶段的固态雷达厂商将大概率无法负担前几个月内猛然爆发的供给量。而这之后的市场需求量才能成为真正的决定因素，关键性能的提升也左右着每家厂商分属的细分市场。

在相当长的一段时间内，科技巨头与初创厂商以分庭抗礼的形势盘踞在行业两端，开始形成状似毫米波雷达那样“七分天下”的格局。期间或正面对抗，或牵手联姻，或直到某一方决心收购，头部力量又汇聚到个别几位玩家手中，结束这个竞合时代。

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