激光雷達成本，降至100美金

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MicroVision公司表示，其傳感器未來有一天可能突破100美元大關。

位于華盛頓州雷德蒙德的固態傳感器技術公司MicroVision表示，他們設計了一款固態汽車激光雷達傳感器，目標是將量產價格降至200美元以下。這不到目前典型價格的一半，而且這還不是該公司全部的目標。該公司表示，其長期目標是每臺設備100美元。MicroVision的這一目標如果實現，將使激光雷達技術不再局限于高端自動駕駛汽車項目，而是能夠應用于高級駕駛輔助系統（ADAS） 。激光雷達市場滲透率低的原因只有一個：成本。

目前，多家供應商提供的同類機械激光雷達售價在 1 萬至 2 萬美元之間。價格較之前的約 8 萬美元下降了近十倍，這也解釋了為什么供應商們現在對價格進一步大幅下降充滿信心。

密歇根州立大學電氣與計算機工程教授、該校“互聯自動駕駛汽車主動安全”項目主任海德·拉達表示，對于固態器件而言，“大規模生產時，成本還有進一步降低的空間”。隨著需求從完全自動駕駛汽車擴展到駕駛輔助應用，“成本降低一個數量級甚至兩個數量級都是可行的”。

“我們專注于提供可大規模部署的車規級激光雷達，”MicroVision 首席執行官Glen DeVos表示。“這意味著從一開始就要考慮成本、可制造性和集成性，而不是把價格當作事后考慮的因素。”

MicroVision的激光雷達系統

特斯拉首席執行官埃隆·馬斯克曾在2019年公開表示激光雷達是“徒勞之舉”，認為僅靠攝像頭和雷達就足以實現自動駕駛。如果激光雷達的價格能夠真正降至200美元以下，那么降低主流車輛加裝精準三維傳感系統的成本，將從根本上改變自動駕駛汽車的設計格局。這種轉變反映了整個行業的趨勢，即采用更注重低成本、大批量生產的固態激光雷達設計，而非追求最大探測距離或分辨率。

然而，在評估這些經濟效益之前，重要的是要了解 MicroVision 計劃構建什么。

該公司推出的Movia S是一款固態激光雷達。該傳感器安裝在車輛的四個角上，發射波長為905納米的激光脈沖，并測量附近物體表面反射光返回所需的時間。其光束發射器和接收器的排列方式使其擁有固定的視場角，可實現180度水平覆蓋，而非傳統機械式激光雷達常見的360度全方位掃描。該公司表示，在良好的天氣條件下，該設備可探測約200米范圍內的物體（相比之下，機械式激光雷達的掃描半徑約為300米），并且支持適用于駕駛輔助系統實時感知的幀速率。早期的機械式激光雷達使用旋轉部件來控制光束方向，而Movia S則采用相控陣系統。它通過控制天線陣列上信號的幅度和相位來控制光束方向。該設備的設計符合汽車行業對抗振性、溫度范圍和環境密封性的要求。

MicroVision的定價目標聽起來或許有些激進，但這并非史無前例。過去十年間，激光雷達行業已經經歷過一次重大的成本調整。

“汽車制造商并非孤立地購買單個傳感器……他們是在設計一套感知系統，只有當整個系統可行時，成本才重要。”——格倫·德沃斯，MicroVision

大約在 2016 年和 2017 年，早期自動駕駛研究中使用的機械激光雷達系統售價通常接近 10 萬美元。這些裝置依靠旋轉組件將激光束掃描整個 360 度，這使得它們的制造成本很高，并且難以加固以用于消費級車輛。

“當時，一臺64光束的Velodyne激光雷達售價約為8萬美元，”拉達說。

目前，多家供應商提供的同類機械激光雷達售價在 1 萬至 2 萬美元之間。價格下降近十倍，這有助于解釋為什么供應商現在認為價格還有進一步大幅下降的可能。

拉達表示：“對于固態器件而言，大規模生產還能進一步降低成本。”隨著需求從全自動駕駛汽車擴展到駕駛輔助應用，“成本降低一個數量級甚至兩個數量級都是可行的。”

固態激光雷達設計挑戰

然而，降低成本并非沒有代價。固態激光雷達之所以能夠擴展，正是因為其采用了相同的設計方案，而這些方案也帶來了新的限制。

拉達說：“與能夠提供360度全方位覆蓋的機械激光雷達不同，固態激光雷達的視場角往往要小得多。”許多固態激光雷達的視場角只有180度甚至更小。

這一限制將負擔從傳感器轉移到了系統。汽車制造商需要在車輛周圍部署三到四個固態激光雷達才能實現全面覆蓋。即便如此，拉達指出，總成本仍然可以低于單個機械單元的成本。

改變的是集成方式。多個傳感器必須進行對準、校準和同步，才能精確融合數據。工程難度雖可控，但增加了復雜性，而這些復雜性僅靠價格目標無法體現。

德沃斯表示，MicroVision的設計選擇反映了這一現實。“汽車制造商不會單獨購買一個傳感器，”他說。“他們是在設計一個感知系統，只有當整個系統可行時，成本才重要。”

這些系統層面的權衡有助于解釋低成本激光雷達最有可能首先出現在哪些領域。

目前大多數先進的駕駛輔助系統都依賴于攝像頭和雷達，這兩種設備比激光雷達便宜得多。攝像頭提供密集的視覺信息，而雷達則提供可靠的距離和速度數據，尤其是在惡劣天氣條件下。拉達估計，激光雷達的價格仍然比車載雷達高出大約一個數量級。

但價格在 100 美元到 200 美元之間時，這種差距就會縮小到足以改變設計決策的程度。

“在這一點上，激光雷達因其在精確的 3D 檢測和跟蹤方面的卓越能力而變得很有吸引力，”拉達說。

與其取代現有傳感器，低成本激光雷達更有可能對其進行增強，增加冗余性，并提升電子感知系統在復雜環境中的性能。這種漸進式改進更符合當前ADAS功能的部署方式，而非直接邁向完全自動駕駛。

MicroVision并非唯一一家致力于固態激光雷達技術研發的公司，包括中國企業合賽光電和RoboSense，以及Luminar和Velodyne等其他主要供應商，都已宣布長期成本目標低于500美元。目前這些說法的獨特之處在于，它們明確強調將價格控制在200美元以下，并與產量掛鉤，而非未來的原型機或有限的試生產。

一些競爭對手仍然優先考慮自動駕駛汽車的長續航里程，這推高了成本。另一些競爭對手則在獲得汽車制造商的明確生產承諾之前，避免提出激進的價格主張。

這種謹慎態度反映了一個結構性挑戰：要實現消費者層面的價格，需要龐大且可預測的需求。如果沒有這種需求，很少有供應商能夠證明為實現真正的規模經濟所需的生產投資是合理的。

評估激光雷達性能指標

即使低成本激光雷達能夠制造出來，仍然存在另一個問題：應該如何評價它的性能？

拉達表示，從系統工程的角度來看，成本里程碑往往會掩蓋安全指標。

“ADAS和自動駕駛系統的關鍵目標是提高安全性，”他說道。然而，目前還沒有一個被普遍接受的指標能夠直接衡量特定傳感器配置帶來的安全提升。

研究人員轉而依賴感知基準指標，例如平均精度均值（mAP），它衡量系統檢測和跟蹤環境中物體的準確度。拉達表示，將這些指標與成本目標一起納入考量，可以更清晰地展現價格下降時哪些性能得以保留，哪些性能有所犧牲。

IEEE Spectrum對激光雷達進行了廣泛的報道，通常側重于掃描、測距和分辨率方面的技術進步。而當前形勢的不同之處在于，人們的關注點從單純的性能提升轉向了經濟效益。

如果固態激光雷達的價格能夠穩定降至200美元以下，雖然不會推翻埃隆·馬斯克的質疑，但會削弱其最堅實的基礎之一。當成本不再是主要反對理由時，汽車制造商就必須決定，放棄激光雷達究竟是出于技術考量還是戰略考量。

這項決定，比任何單一的價格主張，都更能決定激光雷達最終能否成為車輛安全系統的常規組成部分。

https://spectrum.ieee.org/solid-state-lidar-microvision-adas

（來源：IEEE）

*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯系半導體行業觀察。

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