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研发客服11月伊始车载激光雷达赛道上演了冰火两重天的景象。国外Ouster与Velodyne LiDAR宣布合并以抱团取暖，主打OPA技术的Quanergy甚至股市停牌，一时风声鹤唳，寒意阵阵；而反观国内，禾赛、速腾、亮道相继发布纯固态补盲激光雷达新品或新进展，全力打造智能驾驶感知LiDAR硬件的最后一块拼图。
你方唱罢我登场，从规格参数全方位比拼到核心芯片自研，火力全开，赛道又“卷”到了新高度。
补盲LiDAR爆发背景大解析
为何补盲LiDAR突然在这个时间点爆发，为什么国内几大头部公司均瞄准补盲产品，补盲产品是噱头还是刚需？要回答这些问题，得放在车载LiDAR整体市场格局大背景中来理解。
首先，当前第一波各个车厂的LiDAR量产项目已完成定点，各家团队都在主攻量产和交付。且以前向长距主LiDAR为主，数量从1颗到4颗不等，所配置的侧向或后向LiDAR，其型号一般也与长距主LiDAR一致，如Honda Legend、北汽极狐αS Hi版、长安阿维塔11、威马M7以及长城机甲龙，并没有单独配置专门的补盲LiDAR。
这里存在两个问题，一是主LiDAR直接用作侧向成本不优，二是主LiDAR的规格侧重远距，和侧向补盲侧重大FoV又有所不同，真正用起来并不趁手。比如主LiDAR的垂直FoV只有25°-30°，难以覆盖近处小目标和高处悬空物。在规划下一代智驾硬件方案时，主机厂和智驾Tier 1必然会严肃认真地考虑补盲产品定位，因此有理由相信补盲LiDAR会成为下一个上车机会点。谁能先打造高规格、高可靠性、低成本的产品，谁就占据了先机。
速腾给出的补盲LiDAR视野对不同目标的覆盖（图源：速腾官网） 其次，前向长距主LiDAR格局已基本形成，以速腾、禾赛、华为为代表的905nm ToF技术路线（以转镜/MEMS扫描为主），以及以Luminar、Innovusion为代表的1550nm ToF技术路线成为主机厂的主流选择。对应的LiDAR产品基本已达成SOP状态，按惯例研发资源在C样阶段时已基本释放出来，从高效利用资源的角度，也应该投入新的产品开发。虽然下一代主LiDAR也在开发中，但谨慎推测只会是渐进式迭代优化，不会有较大的架构调整，意味着研发投入也相比第一代小了很多。而与长距主LiDAR形成天然互补的短距补盲LiDAR，则属于全新架构，自然成为了新的研发发力点。补盲LiDAR赛道已呈现芯片自研和集成架构的明显趋势，对研发技术功底要求更高，而收发芯片的自研技术突破，也能反哺长距主LiDAR，提升整个产品组合方案竞争力，相得益彰。在这两个大背景下，补盲LiDAR一时间密集发布也就不足为奇了。当然，发布时间如此集中也凸显了头部LiDAR厂商激烈竞争的气氛，毕竟谁也不愿意被抢了头名。 补盲LiDAR产品大横评 说到补盲LiDAR产品，其实它不是一个2022年新事物，而是早已为市场熟知的产品形态。 早期L4 Robotaxi自动驾驶车上，一般会用倾斜式安装的16线机械式LiDAR来充当近距补盲，但到底还是权宜之计。 后来2018年Velodyne LiDAR发布了VelaDome，180°(H)×180°(V)视场角，30m@10%测距，专门用于补盲，速腾、禾赛后来也相继发布了类似的产品（RS-Bpearl、QT128）。如不考虑机械旋转架构和成本的因素，类似于VelaDome这类产品确实是非常理想的补盲LiDAR选择。 自动驾驶先驱Waymo也推出过机械旋转式的补盲LiDAR——Laser Bear Honeycomb，具有360°(H)×95°(V)的超大视场，搭载在自家Robotaxi的车身四周，与车顶主LiDAR形成360°无盲区覆盖，有一段时间Waymo还对外销售该补盲产品。 近几年补盲LiDAR赛道不断演进，衍生了很多新的架构，逐步从机械式向半固态、纯固态过渡，尤其是面向车载前装的Flash架构成为了新的研发重点。比如Continental 2021年量产的纯固态HFL110以及ibeoNEXT系列短距补盲产品，其中ibeoNEXT短距产品是市场上公认的“理想型”车载前装补盲LiDAR技术路线——纯固态VCSEL+SPAD架构，无任何运动部件，芯片化收发集成，大大提升可靠性和一致性，可谓重新定义了补盲架构。后来如禾赛、速腾、亮道均是沿用了类似的方案。除此之外，一径ML-30s是一款基于MEMS扫描的半固态补盲LiDAR，很有特色，规格也较为突出，在非车载前装领域应用较多。
下面我们将逐一梳理分析目前市场主流的几款补盲LiDAR产品，从产品定义、规格、架构、核心器件等角度对比总结各自特点。
禾赛FT120
11月2日禾赛发布了ADAS 前装量产车的纯固态近距补盲激光雷达产品FT120，这也为禾赛创下了一个“第一”，即在目前已完成车载前装长距主LiDAR定点交付的厂商中，禾赛是第一家发布补盲LiDAR产品的。
先看一下FT120的基本规格参数：
· 测距：min0.05m-max100m，20-30m@10%
· FoV：100°(H)×75°(V)
· 分辨率：160(H)×120(V)（均匀分布）
· 角分辨率：0.625°(H)×0.625°(V)（均匀分布）
· 帧率：Typ. 10Hz, 5-60Hz
· 点云密度：192000/s 单回波（10Hz）
· 功耗：<12W
· 尺寸：50×70mm（最小外露视窗尺寸），整机68×75×90mm（W×H×D）
根据官方介绍，FT120是基于VCSEL+SPAD架构，采用E-Scanning逐行电子扫描方式，也称为Sequencial Flash，即同一时刻位于同一行160个通道激光器同时发射激光脉冲，然后下一行160通道紧接着发射，这样连续逐行发射120次，完成整个VCSEL面阵的扫描发射，构成一帧扫描，接收端同样采用一一对应的逐行探测模式。该扫描方式优点是单次多通道收发，可以大幅提高点云密度，但是通道间的串扰是一大挑战。
在核心器件层面，FT120的VCSEL面阵由两块自研的GaN驱动芯片进行脉冲出射控制，接收端采用的是一块自研的SPAD芯片，类似于Sony IMX459，将光电探测端和数字逻辑端（含逻辑控制、TDC、读出电路等）集成到到一起，提升系统集成度，可以直接输出信号统计直方图信息，并借助成熟的标准CMOS工艺实现规模量产，持续降本。
考虑到收发一一对应，SPAD的超像素规模达到了160*120=19200，近2万个超像素，假如按每个超像素由3×3=9个像元构成，那么SPAD总像元数规模接近20万，从面阵规模上，这将是一款非常优秀单光子接收芯片。
值得一提的是，禾赛还专门强调了FT120最小露出视窗尺寸，仅为50×70mm，不要小看这样的视窗光学设计，体现了强烈客户需求导向。更小的视窗露出面积意味着可以更好地与车身融为一体，提升美观度，对于车企工程团队来说，无疑是一个好消息。
这款产品预计2023年下半年量产，禾赛宣称目前已经获得了多家主机厂超过 100 万台的量产定点，可见市场对这款产品的欢迎度。
速腾聚创E1
禾赛FT120发布的第二周速腾也紧接着官宣了其补盲产品——E1，虽然发布晚了一周，但是从规格参数上来看E1都压了FT120一头，E1预计将于2023年Q4量产，与禾赛FT120量产时间接近，双方PK气氛之浓可见一斑。
E1基本参数如下：
· 测距：max 120m，30m@10%
· FoV：120°(H)×90°(V)
· 分辨率：192(H)×144(V)（均匀分布）
· 角分辨率：0.625°(H)×0.625°(V)（均匀分布）
· 帧率：Typ. 25Hz
· 点云密度：691200/s 单回波（25Hz）
· 功耗：<10W
· 尺寸：30×70mm（最小外露视窗尺寸）
凭借上述规格，E1应该是目前已发布的所有纯固态补盲LiDAR中规格最能打的一款，将FoV推到120°*90°的同时，还保持了30m@10%的测距能力，而这些规格都是在25Hz帧率下获得的，这无疑能实现更多近距场景的感知覆盖，比如电瓶车横穿场景、无保护左转、近端低矮障碍物（如路沿等）。
补盲LiDAR应对弯道电瓶车横穿场景（图源：速腾官网）
而这背后得益于独特的2D寻址收发架构，按速腾的官方解释，E1采用了2D可寻址面阵VCSEL技术，不仅可以实现灵活扫描模式，还能将峰值功率降到一维扫描的十分之一，极大的提高能量利用率，根据不同测距场景实时动态调节局部发射功率，达到最优的能量配比，对功耗和散热更加友好，同时结合时分复用、空分复用等技术，有利于降低通道间串扰。相比于1D寻址，2D寻址对VCSEL芯片提出了更高要求，包括芯片工艺、外延设计等环节都需要做出较大的调整，对VCSEL厂商的综合能力是很大的考验，而且驱动芯片的逻辑控制复杂度也大大增加。E1的芯片化架构设计也体现了速腾这几年在芯片自研领域的精进，E1将发射、接收、信号处理三大芯片集成到一块电路板上，大大简化了电路设计，而且自研了SPAD面阵探测器，该探测芯片采用了工艺更为先进的BSI 3D堆叠工艺，将SPAD面阵和SoC集成到一颗芯片。
值得强调的是速腾自研的接收SPAD芯片比Sony IMX459集成化程度更高，可以替代后端MCU、FPGA等处理控制芯片，相当于系统中不再需要单独的SoC芯片，不仅提升了潜在性价比，而且简化了上游供应链，对核心芯片的自主控制力更强。速腾宣称该SPAD面阵规模超过25万像元，比IMX459的10万像元数还要多1.5倍，保守估计也比禾赛自研的SPAD面阵规模大，如此大规模面阵SPAD的车规量产将是一个不小的挑战。2.3 ibeoNext短距相比其他初创LiDAR厂商，德国厂商ibeo已经有20多年的发展历史（成立于1998年），早些年一直从事低线数转镜式LiDAR研发，技术和工程经验积累较为丰富，Valeo的Scala1即是基于ibeo的Lux系列开发而成。但是在面向未来架构选择时，ibeo放弃了自己曾擅长的转镜方案，采取了更为激进的步伐——纯固态Flash架构，它是整个行业中最早（2019年）提出Flash LiDAR概念的玩家之一。
其主打产品为ibeoNEXT系列，涵盖长、中、短距，短距LiDAR的基本规格如下：
· 测距：25m@10%
· FoV：120°(H)×60°(V)
· 分辨率：128(H)×80(V)（均匀分布）
· 角分辨率：0.94°(H)×0.75°(V)（均匀分布）
· 帧率：25Hz
· 点云密度：256000/s 单回波（25Hz）
· 功耗：<15W
· 尺寸：60×80mm（最小外露视窗尺寸，基于产品图推测），整机100×100×100mm（W×H×D）
ibeoNext并没有采用自研收发芯片，而是来自外部供应商，VCSEL来自asm OSRAM，SPAD则来自Onsemi，两者的面阵规模均为128*80=10240（其中SPAD规模是指超像素规模，非Cell规模），采用了首创的Sequencial Flash逐行电子扫描方式。ibeo宣称其产品可以提供环境目标4D信息，除了目标空间3D坐标，还能获得2D grey image（灰度图），这是SPAD探测器的独特优势，利用回波信号之间的背景光信息（近红外波段）对视场目标进行2D成像，类似于CMOS图像传感器，只不过是基于~900nm红外波段特征，但如何使用grey image智驾算法团队尚未形成共识，可能未来会挖掘出潜在价值点。应该说ibeoNEXT架构的优势在于短距，由该架构衍生的长距产品（140m@10%，11.2°×7°）目前来看难以与基于转镜/MEMS扫描架构的905nm/1550nm ToF路线PK，测距能力受限，且FoV过窄，组合使用反而增加了硬件成本。但是ibeo一直坚持向市场推介前向主LiDAR搭配侧向中距的解决方案，比如长城摩卡原本定点的方案，而短距产品应用拓展并没有得到ibeo足够重视，形成了以己之短攻人之长的局面，市场拓展不如预期，本预计2022年量产，但到手的定点合同现在也被友商截胡，可见产品竞争力陷入了困境，这也恐怕是近期ibeo申请破产的重要原因之一。2.4 亮道LDsatellite近期亮道宣布其纯固态补盲LD satellite所采用的SPAD芯片已获得AEC-Q100车规认证，意味着距离LiDAR量产交付又近了一步。其实LD satellite早在2022年5月就已发布。据了解该款产品的技术方案与ibeo的短距LiDAR同源，规格也当基本一致，推测SPAD芯片和ibeo类似应该来自外部供应商，而非自研。
根据上一小节对ibeo产品的分析，从2019年开始ibeo一直积极主推前向长距LiDAR+2颗中距LiDAR的纯固态组合方案，短距的地位颇为尴尬，而ibeo有限的精力也限制了这款产品面向主机厂的市场拓展和深度定制。ibeo与亮道合作已久，后者的前身是欧百拓，是ibeo在中国地区的代理，后来亮道成立后也与ibeo建立了深度的战略合作，例如作为工程Tier-1角色参与ibeo中国市场拓展，除此之外亮道的业务还涵盖感知数据采集、感知真值系统、LiDAR验证测试等领域。所以亮道在ibeoNEXT技术平台上亲自下场打造短距lidar也就不足为奇，这对于双方来说是双赢之举，各取所需。只是ibeo主打的Flash前向解决方案在激烈竞争中暂时落败了，而短距产品却阴差阳错的成为了一时间的“香饽饽”，这样的局面应该是两家之前都没有预料到的。目前亮道正积极转型，将LDsatellite短距补盲LiDAR硬件产品作为公司的主航道，基于ibeoNEXT短距技术平台进行车规工程化开发，面向国内车企需求进行适配定制，官方预计2023年Q3实现量产。LDsatellite和禾赛FT120、速腾E1相比规格并不太弱，具备一定的竞争力，且专注在补盲赛道，但是技术储备深度和芯片自研能力目前距离这两家尚有差距。2.5 Continental HFL110所有这些补盲LiDAR厂商中，Conti是唯一一家传统Tier1公司，其实很多人并不知道，Continental在激光雷达领域耕耘已久，早在2008年就发布了SRL三点式激光雷达，曾在上一代Volvo XC60上搭载，测距仅10m量级，主要面向AEB防撞场景。其第二款激光雷达则是一款纯固态补盲LiDAR HFL110，下一代远距LiDAR产品HRL130也在其官方公布了，该产品是基于Aeye 1550nm ToF的平台技术，使用的是来自Fraunhofer的小尺寸2D MEMS(1mm尺寸)扫描方案，预计2024年量产。
下面我们重点聊聊HFL110，其基本规格参数如下：
· 测距：22m@10%（max 50m）
· FoV：120°(H)×30°(V)
· 分辨率：128(H)×32(V)（均匀分布）
· 角分辨率：0.94°(H)×0.94°(V)（均匀分布）
· 帧率：up to 25Hz
· 点云密度：102400/s 单回波（25Hz）
· 尺寸：100×120×65 mm（W×D×H）
这款产品并没有采用传统的VCSEL+SPAD方案，而是基于1064nm Nd:YAG固体激光器+焦平面InGaAs CMOS架构，采用全局扫描方案，即Global Shuttering，其中固体激光器来自炬光科技，而InGaAs CMOS探测芯片则来自Continental收购的ASC（Advanced Scientific Concepts, Inc.）公司。HFL110与HRL130类似，也不是Continental从0到1开发的，而是在2016年收购了ASC公司后在后者技术原型上进行的车规级工程化开发，当然车规级工程化本是Continental的强项。
值得注意的是该产品规格书上展示的工作温度只有-30~85℃，并不完全满足车规要求（-40~85℃）。HFL110早在2021年就已量产，目前这款补盲产品除了搭载在Lexus LS和丰田Mirai两款车（2颗侧向+1颗后向）以外，还没有其他的公开定点项目，一方面和其规格竞争力不足有关，另一方面也是因为其核心器件类型原因而导致成本高昂，据推测单颗BoM可能达到了至少5000元人民币的量级，3颗的成本对于一般车型来说过于昂贵。
一径ML-30s
一径科技自成立起一直主打MEMS系列半固态LiDAR，目前旗下有两款产品，分别为短距ML-30s以及长距ML-Xs，后者是瞄准车载前装主LiDAR领域。
· 测距：中心视场20m@10%（max 45m），边缘视场14m@10% · FoV：140°(H)×70°(V) · 分辨率：320(H)×160(V)（均匀分布） · 角分辨率：0.44°(H)×0.44°(V)（均匀分布） · 帧率：10Hz · 点云密度：512000/s 单回波（10Hz） · 尺寸：137×110×66 mm (W×D×H) ML-30s与前面几款LiDAR有所不同，并不是纯固态架构，而且采用了多通道收发+2D MEMS镜的架构，具体为8路传统EEL+APD收发通道，核心扫描器2D MEMS镜则来自Mirrorcle，整个视场由8个子视场二维组合而成，虽然小尺寸MEMS用于长距905nm LiDAR挑战较大，但是短距补盲LiDAR刚好规避了其短板，同时发挥其2D灵活可调的优势，这对于实现大FoV是非常有利的。 ML-30s于2020年量产，并已实现批量化交付，主要面向无人高速物流、末端配送、Robotaxi和机器人领域，凭借超大FoV和半固态化设计占据了一定的市场份额。 但是目前来看车载前装应用并不是ML-30s的强项，一方面是受制于架构其成本不菲，而且向未来演进并不如纯固态方案友好，降本潜力小；另一方面露出的视窗尺寸较大，而且集成在车侧或车后将面临巨大的造型挑战。 不过最新的市场消息是，百度Apollo RT6定点一径科技新一代补盲激光雷达。 据说，相比较现有的ML-30s，其各项技术指标均有所升级。一径科技新一代补盲激光雷达的视场角超过行业水平的120°，实现360°的覆盖仅需要 3至6个激光雷达。 新产品在车规、性价比上都会所有提升，新一代补盲雷达也具备完善的车载应用条件，包括接插件、车载通信/同步方式、功能安全及诊断等。这个新产品如何，让我们也拭目以待。 什么样的补盲LiDAR才是合格的？ · 测距：0.1~>30m@10% · FoV：180°(H)×180°(V) · 角分辨率：<0.5°(H)×0.5°(V) · 帧率：25Hz · 功耗：<5W · 最小外露视窗尺寸：<30×30mm 但是实际上受制于架构、成本、尺寸及工程约束，用理想规格作为车载前装补盲LiDAR产品开发目标并不现实，结合目前市场上主流补盲LiDAR产品性能及车载Corner case优先级排序，合格的补盲LiDAR应该达到如下基础规格： · 测距：0.1~>20m@10% · FoV：>100°(H)×60°(V) · 角分辨率：<1°(H)×1°(V) · 帧率：>10 Hz · 功耗：<15W · 最小露出视窗尺寸：<50×70mm 如此看来，目前只有走纯固态Flash路线的禾赛、速腾、ibeo、亮道这几家产品可以称得上合格，Continental的HFL110垂直FoV偏小，只有30°，一径的ML-30s视窗造型和半固态MEMS架构并不适合车载前装补盲应用，而速腾的E1在规格上目前无疑是领先其他各家的。 但是众所周知，车载前装上车是一项极其复杂的过程，纸面上的产品规格往往只是一块敲门砖，主机厂还会综合考虑成本、点云质量、车规可靠性、工程化适配能力、团队响应配合度、质量管控、供应链体系等因素。 从持续降本到自研芯片
打造补盲LiDAR产品天然有降本的巨大压力，一是因为搭载数量多（少则2颗，多则4颗），二是目前很多主机厂在使用主LiDAR过程中遇到了很多困难和挑战，包括车规可靠性需要在实践中得到验证、环境适应性的考验（视窗遮挡/雨雪雾等）、融合感知算法的开发迭代等。在当前主LiDAR还没有完全“玩”明白的情况下，贸然再上几颗补盲LiDAR，整车的感知硬件成本控制将面临巨大的挑战。毕竟当前城区FSD功能落地优先级并不及高速HWP高，即前向120°*25°视野仍是车企关注的重中之重，另外城区FSD的最大瓶颈并不是感知，而是自车与其他目标之间行为博弈决策上，自动泊车AVP在依靠传统的摄像头、毫米波以及超声波雷达等感知硬件配置条件下，通过算法优化已足够应付绝大部分场景。因此主机厂不得不思考一个问题，即补盲LiDAR提供的额外价值能否抵得过硬件成本的增加所带来的挑战。
考虑到补盲LiDAR架构以肉眼可见的趋势收敛到VCSEL+SPAD纯固态方案，此处仅讨论该方案下的降本措施。首先需要拆解一下纯固态LiDAR的成本构成。纯固态LiDAR由以下基本硬件模块构成，包括激光器、驱动器、发射镜头、接收镜头、探测器（含数字逻辑端）、SoC、PCBA、视窗、壳体结构件、连接器等。
其中发射端、探测器、SoC是最核心的部件，合计占比高，发射端（激光器+驱动器）占比约25%，探测器占比约25%，SoC占比25%，其余占25%。总BoM成本约为200-250美金【按kk（百万）量级估算】。这里需要提一下，目前激光雷达用半导体激光器日渐标准化，普遍来自外采，且国内产业链较为成熟，有长光、纵慧、三安等一众VCSEL厂商，所以自研激光器并不是一件有收益的事情，虽说有成熟的VCSEL代工厂，但是涉及供应链较长，且外部供应商较多，如果供应商管理得当，并不会成为大的成本瓶颈。
所以降本措施主要瞄准光源驱动器、探测器和SoC这三大类芯片，而且这里面涉及到大量的LiDAR收发控制、信号处理等Know-how，各家对纯固态架构的理解差异也会导致这些芯片存在诸多定制，难以标准化，而且市面上可选的上游厂商较少。如车规级SPAD芯片仅海外的Sony和Onsemi可用，国内供应链发展还存在一定差距，所以从提升产品竞争力、加快迭代速度以及掌控供应链的角度自研这些芯片也是有必要的。
如禾赛自研了驱动器、探测器，而速腾则更进一步，将SoC与SPAD探测器集成到一起，将集成化做到了极致，大大简化了后端处理，同时面向未来具有更大的降本潜力。但是挑战也不小，一是热效应更为聚集，SoC工作时产生的热量如耗散不及时会直接影响SPAD性能，散热管理是一大关键，二是芯片设计的复杂度大大增加，信号链路较长，从光电转换端到数字信号逻辑端到再到MCU系统控制端，外加车载芯片功能安全的要求，一体化芯片设计和量产并没有想象的那么容易，对芯片设计团队和Fab厂都是很大的考验。
当然深度集成化芯片架构无疑是一条振奋人心的路，将有助于将LiDAR架构Camera化，持续降本的同时，性能可以不断迭代升级，而且将价值量最大的部分控制在自己手中，形成良性循环。如果借助芯片集成迭代和规模量产，未来将成本进一步降到1000元人民币（150美金）以内，2023年后补盲LiDAR车载前装上量将大大可期。
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