2017年自動駕駛核心組件成本驟降，我們找到了這位顛覆者

編者註：2016年8月，一家名叫Quanergy的公司在完成B輪融資後，估值超過15億美金，一躍加入新晉獨角獸的行列，更是被評為2017年CES智能汽車類最佳創新大獎。與此同時，其最大競爭對手、行業的開山鼻祖Velodyne則完成了1.5億美元融資。他們都生產一種叫做激光雷達（LIDAR）」的產品，而其領域被很多投資人認為就是下一個風口——自動駕駛的最核心技術之一。

在對該明星行業狀況進行客觀分析的同時，DT君也有幸對Quanergy公司的CEO兼聯合創始人Louay Eldada進行了一次精彩的專訪，請見文末。

從關注度而言，本屆CES 確實成了一屆徹頭徹尾的汽車展。不論是汽車巨頭通用、賓士、奧迪、日產、特斯拉，還是互聯網公司谷歌、Uber、亞馬遜、樂視、百度，還是更多的創業公司及其他傳統行業轉型，似乎人人都在自動駕駛領域押下重注。從風險投資的角度而言，汽車領域也被看作創業公司成功率最高的領域之一，這與傳統汽車製造業的固有格局有一定的關係。

無論背後的原因如何，不可否認的是，一旦新的技術得以廣泛應用，將會掀起交通運輸、物流管理、智慧城市、共享經濟等眾多領域的重大革命。汽車將不必再為個人所有，而是變成智能的代步租賃品，提供個性、節能、高效、安全的出行與物流服務。

理想看上去無比豐滿，但現實看似十分骨感，急需變革。

就像移動互聯網不只是一部智能手機而已，自動駕駛汽車要想安全、自由地行動，除了作為腿」的機械部分作為執行層以外，更需要擁有自己的腦」和眼」，即實現運算控制的軟體部分（控制層）和實時定位、障礙物檢測的硬體部分（感知層）。其中，負責位置與環境信息輸入的硬體設備是其他兩個層面的基礎，但是，現有的技術還遠遠無法滿足市場的要求。

要想讓一輛自動駕駛汽車清楚地知道自己現在在哪裡、眼前有什麼障礙物，除了精確的GPS外，還需要多感測器融合」。目前，主流的技術硬體設備包括：廉價的毫米波雷達+攝像頭，或者再搭配昂貴的激光雷達。

目前而言，特斯拉採用的是毫米波雷達+攝像頭的方案。由毫米波雷達探測障礙物，並由照相機通過深度學習進行判斷。然而，廉價的毫米波雷達精度不夠，甚至無法對行人進行感知。作為補充，由光學攝像頭對周圍環境進行二維拍照，再通過演算法生成物體的形狀、距離。然而，受限於光線等因素，其判斷並不可靠。

2016年1月，一輛特斯拉Model S在中國河北邯鄲的高速公路上未能識別到正在作業的清掃車而致死。2016年5月，另一輛特斯拉Model S在佛羅里達州誤將一輛白色的卡車處理成掛在頭頂的告示牌，再度導致死亡事件。多起事故後，拒絕使用激光雷達的特斯拉備受指責。

駕駛是一件複雜的事情，不僅需要眼觀六路，還需要眼疾手快。

光線、雨雪、塵土會成為攝像頭的噩夢，而雷達則無法發現行人和靜止或橫向移動的物體。

與特斯拉不同，谷歌、Uber等其他公司均認為，激光雷達才是真正解決問題之道。

激光雷達與普通雷達工作原理相似，均是發送電磁波，再記錄下電磁波被反射回來時的時間與角度，對周遭物體進行感知。然而，與普通雷達不同的是，激光雷達使用幾百至一千納米左右的激光，遠遠低於普通雷達的波長。而雷達的精度與波長息息相關，波長越短，精度越高。

因此，激光雷達在測量物體距離和表面形狀上可達到厘米級，遠超普通雷達和GPS系統的精度。

下圖便是激光雷達的工作原理：

發射出的激光被旋轉的鏡面反射，對周圍環境進行360°掃描。反射回來的激光點進行處理之後形成點雲」，完成周圍障礙物的三維建模。

許多激光線條經過高速掃描之後，就可以形成周圍環境的三維圖像：點雲」。

經過掃描的點雲形成周圍環境三維圖像

然而，精確、快速，結構複雜的激光雷達有一個致命的弊端：太貴了。

畢竟，人家本來是用在這種地方的殺器：

激光雷達用於阿富汗戰場

而現在，卻要用在這裡：

測試中的百度自動駕駛汽車。其使用的激光雷達售價高達幾萬美金。

軍轉民從來都伴隨著成本難以下降的痛苦。行業鼻祖」Velodyne技術解決方案總監David Oroshnik對DT君表示，目前他們最便宜的產品價格為8000美元。目前，眾多自動駕駛車輛都搭載著Velodyne生產的HDL-64E激光雷達，但其價格高達驚人的70,000到80,000美金。這對於利潤水平越來越薄的汽車製造商來說只能是先裝上玩玩。

明勢資本技術顧問丁一涵表示，現在機械式的激光雷達成本主要也不是原材料，而是生產和調試過程」。上面圖中所示的精密光學元件非常複雜，而且自動駕駛的激光雷達還需要許多條線（至少16線，32線甚至64線）。線數的增加大大增加了安裝調試的難度。在Velodyne的64線雷達中，每一條線都有一組激光發射器和接收器，還要以20圈每秒的速度高速旋轉，導致一個工廠一周只能組裝兩台雷達。不能規模化、自動化生產使得HDL-64E的成本居高不下。

如果激光雷達想要贏得市場，其價格必須下降到100美金的級別，而且，必須可以量產。

幾萬美金到幾百美金，成本想要下降1000倍就必須改變系統里最複雜的部分：精密又需要人工調試的機械旋轉結構。這一過程被稱為激光雷達的固態化」。類似於硬碟從HDD到SSD的進化，這裡的固態化指的並不是把什麼液體變成固體，而是將激光雷達中複雜的機械結構變成晶元一樣的靜止、且可以大量生產的結構以降低成本。

於是，Velodyne在2016年CES推出了其最新的固態混合超級冰球（Solid-State Hybrid Ultra Puck Auto）」激光雷達，宣稱售價可以在量產後達到500美元。這無疑是巨大的進步。福特和百度於8月在Velodyne身上投入重資，希望可以借行業鼻祖」佔領高地。

最右即為固態混合冰球」。與前輩相比，體積縮小了不少。

然而，業界卻有人批評所謂的固態混合」只不過是炒概念。這款產品雖然在外形上不存在可見的旋轉部件，但是為了360全視角，其內部實際上仍然存在一些機械旋轉部件。這使得其成本絕不可能像可以批量生產的晶元一樣低。

激烈的市場競爭之下，進步得稍微緩慢就會給競爭對手提供趕超的機會。同樣是2016年CES，初創明星公司Quanergy發布了世界第一款面向自動駕駛汽車的固態激光雷達」，其售價只有250美金左右。

與使用機械結構進行旋轉不同，Quanergy使用的是另一條思路：用可以調節激光相位的發射器陣列來改變激光的角度，用電磁的方法實現掃描。嗯，沒錯，就是軍迷們耳熟能詳的相控陣雷達的思路。

通過控制陣列里激光的相位形成不同方向的激光，代替機械結構進行掃描。

這樣一來，結構可以做得非常小：

Quanergy第二代固體激光雷達的體積比具有機械結構的傳統激光雷達小多了。

市場研究公司Strategy Analytics全球汽車事業部總監Ian Riches表示，Velodyne的激光雷達仍屬於固態混合的LIDAR，這意味著其中驅動和探測組件是固定的，但掃描系統是機械轉動式的，而Quanergy屬於全固態的激光雷達，沒有任何可移動的零部件。

Quanergy創始人兼CEO Louay Eldada博士向DT君透露，革命性的S3固態激光雷達系列產品將在今年批量生產並交付，售價在250美元左右。

S3系列產品的成功商業化是高級駕駛輔助系統（ADAS）和自動駕駛的重要里程碑事件。除此之外，S3固態激光雷達還將加快其他工業領域的創新，包括工業自動化、機器人、無人機、安保、智能家居，以及物聯網。

我相信2017年將是激光雷達成為低成本、可靠的大規模產品的一年，」Louay Eldada博士表示。低成本、可靠的高端感測系統在市場上的需求量非常大。S2系列產品是目前唯一可以滿足這種需求的，而且是以合理的價格提供真正意義上的固態3D感測功能。」

未來，Quanergy還計劃進一步縮小體積，並將成本控制在100美元以下：

Quanergy的三代產品及其價格

作為回應，Velodyne也在近日宣布，其在固態激光雷達領域取得了突破性進展，並可進一步將價格控制在500美元以下。對此，Quanergy首席執行官Louay Eldada博士表示，與Quanergy的產品不同，Velodyne這一價格是有前提的，即需要大量的訂單，但這種所謂量級在目前市場是不太可能的。

無論兩家如何針鋒相對，在如此方興未艾的藍海里，玩家怎麼可能只有兩個。美國的TriLumina、Princeton Lightwave，德國的IBEO和Osram，以色列的Innoviz，荷蘭的Innoluce以及加拿大的Leddartech等一干公司也分別在100美元級別各顯神通，激烈廝殺。

而由美國國防部資助的一個MIT研究小組則研發了一種大小僅有0.6至6mm的激光雷達晶元，其成本更是驚人的10美元。目前，其感知範圍只有幾米，但研究人員認為超過100米應該不成問題。

在這場遊戲中，中國也不甘落後。除了積極布局的百度，以鐳神智能、思嵐科技等創業型公司以及巨星科技、大族激光等為代表的中國企業也在苦苦追趕。丁一涵認為，國內公司普遍還處於樣機階段，都沒有得到客戶比較大的認可，可以認為是Velodyne大約2-3年前的水平，但鑒於技術人員人力成本等優勢，很有可能會上演後來居上。

在文章的結尾，讀者們可以仔細閱讀下DT君對Quanergy首席執行官兼聯合創始人Louay Eldada博士所進行的一次精彩專訪。

Quanergy Systems公司首席執行官兼聯合創始人Louay Eldada博士是納米技術和先進光電子學領域的絕對專家，在創業公司和大型科技公司皆有豐富的經驗。他曾創立Telephotonics公司，之後該公司被杜邦公司收購，並擔任杜邦光子技術的首席技術官和工程副總裁。在此之前，Eldada博士曾在Honeywell工作了六年，在那裡他開始了從事電信光子業務的生涯，並領導其研發工作。Eldada博士出版了超過200篇技術文章、書籍和書籍章節，獲得43個技術獎項，並提交了39項專利。他擁有哥倫比亞大學的博士學位和碩士學位以及化學半導體光電子器件專業學士學位。

Quanergy創始人兼CEO Louay Eldada博士（DT君攝）

DT君：您可以對您和您的公司及產品做個簡單的介紹嗎？

Eldada博士：我的導師是相控陣雷達的發明者之一，他當年就職於麻省理工學院林肯實驗室（MIT Lincoln Lab），1990年我在念博士期間的研究成果直接變成了現在的產品。

目前，我們的戰略投資者包括賓士、德爾福（Delphi）、三星、森薩塔科技（Sensata Technologies）等等。

可以說，Quanergy同時兼顧軟體和硬體業務，而且軟體業務開始變得越來越多了，因為硬體已經相對成熟。現在公司120名員工中有工程師90人，包括30位硬體工程師和60位軟體工程師。

我們計劃開發一款整合到車頭燈內的固態激光雷達。一個車燈內將包括兩個雷達模塊，一個負責前方探測，一個負責側方探測。至於車尾則沒有那麼高要求，兩個50美元的便宜雷達就夠用了。

整合了兩部固態激光雷達的車頭燈，計劃在2025年量產。（DT君攝）

當然，我們這一設想計劃會在2025年左右實現。現在更多的還是著眼於如何改進傳統汽車，比如這台賓士SUV，我們把前臉改為特殊纖維材料，並分別在左右兩邊安裝了兩個激光雷達。完全看不出來，也不會影響汽車的空氣動力性能。畢竟，汽車工業界一直秉承設計為王」，他們不會接受在車頂安裝一堆雷達。

改裝過得進氣格柵左上方和右上方內部配備了固態激光雷達（DT君攝）

這種用於改裝傳統汽車的雷達今年就會商業化，生產線已經準備好了，在這裡展出的所有產品都將有森薩塔科技來負責製造。

搭載了Quanergy最新的S3-Qi固態激光雷達的無人機（DT君攝）

這個無人機上搭載了Quanergy最小的固態激光雷達S3-Qi，因為Quanergy的另一位聯合創始人是中國人，所以選了一個中文名字。這款雷達採用了一線垂直掃描和八線水平掃描相結合的方式，重量非常輕，沒有旋轉裝置，可以安裝在無人機上。

DT君：您認為自動駕駛的最終解決方案是怎樣的？

Eldada博士：還是微波雷達、激光雷達和視頻技術的組合，但並不是一般人所認為的那種路徑。激光雷達最重要，它負責探測、定位、導航；視頻技術則用來識別交通燈和道路標誌；微波雷達則是用來識別障礙物。這是三種方式的主要作用。

我們的設計是：車的四角各安裝一個激光雷達，每個激光雷達配備一個攝像頭（共4個）、前後各一個微波雷達（共兩個）。

圖片來源：DT君

DT君：成本問題是激光雷達普及的最大障礙嗎？

Eldada博士：沒錯。其實當初伊隆·馬斯克選擇不使用激光雷達的原因其實是大材小用」，而不是因為激光雷達不好，而且成本也確實很高。不過他也沒錯，那會兒激光雷達的價格大概在8萬美元左右，而我們現在已經把價格拉到了250美元。而且成本還會下降。

Quanergy的激光雷達產品線（DT君攝）

DT君：我們也了解了一下，Velodyne的價格目前最低也得8000美元。

Eldada博士：沒錯，還是8000美元，還是機械的。就像我的導師60年前發明了相控陣雷達一樣，技術的東西沒有一蹴而就的，產品性能、可靠性、低成本同時實現是一個很大的挑戰。

我們的方法就是硅CMOS，我們將發射、接收、處理都做到同一底層上，把整個激光雷達變成一個晶元。到這時，單個產品的成本會下降到100美元，而我們的利潤也會高達50%。

Quanergy用於地圖採集的激光雷達，配備有攝像設備（DT君攝）

DT君：是否能透露一下Quanergy技術和產品的時間線？

Eldada博士：當然。今年我們會完成8線激光雷達產品的商業化；兩年後，我們會將整合了單個發射器的8晶元版本進行商業化；四年後，最終實現單晶元固態激光雷達。

單晶元激光雷達的應用場景將非常廣泛，從士兵或消防員的頭盔、到家裡的電視冰箱、再到汽車飛機，激光雷達將無處不在。

Quanergy在今年CES的展台（DT君攝）

DT君：未來的單晶元固態激光雷達在能耗方面會表現如何？畢竟，如果搭載到移動設備上，能耗是一個無法忽略的問題。

Eldada博士：我覺得能耗不會是太大的問題，因為單晶元固態激光雷達的運行電壓大概在9到32伏之間。

DT君：您如何看特斯拉的自動駕駛方案？

Eldada博士：我們和特斯拉，以及伊隆·馬斯克的關係都非常近。馬斯克是個非常精明的商人，他只會把貨架上有的東西賣給你。聰明的商人不會因為3、5個月後的產品會更好，而停止向消費者出售現有產品。

馬斯克是個非常開放的人，當我們今年把產品做完商業化後，大家可能會看到一些變化。

DT君：特斯拉選擇了攝像頭，而沒有選擇激光雷達，是否可以說這兩種方案存在替代關係？

Eldada博士：我有時候會表示同意這種說法，但會被很多人在不清楚語境的情況下誤解。我們也會為激光雷達搭配攝像頭，但僅僅用於識別顏色，而不是視覺捕捉什麼的。

我們可以看看Mobileye的晶元，它所做的就是通過2D圖像去判斷物體的種類、大小、距離。而這種數據即使經過處理，對激光雷達來說也還只是原始數據。因為激光雷達所產出的3D數據精度非常高。

激光雷達在100米外可以準確探測到你手指的動作，而圖像識別甚至連100米外站的是不是人都無法判斷。

DT君：那我能不能說特斯拉和Mobileye的決裂，某種程度上是因為固態激光雷達已經準備好了？

Eldada博士：你當然可以這樣理解。我們花了20年做準備，看來現在的市場已成熟了。如果我的產品10年前出來，可能也完全沒用。

另外，我的團隊和我一起經歷了前後四個創業公司，沒有這些技術及人才的積累，我想現在有很多技術問題無法解決。

DT君：據說Quanergy的激光雷達不會受雨雪天氣的影響，確實是這樣嗎？

Eldada博士：雨雪不會有影響，但濃霧會降低雷達的工作半徑。

DT君：北京近日嚴重霧霾，激光雷達不會出問題么？（笑）

Eldada博士：霧霾沒事，因為是固態顆粒。倒是霧有些問題，因為水氣會吸收紅外線。這也是我們認為自動駕駛系統也需要微波雷達的原因。但這也不是說你就可以在大霧天在高速上猛踩油門了，畢竟安全第一。

DT君：目前Quanergy在研發生產方面有沒有做一些全球性的布局？

Eldada博士：有的，我們目前在全球10個地方設點。總部在矽谷，但第二大的辦公室在上海。此外，我們在美國波士頓和中國江蘇都建有生產基地。

Quanergy是2017 CES智能汽車類最佳創新大獎得主（DT君攝）

DT君：可以說說關於全新產品Demo的情況？

Eldada博士：第三代固態激光雷達，進度已經提前。120°水平視角，10°垂直視角，範圍150米。目前，這一DEMO只限於向客戶開放觀看。

做完對Eldada博士的這篇訪問，DT君唯一想說的就是：2017年如此讓人期待，以至於有點不那麼真實了。但無論結果如何，科技確實在無限地快速拉近未來與現實的距離。