激光雷达：风口上的想象与现实

Glacier认为，自动驾驶产业需要的激光雷达必须具备：

a.高分辨；b.低时延；c.低功耗；d.小型化；e.机械素质稳定（半导体化）可量产；f.成本低；从a-f六大要素对激光雷达的大规模前装缺一不可。

“我此前有过三个论断，就是OPA走不出实验室，MEMS走不出工程化，单光子走不出可靠性。目前来看，不幸言中。” 北科天绘创始人、总工程师张珂殊说。

“OPA基本已经被宣布死亡，当年风头强劲的Quenegy逐渐销声匿迹；走MEMS路线的以色列公司Innoviz，试装了很多车之后，在2020年底宣布将推出新产品，暗示原有技术路径的失败；而单光子即光学相机路线，我国的企业在这条路上难以获得在与日韩企业竞争中的优势。”

北科天绘独创的 3D增强型FLASH技术，突破了OPA、MEMS、单光子等技术路线共同面临的机械素质不稳定的问题。
固态产品的成熟度在行业内遥遥领先，固态与机械旋转雷达的产品均已形成稳定的规模量产和销售，且拥有自研芯片、自主产线，产线已实现万台/年的产能。
经过在激光雷达领域21年经验积累，北科天绘具备世界级的技术能力；拥有自主的高精度成像芯片（激光雷达信号处理、高频毫米波），使得北科天绘拥有绝对扎实的专利储备，不存在友商发生的专利侵权风险，这在国内激光雷达领域无人能及；北科天绘目前也是唯一成功把产品小型化，功率降低，且结构做成半导体结构，解决量产问题的，且一直盈利。综上原因Glacier认为：北科天绘应该是中国激光雷达厂商中，最接近上市的一家。自公司 2005 年创建以来，公司成功推出了 R-Angle、A-Pilot、U-Arm 、R-Fans、C-Fans等众多知名的激光雷达产品。产品技术指标国际先进，以高性能、轻小化见长。测绘型激光雷达产品毛利率高，为北科天绘贡献稳定现金流和利润。近两年，北科天绘瞄准测绘型激光雷达市场增长点在无人机运用领域，研发出三款新锐产品：云雀、蜂鸟和风蝶，具有不容抗拒的性价比优势。

北科天绘也是唯一可以与国际上另外三家测绘型雷达生产商 Leica/Optech/Riegl 直接开展竞争的中国企业，除了产品性能媲美国际竞品，轻小化方面更是独具优势。测绘型雷达单价很高（40-350 万元/套），由于需要在野外使用，测距通常高达数公里，精度达到毫米级，激光发射频率到到百万赫兹，远高于导航型雷达在测距、精度和分辨率上的要求。近年来无人机载激光雷达市场需求旺盛，北科天绘着力打造高性能低成本无人机激光雷达系统，通过供应链整合和产业链合作，已成功推出系统总重1公斤、成本5万元人民币/套的经济型微小机载激光雷达，受到国内外代理商的追捧，具有调整全球市场的能力。

导航型激光雷达方面，公司独特的半导体工艺拥有五年以上的领先优势。团队自2009年即开始进行激光雷达专用芯片的设计，共有5大类24个型号的芯片。2014年以来，这些芯片陆续被成功应用于测绘型和导航避障型激光雷达上。
通过芯片封装和SMT/COB半导体工艺，北科天绘的导航型激光雷达实现了多组激光收发装置同步自动化封装和组装，使核心模块高度集成化：

作为技术底蕴最深厚且引领中国“零的突破”的激光雷达公司，北科天绘是中国唯一在高端激光雷达领域具有世界级竞争力的企业。

在今年上海车展上，随着华为、大疆等企业纷纷亮相搭载激光雷达的自动驾驶技术，一时间，激光雷达在汽车上的量产应用再次受到了广泛关注。就连此前一直抵触激光雷达的马斯克，也在特斯拉的新款车型上开始测试激光雷达。这一行为又给激光雷达平添了一份热度，似乎它就要如大屏幕一般，成为未来汽车的“标配”。

然而，事实果真如此吗？

在北京艳阳高照的5月，记者来到了位于北京海淀区西北角的激光雷达制造企业北科天绘科技有限公司，采访北科天绘创始人、总工程师张珂殊，听这位常年投入激光雷达技术研究的创业者如何评价当下的激光雷达热潮。

张珂殊曾任中国科学院研究员、博士生导师，在国内激光雷达业界享有声誉。记者本以为他会对激光雷达在智能汽车上的大规模应用感到振奋，但是作为科学家的张珂殊却意外地带给我们一次冷思考。

他认为，当前激光雷达的技术路径依然存在争论，同时，应用场景的不明晰，也让车载激光雷达的前景不明朗。

三条技术路径，各有故事

经过十多年的创业，现在北科天绘已经是国内少有的具有独立知识产权的能生产激光雷达相关设备的供应商之一。“目前主流的激光雷达扫描方式主要分为机械扫描、OPA（即光相控阵）和MEMS（即Micro-Electro-Mechanical System，也叫做微电子机械系统）三种。但是这三种方式均各有利弊。”张珂殊介绍到。

他认为，并不需要太艰深的物理知识就能将利弊解释清楚。比如，机械扫描方式的结构简单，有广谱的适用性，但是不适用于高动态场景，难以进行车规级应用。

OPA则是由于光的特性，导致其被搭载在车上时由于严重的大气湍流而容易受到干扰。张珂殊举例说，“物理实验中双缝干涉就可以解释这一影响，只要屋子空气对流强一些，干涉条纹就会波动和削弱，应用在OPA上也一样，干扰一多就会导致相位扫描不再可靠。”

而MEMS从字面上理解是微米量级的工艺特点，难以去适应毫米级的扫描镜面做高频振动扫描。

“我此前有过三个论断，就是OPA走不出实验室，MEMS走不出工程化，单光子走不出可靠性。目前来看，不幸言中。”张珂殊说。“OPA基本已经被宣布死亡，当年风头强劲的Quenegy逐渐销声匿迹；走MEMS路线的以色列公司Innoviz，试装了很多车之后，在2020年底宣布将推出新产品，暗示原有技术路径的失败；而单光子即光学相机路线，我国的企业在这条路上难以获得在与日韩企业竞争中的优势。”

技术路线沿应用方向与商业化“双轨”发展

北科天绘在考察多种技术路径之后，选择了3D FLASH+后端算法的解决方式作为自身激光雷达的技术路径。到目前为止，他们已经开发出R-Fans和C-Fans两条产品线，包括16线和32线机械式激光雷达，等效128线和256线固态激光雷达产品，并已经能在机器人、无人物流车和无人驾驶汽车等产品上落地应用。

北科天绘20年的发展历程中，已然突破了测绘市场的竞争格局，率先向更多更广大的数字孪生、智慧城市、自动驾驶领域进军已稍见成效。从导航级激光雷达到车规级激光雷达，北科天绘已经成为国内唯一一家同时具备测量型、导航型两大类激光雷达研制能力的公司。张珂殊认为，“激光雷达需要参照两个主要的技术发展路线：第一是数字相机，既要学习它的技术发展脉络，也要学习商业成功经验；第二要学习微波雷达，既要学习技术发展史，也要知道驱动技术发展的最终方向是什么。”

应用场景还需考量

对于目前自动驾驶技术的热浪，北科天绘当然也在布局参与，但是张珂殊认为，许多车企和消费者并没有明白激光雷达、或者是自动驾驶能带来怎样的应用场景，商业化图谱并不明晰。“自动驾驶尚没有成为刚需，而且一旦进入到L4、L5级别之后，车企需要担负非常大的社会责任，这一点必须要考虑进去。”

而对于像北科天绘这样的科技供应商企业来说，与整车厂的合作深度以及可以获得的利润空间都格外重要。“北科天绘希望和踏实研发技术、开发产品，能够互相交流、讨论，并愿意与小企业共同成长的合作方合作。”张珂殊说。“我认为技术的发展没有捷径，想弯道超车是不现实的。技术的发展必须脚踏实地，否则就容易‘脱轨’。”

张珂殊简介

现任北科天绘创始人兼CTO，曾先后任职于美国Kulick & Soffa和加拿大Optech，参与过NASA和DARPA激光雷达项目。2005年创立北科天绘，曾领导过中科院电子所的激光SAR项目，是国际数字地球学会激光雷达专委会副主任委员、中国光学工程学会常务理事。在激光雷达领域深耕20年，在激光雷达总体设计、信号处理、光机电结构和系统集成应用方面具有深厚基础，在激光雷达领域享有较高声誉。