• 預見未來 光達產業大進擊, 自駕車之眼 惟面臨成本、體積與效能之考驗
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作者:馮欣仁     文章出處:先探雜誌   2108期      出刊區間:2020/09/11~2020/09/17

除了自動駕駛車,連蘋果iPhone 12也將搭載光達;加上Velodyne、Luminar均將借殼上市,將掀起市場熱議,相關供應鏈可望受惠。
近年各大汽車廠與Google、百度、Uber等科技巨擘們,紛紛投入自動駕駛車發展,並成功開發出L4或L5等級的自駕車,其中,Google旗下Waymo的自動駕駛技術就屬於L4等級,而且已經在美國亞利桑那州鳳凰城進行載客服務。然而,要達到L4等級的自駕車,必備搭載的感測元件之一就是光達(Light Detection And Ranging;簡稱LiDAR)。因光達具有高量測距離、高精度、高辨識度等優點,且不受環境亮度影響,可以不分晝夜地感測周遭障礙物形狀、距離等資訊,建立3D地理資訊模型,使得光達成了自動駕駛必備的感測器。



Velodyne上市引發關注



根據市調機構Yole Developpement統計,二○一九年全球LiDAR市場規模十六億美元,預估到二○二五年達三八億美元,這段期間的複合年成長率(CAGR)十九%,其中,最大應用是自動駕駛,其次是機器人、3D地形繪圖等應應用。目前全球光達主要製造商包括Velodyne、LeddarTech、Luminar、Innoviz、Quanergy等公司;其中,Velodyne是全球光達的領導廠商,近來更透過特殊目的收購公司(SPAC)Graf Industrial Corporation(GRAF)方式上市,屆時Velodyne將成為全球第一檔光達股。

除了Velodyne之外,另一家美國矽谷光學雷達新創公司Luminar,亦將採取SPAC方式於Nasdaq掛牌,此次合作Luminar選擇的SPAC公司名為Gores Metropoulos(GMHI),是Gores集團的分支機構。今年五月,以安全聞名的Volvo宣布將採用Luminar的光達,作為旗下自動駕駛車之重要感測元件;屆時,Volvo將推出第一個高速公路自動駕駛系統Highway Pilot。

成立於一九八三年的Velodyne,原本是一家專門製作音響的公司,後續卻因為參與美國國防部資助自動駕駛車輛比賽,進而轉型投入製作自動駕駛技術關鍵元件。再者,Velodyne幕後大股東匯集了福特汽車、中國搜索引擎龍頭百度、現代Mobis與光學鏡頭大廠Nikon等大咖當靠山。

此次收購將為Velodyne帶來二億美元現金,未來將用於產品開發、增設生產線及購併等事務。Velodyne是以機械式光達起家,所謂的機械式光達,是指其發射系統和接收系統存在宏觀意義上的轉動,也就是透過不斷旋轉發射頭,將速度更快、發射更準的雷射光從線變成面,並在豎直方向上排列多束雷射光,形成多個面,達到動態3D掃描並動態接收訊息的目的。

不過,機械式光達要價不斐,早期一台至少要七.五萬美元。為滿足市場對成本更低、可靠性更高、體積更小、易於嵌入車身內部的需求,Velodyne在二○一八年CES展也發表了第一款混合固態雷射LiDAR Velarray,售價則僅四千美元。

因此,從Velodyne產品規格的發展可知Velodyne在測距與雷射光束皆力求提升外,為符合車規以及業界需求的低成本,亦多元發展混合固態式光達。然而,混合固態光達是採MEMS(微機電)其與機械式同需透過讓光線轉動達到大範圍掃描的目的,但MEMS光達將整個結構的機械式旋轉,改良為以內部鏡面「微動」改變光線射出的角度達成掃描效果。MEMS光達具備體積小、成本低、低耗損等優點,但其穩定性仍有待驗證。



iPhone 12導入LiDAR



為了成本考量,近年來不少廠商積極往固態光達發展,而固態光達又可分為是光學相控陣列(Optical Phased Array;簡稱OPA),由多個獨立發射接收單元組成陣列,具備掃瞄速度快與可控性佳的優點;其代表性廠商為Quanergy。固態光達另一個發展路徑為Flash(快閃)式光達,如同閃光燈一般,同時照射自駕車周圍,產生物體距離資訊。然而,因探測距離要求與能耗問題,Flash光達的製作難度甚高;目前該領域較知名的廠商為LeddarTech。目前國內不少研究機構或新創公司也有投入光達發展,至於上市櫃公司中的光學鏡頭廠佳凌(4976),算是少數投入光達布局之領先者,最大客戶即是Velodyne,另外像是Innoviz、Quanergy等大廠也是佳凌客戶之一。未來隨著光達成本逐步下降,將帶動L4等級之自駕車滲透率拉升,進而有利於佳凌營運成長動能。

除了自駕車之外,光達也可應用在智慧型手機上。日前蘋果發表的iPad Pro即是首款導入光達的行動裝置。這款iPad Pro的光達採用了直接飛行時間(dToF)來進行測距,基本上,dToF是透過直接向測量物體發射雷射脈衝,並測量反射脈衝和發射器之間的時間間隔,得到光的飛行時間而直接計算待測物體的距離。繼iPad Pro之後,即將在九月下旬發表的iPhone 12也將搭載光達,更可精準判斷周圍3D深度、精準計算畫面、物體位置,更能打造完整AR(擴增實境)之體驗;屆時國內相關供應鏈如砷化鎵穩懋(3105)以及台積電(2330)旗下從事影像測器鍍膜的采鈺等可望受惠。

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