• LiDAR  關鍵報告
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作者:馮欣仁     文章出處:先探雜誌   2124期      出刊區間:2021/01/01~2021/01/07

近來市場盛傳蘋果將推出Apple Car,並搭載自動駕駛功能,激勵二家掛牌不久的光達廠商Velodyne和Luminar股價大漲。儘管目前光達價格依然不菲,但隨著各類型技術發展日趨成熟,進而降低產品售價,相信不久光達普及率可望拉升,對於國內相關供應鏈如鏡頭佳凌、VCSEL穩懋與CIS封裝精材等營運增添新動能。
有自駕車之眼之稱的光達(LiDAR),因具有高量測距離、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,成為實現自動駕駛必備之感測元件。近來市場上更傳出蘋果將推出Apple Car,並搭載自動駕駛功能,激勵二家剛掛牌不久的光達廠商Velodyne(VLDR)和Luminar(LAZR)股價大漲。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。



Velodyne效應 佳凌飆漲



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,日前更透過特殊目的收購公司(SPAC)方式上市,成為全球第一檔光達股。成立於一九八三年的Velodyne,原本是一間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。

Velodyne是以機械式光達起家,所謂的機械式光達,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掃瞄並動態接收訊息的目的。不過,機械式光達要價不菲,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。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瞄的目的,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瞄效果。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。

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,其最大客戶即是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。近期佳凌股價也因搭上光達題材,出現飆漲走勢,不過,短線漲幅恐有過熱之虞。



濱松、光寶科布局雷射元件



光達的基本的元件是雷射光源、光感測器和成像機構等三部分,雷射光源一般是用半導體雷射,光感測器一般是用光電二極體(Photodiode, PD)或崩潰光電二極體(Avalanche photodiode, APD),成像機構是指掃瞄式或非掃瞄式的成像機構。在車用光達常用的距離量測技術就是利用飛行時間(Time Of Flight, TOF)技術。即發出很短脈衝(~10ns, 10∼8秒)的雷射去照射目標,同時也啟動快速計時器進行時間量測,當光感測器接收到目標反射的回波訊號後,即停止快速計時器的計時。快速計時器所計算的時間,就是雷射到目標物來回距離飛行的時間。

日本濱松光子學株式會社(6965.JP)為全球少數可同時為車載光達提供各類核心光學器件的企業,如雷射器、MEMS微鏡和光電探測器等。目前濱松正在大力發展的是為雷射雷達廠商提供Flash、掃瞄式等車載光達技術所需的發光元件(雷射器)和感光元件(檢測來自對象物的反射光);可提供高功率陶瓷封裝脈衝雷射二極體,高靈敏度APD、MPPC(矽光電倍增管)等產品,可以分別滿足光達所需的高量子效率,高峰值功率,高可靠性和長波長的需要。今年以來,濱松光子學股價表現也相當強勢,創下歷史新高,累計漲幅達三成之多。

近年來積極布局車用電子的光寶科(2301),於二○一九年與半導體雷射領導者II-VI Incorporated(IIVI)宣布建立光達用半導體雷射的製造生產與商業化策略合作關係。II-VI是高可靠性半導體雷射領導者,產品廣泛應用於光通信、材料加工、航空和國防、生命科學和消費性電子等領域。雙方合作利用各自半導體雷射元件與光電元件封裝製造平台,共同提供全系列近紅外(NIR)至短波紅外(SWIR)半導體雷射解決方案,未來光寶科在自駕車之光達布局也備受市場期待。

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