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相關個股:華邦電(2344)、全新(2455)、新產(2850)、佳凌(4976)、惠光(6508)


過去特斯拉執行長馬斯克曾嘲笑LiDAR技術,不過這回卻被市場發現,特斯拉已經悄悄測試光達技術的應用,儘管自駕車用感測技術百花齊放,但光達的應用顯然成為新潮流!

【文/吳旻蓁】

現代科技日新月異,曾經許多只能在科幻電影裡看到的事物,如今都正一一實現在生活當中,其中,不需人類操作就可自動駕駛的汽車,也正走在快速發展的軌道上。根據研究機構IDC《全球自動駕駛汽車預測報告(2020-2024)》指出,二○至二四年L1到L5等級的自動駕駛汽車年複合成長率將達十八.三%。

產業趨勢確立,龐大的商機早已吸引許多業者搶進自駕領域,不只品牌車廠特斯拉、奧迪、賓士、BMW、福特等積極研發,包括蘋果、谷歌等科技廠旗下自駕車業務也都如火如荼地發展。自駕車的執行,主要仰賴先進駕駛輔助系統(ADAS),目前不論較高階的傳統燃油車或電動車,都已將ADAS列為標準配備;而隨著自動駕駛等級越高,因牽涉道路與用路人安全,因此對於即時偵測路況、辨識障礙物、防範碰撞前車、防止車道偏移等能力等都需要有更高強度的要求。

特斯拉技術大轉彎

有著「自駕車之眼」之稱的光達(LiDAR),則成為自駕車發展成功與否的重要關鍵。近期,在光達市場中投下一顆震撼彈的,無疑是外媒報導指出,特斯拉正悄悄在Model Y車種上裝置光達大廠Luminar的光達感測器,並進行自駕車測試,此消息引發整個產業界的高度關注。

這是因為特斯拉執行長伊隆.馬斯克(Elon Musk)一直都是立體攝影鏡頭的擁護者,且認為鏡頭是自駕車的唯一解方,因此他曾大力抨擊光達,認為「任何依靠光達的人都注定會失敗」,變相打臉光達的堅定支持者Google。也因此市場普遍認為,若作為自駕車龍頭指標的特斯拉真的轉向擁抱光達技術,不排除會吸引更多車廠導入,並帶來更大的光達商機。

美國光達領導廠商之一的Velodyne執行長Anand Gopalan日前受訪表示,馬斯克對光達技術的認知還停留在五到六年前,因為高速行駛的車輛單靠一種感測元件顯然是不安全的。未來的自駕車更需要鏡頭、雷達、光達等多項感測器相輔相成,在當前的自駕發展中,包括毫米波雷達、超音波雷達、鏡頭等感測器確實已普遍應用在車體上,而光達究竟什麼優勢,何以成為目前自駕車發展的重中之重?

光達是一種主動式光學感測器,其偵測距離的原理其實跟雷達相同,只不過雷達用的是電磁波,光達則顧名思義是透過雷射光束(常見的有紫外光、可見光及紅外光),兩者都是發射一時序的電磁波或光波,當波段前進碰到物體後反射回感測器,這中間的時間差,就可以計算出彼此之間的距離。而在車用光達中常用的距離量測技術就是耳熟能詳的ToF(Time Of Flight,飛行時間)技術。

進一步來看,在目前盛行的感測器中,鏡頭雖可清楚辨識物體大小、顏色等特徵,但卻易受光線、天氣影響,而雷達雖在夜間仍可正常運作,但在材質偵測方面仍有限制,加上許多汽車會安裝測速雷達或通訊天線,其發射的電磁波容易造成雷達誤判;反觀光達,由於其發射的雷射光因波長較短、能量較集中,故擁有更好的解析度,能更高精度地測得距離、辨識物體外型,可深測高達二○○公尺左右的距離,並能實現釐米等級的測量精準度,此外,因不受環境光線、亮度所影響,可以不分晝夜地感測周遭障礙物形狀、距離等資訊,建立周遭3D地理資訊模型。

因集高量測距離、高精度、高辨識度等優點於一身,光達因而成為實現Level 3以上自動駕駛必備的感測元件,根據市場研究機構Yole Developpemen預估,全球光達元件市場將在二二年達十六億美元規模,並於三二年大增至三一五億美元,而當中最大的成長動能來源就是自駕車應用。然而,光達也並非毫無缺點,當中最為人詬病的就是價格太過昂貴及體積龐大兩大問題。

傳統光達因採用機械式旋轉,透過三六○度旋轉發射頭,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,但不論是光學系統或機械旋轉系統都所費不貲,早期一台至少要七.五萬美元,且體積龐大,只能安裝在車頂上。

高精準度、高量測距離優勢

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,近來不少廠商積極往固態光達及混合固態光達領域發展,包括光學相控陣列(Optical Phased Array; OPA)、 閃光(Flash)光達、微機電(MEMS)光達等,都陸續有業者提出解決方案。固態式顧名思義就是較少的機械結構,趨向固態化、小型化、低成本化,其中,MEMS光達又被視為是下一個最有潛力的技術。

MEMS光達與機械式同為透過光線轉動達到大範圍掃瞄的目的,但由於MEMS光達改良為以內部鏡面「微動」 改變光線射出的角度達成掃瞄效果,以達到體積小、低成本、低耗損等優點。而光學相控陣列光達同樣被看好具有發展潛力,其是藉由光相位矩陣改變雷射光發出角度,以實現廣角掃描功能,因無需使用旋轉、移動元件,可更大幅度縮小體積、降低售價。

佳凌可望大幅受惠光達商機

回顧幾年前,光達仍被認為是一種只有高階自駕車款才能負擔得起的昂貴技術,如今情況已大大改變,美國另一光達領導廠商Luminar已開發出價格介於五○○到一○○○美元之間的低價光達感測器;而在去年年初的CES展上,Velodyne也發表了新產品Velabit,此款光達量程可達一○○公尺,視場角水平六○度、垂直十度,重點是尺寸比一副撲克牌還小,且量產目標價在一○○美元以下。

隨著光達售價逐漸靠近甜蜜點,自駕車也可望加速發展,也因為商機大,近幾年有越來越多新創光達公司紛紛成立,Velodyne、Luminar搶先上市後,Aeva、Innoviz、Ouster、Aeye等光達業者也緊跟在後陸續進入資本市場獲取資金,而中國光達業者也來勢洶洶,不止禾賽科技、速騰聚創、大疆、北醒光子等新創公司崛起,華為也積極搶進,並已獲得北汽、長安等中國車廠採用。全球光達業者粗估已超過八○家,隨著競爭逐漸白熱化,百家爭鳴的狀況也正面臨到汰弱留強的整併階段。

反觀國內,法人指出,台廠在ADAS等車用電子供應鏈有成功的經驗,有助於搶進未來自駕系統商機,其中光學鏡頭廠佳凌,算是少數投入光達布局的領先者。佳凌近年聚焦高階的自動駕駛及無人車應用光達鏡頭,並陸續切入全球前十大車載鏡頭模組廠及Tier 1廠,其中最大客戶即是Velodyne,且佳凌也是Velodyne最主要的鏡頭供應商,另外像是Innoviz、Quanergy等大廠也都名列客戶名單上。預期未來隨著光達成本逐步下降,將帶動L3等級以上的自駕車滲透率快速拉升,可望再帶動佳凌的營運更上一層樓。

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◎封面故事:被動元件族群彈勢整齊
◎特別企劃:砷化鎵廠吹起LiDAR旋風
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