在今日自动驾驶车辆上装载的众多传感器中, 光达(lidar, light detection and ranging)可说是最关键也最有 '钱途' 的一种. 总部位于法国的市场研究机构Yole Developpement的成像与传感器部门主管Pierre Cambou即表示, 他很难想像自驾车没有光达; 该机构预测, 光达市场将在2022年达到16亿美元规模, 并进一步在2032大幅成长至315亿美元.
不过推动光达的技术仍在变动中, 随时有新发展; 如市场研究机构IHS Markit的汽车电子与车用半导体资深分析师Akhilesh Kona资深分析师先前接受EE Times访问时就曾表示, 光达技术供应商持续借由开发各种光束转向(beam-steering)技术, 包括机械式, MEMS以及固态(solid-state)等, 以改善光达的耐用度, 尺寸与成本.
随着厂商竞相推出更厉害的光达, 众人都会想问的一个问题是: 谁是光达技术领导供应商? 要找出以上问题的答案, 方法之一就是根据与光达技术相关的专利档案. Yole Developpement旗下的IP分析与专利评估机构Knowmade, 最近就研究了车用光达装置与系统, 确认有超过6,480个与车用光达相关的专利家族(patent families).
与车用光达相关之专利家族分析 (来源: KnowMade)
虽然这类专利活动最早可追溯至1960年代晚期, 相关专利发表数量在过去几年则呈现爆炸性成长, 特别是在2007至2017年间, 光达技术专利数量的复合年平均成长率(CAGR)达21%. 以厂商来看, 早期则是以Bosch, Denso与Valeo等主导与车用光达相关的专利领域.
Knowmade技术与专利分析师Paul Leclaire将上述那些厂商形容为 '历史性IP厂商' ; 根据他的观察, 他们的专利大多数是 '与先进驾驶辅助系统(ADAS)应用相关, 根据渐进发展技术以及利用有限的空白(white spaces)区域; ' 所谓的 '空白区域有限' , 意味着很难在已经有其他专利, 不重叠的情况下申请新专利, 在这种情况下专利申请获得批准的机会较低.
不过Leclaire指出, 光是那些历史性IP厂商的活动, 并不能解释最近几年光达技术IP增加的情况; 在光达领域有不少新进业者, 分成以下几个类别:
半导体厂商的光达IP
第一类厂商包括Qualcomm, LG Innotek, Ricoh以及TI (Texas Instruments)等半导体厂商, Leclaire解释, 他们的贡献包括利用非扫描(non-scanning)技术来降低光达尺寸, 以及借由高脉冲速率来提升速度; 那些厂商的专利暗示了光束转向技术成为业界新宠, 以及市场开始看到一些专门应用于光达的复合式方案(探测器与雷射).
纯IP业者
另一类新进厂商包括Quanergy, Velodyne, Luminar与LeddarTech等, Leclaire称他们是专注投入光达技术开发的 '纯IP业者' , 专利发表聚焦于高度特定的专利技术, 能实现产品主张(assertion)以及其应用.
值得注意的是来自中国的光达IP开发商, 例如镭神智能(LeiShen), 速腾聚创(Robosense), 禾赛科技(Hesai)等; Leclaire表示, 这些中国业者主要都是在两, 三年前才进军光达技术IP领域的新进厂商, 其专利申请大部分仍待审, 或是未扩展到中国以外的市场; 不过他也指出, 那些业者的IP都与他们已经上市的光达产品有关.
自驾车业者
最后一类光达技术开发者是自驾车生产商本身; Leclaire指出, 这些厂商利用光达做为提供复杂嵌入式感测系统的工具之一, 例如Google, Waymo, Uber, Zoox与Faraday Future等. 中国业者如百度(Baidu)与奇瑞汽车(Chery)也拥有光达IP.
根据Knowmade的研究, 对大多数自驾车供应商来说, 光达是其专利感测解决方案的中枢零组件, 他们的专利中有很多是与运算方法与过程有关.
至于有哪些具潜力的技术可望加速光达发展? 对此Leclaire指出了两种, 其一是利用新光源例如雷射与垂直共振腔面射型雷射(vertical-cavity surface-emitting laser, VCSEL), 其二是波束成型(beamforming)技术.
他表示, 采用VCSEL做为新型雷射光源, 具备包括较小角发散(angular divergence)与较小雷射阵列, 以及较高输出功率等优点. 而波束成形方法与光束转向方法, 则越来越常在与固态光达相关的专利中被提及.
那么Knowmade是否能识别出有哪些业者主导新光源或波束成型IP领域? Leclaire表示不行, 其团队的分析只聚焦于车用光达装置以及系统: '我们并没有分析像是雷射, VCSEL, 光探测器(photodetectors), SPAD (single photon avalanche detector, 单光子崩溃二极体), APD (崩光二极体)等技术的IP领域, 也没有分析与波束成形技术相关的IP领域. '
以下我们列出了几个光达市场的新进厂商专利技术案例, 请点击连结参考:
Qualcomm: US2017082735Ricoh: US2017123063LG Innotek: WO2017023107Quanergy: US2016161600Quanergy: US2015192677Faraday future: WO2017177205Zoox: WO2017079321Uber: US9841763编译: Judith Cheng