在今日自動駕駛車輛上裝載的眾多感測器中,光達(lidar,light detection and ranging)可說是最關鍵也最有「錢途」的一種。總部位於法國的市場研究機構Yole Developpement的成像與感測器部門主管Pierre Cambou即表示,他很難想像自駕車沒有光達;該機構預測,光達市場將在2022年達到16億美元規模,並進一步在2032大幅成長至315億美元。

不過推動光達的技術仍在變動中,隨時有新發展;如市場研究機構IHS Markit的汽車電子與車用半導體資深分析師Akhilesh Kona資深分析師先前接受EE Times訪問時就曾表示,光達技術供應商持續藉由開發各種光束轉向(beam-steering)技術,包括機械式、MEMS以及固態(solid-state)等,以改善光達的耐用度、尺寸與成本。

隨著廠商競相推出更厲害的光達,眾人都會想問的一個問題是:誰是光達技術領導供應商?要找出以上問題的答案,方法之一就是根據與光達技術相關的專利檔案。Yole Developpement旗下的IP分析與專利評估機構Knowmade,最近就研究了車用光達裝置與系統,確認有超過6,480個與車用光達相關的專利家族(patent families)。

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與車用光達相關之專利家族分析
(來源:KnowMade)

雖然這類專利活動最早可追溯至1960年代晚期,相關專利發表數量在過去幾年則呈現爆炸性成長,特別是在2007至2017年間,光達技術專利數量的複合年平均成長率(CAGR)達21%。以廠商來看,早期則是以Bosch、Denso與Valeo等主導與車用光達相關的專利領域。

Knowmade技術與專利分析師Paul Leclaire將上述那些廠商形容為「歷史性IP廠商」;根據他的觀察,他們的專利大多數是「與先進駕駛輔助系統(ADAS)應用相關,根據漸進發展技術以及利用有限的空白(white spaces)區域;」所謂的「空白區域有限」,意味著很難在已經有其他專利、不重疊的情況下申請新專利,在這種情況下專利申請獲得批准的機會較低。

不過Leclaire指出,光是那些歷史性IP廠商的活動,並不能解釋最近幾年光達技術IP增加的情況;在光達領域有不少新進業者,分成以下幾個類別:

半導體廠商的光達IP

第一類廠商包括Qualcomm、LG Innotek、Ricoh以及TI (Texas Instruments)等半導體廠商,Leclaire解釋,他們的貢獻包括利用非掃描(non-scanning)技術來降低光達尺寸,以及藉由高脈衝速率來提升速度;那些廠商的專利暗示了光束轉向技術成為業界新寵,以及市場開始看到一些專門應用於光達的複合式方案(探測器與雷射)。

純IP業者

另一類新進廠商包括Quanergy、Velodyne、Luminar與LeddarTech等,Leclaire稱他們是專注投入光達技術開發的「純IP業者」,專利發表聚焦於高度特定的專利技術,能實現產品主張(assertion)以及其應用。

值得注意的是來自中國的光達IP開發商,例如鐳神智能(LeiShen)、速騰聚創(Robosense)、禾賽科技(Hesai)等;Leclaire表示,這些中國業者主要都是在兩、三年前才進軍光達技術IP領域的新進廠商,其專利申請大部分仍待審,或是未擴展到中國以外的市場;不過他也指出,那些業者的IP都與他們已經上市的光達產品有關。

自駕車業者

最後一類光達技術開發者是自駕車生產商本身;Leclaire指出,這些廠商利用光達做為提供複雜嵌入式感測系統的工具之一,例如Google、Waymo、Uber、Zoox與Faraday Future等。中國業者如百度(Baidu)與奇瑞汽車(Chery)也擁有光達IP。

根據Knowmade的研究,對大多數自駕車供應商來說,光達是其專利感測解決方案的中樞零組件,他們的專利中有很多是與運算方法與過程有關。

至於有哪些具潛力的技術可望加速光達發展?對此Leclaire指出了兩種,其一是利用新光源例如雷射與垂直共振腔面射型雷射(vertical-cavity surface-emitting laser,VCSEL),其二是波束成型(beamforming)技術。

他表示,採用VCSEL做為新型雷射光源,具備包括較小角發散(angular divergence)與較小雷射陣列,以及較高輸出功率等優點。而波束成形方法與光束轉向方法,則越來越常在與固態光達相關的專利中被提及。

那麼Knowmade是否能識別出有哪些業者主導新光源或波束成型IP領域?Leclaire表示不行,其團隊的分析只聚焦於車用光達裝置以及系統:「我們並沒有分析像是雷射、VCSEL、光探測器(photodetectors)、SPAD (single photon avalanche detector,單光子崩潰二極體)、APD (崩光二極體)等技術的IP領域,也沒有分析與波束成形技術相關的IP領域。」

以下我們列出了幾個光達市場的新進廠商專利技術案例,請點擊連結參考:

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Who’s the Lidar IP Leader?,by Junko Yoshida)