В последнее время рынок лидаров растет повышенными темпами. Основные тенденции – ​снижение цен, переход от 2D- к 3D-приборам, совершенствование ПО, расширение сферы применения лидаров. Один из наиболее динамично развивающихся игроков на этом рынке – ​американская фирма Ouster.

Общее состояние рынка

В последние годы в индустрии лидаров произошли важные достижения, связанные с появлением и развитием новых фирм. В первую очередь это касается компаний, специализирующихся на 3D-лидарах, работающих в реальном масштабе времени и предназначенных для рынков автомобильной и промышленной электроники. По данным исследовательской группы Yole Développement, рынок лидаров в период 2019–2025 гг. увеличится с 1,6 млрд до 3,7 млрд долл. Среднегодовые темпы роста в сложных процентах (CAGR) за это время составят 19% (рис. 1). Наибольшие CAGR ожидаются в автомобильном секторе – ​114%. На рынке промышленных лидаров, как ожидается, появится много приложений автоматизации, охватывающих всю логистическую цепочку.

Источник: Yole Développement

Рисунок 1. Оценка и прогноз рынка лидаров по конечному применению на период 2019–2025 гг.

Примечание: ADAS первого уровня: предупреждение о столкновениях, контроль пересечения линии разметки, идентификация дорожных знаков и т. п., а также вмешательство в экстренных случаях. ADAS второго уровня: более усовершенствованная помощь водителю (руление, удержание в полосе, торможение и т. п.).

* ADAS (advanced driver assistance systems) – перспективные системы помощи водителю.

За последние несколько лет на рынке появилось более 100 разработчиков и поставщиков лидаров. Разработки в этой области охватывают широкий диапазон – ​от компонентов до программного обеспечения, от методов визуализации и определения дальности до перспективных высокотехнологичных структур, таких как оптические фазированные антенные решетки (ОФАР). Разработки в области лидарных технологий прежде всего направлены на улучшение технических характеристик этого оборудования, сами же технологии лидаров имеют тенденцию к усложнению. Один из перспективных разработчиков и поставщиков лидаров – ​фирма Ouster (Сан-Франциско, шт. Калифорния, США) – ​делает ставку на использование простых и доступных компонентов гражданского назначения. Это, в частности, излучающие с поверхности полупроводниковые лазеры с вертикальным резонатором (VCSEL) и однофотонные лавинно-пролетные диоды (SPAD). Лидары Ouster демонстрируют одни из лучших показателей на рынке, клиентами фирмы являются более 800 поставщиков автомобильных и промышленных систем. В целом развитие продукции фирмы Ouster укладывается в описываемые маршрутной картой развития автомобильных и промышленных лидаров тенденции (рис. 2).

Источник: Yole Développement

Рисунок 2. Маршрутная карта развития автомобильных и промышленных лидаров

Технология Ouster

В настоящее время фирма Ouster поставляет датчики лидаров с высокой разрешающей способностью, предназначенные для использования на транспорте, в робототехнике, автоматизации промышленного производства и инфраструктуре различных отраслей промышленности. Доступность по цене, надежность и компактность датчиков Ouster обеспечивается патентованной фирменной архитектурой цифровых лидаров. Эта архитектура позволяет добиваться качества лидарного изображения, сопоставимого с качеством изображения хороших камер. Для разработки своей продукции фирма активно привлекает венчурное финансирование – ​с момента основания в 2015 г. ей удалось получить более 140 млн долл.

Технология цифровых радаров Ouster с высоким разрешением пока уникальна. Разработчики фирмы, исходя из опыта предыдущих работ, изначально решили создать конструкцию на цифровых компонентах, посчитав, что это единственный способ сделать недорогой датчик с высокими характеристиками, рассчитанный на перспективу длительного использования. Они впервые использовали для своего датчика сочетание VCSEL и SPAD и запатентовали этот подход. Конструкция состоит из двух кристаллов ИС с лазерами и детекторами и объективами перед каждым кристаллом, благодаря чему цифровой лидар оказался схож с цифровой камерой. Как считают специалисты фирмы Ouster, цифровые лидары обладают большим потенциалом – ​их основные компоненты совершенствуются каждый год, а кривая улучшения характеристик схожа с кривой т. н. закона Мура, что позволяет повышать производительность датчиков при одновременном снижении их стоимости.

Сейчас фирма Ouster предлагает семейство вращающихся датчиков OS, в которое входит широкий диапазон приборов – ​от OS0 со сверхшироким углом обзора до OS2 с большой дальностью действия.

Правильность подхода Ouster, заключающегося в использовании компонентов, уже применяемых в других системах (в частности, в потребительской электронике), подтверждается несколькими фактами. Во-первых, такие цифровые компоненты позволяют добиться экономии от масштаба (т. е. экономии, обу-словленной ростом масштабов производства). Во-вторых, подобный подход (VCSEL + SPAD) недавно использовала корпорация Apple для создания лидара, встраиваемого в последние модели планшетных ПК iPad.

Лидары фирмы Ouster получили широкое распространение в промышленности и роботизированных транспортных средствах. Так, например, фирма Postmates использует лидары Ouster для производства малых робокаров для доставки еды, а фирма Ike создает на основе лидаров Ouster автономные решения для дальнемагистральных грузоперевозок. Компания Ouster предлагает своим клиентам три платформы лидарных датчиков, на основе которых можно создавать пользовательские системы с 50 комбинациями дальности действия, угла обзора и разрешающей способности.

Некоторые тенденции развития

Рынок лидаров, как и многие другие рынки конечных электронных систем, испытывает влияние «китайского фактора»: на него выходит все больше компаний из Поднебесной, предлагающих свою продукцию по низким ценам. Для многих американских и европейских поставщиков конъюнктура рынка ухудшается. На этом фоне Ouster выглядит счастливым исключением: благодаря простоте конструкции и использованию недорогих, массово выпускаемых и применяемых в потребительской электронике компонентов у компании есть достаточный запас для ценовой конкуренции.

Ближайшие перспективы рынка лидаров связаны с переходом от 2D- к 3D-датчикам – ​благодаря снижению цен. Теперь использование 3D-приборов по карману многим поставщикам. Кроме того, активно развивается программное обеспечение лидаров, что позволяет осваивать все более сложные приборы с увеличенной разрешающей способностью. Если раньше ПО не справлялось с большими объемами данных, генерируемых приборами высокого разрешения, то сейчас это узкое место устраняется. Соответственно, расширяется и сфера применения лидаров.

Развитие и совершенствование лидарной технологии позволило ряду фирм добиться роста доходов. Это, в свою очередь, дает возможность некоторым из них менять организационную форму – ​выходить с первоначальным публичным предложением акций (IPO) на фондовые рынки с целью расширения источников финансирования. В 2020 г. превратиться в открытые акционерные общества и приступить к котировке акций на биржах намерены фирмы Velodyne (Сан-Хосе, шт. Калифорния, США) и Luminar (Орландо, шт. Флорида, США). В свою очередь, фирма Ouster в рамках этапа В привлекла около 42 млн долл. венчурных инвестиций. Кроме того, за последние 12 месяцев удалось существенно увеличить прибыли – ​на 62%. Объем вновь полученных заказов по итогам III кв. 2020 г. увеличился, по сравнению с аналогичным периодом 2019 г., на 209%. По мнению отраслевых специалистов, фирма Ouster все явственнее выделяется из общей массы поставщиков и по мере реализации своих технологических преимуществ выходит в число лидеров индустрии лидаров.

A Rising Star in the LiDAR Landscape – ​An interview with Ouster. i-Micronews, September 24, 2020: https://www.i-micronews.com/a-rising-star-in-the-lidar-landscape-an-interview-with-ouster/?cn-reloaded=1