佐思汽研發(fā)布《2023年激光雷達核心部件產(chǎn)業(yè)研究報告》

佐思汽研發(fā)布《2023年激光雷達核心部件產(chǎn)業(yè)研究報告》。

隨著我國智能汽車升級加速，在“高等級自動駕駛離不開激光雷達”這一認知下，激光雷達正迎來放量增長。

激光雷達的核心部件 激光雷達硬件可分為掃描模塊、發(fā)射模塊、接收模塊及控制模塊，其中：

發(fā)射模塊負責激光源的發(fā)射；

掃描模塊主要作用是通過掃描器的機械運動控制光的傳播方向，實現(xiàn)對特定區(qū)域的掃描（轉(zhuǎn)鏡、振鏡、棱鏡等光學組件）；

接收模塊則負責接收返回光（APD、SPAD、SiPM）；

控制模塊主要通過算法處理生成最終的點云模型，以供后續(xù)自動駕駛決策算法參考生成后續(xù)行進策略（FPGA、ASIC、SoC等芯片）。

激光雷達硬件構(gòu)成

圖片來源：網(wǎng)絡

發(fā)射模塊有相對成熟的ToF和具有發(fā)展空間的FMCW；光源有905nm和1550nm兩種選擇；探測器有主流的APD和新興的SPAD、SiPM；掃描方式可以分為棱鏡方案、轉(zhuǎn)鏡方案、MEMS微振鏡、FLASH和OPA。

發(fā)射模塊：激光光源、激光器全面發(fā)展

1）探測方式——ToF依舊是主流，F(xiàn)MCW為未來方向

目前ToF市場相對成熟、且有著完整的產(chǎn)業(yè)鏈，但生產(chǎn)成本陷入瓶頸，很難再降低；相較ToF，F(xiàn)MCW具有抗干擾性強、測量距離長、分辨率高、對道路障礙物探測更加敏感等優(yōu)勢，這可以幫助精確測量距離和障礙物形狀。此外，F(xiàn)MCW激光雷達可以連續(xù)采集數(shù)據(jù)，從而獲得更詳細的信息。不過，F(xiàn)MCW目前仍處于初期發(fā)展階段，技術成熟度較低，離量產(chǎn)裝車還有一段距離。

ToF和FMCW對比

圖片來源：光大證券

2）激光光源——905nm向1550nm逐漸演進

目前激光雷達應用的主要包括905nm與1550nm光源。雖然905nm光源采用的半導體激光器成本要低于1550nm光源的光纖激光器，但是1550nm光源人眼安全性更高，受日光、大氣散射等干擾更小，更易穿透大氣。

905nm與1550nm激光光源對比

來源：《2023年激光雷達核心部件產(chǎn)業(yè)研究報告》

3）激光器——EEL是當前主流方案，未來向VCSEL演進

激光器是激光雷達發(fā)射模塊的重要組成部分，主要方案有邊發(fā)射激光器(EEL)、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)和光纖激光器三種。隨著激光雷達由機械式和混合固態(tài)式向固態(tài)式發(fā)展，EEL和光纖激光器將逐漸向VCSEL演進。 由于技術同源、結(jié)構(gòu)類似、應用的激光發(fā)射技術和激光波長高度重疊，所以天孚通信、中際旭創(chuàng)、光庫科技等光模塊企業(yè)入局激光雷達產(chǎn)業(yè)。

主流車載激光雷達發(fā)射模塊對比

圖表來源：《2023年激光雷達核心部件產(chǎn)業(yè)研究報告》

掃描模塊：轉(zhuǎn)鏡、MEMS微振鏡是主流方案，但自研成趨勢

轉(zhuǎn)鏡和MEMS微振鏡是目前激光雷達掃描模塊采用的主流方案，雖然Mirrorcle、濱松光子等可以提供多種尺寸的MEMS微振鏡，但是大尺寸的MEMS微振鏡價格高昂，對于激光雷達廠商來說，較高的成本是很難商用的。因此Innoviz、Blickfeld、禾賽科技、嶺緯科技等激光雷達廠商均自研布局MEMS微振鏡，或是通過投資/收購公司的方式布局MEMS微振鏡，如速騰聚創(chuàng)成立了蘇州希景微機電，英飛凌收購荷蘭Innoluce。

主流車載激光雷達的掃描模塊對比

圖表來源：《2023年激光雷達核心部件產(chǎn)業(yè)研究報告》

接收模塊：APD將逐步被SPAD/SiPM替代

目前激光雷達所用的接收端主要分APD、SPAD/SiPM兩大路線，這兩種路線其實同根同源，都是利用二極管的雪崩擊穿效應。其中APD受自然光和環(huán)境溫度干擾程度更輕，因而當前主流的ToF激光雷達多采用APD方案。SPAD則是在APD基礎上更進一步，可對單光子進行檢測，因此具有更高的增益和更遠的探測距離。而SiPM則是一組并聯(lián)的SPAD，可有效彌補SPAD對光強感知能力不足的問題。因此，SPAD/SiPM將逐步取代APD。

控制模塊：FPGA仍是主流，LiDAR廠商開啟SoC自研

目前激光雷達主控芯片以FPGA為主，主要實現(xiàn)時序控制、波形算法處理、其他功能模塊控制等，一些廠商也會選擇具有更高運行效率和顯著規(guī)模效應的ASIC。但隨著市場對激光雷達產(chǎn)品的測遠能力、點頻以及小型化的要求不斷提升，對芯片集成度、運算能力的要求也越來越高，而這些正是SoC所具備的優(yōu)勢，同時SoC系統(tǒng)復雜度更低，成本也顯著降低，適合規(guī)模化批量生產(chǎn)。 雖然FPGA因其多方面的優(yōu)勢目前仍是激光雷達的主流主控芯片，但一些LiDAR廠商為了有更大的自主性、性能可靠性，以及提供更好的用戶體驗開始布局自研SoC。相較外購FPGA，自研SoC可以精確匹配雷達特征，從而節(jié)省成本，更快地實現(xiàn)采集、處理和分析信息。目前，禾賽科技、Ouster等激光雷達廠商已開始自研SoC芯片。 此外，芯輝科技、國科光芯、芯視界、飛芯電子、識光芯科、摩爾芯光、阜時科技等國內(nèi)企業(yè)紛紛布局激光雷達芯片。中國企業(yè)無論是在激光雷達整機方面，還是在激光雷達核心零部件方面，均具備很強的競爭力。為了保護產(chǎn)業(yè)發(fā)展，科技部對《中國禁止出口限制出口技術目錄》的修訂中，擬限制激光雷達等技術出口。

審核編輯 ：李倩