一文看懂激光雷達

文章大綱

• 城市 NOA 成競爭高地，政策助力高階智能駕駛加速落地

• 成本下探+智駕升級，2030年激光雷達市場規(guī)模有望超萬億

·城市 NOA面臨工況復(fù)雜問題，激光雷達為“優(yōu)選項”

·激光雷達成本下探，加速滲透至更多車型

·自動駕駛水平升級，單車搭載激光雷達需求增加

• 上游模塊升級 固態(tài)補盲開辟激光雷達新賽道

  ·發(fā)射模塊：1550nm光源及 FMCW測距方式為未來發(fā)展方向

  ·掃描模塊：半固態(tài)化 MEMS 路線為主，固態(tài)化補盲為發(fā)展趨勢

  ·接收和控制模塊：芯片國產(chǎn)替代進行時

激光雷達

城市 NOA 成競爭高地，政策助力高階智能駕駛加速落地

自動駕駛是指汽車在沒有人類直接干預(yù)的情況下，依靠人工智能、視覺計算、傳感器和通信定位等技術(shù)，能夠自主地感知周圍環(huán)境、決策及執(zhí)行駕駛?cè)蝿?wù)的能力。自動駕駛領(lǐng)域的科研探索最早可追溯至上世紀 80 年代，美國 DARPA 與陸軍合作，發(fā)起自主地面車輛（ALV）計劃，并于 2004 年舉辦全球首次長途無人駕駛比賽——DAPRA 挑戰(zhàn)賽。2009 年，谷歌啟動自動駕駛項目，標(biāo)志著自動駕駛技術(shù)商業(yè)化探索的開始。近十年以來，傳統(tǒng)汽車制造廠商和互聯(lián)網(wǎng)巨頭先后布局自動駕駛，初創(chuàng)廠商涌入該賽道，行業(yè)呈現(xiàn)高速發(fā)展趨勢。2022 年開始，領(lǐng)先車企已實現(xiàn)搭載 L2/L2+功能車型的規(guī)?；慨a(chǎn)，在優(yōu)化布局高速 NOA 功能體驗的同時，爭相推動城市 NOA 規(guī)模化量產(chǎn)， 全球自動駕駛商業(yè)化落地進程正穩(wěn)步推進。

2021 年，國際自動機工程師學(xué)會（SAE）更新的自動駕駛分級標(biāo)準（SAE J3016）是目前業(yè)內(nèi)最通用的參照標(biāo)準，該標(biāo)準按照自動駕駛程度由低到高劃分為 6 個等級。2021 年 8 月，國家市場監(jiān)督管理總局及標(biāo)委發(fā)布《汽車駕駛自動化分級》文件，其劃分標(biāo)準與 SAE 基本保持一致，將我國汽車駕駛自動化分成 L0-L5 共六個等級。該分級體系以 L3 作為自動駕駛的分水嶺，L3 級以下被稱為輔助駕駛，系統(tǒng)能夠輔助駕駛員執(zhí)行動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)， 駕駛主體仍為駕駛員；L3 級別及以上被稱為自動駕駛，系統(tǒng)能夠持續(xù)執(zhí)行全部動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)，駕駛主體轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)，其中 L3 級別駕駛員在必要條件下需要隨時進行車輛接管。

L2 及以上級別智能駕駛滲透率穩(wěn)步提升。從智能駕駛乘用車銷量來看，根據(jù)佐思汽研數(shù)據(jù)，2023 年上半年，中國市場 L2 級智能駕駛乘用車銷量達 324.6 萬輛，同比增長 34.7%；L2+/L2++級智能駕駛功能乘用車銷量達 79.1 萬輛，同比增長 83.4%。從智能駕駛乘用車滲透率來看，2023 年上半年，中國市場 L2 級智能駕駛乘用車滲透率達 35.1%，同比增加 8.0pct；L2+/L2++級智能駕駛功能乘用車滲透率達 8.6%，同比增加 3.8pct，L2 及以上級別智能駕駛乘用車銷量和滲透率均穩(wěn)步提升。

自動駕駛向 L3 級別演進，城市 NOA 快速落地。NOA功能（高階智能駕駛輔助）的實現(xiàn)是智能駕駛從L2跨越到L3過程中的關(guān)鍵節(jié)點，目前多家傳統(tǒng)車企和新勢力車企在加速布局NOA功能。按應(yīng)用場景分，NOA功能分為高速場景和城市場景，高速NOA功能是指在高速公路輔助的基礎(chǔ)上配置高精地圖，幫助車輛實現(xiàn)自動上下匝道、車道保持等功能。城市NOA是指在城市道路按照導(dǎo)航路徑智能輔助駕駛到達終點，除了基本導(dǎo)航功能外，城市NOA還包括自動泊車、智能跟車等功能。高速NOA始于2019年特斯拉向中國大陸選裝FSD的車型推送NOA功能，隨后國內(nèi)蔚來、小鵬、理想等車企先后入局，在旗下部分車型中推出類似功能，2023年高速NOA已實現(xiàn)規(guī)?；涞?。與此同時，城市NOA功能作為最貼近用戶場景的技術(shù)被視為自動駕駛通往L3級別的重要突破口，成為當(dāng)前行業(yè)競爭高地。2022年9月，小鵬P5在廣州推出城市NGP（即城市NOA），正式拉開國內(nèi)城市NOA大幕；2023年，小鵬、華為、理想等車企集中推出或公布城市NOA計劃，城市NOA迎來落地“元年”。根據(jù)佐思汽研數(shù)據(jù)，2023年1-9月，國內(nèi)乘用車城市NOA滲透率為4.8%，同比增加2.0pct，預(yù)計全年滲透率超過6%。伴隨眾多主機廠在更多城市陸續(xù)開放該功能，2024年城市NOA有望迎來更大規(guī)模的釋放，推動國內(nèi)自動駕駛產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展階段。

政策持續(xù)加碼助力高階智能駕駛加速落地。2023年以來，我國相關(guān)部門及地方政府已發(fā)布逾百條自動駕駛產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策和規(guī)定，從大方針政策引導(dǎo)到各細分場景的文件指導(dǎo)，多方面推動自動駕駛行業(yè)發(fā)展。從國家層面來看，2023年7月，工業(yè)和信息化部聯(lián)合國家標(biāo)準化管理委員會修訂發(fā)布《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準體系建設(shè)指南（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）（2023版）》，提出要分階段建立適應(yīng)我國國情與國際接軌的智能網(wǎng)聯(lián)汽車標(biāo)準體系。2023年11月，工業(yè)和信息化部、公安部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運輸部四部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車準入和上路通行試點工作的通知》，明確表明搭載L3級和L4級自動駕駛的車輛，在經(jīng)過遴選后，允許在限定區(qū)域內(nèi)開展上路通行試點，以政策推動高階智能駕駛發(fā)展。2023年12月，交通運輸部印發(fā)《自動駕駛汽車運輸安全服務(wù)指南（試行）》，就自動駕駛汽車適用范圍、應(yīng)用場景、人員配備、運輸車輛、安全 保障和安全監(jiān)督八個方面提出明確要求。在國家政策引領(lǐng)下，各地方政府也紛紛出臺相應(yīng)方案或細則，其中，深圳、上海、北京三地走在前列，在自動駕駛政策方面試點先行，為其他省市加快自動駕駛產(chǎn)業(yè)建設(shè)提供重要參考。伴隨著央地協(xié)同完善行業(yè)相關(guān)政策法規(guī)，我國高階自動駕駛功能有望加速落地。

激光雷達

成本下探+智駕升級，2030 年激光雷達市場規(guī)模有望超萬億

2.1 城市 NOA 面臨工況復(fù)雜問題，激光雷達為“優(yōu)選項”

感知層是實現(xiàn)自動駕駛的前提。自動駕駛系統(tǒng)由感知層、決策層和執(zhí)行層三個層級構(gòu)成。具體來看，感知層是實現(xiàn)自動駕駛的前提，起著類似人類“眼睛”的作用，通過攝像頭、 毫米波雷達、超聲波雷達、激光雷達等傳感器來感知外部環(huán)境，實時檢測周圍環(huán)境變化， 對環(huán)境信息和車內(nèi)信息進行采集和處理。決策層則承擔(dān)著承上啟下的作用，起著類似人類“大腦”的作用，依據(jù)環(huán)境感知的結(jié)果進行數(shù)據(jù)融合和決策判斷，制定出安全合理的路徑規(guī)劃。最終，執(zhí)行層起到類似人類“手腳”的作用，負責(zé)控制車輛加速、剎車和轉(zhuǎn)向，沿著規(guī)劃好的路徑完成駕駛。

激光雷達綜合性能佳。目前主流的車載傳感器包括攝像頭和雷達，其中雷達傳感器可進一步細分為超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達。具體而言，攝像頭和超聲波雷達技術(shù)成熟、成本較低，但攝像頭受天氣影響較大，夜間探測效果不佳，且在物體及距離識別方面對算法和算力要求較高；超聲波雷達測量精度差、范圍小，有效探測范圍小于 10 米。毫米波雷達具有抗干擾性強、探測范圍相對較長等特點，但是其對非金屬材料探測靈敏度較弱，導(dǎo)致其在人、車混雜的場景下對行人的探測效果不佳。因此，僅依靠攝像頭、超聲波雷達和毫米波雷達的自動駕駛汽車，其誤報率和漏報率較高，容易引發(fā)交通安全問題。相較之下，激光雷達通過發(fā)射激光，可以獲取周圍物體的精確距離和輪廓信息，具有高精度、高分辨率、探測范圍廣、光線適應(yīng)性好等優(yōu)勢，其綜合性能在所有傳感器中最佳。伴隨著自動駕駛行業(yè)的發(fā)展，激光雷達在高階智能解決方案中的應(yīng)用已成為一種必然趨勢，有望推動激光雷達市場快速增長。

實現(xiàn)高速 NOA 功能所需硬件水平有限，激光雷達非必選項。高速NOA因結(jié)構(gòu)化封閉道路的特性，面臨的場景較為單一、復(fù)雜程度較低，因此，實現(xiàn)該功能所需要搭載的硬件水平有限，基本上只需要攝像頭與部分超聲波雷達或毫米波雷達即可。此外，在目前具備高速NOA功能的車型當(dāng)中，除了特斯拉以外，均采用高精地圖的方案。高精地圖包含了道路的寬窄、坡度、交通標(biāo)識等詳細信息，可以提前為車輛獲取大量信息數(shù)據(jù)，降低車輛運行時的負擔(dān)。并且，高精地圖不受距離、環(huán)境影響，能夠有效彌補傳感器性能邊界，助力高速NOA功能順暢實現(xiàn)。因此，在實現(xiàn)高速NOA功能的硬件需求中，激光雷達并非必要選項。

城市工況復(fù)雜，激光雷達成推動城市NOA落地的關(guān)鍵感知設(shè)備。與高速NOA相比，城市NOA面臨的工況復(fù)雜得多，可能會面臨人車不分流、道路標(biāo)識不清晰、鬼探頭等多種不確定性挑戰(zhàn)。在夜晚場景中，還要面臨光線不足帶來能見度降低的問題，造成行車危險的corner case 數(shù)量急劇上升。因此，從高速NOA拓展至城市NOA的所需要的技術(shù)難度大幅增長，對車輛的感知能力也提出了更高的要求，具備強感知能力的激光雷達成為推動城市NOA功能落地的關(guān)鍵感知設(shè)備。自動駕駛汽車中搭載激光雷達，一方面可以實現(xiàn)對長尾場景的覆蓋，解決城市NOA場景中面臨工況復(fù)雜的問題。例如在面臨夜間行駛視野差、進入隧道光線突變等情況會對攝像頭帶來挑戰(zhàn)，但是對于主動發(fā)光的激光雷達來說，外界光線變化并不會影響其感知成像能力，激光雷達能夠輔助汽車做出穩(wěn)定的行駛決策。另一方面，激光雷達的搭載可以降低感知算法的開發(fā)難度，使高階智能駕駛功能更易實現(xiàn)。感知算法的一個重要任務(wù)是進行語義目標(biāo)檢測跟蹤，其中，衡量評價目標(biāo)檢測有一個重要指標(biāo)是“平均精準度”（mAP），用以評估感知算法對目標(biāo)位置、尺寸、姿態(tài)的檢測水平。根據(jù)行業(yè)權(quán)威數(shù)據(jù)集Nuscenes感知算法評測顯示，“激光雷達+攝像頭”的組合方案mAP（平均精準度）分數(shù)相比純視覺算法的數(shù)值平均從57%提升至73%，增加了16個百分點。

國外激光雷達廠商式微，國內(nèi)廠商快速崛起。北美和歐洲地區(qū)激光雷達產(chǎn)業(yè)起步較早，發(fā)展過程中涌現(xiàn)一批領(lǐng)先的激光雷達制造廠商，包括Velodyne、Luminar、Aeva、Ouster、 Valeo、Innoviz、Ibeo等。伴隨著激烈的市場競爭，部分海外激光雷達廠商面臨衰退，2022 年，曾經(jīng)的全球激光雷達巨頭Velodyne和Ouster確認合并，Ibeo、Quanergy相繼宣布破產(chǎn)。而國內(nèi)激光雷達廠商在政策支持和市場需求雙重驅(qū)動下快速發(fā)展，代表企業(yè)包括禾賽科技、圖達通、速騰科技、大疆覽沃、萬集科技等。伴隨著國內(nèi)智能駕駛行業(yè)快速發(fā)展，國內(nèi)頭部廠商加大布局力度，產(chǎn)品性能和價格優(yōu)勢逐漸凸顯，帶動國內(nèi)車載激光雷達在全球市占率不斷攀升。根據(jù)Yole Intelligence數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2022年中國車載激光雷達企業(yè)占據(jù)全球市場份額突破75%。其中，2022年禾賽科技以47%的市占率穩(wěn)居全球車載激光雷達總營收榜首，同比提升5個百分點；圖達通依靠著蔚來汽車持續(xù)出貨，以15%的市占率奪得第二位；Valeo、速騰聚創(chuàng)、大疆覽沃分別以13%、9%、5%市占率位列第三、四、五位。2022年全球營收前五的激光雷達廠商中，中國廠商占據(jù)四席，國內(nèi)激光雷達產(chǎn)業(yè)高歌猛進。

頭部廠商加速迭代高線束激光雷達，產(chǎn)品性能不斷提升。衡量激光雷達核心性能的參數(shù)包括線束、分辨率、視場角FOV、點頻等，各參數(shù)之間的差異將會直接影響激光雷達的測距能力和感知精準度。其中，線束是最為直觀衡量激光雷達性能的指標(biāo)之一，激光雷達線束越多，可以更清晰完整收集到各類物體的3D輪廓，即測量精準度越高，能夠有效提升智能駕駛的安全性。2017年，激光雷達首次被搭載在量產(chǎn)車型奧迪A8上，選裝的是由Valeo提供的4線轉(zhuǎn)鏡掃描激光雷達；到 2021 年底，小鵬P5成為首選搭載激光雷達的量產(chǎn)電動車型，搭載的是由覽沃提供的等效144線激光雷達。此后速騰聚創(chuàng)推出125線的M1和禾賽科技推出的128線的AT128幾乎平分車載激光雷達市場。2023 年底，華為發(fā)布的問界M9搭載行業(yè)首顆量產(chǎn)192線激光雷達遙遙領(lǐng)先于同行。不久之后，北醒光子就官宣旗下256線激光雷達投產(chǎn)；2024年1月，CES2024 大會上，禾賽科技更是推出了 512 線激光雷達——AT512，該款雷達可實現(xiàn)300米標(biāo)準測遠，最遠測距能力可達400米，為系統(tǒng)安全決策增加 40%以上反應(yīng)時間，樹立了行業(yè)性能標(biāo)桿。高線束激光雷達市場發(fā)展進程加速，有望助力車企打造更安全的智能駕乘體驗。

激光雷達成本下探，有望滲透到更多車型中。近年來，在激光雷達加速規(guī)模化量產(chǎn)主導(dǎo) 下，激光雷達成本快速降低。從2021年單顆售價1萬元左右，到2022年降至6000元以下，2023年更是已進一步壓縮至3000元以下。根據(jù)Frost&Sullivan報告，車載激光雷達成本預(yù)計將在2021年至2030年間每年下降約9%。國內(nèi)頭部激光雷達廠商圖達通亦表示，預(yù)計未來3-5年內(nèi)，激光雷達成本將下降20%-30%，在5-10年左右降至1000元以下。根據(jù)灼識咨詢報告，以往因激光雷達價格高昂，僅建議售價超過40萬元的車型選擇搭載激光雷達產(chǎn)品，受益于激光雷達快速降本，2023年，建議售價約20萬元的車型可考慮將激光雷達作為可選配置或標(biāo)準配置。根據(jù)佐思汽研統(tǒng)計，2023年國內(nèi)有超過20款新車型搭載激光雷達上市；2024年后，寶馬、奔馳、沃爾沃等外資品牌也將加入到上車潮中。此外，近期比亞迪宣布，將在2024年推出多達10余款搭載激光雷達的智駕車型，未來將為20萬元以上車型提供高階智能駕駛系統(tǒng)選裝服務(wù)，而30萬元以上車型將全面標(biāo)配高階智能駕駛系統(tǒng)。伴隨著激光雷達成本持續(xù)下探，激光雷達有望加速滲透到不同價格區(qū)間、不同品牌的車型中，并逐漸成為標(biāo)配。

2.3 自動駕駛水平升級，單車搭載激光雷達需求增加

伴隨自動駕駛水平升級，單車激光雷達需求增加。冗余設(shè)計是指在系統(tǒng)或設(shè)備的關(guān)鍵部 分增加額外的功能通道、工作元件或部件，以確保在部分出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)或設(shè)備仍能 正常工作，提高系統(tǒng)可靠性。隨著自動駕駛程度提升，駕駛主體從駕駛員轉(zhuǎn)為車輛系統(tǒng)，為確保車輛始終處于正常運行狀態(tài)，冗余設(shè)計變得必不可少，對于L3及以上自動駕駛?cè)哂嘞到y(tǒng)將成為標(biāo)配。目前，高階自動駕駛?cè)哂嘣O(shè)計涵蓋了感知冗余、控制器冗余、執(zhí)行器冗余、通信冗余等。其中，感知冗余是指采用“攝像頭+超聲波雷達+毫米波雷達+激光雷達”多源異構(gòu)傳感器融合方案，以實現(xiàn)感知硬件能力互補，從而強化自動駕駛的感知能力。根據(jù)蓋世汽車統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2023年1-10月，在搭載NOA功能的車型中，采用11V1R1L方案（11個攝像頭+1個雷達+1個激光雷達）的車型占據(jù)最大市場份額，達到27%。其他包含激光雷達的11V5R1L方案和11V5R2L方案分別占比17%和3.4%，含有激光雷達的多傳感器方案在搭載NOA功能的智能駕駛車型中占據(jù)主導(dǎo)地位。同時，伴隨著自動駕駛水平持續(xù)提升，單車所需搭載的激光雷達數(shù)量將不斷增加。據(jù)中國信息通信研究院報告，L3級別以上車輛單車搭載量將隨著自動駕駛等級的提升而成倍增加，L3、L4和L5級別自動駕駛或分別需要平均搭載1顆、2-3顆和4-6顆激光雷達。

國內(nèi)頭部激光雷達廠商交付量不斷攀升。國內(nèi)激光雷達頭部廠商量產(chǎn)交付量競賽已經(jīng)進入到白熱化階段。2022年9月，禾賽科技成為首個單月激光雷達交付量超過1萬顆的車載激光雷達廠商；2023年8月，速騰聚創(chuàng)單月交付量超2萬顆；2023年10月，速騰聚創(chuàng)實現(xiàn)單月銷量近3萬顆，再次刷新紀錄。2024年1月2日，禾賽科技宣布2023年12月激光雷達交付量突破5萬顆，僅 6日后，速騰聚創(chuàng)宣布2023年12月交付量達到72200顆，成為車載激光雷達行業(yè)中首個單月交付量超過7萬顆的激光雷達廠商。根據(jù)高工數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2023年，中國乘用車前裝標(biāo)配激光雷達交付量超過60萬顆，主要是由禾賽科技、速騰聚創(chuàng)和圖達通為代表的國內(nèi)第一梯隊激光雷達廠商所貢獻。其中，2023年，速騰聚創(chuàng)激光雷達銷量約為25.6萬顆，同比增長超過300%；禾賽科技預(yù)計全年銷量突破22萬顆，同比增長超過173%。當(dāng)前，頭部廠商快速放量，激光雷達產(chǎn)業(yè)或迎來商業(yè)化臨界點。

激光雷達市場規(guī)?？焖僭鲩L，2030年或超萬億元。目前，激光雷達的主要下游應(yīng)用場景包括汽車、機器人（包括自動駕駛汽車及自動駕駛卡車）、3D測繪等，根據(jù)灼識咨詢報告，汽車行業(yè)為激光雷達發(fā)展的主要驅(qū)動力。在汽車應(yīng)用領(lǐng)域，隨著自動駕駛汽車需求日益提升，激光雷達持續(xù)降本加速滲透到更多車型，同時自動駕駛等級升級帶動單車所需搭載的激光雷達數(shù)量增加，車載激光雷達廠商有望繼續(xù)快速放量。根據(jù)灼識咨詢報告，2022年全球車載激光雷達解決方案市場規(guī)模為34億元，后續(xù)預(yù)計將以103.2%的復(fù)合年增長率增長至2030年的10003億元。屆時，車載激光雷達市場將占據(jù)激光雷達整體解決方案市場的近80%。中國作為全球車載激光雷達方案最大的市場，預(yù)計2030年市場規(guī)模將達到3466億元，占比全球市場34.6%。從2022年至2030年，中國車載激光雷達市場規(guī)模的年復(fù)合增長率預(yù)計高達104.2%，顯示出強勁的增長勢頭。此外，在機器人應(yīng)用領(lǐng)域，采用配備激光雷達的機器人可提高工作環(huán)境的安全性，并有效降低勞動成本。為了提高機器人感知準確性，配備多個激光雷達的高度智能機器人已成為趨勢。受機器人出貨量提升及單臺機器人激光雷達安裝數(shù)量增加所推動，預(yù)計全球機器人激光雷達解決方案市場將快速增長，到2030年市場規(guī)模有望達到2162億元市場規(guī)模，其中，中國市場預(yù)計占據(jù)31.8%的市場份額。

激光雷達

上游模塊升級，固態(tài)補盲開辟激光雷達新賽道

激光雷達上游主要可以拆解為發(fā)射模塊、掃描模塊、接收模塊和控制模塊四大模塊。發(fā)射模塊負責(zé)激光源的發(fā)射，光源及發(fā)射形式的不同影響射出的光的能量大小，從而影響探測范圍。掃描模塊通過掃描器的機械運動控制光的空間投射方向，實現(xiàn)對特定區(qū)域的掃描。接收模塊則負責(zé)捕捉反射回來的光，探測器的選擇將影響對返回光子的探測靈敏度，繼而影響激光雷達探測距離和范圍。控制模塊通過算法處理生成點云模型并進行處理，最終完成探測任務(wù)。

3.1 發(fā)射模塊：1550nm 光源及 FMCW 測距方式為未來發(fā)展方向

激光光源：905nm具有經(jīng)濟優(yōu)勢，1550nm對人眼更安全。按波長來區(qū)分，目前激光雷達主要應(yīng)用的是905nm波長和1550nm波長的光源。905nm激光雷達中的激光器接收端可以采用硅基探測器，其具有技術(shù)成熟及低成本等優(yōu)點。相比之下，1050nm激光雷達激光器則需要使用價格較高的磷化銦（Inp）材料，并與昂貴的銦鎵砷（GaAs）探測器配對使用，因此成本相對較高。但是1550nm光源對人眼更安全，受日光和大氣散射等干擾小，且更易穿透大氣，在應(yīng)用中可實現(xiàn)更遠的探測距離。目前，905nm激光雷達憑借經(jīng)濟優(yōu)勢成為出貨量最大的產(chǎn)品，國內(nèi)頭部激光雷達廠商如速騰聚創(chuàng)和禾賽科技均專注于此。而圖達通生產(chǎn)的激光雷達獵鷹（Falcon）則應(yīng)用 1550nm波長，該產(chǎn)品作為蔚來ET7自動駕駛超感系統(tǒng)的標(biāo)配，是全球首款量產(chǎn)的1550nm激光雷達，其最遠探測距離高達500米。

測距方式：ToF 仍為主流方式，F(xiàn)MCW未來可期。激光雷達對物體的測距方式主要分為飛行時間（ToF）和調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）兩種方式。ToF探測方式是根據(jù)光源發(fā)射及返回的時間差來得到與目標(biāo)物的距離信息，這種方式探測精度高，響應(yīng)速度快，是目前市場應(yīng)用最為廣泛和成熟的測距方式。FMCW探測方式是將發(fā)射激光的光頻進行線性調(diào)制，得到發(fā)射及返回信號的頻率差，從而間接獲得飛行時間來反推出與目標(biāo)物的距離。相比ToF探測方式，F(xiàn)MCW探測方式具有抗干擾能力更強、信噪比高、分辨率高等優(yōu)勢，但目前技術(shù)成熟度較低，仍處于發(fā)展初期。

3.2 掃描模塊：半固態(tài)化 MEMS 路線為主，固態(tài)化補盲為發(fā)展趨勢

掃描模塊按技術(shù)架構(gòu)，可分為機械式激光雷達、半固態(tài)式激光雷達和固態(tài)激光雷達三大類。

機械式激光雷達：360°水平視場角范圍掃描，主要用于無人駕駛領(lǐng)域。機械式激光雷達是最早進入市場以及最成熟的一種技術(shù)路線，主要是通過電機帶動收發(fā)陣列進行整體旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對空間水平360°視場范圍的旋轉(zhuǎn)。由于無人駕駛汽車運行環(huán)境復(fù)雜，需要對周圍環(huán)境進行360°的水平視場掃描，而機械式激光雷達兼具360°水平視場角和測距能力遠的優(yōu)勢，同時測量精度較高，目前主流無人駕駛項目包括無人汽車、無人卡車等，均采用機械式旋轉(zhuǎn)激光雷達作為主要傳感器。但因為其內(nèi)部有機械式結(jié)構(gòu)，所以產(chǎn)品尺寸大、維護成本高、使用壽命短，造成其不太適合大規(guī)模裝載在乘用車上。

半固態(tài)式激光雷達：MEMS為乘用車市場主流應(yīng)用方案。半固態(tài)方案的特點是收發(fā)單元與掃描部件解耦，收發(fā)單元不再進行機械運動，整體體積相較于機械旋轉(zhuǎn)式雷達更為緊湊。半固態(tài)式激光雷達主要分為MEMS、棱鏡和轉(zhuǎn)鏡三種技術(shù)路徑，其中MEMS方案最為主流。由于MEMS方案內(nèi)部只有一個運動部件微型鏡面，所以可以更好地實現(xiàn)性能和耐久性的平衡。目前，乘用車市場中廣泛應(yīng)用的就是MEMS激光雷達。例如，速騰聚創(chuàng)的M1激光雷達已經(jīng)上車的車型包括小鵬 G9、威馬M7、廣汽埃安LXPlus、智己L7等；禾賽科技的AT128激光雷達上車的主要車型包括理想L9/L8/L7、集度ROBO-01等；以及依靠蔚來出貨的圖達通獵鷹（Falcon）激光雷達，目前主要搭載在蔚來ET7/ET5/ES7/ES8/ES6等車型中。

固態(tài)式激光雷達：Flash固態(tài)補盲激光雷達開辟新賽道。Flash固態(tài)式激光雷達即使MEMS方案已經(jīng)減少了機械部件，但由于內(nèi)部仍有“微動”的微型鏡面，這對于產(chǎn)品的可靠性和耐久性方面構(gòu)成了挑戰(zhàn)。相比之下，全固態(tài)激光雷達徹底摒棄了機械掃描結(jié)構(gòu)，其光發(fā)射與接收完全依賴于芯片實現(xiàn)，大幅提升了探測性能和產(chǎn)品可靠性。此外，由于其高度集成的結(jié)構(gòu)特點，體積上更為緊湊，因此更適合用于車載環(huán)境。目前，純固態(tài)激光雷達主要采用OPA和Flash兩種技術(shù)路徑，由于OPA技術(shù)工藝要求較高，生產(chǎn)難度大，預(yù)計短時間內(nèi)難以落地；而結(jié)構(gòu)相對簡單、技術(shù)相對成熟的Flash方案為目前廠商主要發(fā)展方向。但是Flash方案也存在一定的局限性，由于其功率密度低，探測距離相對較短，更適用于近距離補盲。目前車載激光雷達市場上主要應(yīng)用的是具有測遠優(yōu)勢的半固態(tài)激光雷達，但其垂直視場角低，通常在30°以內(nèi)，使得在近距離探測時會形成較大盲區(qū)，而Flash固態(tài)激光雷達正好可以彌補這一缺陷。禾賽科技推出的FT120固態(tài)激光雷達產(chǎn)品定位就是近距離補盲，其擁有100°x75°的超廣角FOV，能夠?qū)崿F(xiàn)馬路邊沿、孩童、寵物、減速帶等低矮目標(biāo)物的探測。2023年8月，禾賽科技FT120率先上車極石01，該車型搭載1顆AT128前向+2顆FT120側(cè)向，成為國內(nèi)首個搭載固態(tài)補盲激光雷達的車型。此外，國內(nèi)廠商速騰聚創(chuàng)、圖達通、亮道智能也均推出了相關(guān)的Flash固態(tài)補盲產(chǎn)品，萬集科技近期也表示Flash補盲雷達已經(jīng)實現(xiàn)工程樣機開發(fā)，目前正在做內(nèi)部測試。后續(xù)伴隨著更多廠商積極布局該賽道，F(xiàn)lash固態(tài)激光雷達量產(chǎn)落地，有望形成更完善的傳感器配置方案，進一步強化智能駕駛的感知能力。

3.3 接收和控制模塊：芯片國產(chǎn)替代進行時

接收模塊：SiPM/SPAD 為重要發(fā)展方向，國內(nèi)SPAD芯片企業(yè)實現(xiàn)突破。光電探測器是接收模塊的核心元器件之一，主要用于接收返回的脈沖激光并將其轉(zhuǎn)化為電流，然后用于測距計算，屬于光芯片。按照器件結(jié)構(gòu)分類，光電探測器可以分為APD（雪崩式光電二極管）、SPAD（單光子雪崩二極管）和SiPM（硅光電倍增管）三種類型。APD光電探測器受自然光和環(huán)境溫度干擾輕，是目前ToF類激光雷達接收端的主流應(yīng)用方案，但同時其也存在體積大、成本高、穩(wěn)定性不足等明顯局限性。SPAD在性能上明顯優(yōu)于APD，APD需要幾百個光子才可以實現(xiàn)有效檢測，而SPAD則具有單光子檢測能力，可以實現(xiàn)更高的增益和更遠的探測距離，且功耗、體積相對較小、成本低。SiPM是多個SPAD陣列形式，可有效彌補SPAD對光強感知能力不足的問題。SiPM/SPAD已經(jīng)成為當(dāng)前光電探測領(lǐng)域研發(fā)創(chuàng)新的重要方向，未來有望逐步替代APD，有效降低激光雷達接收端成本。目前，SPAD光電探測器市場主要被安森美、濱松、博通等頭部企業(yè)壟斷，由于缺乏完整的生產(chǎn)加工體系，中國本土企業(yè)在光探測芯片領(lǐng)域的市場份額較小。當(dāng)前，國內(nèi)芯視界、靈明光子、阜時科技等創(chuàng)新型企業(yè)正在積極布局SiPM/SPAD方案，并實現(xiàn)了新的突破。例如，阜時科技于2022年8月發(fā)布了全固態(tài)激光雷達面陣SPAD芯片F(xiàn)L6031，其實際點云分辨率超過50k，滿足上車要求，現(xiàn)已成功獲得國內(nèi)頭部激光雷達場上的SPAD芯片定制訂單。未來隨著國內(nèi)相關(guān)企業(yè)在SPAD/SPiM技術(shù)上持續(xù)突破，有望推進國產(chǎn)芯片替代進程。

控制模塊：FPGA芯片為主流，廠商開啟自研SoC。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、其他模塊控制等功能。隨著激光雷達產(chǎn)品對芯片集成度、運算能力等要求日益提升，部分廠商著手自研SoC芯片。SoC芯片因具有集成度高、系統(tǒng)復(fù)雜度和成本低等優(yōu)勢，適合進行規(guī)?；可a(chǎn)。此外，相比于外購FPGA芯片，自研SoC芯片可以更精確匹配激光雷達的特征，實現(xiàn)信息采集、處理和分析的高效運作，進而顯著提升產(chǎn)品質(zhì)量，簡化供應(yīng)鏈，并優(yōu)化產(chǎn)品整體性能。國內(nèi)頭部激光雷達供應(yīng)商禾賽科技已積極布局SoC芯片的研發(fā)工作，其最新推出的產(chǎn)品AT512便搭載了公司第四代自研芯片。這款芯片融合了3D堆疊、光噪抑制等前沿技術(shù)，展現(xiàn)了強大的垂直整合能力，實現(xiàn)了在體積保持不變的基礎(chǔ)上全面提升產(chǎn)品性能。

審核編輯 黃宇