馬斯克“被打臉”，剛罵完激光雷達垃圾，卻擋不住國產(chǎn)崛起！

2022年初，馬斯克被紐約時(shí)報刊文曝光，曾多次指示負責自動(dòng)駕駛技術(shù)研發(fā)的Autopilot團隊，必須放棄雷達，只使用相機！從2021年5月份開(kāi)始，特斯拉已經(jīng)取消雷達，不再交付集成支持雷達技術(shù)硬件的車(chē)型。

作為最成功的自動(dòng)駕駛企業(yè)特斯拉的掌權者，雖然馬斯克多次在不同場(chǎng)合質(zhì)疑以激光雷達為主導的自動(dòng)駕駛技術(shù)，但這也擋不住全球范圍內激光雷達的強勢崛起，除特斯拉外所有汽車(chē)廠(chǎng)商都往激光雷達技術(shù)發(fā)展！

本文依據2021年底~2022年初的最新數據，從性能、成本、車(chē)規、量產(chǎn)等各方面全面分析了目前全球激光雷達產(chǎn)業(yè)情況，通過(guò)本文就能了解2022年中國激光雷達市場(chǎng)怎樣！全球13家主要激光雷達廠(chǎng)商中，有6家來(lái)自中國本土，且裝車(chē)規模排在全球前列。特斯拉也擋不住中國激光雷達企業(yè)在全球范圍內的強勢崛起！

本文目錄

1、自動(dòng)駕駛漸行漸近，激光雷達規?；b車(chē)前夜已至

2、技術(shù)路徑快速迭代，助力激光雷達裝車(chē)前行

3、產(chǎn)業(yè)鏈日益成熟，國內廠(chǎng)商初露鋒芒

自動(dòng)駕駛漸行漸近，激光雷達

規?；b車(chē)前夜已至

多方勢力推動(dòng)，高階

自動(dòng)駕駛呼之欲出

自動(dòng)駕駛兩種路徑殊途同歸，共同推動(dòng)高級別自動(dòng)駕駛加速落地。當前自動(dòng)駕駛正沿著(zhù)兩種路徑向我們駛來(lái)：

一種是以造車(chē)新勢力領(lǐng)銜，傳統車(chē)企緊跟的漸進(jìn)式發(fā)展路徑，從高級輔助駕駛（ADAS）逐漸實(shí)現L3+自動(dòng)駕駛；

另一種則是以百度、谷歌等為代表的科技力量，采取跨越式的技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)，直接研發(fā)L4/L5級別自動(dòng)駕駛/無(wú)人駕駛。

盡管發(fā)展路徑有所不同，在科技公司、造車(chē)新勢力、傳統車(chē)企等多方勢力的助推下，自動(dòng)駕駛硬件和軟件技術(shù)愈發(fā)成熟，共同指向高級別自動(dòng)駕駛落地。

自動(dòng)駕駛發(fā)展兩種路徑：

漸進(jìn)式車(chē)企普遍實(shí)現L2高級別輔助駕駛，向L3級別自動(dòng)駕駛級別邁進(jìn)。在歷經(jīng)幾年的技術(shù)積累后，各家智能汽車(chē)車(chē)型密集發(fā)布并實(shí)現交付量產(chǎn)，開(kāi)始步入收獲期。步入2021年，L3級別自動(dòng)駕駛能力的蔚來(lái)ET7、ET5，小鵬P5相繼發(fā)布，滿(mǎn)足L2-L4級別的華為極狐阿爾法S也于21年4月發(fā)布，行業(yè)開(kāi)始進(jìn)入L3+自動(dòng)駕駛時(shí)代。

造車(chē)新勢力車(chē)型迭代歷程：

傳統車(chē)企自動(dòng)駕駛規劃：

全球自動(dòng)駕駛市場(chǎng)有望迎來(lái)高速增長(cháng)期。根據IDC，全球具備自動(dòng)駕駛乘用車(chē)的出貨量有望從20年的2774萬(wàn)輛增長(cháng)到2024年的5425萬(wàn)輛，其中L3級別及以上自動(dòng)駕駛車(chē)輛出貨量從20年的3.2萬(wàn)輛增長(cháng)到24年的86.3萬(wàn)輛，20-24年CAGR高達128%。

全球自動(dòng)駕駛汽車(chē)出貨量及增長(cháng)率預測（千輛）：

而在另一邊，無(wú)人駕駛技術(shù)也愈發(fā)成熟。截至目前共七家企業(yè)獲得加州全無(wú)人駕駛牌照，包括中國系的安途、百度、文遠知行和美國系的GMCruise、Nuro、Waymo、Zoox（亞馬遜旗下）。

根據加州車(chē)輛管理局2019年與2020年發(fā)布的《自動(dòng)駕駛接管報告》，Waymo與GMCruise憑借著(zhù)極高的總里程數以及平均每次接管里程數領(lǐng)先；安途（AutoX）、文遠知行（WeRide）等緊隨其后。對比2019與2020的測試數據，各家公司的車(chē)均接管次數明顯降低，平均每次接管間的總里程顯著(zhù)上升。

自動(dòng)駕駛車(chē)道路測試數據：

自動(dòng)駕駛商業(yè)化步伐開(kāi)啟。經(jīng)歷了多年的無(wú)人駕駛技術(shù)積累后，自動(dòng)駕駛已經(jīng)開(kāi)始在無(wú)人出租車(chē)出行服務(wù)、無(wú)人配送車(chē)以及長(cháng)途貨物運輸等場(chǎng)景率先落地應用。

在國內，百度、安途、滴滴、文遠之行、小馬智行等均已推出無(wú)人駕駛打車(chē)業(yè)務(wù)，步入試運營(yíng)階段，其中百度Apollo無(wú)人駕駛Robotaxi成為中國首批“共享無(wú)人車(chē)”，正式開(kāi)啟常態(tài)化商業(yè)運營(yíng)，向公眾全面開(kāi)放。

在海外，WaymoRobotaxi早在18年便開(kāi)啟商業(yè)化運營(yíng)，車(chē)隊規模不斷擴大。

自動(dòng)駕駛車(chē)企發(fā)展歷程：

盡管自動(dòng)駕駛仍處初步商業(yè)化階段，離大規模商業(yè)化仍有一段距離，但隨著(zhù)Robotaxi從有限的測試場(chǎng)景逐漸走向更多元化的運營(yíng)場(chǎng)景，從有安全員隨時(shí)準備接管向完全無(wú)人駕駛演進(jìn)，從免費體驗發(fā)展到付費運營(yíng)，自動(dòng)駕駛在Robotaxi及其他場(chǎng)景下的應用生態(tài)將愈發(fā)成熟。

多傳感器融合大勢所趨，

激光雷達必不可少

攝像頭技術(shù)成熟且成本低，成為率先裝車(chē)且用量最大的感知硬件。車(chē)載攝像頭是ADAS系統的主要視覺(jué)傳感器，也是最為成熟的車(chē)載傳感器之一。然而由于攝像頭與人眼一樣，屬于被動(dòng)地接收可見(jiàn)光，因此在逆光或者光影復雜的情況下視覺(jué)效果較差，且易受惡劣天氣影響。

毫米波雷達受天氣環(huán)境的影響最小，全天候性能最佳。毫米波雷達與激光雷達工作原理相似，目前車(chē)載領(lǐng)域常用的毫米波雷達頻段為24GHz、77GHz和79GHz，分別對應短、長(cháng)、中距離雷達。毫米波雷達由于波長(cháng)夠長(cháng)，繞物能力好，受天氣環(huán)境的影響最小，但同時(shí)由于波長(cháng)過(guò)長(cháng)，探測精度大大下降。

激光雷達精度最佳，滿(mǎn)足L3-L5自動(dòng)駕駛需求：

激光雷達以激光作為載波，波長(cháng)比毫米波更短，因此探測精度高、距離遠。激光雷達還能通過(guò)回收不同方向激光尺的信息，以點(diǎn)成線(xiàn)，以線(xiàn)成面，形成障礙物3D“點(diǎn)云”圖像。

受限于技術(shù)難度大、成本高，目前還未實(shí)現大規模裝車(chē)，隨著(zhù)未來(lái)產(chǎn)業(yè)鏈的日趨成熟，成本下探后，激光雷達產(chǎn)業(yè)或將迎來(lái)爆發(fā)。

感知層傳感器性能比較：

感知層傳感器優(yōu)勢比較：

多傳感器融合大勢所趨，激光雷達必不可少。在自動(dòng)駕駛感知技術(shù)領(lǐng)域，目前主要形成兩大陣營(yíng)，以特斯拉為代表的“視覺(jué)感知”和以Waymo、蔚來(lái)、小鵬等為代表的“3D激光雷達融合感知”解決方案。

前者“輕感知，重算法”，采用低成本的攝像頭進(jìn)行環(huán)境感知，輔以高性能計算，對基于視覺(jué)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法算力要求較高；

后者主要依靠激光雷達創(chuàng )建周?chē)h(huán)境感知的3D環(huán)境圖，形成“攝像頭+毫米波雷達+激光雷達”融合冗余的感知方案。

自動(dòng)駕駛感知解決方案對比：

盡管純視覺(jué)方案具備一定的成本優(yōu)勢，能夠滿(mǎn)足當前L2級別ADAS感知需求，但隨著(zhù)自動(dòng)駕駛的逐級演進(jìn)，感知層數據量呈指數級增長(cháng)，弱感知將對芯片的性能和算力提出更高的要求，增加實(shí)現難度。

此外攝像頭本身性能和識別精度的欠缺（如不能直接給出距離、將三維世界降至二維成像、受制于天氣等）也制約了純視覺(jué)感知解決方案在高等級自動(dòng)駕駛中的發(fā)展普及。

我們認為為了實(shí)現無(wú)人駕駛功能性與安全性的全面覆蓋，傳感器的融合與冗余將成為未來(lái)的主旋律，而激光雷達作為其中探測精度、分辨率更高的關(guān)鍵一環(huán)，其技術(shù)工藝的不斷迭代成熟，成本的逐漸下探，也將促進(jìn)其在L3及以上車(chē)型的規?；b車(chē)應用。

各類(lèi)傳感器需求量逐級提升：

首款激光雷達量產(chǎn)車(chē)問(wèn)世，

拉開(kāi)規?；b車(chē)序幕

Robotaxi是此前激光雷達主戰場(chǎng)。相較于乘用車(chē)領(lǐng)域，Robotaxi定位于L4-L5級別無(wú)人駕駛，因而對感知層探測性能要求最高。同時(shí)由于車(chē)輛的所有者無(wú)人運營(yíng)駕駛公司往往是資本實(shí)力雄厚的汽車(chē)/科技大廠(chǎng)，所以對激光雷達價(jià)格及與車(chē)身的集成度要求相對較低，多家運營(yíng)商的Robotaxi均已配置激光雷達，是此前激光雷達的主戰場(chǎng)。

自動(dòng)駕駛車(chē)激光雷達配置情況：

乘用車(chē)迎來(lái)激光雷達裝車(chē)小高潮。L3級別自動(dòng)駕駛能力的蔚來(lái)ET7、ET5，小鵬P5，L2-L4級別的華為極狐阿爾法S等四款車(chē)相繼發(fā)布，均配備了激光雷達，其中小鵬P5是全球首款搭載激光雷達的量產(chǎn)車(chē)。隨著(zhù)“漸進(jìn)式”智能汽車(chē)企業(yè)逐步實(shí)現從L2輔助駕駛到L3自動(dòng)駕駛的跨越，激光雷達裝車(chē)需求迎來(lái)高潮，將步入集中裝車(chē)階段，乘用車(chē)也將成為激光雷達未來(lái)主戰場(chǎng)。

各家車(chē)型搭載激光雷達情況：

“漸進(jìn)式”、“跨越式”雙輪驅動(dòng)，激光雷達開(kāi)啟集中裝車(chē)，市場(chǎng)規模高速增長(cháng)：

一方面隨著(zhù)自動(dòng)駕駛的逐級演進(jìn)，傳感器的融合與冗余成為解放駕駛員雙手與雙腳并確保其安全性的關(guān)鍵所在，激光雷達將成為不可或缺的感知硬件；

另一方面隨著(zhù)Robotaxi／Robotruck的商業(yè)化落地，未來(lái)該領(lǐng)域的車(chē)隊規模將加速擴大，沙利文研究預計，至2025年新落地車(chē)隊規模將突破60萬(wàn)輛，給激光雷達的應用帶來(lái)廣闊下游空間，二者將共同驅動(dòng)激光雷達市場(chǎng)迎來(lái)繁榮。

沙利文研究預計，至25年全球激光雷達市場(chǎng)規模為135億美元，19-25ECAGR65%；其中無(wú)人駕駛和ADAS領(lǐng)域市場(chǎng)規模將分別增至35/46億美元，19-25ECAGR為81%/84%，將占激光雷達總規模的約6成。

2017-2025E全球激光雷達市場(chǎng)規模（單位：億元）：

2025年激光雷達市場(chǎng)應用分布：

技術(shù)路徑快速迭代，助力

激光雷達裝車(chē)前行

激光雷達類(lèi)型多樣，

技術(shù)發(fā)展日新月異

激光雷達是利用激光來(lái)實(shí)現精確測距的傳感器，在廣義上可以認為是帶有3D深度信息的攝像頭，被譽(yù)為“機器人的眼睛”。激光雷達產(chǎn)業(yè)自誕生以來(lái)，緊跟底層器件的前沿發(fā)展，呈現出了技術(shù)水平高的突出特點(diǎn)。

從在無(wú)人駕駛技術(shù)中獲得廣泛認可的多線(xiàn)掃描激光雷達，再到技術(shù)方案不斷創(chuàng )新的固態(tài)激光雷達、FMCW激光雷達，以及近年來(lái)朝向芯片化、陣列化持續發(fā)展，激光雷達一直以來(lái)都是新興技術(shù)發(fā)展及應用的代表。

激光雷達結構精密且復雜，主要由激光系統、接收系統、信號處理單元和掃描模塊四大核心組件構成。激光器以脈沖的方式點(diǎn)亮發(fā)射激光，照射到障礙物后對物體進(jìn)行3D掃描，反射光線(xiàn)經(jīng)由鏡頭組匯聚到接收器上。信號處理單元負責控制激光器的發(fā)射，并將接收到的模擬信號轉為數字信號，最后進(jìn)入主控芯片進(jìn)行數據的處理和計算。

激光雷達工作原理及構成模塊：

由于激光雷達各個(gè)功能模塊均有多種技術(shù)實(shí)現方式，在各個(gè)分類(lèi)依據的不同組合下激光雷達種類(lèi)繁多，技術(shù)路線(xiàn)正處于快速發(fā)展迭代階段。

激光雷達按照不同依據分類(lèi)：

按測距方式：

激光雷達可以分為飛行時(shí)間(TimeofFlight，ToF)測距法、基于相干探測的調頻連續波（FMCW）測距法、以及三角測距法等。其中ToF與FMCW能夠實(shí)現室外陽(yáng)光下較遠的測程(100~250m)，是車(chē)載激光雷達的優(yōu)選方案。

ToF是目前市場(chǎng)車(chē)載中長(cháng)距激光雷達的主流方案，未來(lái)隨著(zhù)FMCW激光雷達整機和上游產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，ToF和FMCW激光雷達或將在市場(chǎng)上并存。

激光雷達按照不同依據分類(lèi)：

按掃描方式：激光雷達可以分為整體旋轉的機械式激光雷達、收發(fā)模塊靜止的半固態(tài)激光雷達和固態(tài)式激光雷達，區別在于有無(wú)活動(dòng)組件。

機械式激光雷達：通過(guò)機械旋轉實(shí)現激光掃描，在電機驅動(dòng)下持續旋轉，豎直面內的激光光束由“線(xiàn)”變成“面”再形成多個(gè)激光“面”，從而實(shí)現探測區域內360°3D掃描。

半固態(tài)方案：包括MEMS、轉鏡式、棱鏡式三種，其特點(diǎn)是收發(fā)單元與掃描部件解耦，收發(fā)單元不再進(jìn)行機械運動(dòng)，體積小、成本低，是目前主流選用方案。

固態(tài)激光雷達：主要包括光學(xué)相控陣(OPA)和閃光(Flash)型兩種實(shí)現方式，其完全取消了機械掃描結構，內部沒(méi)有任何運動(dòng)部件，水平和垂直方向的激光掃描均通過(guò)電子方式實(shí)現，大幅減少了激光收發(fā)器件，從而降低成本，微型化的結構也提升了性能穩定性，未來(lái)有望憑借更優(yōu)的性?xún)r(jià)比占據主導地位。

激光雷達按掃描方式分類(lèi)：

各類(lèi)激光雷達產(chǎn)品：

掃描模塊：半固態(tài)、

固態(tài)后來(lái)居上

對于整車(chē)廠(chǎng)或方案商而言，車(chē)規級、可量產(chǎn)、成本可控是激光雷達大規模裝車(chē)的主要考量。

激光雷達技術(shù)路線(xiàn)差異大，同源性低，目前來(lái)看車(chē)載激光雷達正沿著(zhù)機械式—半固態(tài)—固態(tài)的發(fā)展路徑不斷迭代，機械式激光雷達由于成本高昂，更適用于無(wú)人駕駛等研發(fā)測試類(lèi)項目，在量產(chǎn)車(chē)、乘用車(chē)領(lǐng)域仍待檢驗，短期內半固態(tài)有望率先上車(chē)，主導中遠距離激光雷達，長(cháng)遠來(lái)看，待技術(shù)工藝級別最高的固態(tài)Flash、OPA成熟后，或將成為主流技術(shù)方向。

激光雷達性能比較：

激光雷達發(fā)展迭代路徑：

汽車(chē)激光雷達發(fā)展路線(xiàn)圖：

機械式激光雷達：高精度伴隨

高成本、難量產(chǎn)瓶頸

性能：機械式激光雷達是研發(fā)最早、技術(shù)最成熟的產(chǎn)品，憑借其原理簡(jiǎn)單、易驅動(dòng)、易實(shí)現水平360°掃描等優(yōu)點(diǎn)成為無(wú)人駕駛項目傳感器的首選。

成本：成本高昂，降價(jià)空間小。機械式激光雷達內部結構精密，零件數多，組裝工藝復雜，尤其對于高線(xiàn)束激光雷達而言，線(xiàn)束越多，需要相應地增加發(fā)射與接收模塊的數量，疊加后期維護費用，致使成本高居不下，高線(xiàn)束激光雷達成本難低于3000美元。

車(chē)規：較難滿(mǎn)足車(chē)規級。高頻的轉動(dòng)和復雜的機械結構致使其旋轉部件易磨損，對探測精度產(chǎn)生影響。當前大多產(chǎn)品平均的失效時(shí)間僅1000-3000小時(shí)，難以達到車(chē)規級設備最低13000小時(shí)的要求。

量產(chǎn)：機械式對于成本不敏感的Robotaxi/無(wú)人駕駛企業(yè)來(lái)說(shuō)是可選項，但對于整車(chē)廠(chǎng)和方案商而言，大規模量產(chǎn)有較大難度。領(lǐng)軍企業(yè)Velodyne2007年便推出了64線(xiàn)機械式激光雷達產(chǎn)品，2010年谷歌首測的無(wú)人駕駛汽車(chē)便采用了Velodyne激光雷達方案，如今產(chǎn)品方案廣泛應用于百度、Uber等自動(dòng)駕駛的測試車(chē)型中。

機械式激光雷達結構圖：

VelodynePuckVLP-1616線(xiàn)BOM約950美元：

半固態(tài)激光雷達：率先

上車(chē)，是當下之選

半固態(tài)式激光雷達收發(fā)模塊靜止、僅掃描器發(fā)生機械運動(dòng)，由轉鏡、MEMS微振鏡等替代此前機械式當中的旋轉掃描儀。體積更小、集成度更高、成本更低，適合前裝量產(chǎn)車(chē)型需求，是當下部分主流車(chē)廠(chǎng)的選擇。

半固態(tài)轉鏡式：一維轉鏡技術(shù)向二維發(fā)展，成為主流激光雷達產(chǎn)品。

性能：轉鏡式激光雷達功耗比較低，散熱難度低，因此可靠性較高，而劣勢在于難以集成化來(lái)進(jìn)一步降低成本，且一維轉鏡掃描線(xiàn)數較少，掃描角度無(wú)法達到360°，通過(guò)二維轉鏡實(shí)現少發(fā)射器多線(xiàn)束功能。

成本/價(jià)格：以圖達通（Innovusion）即將量產(chǎn)、搭載于蔚來(lái)ET7的圖像級超遠距激光雷達獵鷹為例，其大規模量產(chǎn)后價(jià)格約在500-1000美元。

車(chē)規&量產(chǎn)：法雷奧在2017年量產(chǎn)的第一代SCALA是全球首個(gè)通過(guò)車(chē)規級認證的激光雷達，同年被首發(fā)搭載在奧迪A8上，因而成為第一個(gè)過(guò)車(chē)規、成本可控，可滿(mǎn)足車(chē)企性能要求，且實(shí)現批量供貨的技術(shù)方案，SCALA系列目前出貨量已超15萬(wàn)顆，客戶(hù)包括寶馬、奔馳等；20年10月，鐳神智能CH32成為全球第二個(gè)獲得車(chē)規認證的激光雷達。21年，華為自研的96線(xiàn)激光雷達也已在極狐阿爾法S華為HI版率先裝車(chē)。

轉鏡式激光雷達結構圖：

華為96線(xiàn)中長(cháng)距離激光雷達：

半固態(tài)MEMS微振鏡：已滿(mǎn)足車(chē)規要求，落地進(jìn)程加速。

采用半導體“微動(dòng)”器件代替宏觀(guān)機械式掃描器作為激光光束掃描元件，通過(guò)控制微小的鏡面平動(dòng)和扭轉往復運動(dòng)，改變單個(gè)發(fā)射器的發(fā)射角度進(jìn)行掃描，形成較廣的掃描角度和較大的掃描范圍，從而以超高的掃描速度形成高密度的點(diǎn)云圖。

性能：體積小，集成度更高。MEMS微振鏡幫助激光雷達擺脫了笨重的馬達、多棱鏡等機械運動(dòng)裝置，毫米級尺寸的微振鏡大大減少了激光雷達的尺寸，極大的簡(jiǎn)化了掃描器結構，使其具有高性能、穩定可靠、易于生產(chǎn)制造等優(yōu)點(diǎn)。但MEMS微振鏡激光雷達會(huì )出現信噪比低，有效距離短等問(wèn)題。

成本/價(jià)格：減少激光器和探測器數量，降低成本。傳統的機械式激光雷達要實(shí)現多少線(xiàn)束，就需要多少組發(fā)射模塊與接收模塊。而微振鏡精確控制偏轉角度，通過(guò)控制掃描路徑達到等效機械式更多線(xiàn)束激光雷達的覆蓋區域和點(diǎn)云密度，極大地降低成本。MEMS微振鏡在投影顯示領(lǐng)域商用化應用多年，上游供應鏈相對成熟，Luminar的MEMS半固態(tài)激光雷達將制造成本降低到500-1000美元，使規模量產(chǎn)成為可能。鐳神智能MEMS激光雷達LS20B系列20年售價(jià)$999/$1299。

車(chē)規&量產(chǎn)：國產(chǎn)品牌率先落地。MEMS激光雷達能夠兼顧車(chē)規量產(chǎn)與高性能的需求，速騰聚創(chuàng )的MEMS激光雷達RS-LiDAR-M1于20年12月批量出貨，成為全球首款批量交付的車(chē)規級MEMS激光雷達，和廣汽埃安、威馬、極氪等11家車(chē)企建立合作。海外方面，Luminar全球范圍內已擁有50多位行業(yè)合作伙伴，包括沃爾沃、上汽飛凡汽車(chē)、小馬智行等。

MEMS激光雷達工作原理圖：

MEMS微振鏡工作示意圖：

半固態(tài)棱鏡：Livox一枝獨秀，自建產(chǎn)能綁定小鵬。

采用雙楔形棱鏡結構，激光在通過(guò)兩個(gè)楔形棱鏡后發(fā)生兩次偏轉，只要控制兩面棱鏡的相對轉速便可以控制激光束的掃描形態(tài)。

性能：點(diǎn)云密度高，可探測距離遠。棱鏡激光雷達掃描軌跡呈花瓣狀，在掃描轉速控制得當的情況下，同一位置長(cháng)時(shí)間掃描幾乎可以覆蓋整個(gè)區域，從而避免了傳統旋轉激光雷達的多次校準。

價(jià)格：LivoxHorizon官網(wǎng)定價(jià)7199元。

車(chē)規&量產(chǎn)：Livox自21年起為小鵬量產(chǎn)的新車(chē)型提供車(chē)規級激光雷達技術(shù)，LivoxHoriz（Horizon定制版）于21年開(kāi)始在其自有汽車(chē)級制造中心量產(chǎn)，年均產(chǎn)能達10萬(wàn)臺級別，并可基于前裝量產(chǎn)客戶(hù)的增長(cháng)需求在3個(gè)月之內實(shí)現擴線(xiàn)。新產(chǎn)品HAP已與小鵬汽車(chē)和一汽汽車(chē)建立合作伙伴關(guān)系,于21Q4量產(chǎn)。

大疆Livox轉鏡式激光雷達結構圖：

Livox和小鵬合作量產(chǎn)汽車(chē)級激光雷達：

固態(tài)激光雷達：技術(shù)待

成熟，是未來(lái)之選

從性能看，固態(tài)激光雷達內部沒(méi)有任何移動(dòng)部件，可靠性有很大提升。同時(shí)，因部件可以IC化，能夠進(jìn)行高度自動(dòng)化的組裝和調校，相比之下也更容易實(shí)現批量化生產(chǎn)，并大幅降低量產(chǎn)成本，因此也被公認為是激光雷達實(shí)現大規模車(chē)載化的主流演進(jìn)路線(xiàn)。

從技術(shù)角度看，固態(tài)激光雷達對零部件要求高，整合制造工藝難度大，目前兩種技術(shù)路線(xiàn)Flash和OPA尚不成熟，還需要匹配大功率的激光器、高性能的光電探測器等部件，離真正落地仍有一段差距。

純固態(tài)Flash：一次閃光全局成像，達成全球首個(gè)固態(tài)激光雷達車(chē)規量產(chǎn)合作。

Flash激光雷達指利用快閃原理達成一次閃光（激光脈沖）成像的激光雷達，在發(fā)射端采用垂直腔面發(fā)射器（VCSEL），短時(shí)間發(fā)射出一大片覆蓋探測區域的面陣激光，再以高度靈敏的接收器，來(lái)完成對環(huán)境周?chē)鷪D像的繪制。

性能：瞬時(shí)記錄，集成度高，但探測距離近，分辨率低。Flash激光雷達的優(yōu)勢在于沒(méi)有掃描器件，能夠快速記錄整個(gè)場(chǎng)景，避免了掃描過(guò)程中目標或激光雷達自身運動(dòng)帶來(lái)的誤差，并且集成度高，體積小，具有芯片級工藝，適合量產(chǎn)。但是Flash激光雷達的功率密度低，導致其有效距離一般難以超過(guò)50米，分辨率也比較低。

成本：目前Flash技術(shù)還不成熟，價(jià)格相應較高，未來(lái)有下探空間。以Ouster2020年公布的Flash激光雷達ES2為例，其面向車(chē)規量產(chǎn)項目的初始價(jià)格將為600美元，目標是降至100美元，計劃于2024年實(shí)現大批量生產(chǎn)。

車(chē)規：體積小、高穩定，不含任何機械組件，技術(shù)成熟后有望滿(mǎn)足高等級車(chē)規要求。

量產(chǎn)：由于探測距離受限，Flash方案主要用于較低速的無(wú)人駕駛車(chē)輛，例如無(wú)人外賣(mài)車(chē)、無(wú)人物流車(chē)等對探測距離要求較低的自動(dòng)駕駛解決方案中。長(cháng)城汽車(chē)WEY品牌系列下的摩卡車(chē)型確定將搭載IBEO的Flash激光雷達IbeoNEXT，成為全球首個(gè)純固態(tài)激光雷達的車(chē)規量產(chǎn)合作。

固態(tài)Flash激光雷達結構圖：

大陸Flash激光雷達：

純固態(tài)OPA：高系統集成度的光學(xué)相控陣技術(shù)。

OPA激光雷達利用相干原理（類(lèi)似兩圈水波相互疊加后，有的方向會(huì )相互抵消，有的會(huì )相互增強），采用多個(gè)光源組成陣列，通過(guò)調節發(fā)射陣列中每個(gè)發(fā)射單元的相位差來(lái)改變激光的出射角度，控制各光源發(fā)射的時(shí)間差，從而合成角度靈活、精密可控的主光束，實(shí)現對不同方向的掃描。

性能：體積小、掃描速度快、精度高。OPA實(shí)現一種無(wú)任何機械元件的光束掃描，調控速度可以非?？?，容易達到MHz甚至GHz的點(diǎn)掃描速度，同時(shí)功耗很小。其次，OPA采用陣列光柵收發(fā)結構，避免了后期對準工藝，也可以采用半導體工藝實(shí)現探測系統的集成，進(jìn)一步縮小體積、降低成本。

技術(shù)發(fā)展：加工工藝、掃描角度、距離等問(wèn)題尚待突破。光束經(jīng)過(guò)光學(xué)相控陣器件后的光束合成實(shí)際是光波的相互干涉形成的，易形成陣列干擾，使得激光能量被分散（旁瓣效應）。當前OPA激光雷在減小旁瓣效應、加工工藝、探測距離等技術(shù)難題上還不成熟。

成本：當前OPA技術(shù)水平壁壘高，未來(lái)成本下降空間大。OPA激光雷達前期研發(fā)成本較高，未來(lái)技術(shù)成熟后將帶動(dòng)激光雷達產(chǎn)品價(jià)格向下。2016年CES展上，Quanergy發(fā)布了“全球第一款OPA固態(tài)激光雷達”S3，尺寸僅為90*60*60mm，體積小、功耗低，成本低，每臺成本僅需200美元，但公司尚未量產(chǎn)。

車(chē)規：體積小、高穩定，不含任何機械組件，技術(shù)成熟后有望滿(mǎn)足高等級車(chē)規要求。

量產(chǎn)：技術(shù)尚未成熟，量產(chǎn)仍需時(shí)日。雖然OPA技術(shù)相當先進(jìn)，但對于相關(guān)組件的尺寸和精度要求很高，例如激光雷達的波長(cháng)在1微米左右，為了弱化旁瓣帶來(lái)的影響，陣列相鄰單元間距需要小于500nm，整合制造難度大，預計真正落地還需5年左右。

OPA激光雷達原理圖：

QuanergyS3OPA激光雷達：

激光雷達各個(gè)技術(shù)路線(xiàn)總結：

收發(fā)模塊：核心硬件集成化、

芯片化架構勢在必行

發(fā)射端平面化，從邊緣發(fā)射到垂直發(fā)射：

半導體發(fā)射器可分為EEL（邊緣發(fā)射激光器）和VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)。此前VCSEL激光器存在發(fā)光密度功率低的缺陷，導致只能應用于對測距要求近的場(chǎng)景(通常

近年來(lái)隨著(zhù)多層結VCSEL激光器的開(kāi)發(fā)，將其發(fā)光功率密度提升了5~10倍，這為應用VCSEL開(kāi)發(fā)長(cháng)距激光雷達提供了可能。結合其平面化所帶來(lái)的生產(chǎn)成本和產(chǎn)品可靠性方面的收益，VCSEL未來(lái)將有望逐漸取代EEL。

發(fā)射端逐漸采用平面化的激光器器件：

EEL作為探測光源具有高發(fā)光功率密度的優(yōu)勢，但其發(fā)光面位于半導體晶圓的側面，使用過(guò)程中需要進(jìn)行切割、翻轉、鍍膜、再切割的工藝步驟，往往只能通過(guò)單顆一一貼裝的方式和電路板整合，而且每顆激光器需要使用分立的光學(xué)器件進(jìn)行光束發(fā)散角的壓縮和獨立手工裝調，極大地依賴(lài)產(chǎn)線(xiàn)工人的手工裝調技術(shù)，生產(chǎn)成本高且一致性難以保障。

VCSEL發(fā)光面與半導體晶圓平行，具有面上發(fā)光的特性，其所形成的激光器陣列易于與平面化的電路芯片鍵合，在精度層面由半導體加工設備保障，無(wú)需再進(jìn)行每個(gè)激光器的單獨裝調，且易于和面上工藝的硅材料微型透鏡進(jìn)行整合，提升光束質(zhì)量。

EEL與VCSEL發(fā)光面示意圖：

VCSEL光束質(zhì)量更高：

接收端采用CMOS工藝的單光子探測器：

APD（雪崩式光電二極管）和SPAD（單光子雪崩二極管）是兩種將光能轉換成電流的光電探測器，SPAD陣列化工藝成熟，有望取代APD。和APD相比，SPAD具有單光子探測能力，在生物醫學(xué)的熒光探測領(lǐng)域和核磁影像領(lǐng)域廣泛應用。

但SPAD因其輸出信號幅值相同，所以無(wú)法測量光強，而APD則輸出模擬信號，能夠獲得目標的灰度信息，且動(dòng)態(tài)范圍較大，導致SPAD在激光雷達接收端的測量靈敏度不及當前在激光雷達中廣泛使用APD。

近年來(lái)，國內外多家探測器公司不斷優(yōu)化單光子器件在近紅外波段的量子效率，在實(shí)際探測靈敏度方面已經(jīng)逐漸超越了APD。此外SPAD的CMOS陣列化工藝則較為成熟且易于配置，APD則由于需要專(zhuān)門(mén)的技術(shù)較難實(shí)現陣列化。未來(lái)隨著(zhù)設計和工藝的進(jìn)一步優(yōu)化，SPAD對APD性能的優(yōu)勢將越發(fā)明顯。

SPAD&APD性能比較：

汽車(chē)激光雷達技術(shù)發(fā)展趨勢：

硬件集成化、芯片化架構勢在必行，降本增效關(guān)鍵所在:

激光雷達系統中核心的激光器、探測器、控制及處理單元均能從半導體行業(yè)的發(fā)展中受益。目前激光雷達仍存在零部件多、生產(chǎn)成本高、可靠性低等問(wèn)題。

收發(fā)單元陣列化以及核心模塊芯片化是未來(lái)的發(fā)展趨勢芯片化架構的激光雷達可將數百個(gè)分立器件集成于一顆芯片，在降低物料成本的同時(shí)，省去了對每一個(gè)激光器進(jìn)行獨立光學(xué)裝調的人力生產(chǎn)成本。

此外，器件數量的減少，可以顯著(zhù)降低因單一器件失效而導致系統失效的概率，提升了可靠性。因此核心硬件和模塊的集成化、芯片化是實(shí)現激光雷達小型化、輕量化、滿(mǎn)足車(chē)規要求的關(guān)鍵所在，為激光雷達降本增效，大規模應用帶來(lái)質(zhì)變。

激光雷達專(zhuān)用芯片及功能模塊示意圖：

激光雷達芯片化發(fā)展路線(xiàn)：

在發(fā)射端，定制開(kāi)發(fā)VCESL專(zhuān)用模擬數字芯片：

VCSEL多通道驅動(dòng)芯片通過(guò)采用高壓CMOS工藝，可以提供數十安培的峰值電流以及納秒級的窄脈寬驅動(dòng)能力，滿(mǎn)足激光雷達探測的需求。

而且未來(lái)通過(guò)VCSEL陣列和驅動(dòng)芯片封裝級別的集成，能夠進(jìn)一步減小驅動(dòng)環(huán)路的寄生電感，獲得更窄的脈寬和更高的電光轉換效率，從而進(jìn)一步提升激光雷達的測距精度和測遠能力。

在接收端和信息處理單元，實(shí)現CMOS工藝下探測器和電路功能模塊的單片集成SoC：

單光子接收端片上集成SoC芯片，通過(guò)片內集成探測器、前端電路、算法處理電路、激光脈沖控制等模塊，能夠直接輸出距離、反射率信息，逐步代替主控芯片FPGA的功能。

未來(lái)隨著(zhù)線(xiàn)列、面陣規模的不斷增大，逐步升級CMOS工藝節點(diǎn)，單光子接收端SoC將實(shí)現更強的運算能力、更低的功耗和更高的集成度。

產(chǎn)業(yè)鏈日益成熟，國內

廠(chǎng)商初露鋒芒

上下游共振，激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈走向成熟：

激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈上游廠(chǎng)商負責提供激光發(fā)射、激光掃描、激光接收和信息處理所需的光電零部件，由中游廠(chǎng)商進(jìn)行整合生產(chǎn)，最后應用到自動(dòng)駕駛、ADAS、地圖勘測等多個(gè)領(lǐng)域，形成完整產(chǎn)業(yè)鏈。

在需求側，下游產(chǎn)業(yè)蓄勢待發(fā)。自動(dòng)駕駛的快速崛起為激光雷達產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)新的機遇；在供給側，中上游企業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展。上游光電器件供應商技術(shù)工藝不斷迭代升級、中游激光雷達企業(yè)技術(shù)路徑快速迭代驅動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的日趨成熟，也推動(dòng)了激光雷達產(chǎn)品的加速落地。

激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈：

上游決定產(chǎn)品性能，海外廠(chǎng)商

領(lǐng)跑?chē)鴥葟S(chǎng)商緊跟

上游決定產(chǎn)品性能和成本。激光雷達本質(zhì)是一個(gè)由多種光電部件組成的光機電系統，包括由光路設計、激光器、探測器、掃描模塊、光學(xué)部件、光學(xué)驅動(dòng)芯片及主控芯片等組成的光電系統約占激光雷達整機成本超七成，因此與激光雷達的探測性能、成本及其可靠性都息息相關(guān)。

此外，激光雷達價(jià)格昂貴很大部分原因在于校準工作上。多線(xiàn)束激光雷達在生產(chǎn)制造過(guò)程中，需要將多塊發(fā)射、接收電路板安裝到精密構造的金屬殼體中，同時(shí)在調試過(guò)程中，工人需要調試每一束激光的發(fā)射與接收，保證其在不同的測試距離上的測距精準度，因此自動(dòng)化、高精度的檢測和追溯設備也至關(guān)重要。

海外廠(chǎng)商整體領(lǐng)先，國內企業(yè)初露鋒芒，光學(xué)部件國內廠(chǎng)商具有優(yōu)勢。上游精密儀器、芯片等核心元器件廠(chǎng)商，目前基本被國外大廠(chǎng)所壟斷，在技術(shù)和客戶(hù)群等方面都領(lǐng)先于國內廠(chǎng)商，但在政策以及下游市場(chǎng)環(huán)境的雙重驅動(dòng)下，國內廠(chǎng)商近年來(lái)奮起直追，在細分領(lǐng)域取得突破。

激光雷達成本分布：

禾賽科技2020.01-2020.09原材料采購成本分布：

在芯片領(lǐng)域，FPGA主要由Xilinx、英特爾旗下Altera、Lattice三家海外廠(chǎng)商領(lǐng)跑，國內主要的供應商有紫光國芯等。模擬芯片供應商則由亞德諾半導體（ADI）、德州儀器（TI）主導，國內廠(chǎng)商如華潤微、圣邦微電子積極布局，在車(chē)規級產(chǎn)品豐富度和技術(shù)水平上追趕。

激光器和探測器是激光雷達的重要部件，往往需要滿(mǎn)足不同技術(shù)路線(xiàn)的定制化需求。激光器由歐美企業(yè)艾麥斯（AMS）、Lumentum等主導，探測器主要公司包括濱松光子、安森美、索尼等，我國則有瑞波光電子（激光器）、芯視界（掃描器）、靈明光子（探測器）等企業(yè)開(kāi)始嶄露頭角且發(fā)展迅速，產(chǎn)品性能已經(jīng)基本接近國外供應鏈水平，并已經(jīng)有通過(guò)車(chē)規認證(AEC-Q102)的國產(chǎn)激光器和探測器出現，且更具備定制化的靈活性。

光學(xué)部件方面，激光雷達光學(xué)部件主要由激光雷達公司自主研發(fā)設計，選擇光學(xué)零部件制造公司完成生產(chǎn)和加工工序，或由頭部光學(xué)企業(yè)參與相關(guān)設計。

光學(xué)部件的車(chē)規化是車(chē)規級激光雷達實(shí)現的基礎，目前國內光學(xué)部件供應鏈的技術(shù)水平已經(jīng)完全達到或超越國外供應鏈的水準，且我國制造企業(yè)有著(zhù)天然的貼近下游市場(chǎng)的優(yōu)勢，本身在成本方面也更具競爭力，已經(jīng)可以完全替代國外供應鏈和滿(mǎn)足產(chǎn)品加工的需求，國內光學(xué)技藝沉淀深厚的龍頭企業(yè)如舜宇光學(xué)、水晶光電、永新光學(xué)等有望長(cháng)期深度受益。

中游競爭加劇，國內

市場(chǎng)百花齊放

中游競爭加劇，參與企業(yè)多元化。隨著(zhù)激光雷達產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，賽道也變得更加繁榮，新進(jìn)參與者及其技術(shù)路線(xiàn)更加多元，海外以Velodyne、IBEO、Quanergy等品牌為代表，國內有禾賽科技、速騰聚創(chuàng )、鐳神智能等知名初創(chuàng )企業(yè)，更有華為、大疆等科技企業(yè)跨界入局，國內市場(chǎng)呈現百花齊放之勢。

激光雷達公司競爭格局：

2019全球激光雷達市場(chǎng)地域分布：

國外企業(yè)先行，步入上市熱潮。國外激光雷達產(chǎn)業(yè)起步較早，包括老牌廠(chǎng)商Velodyne、法雷奧、IBEO及后起之秀Luminar、Ouster、Innoviz等。

Velodyne在2005年推出360°旋轉式64線(xiàn)激光雷達后，一躍成為全球領(lǐng)先的激光雷達供應商，其產(chǎn)品被谷歌、百度等無(wú)人駕駛領(lǐng)軍企業(yè)廣泛使用，一度占據全球80%以上的激光雷達訂單，近年來(lái)也積極布局混合固態(tài)、固態(tài)激光雷達，促進(jìn)產(chǎn)品落地量產(chǎn)。

法雷奧是全球最大的汽車(chē)零部件供應商之一，19年從四家全球主流車(chē)企獲得價(jià)值約5億歐元訂單。在近期CES展上發(fā)布了第三代SCALA激光雷達，預計將于24年上市。區別于前兩代微轉鏡方案，SCALA3開(kāi)始采用MEMS技術(shù)。

20年以來(lái)，Velodyne、Luminar等6家海外知名激光雷達公司通過(guò)SPAC合并上市，Quanergy、Cepton也正籌備上市，標志著(zhù)海外激光雷達產(chǎn)業(yè)有望進(jìn)入更加成熟的階段。

2021車(chē)載激光雷達市場(chǎng)份額：

國內激光雷達企業(yè)嶄露頭角：

據Yole統計，21年全球車(chē)載激光雷達市場(chǎng)中，國內企業(yè)速騰聚創(chuàng )/Livox/華為/禾賽科技/圖達騰分別以10%/7%/3%/3%/3%份額占得一席之地，其中速騰聚創(chuàng )和Livox排名全球第2/4，屬于國內第一梯隊。

禾賽科技、速騰聚創(chuàng )主要聚焦機械式激光雷達，成功搶占部分Velodyne市場(chǎng)份額的同時(shí)，也已開(kāi)始積極布局半固態(tài)激光雷達路徑。

華為、大疆跨界入局轉鏡/棱鏡式半固態(tài)方案，且產(chǎn)品已成功量產(chǎn)，科技大廠(chǎng)的加入也有助于我國提升技術(shù)水平、豐富技術(shù)路線(xiàn)。

固態(tài)激光雷達領(lǐng)域我國也有研發(fā)實(shí)力雄厚的初創(chuàng )企業(yè)如北醒光子（Flash）、洛微科技（OPA）、國科光芯（FMCW）等深耕細作，各方勢力百花齊放，共同推動(dòng)我國激光雷達產(chǎn)業(yè)持續繁榮，縮小與國外差距。

主要汽車(chē)激光雷達企業(yè)介紹：

參考資料來(lái)自：東方證券、馭勢資本研究所

來(lái)源：馭勢證券