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（一）激光雷達(dá)：利用激光實(shí)現(xiàn)3D感知
激光雷達(dá)（Lidar）是利用激光實(shí)現(xiàn) 3D 感知的現(xiàn)代光學(xué)遙感技術(shù)。激光雷達(dá)的工作原理類似蝙 蝠的回聲定位，只不過以激光脈沖代替聲波作為信號(hào)，通過向探測(cè)目標(biāo)發(fā)射攜帶振幅、頻率、相 位等信息的激光束，分析、處理反射光束的時(shí)間差和相位差等信息，測(cè)算出目標(biāo)的方位信息。
構(gòu)成：包含測(cè)距系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分。1、測(cè)距系統(tǒng)，由激光發(fā)射器、光電探 測(cè)器和光學(xué)元件組成，其中激光發(fā)射器負(fù)責(zé)向目標(biāo)物發(fā)射調(diào)制后的光波，光電探測(cè)器負(fù)責(zé) 將經(jīng)目標(biāo)物反射回來的光信號(hào)處理為電信號(hào)，光學(xué)元件則用于校準(zhǔn)發(fā)射的激光線束和聚焦 反射回來的光線。2、掃描系統(tǒng)，用于控制激光線數(shù)在不同方位、垂直角度的轉(zhuǎn)向變化，由 點(diǎn)成面從而捕獲空間內(nèi)上百萬個(gè)稠密且精準(zhǔn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，形成激光雷達(dá)的感知范圍。3、控 制系統(tǒng)，由主控芯片及信息處理單元組成，負(fù)責(zé)光電信號(hào)的控制和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理。
特性：激光具有高亮度性、高方向性、高單色性和高相干性的特點(diǎn)，因此利用激光進(jìn)行感 測(cè)的激光雷達(dá)相較于攝像頭、毫米波雷達(dá)等環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。1、主 動(dòng)探測(cè)，能夠自主提供光源，不依賴于外界光照條件，直接獲取目標(biāo)的距離、角度、反射強(qiáng) 度、速度等信息；2、高分辨率，工作于光學(xué)波段，頻率比微波高 2～3 個(gè)數(shù)量級(jí)以上，因此 具有極高的距離分辨率、角分辨率和速度分辨率；3、強(qiáng)抗干擾，激光束發(fā)散角小、波長(zhǎng)短、 多路徑效應(yīng)小。
功能：空間中的任何一點(diǎn)都可由距離、方位角和仰角三個(gè)坐標(biāo)確認(rèn)，根據(jù)激光雷達(dá)的工作 原理，可以準(zhǔn)確的對(duì)目標(biāo)物測(cè)距、測(cè)速、測(cè)角，由此形成激光雷達(dá)的主要功能。1、三維立 體成像。在單點(diǎn)激光測(cè)距的基礎(chǔ)上，通過線掃描和點(diǎn)陣掃描的方式，激光雷達(dá)每秒可捕獲 目標(biāo)物在空間內(nèi)上百萬個(gè)稠密且精準(zhǔn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，繼而得到目標(biāo)動(dòng)態(tài)的距離-角度-角度圖 像，又稱為三維圖像；2、高精度定位。激光雷達(dá)配合全球定位系統(tǒng)（GNSS）及慣性導(dǎo)航系 統(tǒng)（INS），可以將點(diǎn)云方位數(shù)據(jù)處理成高度精確的地理配準(zhǔn)（x、y、z）坐標(biāo)， 繼而實(shí)現(xiàn)全局的高精度定位。
（二）發(fā)展歷程：測(cè)繪起步，車載普及
激光雷達(dá)行業(yè)積累近 60 年，在功能上從測(cè)距發(fā)展到測(cè)角、測(cè)速，在設(shè)計(jì)上從單點(diǎn)發(fā)展到平面、 3D，在應(yīng)用上從軍用延伸至商用、民用，具體來看主要?dú)v經(jīng)以下四個(gè)階段： 航天與軍事領(lǐng)域科研階段（1960 年代～1970 年代）：世界上第一臺(tái)激光發(fā)生器誕生于 1960 年，此后不久基于激光的探測(cè)技術(shù)開始得到發(fā)展。最早且最簡(jiǎn)單的激光雷達(dá)就是激光測(cè)距 儀，由美國宇航局和美國軍方開發(fā)，用于月球測(cè)距；此后又?jǐn)U展到研究用于對(duì)洲際導(dǎo)彈等 其他飛行器的瞄準(zhǔn)和跟蹤的激光雷達(dá)，1964 年研制出用于導(dǎo)彈初始跟蹤測(cè)量的激光雷達(dá)， 同時(shí)測(cè)角、測(cè)距、測(cè)速，是世界上第一部完整而實(shí)用的激光雷達(dá)。
工業(yè)與商業(yè)測(cè)繪應(yīng)用崛起（1980 年代～1990 年代）：激光雷達(dá)商業(yè)化技術(shù)起步，二極管系 統(tǒng)提高了激光雷達(dá)的緊湊性、單線數(shù)掃描結(jié)構(gòu)的加入擴(kuò)大了激光雷達(dá)的視場(chǎng)范圍并拓展了 其應(yīng)用領(lǐng)域、GPS 民用技術(shù)精度達(dá)到了厘米的量級(jí)促進(jìn)了激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)與定位系統(tǒng)結(jié) 合。這期間 RIEGL 及 FARO（法如）等廠商引入掃描式結(jié)構(gòu)，專注于激光機(jī)載測(cè)繪及工業(yè) 測(cè)量；Sick（西克）及 Hokuyo（北洋）等廠商推出的 2D 掃描式單線激光雷達(dá)產(chǎn)品被應(yīng)用 于工業(yè)測(cè)量以及早期的無人駕駛研究項(xiàng)目。
無人駕駛領(lǐng)域初步探索（2000 年代～2010 年代）：21 世紀(jì)，隨著掃描、攝影、衛(wèi)星定位及 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的集成，利用不同的載體及多傳感器的融合，實(shí)現(xiàn)了激光雷達(dá)三維影像數(shù)據(jù) 獲得技術(shù)的突破，激光雷達(dá)對(duì)三維環(huán)境高精度重建的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)得到了空前認(rèn)可，并從政府 技術(shù)壟斷向大幅度商業(yè)化滲透。2004 年開始的美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局無人駕駛挑戰(zhàn)賽 （DARPA Grand Challenge）推動(dòng)了無人駕駛技術(shù)的快速發(fā)展并帶動(dòng)了高線數(shù)激光雷達(dá)在無 人駕駛中的應(yīng)用。車載激光雷達(dá)車規(guī)化發(fā)展也在這一時(shí)間起步，2010 年 Ibeo 同 Valeo（法 雷奧）合作進(jìn)行車規(guī)化激光雷達(dá) SCALA 的開發(fā)，并于 2017 年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，此后采用轉(zhuǎn)境、 MEMS、1550nm 新型技術(shù)方案的激光雷達(dá)公司 Innoviz、Luminar 等相繼出現(xiàn)。
車載應(yīng)用逐步鋪開（2020 年～）：隨著智能駕駛向L3階段進(jìn)階，激光雷達(dá)行業(yè)也隨之進(jìn)入 高速發(fā)展期，在高級(jí)輔助駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用得到不斷發(fā)展，激光雷達(dá)技術(shù)開始朝向芯片化、 陣列化發(fā)展，境外激光雷達(dá)公司迎來上市熱潮，同時(shí)不斷有巨頭公司加入激光雷達(dá)市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)。
（三）下游應(yīng)用：領(lǐng)域廣泛，車載前景可觀
憑借優(yōu)越的三維成像和高精度定位功能，激光雷達(dá)已廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng) 域，早期主要被廣泛應(yīng)用在航空航天、測(cè)繪、風(fēng)電等領(lǐng)域，隨后受汽車智能化的驅(qū)動(dòng)，在車載領(lǐng) 域迅速發(fā)展，具體來看： 市場(chǎng)規(guī)模：根據(jù) Mordor Intelligent 數(shù)據(jù)，2019-2020 年激光雷達(dá)市場(chǎng)總規(guī)模為 15.35-16.37 億美元，預(yù)計(jì)到 2026 年激光雷達(dá)市場(chǎng)總規(guī)模將達(dá)到 57.92 億元，2019-2026 年復(fù)合增長(zhǎng)率 高達(dá) 20.89%。應(yīng)用占比：傳統(tǒng)的環(huán)境測(cè)繪是激光雷達(dá)最主要應(yīng)用，2020 年市場(chǎng)規(guī)模已有 10.85 億美元， 占比高達(dá) 66.28%，用于地形測(cè)量、風(fēng)速監(jiān)測(cè)、農(nóng)林測(cè)繪等；其次是工業(yè)測(cè)量應(yīng)用，2020 年 市場(chǎng)規(guī)模有 4.15 億美元，占比 25.35%，用于工業(yè)自動(dòng)化、物流、智能樓宇等場(chǎng)景；汽車應(yīng) 用占比最小，但潛力可觀，2020 年市場(chǎng)規(guī)模約為 1.38 億元，占比 8.43%。
市場(chǎng)潛力：根據(jù) Mordor Intelligent 數(shù)據(jù)，隨著智能汽車的快速上量，輔助駕駛（ADAS）系 統(tǒng)市場(chǎng)占比快速提升，2019-2026 年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá) 111.46%，除此之外無人駕駛領(lǐng)域依舊 是激光雷達(dá)的車載主戰(zhàn)場(chǎng)，2019-2026 年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 12.87%；工業(yè)及環(huán)境測(cè)繪增長(zhǎng)較慢， 2019-2026 年復(fù)合增長(zhǎng)率分別為 6.42%和 4.34%。
（一）技術(shù)階段：智能駕駛需求逐級(jí)遞進(jìn)，激光雷達(dá)必要性顯現(xiàn)
感知層是智能駕駛的起點(diǎn)，傳感器是感知層的核心 美國汽車工程師學(xué)會(huì)（SAE）將智能駕駛的發(fā)展按駕駛控制權(quán)的歸屬分為六個(gè)階段：L0-L2為較 低階輔助駕駛階段，由駕駛員主導(dǎo)、系統(tǒng)輔助完成；L3-L5 為高階智能駕駛階段，駕駛決策責(zé)任 方逐步由駕駛員過度到系統(tǒng)。 智能駕駛按技術(shù)架構(gòu)分為感知、決策和執(zhí)行三個(gè)層次。感知層是汽車的“眼睛”，主要負(fù)責(zé)對(duì)環(huán) 境信息和車內(nèi)信息的采集與處理；決策層是汽車的“大腦”，依據(jù)感知信息來進(jìn)行駕駛決策判斷； 執(zhí)行層相當(dāng)于汽車的“四肢”，按照決策結(jié)果對(duì)車輛進(jìn)行控制。這其中，感知層是實(shí)現(xiàn)智能駕駛 的基礎(chǔ)和前提，在信息傳輸上歸納為三個(gè)層面：1、物理信息，包括姿態(tài)、速度、形狀、溫度、 能耗等；2、語義信息，辨別物體的類別；3、行為預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)物體的行為。
智能傳感器是感知層的硬件核心。感知層通過傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的感知，根據(jù)作用機(jī)理不同分 為傳統(tǒng)傳感器和智能傳感器，前者主要負(fù)責(zé)車輛對(duì)自身狀態(tài)的感知，安裝在動(dòng)力總成、底盤系統(tǒng)等汽車關(guān)鍵部位，該類傳感器多以 MEMS 工藝生產(chǎn)，具有低成本、高可靠性、小體積等優(yōu)勢(shì)。 后者負(fù)責(zé)從車輛外界獲取信息，是智能駕駛感知層的硬件核心，主要包括車載攝像頭、毫米波 雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)四大類別的硬件傳感，具備兩個(gè)顯著特征：1）量少價(jià)高，與傳統(tǒng) 傳感器相比，智能傳感器數(shù)量少且價(jià)格高，基本都在百元以上，占據(jù)了汽車傳感器總成本的絕 大部分；2）量隨級(jí)升，隨著汽車 SAE 等級(jí)提升，為了提高感知冗余，所需配備的智能傳感器數(shù) 量隨之增多。
激光雷達(dá)感知性能優(yōu)越，幫助提升智能駕駛安全冗余
攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)以及最新出現(xiàn)的激光雷達(dá)特色鮮明，在探測(cè)精度、感知范圍、 環(huán)境抗干擾及成本等方面各有所長(zhǎng)，組成了智能駕駛感知系統(tǒng)的“主力陣容”。攝像頭：技術(shù)成熟成本可控，成為最主要的視覺傳感器。攝像頭類似人眼，可對(duì)物體幾何 特征、色彩及文字信息進(jìn)行識(shí)別，借助算法可實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物距離的探測(cè)，技術(shù)成熟成本可 控，因而成為 L2 及以下 ADAS 系統(tǒng)中最主要的視覺傳感器，但受光照及惡劣天氣影響大， 識(shí)別準(zhǔn)確率在長(zhǎng)尾場(chǎng)景存在安全隱患。 毫米波雷達(dá)：全天候性能佳，但探測(cè)精度有限。毫米波雷達(dá)工作原理類似激光雷達(dá)，具有 同時(shí)測(cè)距和測(cè)速的功能，有效探測(cè)距離可達(dá) 200m，由于波長(zhǎng)較長(zhǎng)，對(duì)煙霧、灰塵的穿透力、 抗干擾能力強(qiáng)，可全天候工作，但角度分辨能力通常較弱，難以判斷障礙物的具體輪廓，對(duì) 小尺寸障礙物的判斷更加模糊。
超聲波雷達(dá)：最早上車，適用近距離停車輔助。技術(shù)成熟、成本低，抗干擾能力強(qiáng)，但測(cè)量 精度差，測(cè)量范圍通常小于 5m，主要用于停車輔助，是最早上車且應(yīng)用數(shù)量最多的智能傳 感器。 激光雷達(dá)：技術(shù)難度大、成本高，尚未規(guī)模量產(chǎn)。測(cè)量精度高、范圍廣，可以實(shí)時(shí)構(gòu)建車輛 周邊環(huán)境 3D 模型，受限于技術(shù)難度大、成本高，目前尚未大規(guī)模量產(chǎn)上車。 激光雷達(dá)與對(duì)其他智能硬件傳感器不是替代而是功能的補(bǔ)充疊加。相較攝像頭和毫米波雷達(dá)， 激光雷達(dá)所見即所得，能夠?qū)崿F(xiàn)三維實(shí)時(shí)感知，避開了對(duì)算法和數(shù)據(jù)的高度依賴，在探測(cè)精度、可靠性和抗干擾能力等方面具備特色優(yōu)勢(shì)，能夠規(guī)避部分長(zhǎng)尾場(chǎng)景存在的感知失靈情況，可顯 著提升智能駕駛系統(tǒng)的可靠性和冗余度，因而被大多數(shù)整車廠、Tier1 認(rèn)為是 L3+智能駕駛（功 能開啟時(shí)責(zé)任方為汽車系統(tǒng)）必備的傳感器。
多傳感器融合成趨勢(shì)，L3+階段激光雷達(dá)后來居上
智能駕駛需要傳感器滿足成本、可靠性、距離、精度等不同維度的需求，由于各類傳感器互有優(yōu) 劣，難以替代，因此多傳感器融合已成為大勢(shì)所趨。要實(shí)現(xiàn)高級(jí)別的智能駕駛，僅靠不同傳感器 之間簡(jiǎn)單的堆疊和并列是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，通過主次分明、有機(jī)統(tǒng)一的傳感器融合方案，激發(fā)核心 傳感器之間的“化學(xué)反應(yīng)”，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)異的感知表現(xiàn)，并使輔助傳感器對(duì)系統(tǒng)整體能力做到恰到 好處的補(bǔ)充，才是打造智能駕駛車輛感知系統(tǒng)的必要之舉。目前對(duì)于智能駕駛的感知層融合配 置，市場(chǎng)上主要有兩大技術(shù)流派：
一類是“攝像頭主導(dǎo)”方案，感知系統(tǒng)由攝像頭主導(dǎo)+毫米波雷達(dá)組成，輕感知重算法，以 特斯拉為典型代表； 另一類是“激光雷達(dá)主導(dǎo)”方案，感知系統(tǒng)由激光雷達(dá)主導(dǎo)+攝像頭+毫米波雷達(dá)組成，重 感知輕算法，以 Waymo、百度等無人駕駛型企業(yè)和蔚來、小鵬、理想等造車新勢(shì)力為典型 代表。
“攝像頭主導(dǎo)”方案依賴人為干預(yù)，在 L2 以及下階段占據(jù)優(yōu)勢(shì)。“攝像頭”方案采用“攝像頭” +“算法”完全模擬“人眼”+“人腦”的純視覺駕駛行為，依賴大量的數(shù)據(jù)訓(xùn)練來提高感知的 準(zhǔn)確度，在技術(shù)成熟度、成本上具備優(yōu)勢(shì)，但在精度、可靠性上都有局限，尤其在應(yīng)對(duì)汽車高速行駛等長(zhǎng)尾場(chǎng)景時(shí)，攝像頭+毫米波的組合對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)的物體也有一定的識(shí)別障礙，需要駕 駛員的大量干預(yù)。因此，在 L2 及以下的智能駕駛階段，“攝像頭主導(dǎo)”方案占據(jù)優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)階段 特斯拉已憑借先發(fā)銷量?jī)?yōu)勢(shì)，通過數(shù)據(jù)積累上的高墻壘筑，在 L2 階段便與其他新勢(shì)力拉開了差 距，獨(dú)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
“激光雷達(dá)主導(dǎo)”方案增強(qiáng)感知系統(tǒng)冗余，助力 L3+智能駕駛的實(shí)現(xiàn)?！凹す饫走_(dá)”方案重感知 重算法，精度高、抗干擾能力強(qiáng)，配合高精度地圖更能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。隨著智能駕駛向 L3 進(jìn)階， 駕駛員的參與度會(huì)大幅度減少，單純的“眼見為實(shí)”已不再滿足車輛智能駕駛的需求。激光雷達(dá) 具備高精度、高可靠性，配合攝像頭和毫米波雷達(dá)，能增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性、冗余性，有望在 L3+ 階段成為汽車傳感器中不可或缺的一部分，并且借助差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，也有望成為除特斯拉外 的造車新勢(shì)力實(shí)現(xiàn)彎道超車的有效手段。
（二）時(shí)間節(jié)點(diǎn)：2022年激光雷達(dá)迎來規(guī)模量產(chǎn)元年
2021 年車企普遍規(guī)劃從 L2 向 L3 級(jí)別智能駕駛進(jìn)階路徑。自 2021 年起全球范圍內(nèi) L3 級(jí)輔助駕 駛量產(chǎn)車項(xiàng)目就處于快速開發(fā)之中：BMW（寶馬）預(yù)計(jì)在 2021 年推出具有 L3 級(jí)智能駕駛功能 的 BMW Vision iNEXT；Mercedes-Benz（梅賽德斯-奔馳）首款 L3 級(jí)智能駕駛系統(tǒng)將于 2021 年在新款 S 級(jí)車型上推出；Volvo（沃爾沃）預(yù)計(jì)在 2022 年推出配備激光雷達(dá)的智能駕駛量產(chǎn) 車型，實(shí)現(xiàn)沒有人工干預(yù)情況下的高速行駛；Honda（本田）計(jì)劃于 2021 年在其 Legend 車型上 提供 L3 級(jí)智能駕駛系統(tǒng)。
截至 2022 年上半年已經(jīng)有汽車廠商已經(jīng)推出具有 L3 級(jí)智能駕駛功能的車型：2021 年 3 月本田 正式發(fā)售了全球首款獲法律許可的 L3 級(jí)智能駕駛的車輛 Legend EX，可在日本本土指定路況下 使用 L3 級(jí)智能駕駛功能；2022 年 3 月長(zhǎng)安汽車發(fā)布了全新車系“引力”下的首款車型 UNI-T， 實(shí)現(xiàn) L3 級(jí)智能駕駛車型量產(chǎn)；2022 年 4 月，寶馬已經(jīng)推出具備了 L3 級(jí)智能駕駛可能的全新 BMW 7 系；2022 年 5 月初，奔馳宣布支持 L3 級(jí)（有條件）智能駕駛功能的 DRIVE PILOT 智 能領(lǐng)航系統(tǒng)將于德國市場(chǎng)率先上市，涉及車型為 S 級(jí)轎車與全新純電動(dòng) EQS。除了傳統(tǒng)車企外， 一些造車新勢(shì)力像特斯拉的 ModelY 已經(jīng)達(dá)到 L2+級(jí)別，國內(nèi)蔚來的 ET7、小鵬的 P5 也已實(shí)現(xiàn) L3 級(jí)別的智能駕駛。
2022 年激光雷達(dá)有望規(guī)模量產(chǎn)并迎來裝車小高潮。隨著乘用車逐步發(fā)展到 L3+階段，“視覺計(jì) 算”方案不再滿足智能駕駛的感知要求，乘用車市場(chǎng)在 2022 迎來了激光雷達(dá)裝車小高潮，像小 鵬新一代 P7 搭載大疆 Livox 激光雷達(dá)，該車型目前已經(jīng)于 2021 年 3 月開始預(yù)售；2021 年 12 月 法雷奧官方宣布其第二代 SCALA 激光雷達(dá)將搭載于新款奔馳 S 級(jí)之上，可實(shí)現(xiàn) L3 級(jí)智能駕駛； 蔚來 ET7 搭載 Innovusion 圖達(dá)通激光雷達(dá)在 2021 年 1 月 9 日就已經(jīng)正式上市，并于 2022 年 3 月 28 日開啟交付；除此之外 Luminar、Cepton、Aeva、華為、大疆、速騰聚創(chuàng)、一徑科技、禾賽 科技等激光雷達(dá)公司已經(jīng)拿到或正在交付前裝量產(chǎn)訂單。
（三）市場(chǎng)空間：車載激光雷達(dá)市場(chǎng)有望達(dá)到百億級(jí)別
參照第一部分 Mordor Intelligent 預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，激光雷達(dá)在輔助駕駛（ADAS）汽車+無人駕駛汽車 市場(chǎng)總規(guī)模將從 2019 年的 1.05 億美元增長(zhǎng)到 2026 年的 37.90 億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 66.72%。 考慮到激光雷達(dá)作為智能汽車 L3 級(jí)別以上自動(dòng)駕駛傳感器的關(guān)鍵，即將迎來行業(yè)向上拐點(diǎn)，市 場(chǎng)增長(zhǎng)潛力可觀，我們依據(jù)激光雷達(dá)的出貨量、價(jià)格變化數(shù)據(jù)，在 2021 年的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，重新 測(cè)算激光雷達(dá)在在乘用車和無人駕駛車領(lǐng)域的市場(chǎng)空間。
參照 Frost & Sullivan 提供的數(shù)據(jù)，2021 年約有 10 萬臺(tái)激光雷達(dá)被用在乘用車和無人駕駛車上， 到2027年激光雷達(dá)上車數(shù)量將達(dá)到1480萬臺(tái)，按照機(jī)械式、半固態(tài)/固態(tài)（MEMS、3D Flash/OPA、 FMCW）劃分，機(jī)械式激光雷達(dá)將從 2021 年的$5,500 均價(jià)逐步下降到 2027 年的$2,500，MEMS 和 3D Flash/OPA 激光雷達(dá)將從 2021 年的$1,000 均價(jià)逐步下降到 2027 年的$500，F(xiàn)MCW 激光雷 達(dá)將在 2025 年首次上車，均價(jià)將從 2025 年的$1,000 下降到 2027 年的$500。我們通過“機(jī)械式 Lidar 出貨量×機(jī)械式 Lidar 均價(jià)+半固態(tài)/固態(tài) Lidar 出貨量×半固態(tài)/固態(tài) Lidar 均價(jià)”來測(cè)算全球車載激光雷達(dá)的市場(chǎng)空間，得出 2025 年全球車載激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 到約 70.3 億美元，到 2027 年更是有望達(dá)到 129.7 億美元。
從激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)來看，我們認(rèn)為技術(shù)決定性能，是激光雷達(dá)行業(yè)的“敲門磚”；車規(guī)認(rèn) 證可靠性，是激光雷達(dá)行業(yè)的“入場(chǎng)券”；而成本制約量產(chǎn)，是激光雷達(dá)規(guī)?；慨a(chǎn)的“催化劑”， 在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中主機(jī)廠商將會(huì)一直尋找性能、可靠性、成本三者可行的有效均衡。現(xiàn)階段 激光雷達(dá)上車早期尚處于技術(shù)驅(qū)動(dòng)階段，性能是首要考量因素，隨著技術(shù)的成熟和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展， 可靠性和低成本將成為接下來驗(yàn)證和量產(chǎn)階段的角逐重心，這也是激光雷達(dá)上車和量產(chǎn)的決定 因素。
（一）技術(shù)路徑：技術(shù)尚未收斂，路線百花齊放
激光雷達(dá)目前尚處技術(shù)驅(qū)動(dòng)階段，技術(shù)路線百花齊放，需要隨著產(chǎn)品的量產(chǎn)持續(xù)驗(yàn)證。按照激 光雷達(dá)的構(gòu)成和原理，測(cè)距原理、激光波長(zhǎng)、發(fā)射裝置、接收裝置、掃描方式是激光雷達(dá)的五大 技術(shù)維度，不同的維度衍生出不同的技術(shù)發(fā)展方向，下游主機(jī)廠依照這五個(gè)維度設(shè)計(jì)組合形成 特色技術(shù)方案，不同的技術(shù)路徑又導(dǎo)致激光雷達(dá)成品在測(cè)距、測(cè)速、測(cè)角、精度、范圍、功耗、 集成度等性能上的差異，繼而決定了各主機(jī)廠的產(chǎn)品能力和遠(yuǎn)期潛力。
測(cè)距原理：測(cè)距方式分為TOF和FMCW
激光雷達(dá)主要有兩種測(cè)距方法，一種是基于時(shí)間的測(cè)量方法，通過計(jì)算發(fā)射激光脈沖和接收激 光脈沖所需的時(shí)間得到目標(biāo)距離，稱作飛行時(shí)間法（TOF，time-of-flight）；另一種是基于頻率 的測(cè)量方法，將發(fā)射的激光進(jìn)行調(diào)制后測(cè)量往返光波的頻率差與相位差測(cè)得目標(biāo)距離，稱作連 續(xù)波調(diào)頻相干檢測(cè)法（FMCW，frequency-modulated continuous wave），結(jié)合多普勒效應(yīng)還可以 同時(shí)計(jì)算出物體每個(gè)像素點(diǎn)的速度數(shù)據(jù)。ToF 工藝成熟、成本合理，是目前市場(chǎng)車載中長(zhǎng)距激 光雷達(dá)的主流方案；FMCW 具有可直接測(cè)量速度信息以及抗干擾（包括環(huán)境光和其他激光雷達(dá)） 的優(yōu)勢(shì)，未來隨著 FMCW 激光雷達(dá)整機(jī)和上游產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，ToF 和 FMCW 激光雷達(dá)將在市 場(chǎng)上并存。
發(fā)射端：905nm半導(dǎo)體激光器是主流，1550nm光纖激光器是趨勢(shì)
從光源上看，市場(chǎng)上激光雷達(dá)最常用的波長(zhǎng)方案是 905nm 和 1550nm。激光是一種單一顏色、 單一波長(zhǎng)的光，根據(jù)發(fā)生器的不同可以產(chǎn)生紫外線（10-400nm）到可見光（390-780nm）到紅 外線（760-1000000nm）波段內(nèi)的不同激光。車載激光雷達(dá)波長(zhǎng)的選擇主要考量三個(gè)因素：
人眼安全：為避免可見光對(duì)人眼的傷害，激光雷達(dá)選用的激光波長(zhǎng)一般不低于 850nm，905nm 激光工作于近紅外（NIR）波段，接近可見光 360nm-750nm 頻率，可穿透角膜和晶狀體， 聚焦在視網(wǎng)膜上，所以發(fā)射功率需先在在對(duì)人無害的范圍內(nèi)。而 1550nm 激光工作于中紅外 波段（SWIR），主要被角膜上的液體吸收，無法在視網(wǎng)膜上聚焦成點(diǎn)，相對(duì)更加安全。功率上限：905nm 激光對(duì)應(yīng)的器件功率受到限制，進(jìn)而影響了激光雷達(dá)的探測(cè)距離和雨霧 抗干擾能力；1550nm 激光更加安全，對(duì)應(yīng)的功率上限相應(yīng)提高，其探測(cè)距離和抗干擾能力 也顯著提高。
適配器件：波長(zhǎng)與發(fā)光材料物理特性有關(guān)，905nm 激光器多用砷化鎵 GaAs 作為發(fā)光材料， 配備半導(dǎo)體激光器即可，1550nm 多用磷化銦 InP 作為發(fā)光材料，其工作波段需配備體積較 大的光纖激光器。此外，特定的波長(zhǎng)需要特定材料制成的探測(cè)器吸收，905nm 波長(zhǎng)的激光 可被硅基材料吸收，1550nm 波長(zhǎng)的激光需要銦鎵砷 InGaAs 材料才可高效率吸收。
從激光器種類上看，當(dāng)前階段主要方案有邊發(fā)射激光器（Edge Emitting Laser，EEL）、垂直腔面 發(fā)射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL）和光纖激光器。其中，前兩者均屬 于半導(dǎo)體激光器，具有電光轉(zhuǎn)換效率高（最高可達(dá)到 60-70%），體積小、重量輕（常用產(chǎn)品體 積僅僅為立方厘米量級(jí)），壽命長(zhǎng)、可靠性高（高功率亦可實(shí)現(xiàn)上萬小時(shí)），集成度高、成本低 （同一片半導(dǎo)體晶圓上實(shí)現(xiàn)大量激光二極管芯片的集成）的特點(diǎn)。
EEL 激光器長(zhǎng)期占據(jù)主流。EEL 作為探測(cè)光源具有高發(fā)光功率密度的優(yōu)勢(shì)，但 EEL 的激光 是沿平行于襯底表面發(fā)出，其發(fā)光面位于半導(dǎo)體晶圓的側(cè)面，使用過程中需要進(jìn)行切割、 翻轉(zhuǎn)、鍍膜、再切割的工藝步驟，往往只能通過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(dú)立手工裝調(diào)，極為依賴產(chǎn)線 工人的手工裝調(diào)技術(shù)，生產(chǎn)成本高且一致性難以保障。
VCSEL 激光器逐步成熟。VCSEL 出光方向垂直于襯底表面，發(fā)光面與半導(dǎo)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(dǎo)體加工設(shè)備保障，無需再進(jìn)行每個(gè)激光器的單獨(dú)裝調(diào)，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。傳統(tǒng)的 VCSEL 激光器存在發(fā)光密度功率低的缺陷，導(dǎo)致 只在對(duì)測(cè)距要求近的應(yīng)用領(lǐng)域有相應(yīng)的激光雷達(dá)產(chǎn)品（通常<50m）。近年來國內(nèi)外多家 VCSEL 激光器公司紛紛開發(fā)了多層結(jié) VCSEL 激光器，將其發(fā)光功率密度提升了 5-10 倍， 這為應(yīng)用 VCSEL 開發(fā)長(zhǎng)距激光雷達(dá)提供了可能。
光纖激光器配套 1550nm 發(fā)光功率要求。光纖激光器體積較大，由種子源、泵浦源、以及增 益光纖構(gòu)成，所生產(chǎn)的激光光束質(zhì)量?jī)?yōu)異，功率高、調(diào)制速度快，可以實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離感測(cè)， 但價(jià)格也較為高昂，主要取決于 1550nm 技術(shù)的突破和需求的放量。
綜合而言，905nm 半導(dǎo)體激光器是當(dāng)下的主流選擇，1550nm 光纖激光器是未來發(fā)展趨勢(shì)。波長(zhǎng) 為 905nm 的激光雷達(dá)采用 EEL/VCSEL 半導(dǎo)體激光器為發(fā)射源，具有成本較低和技術(shù)成熟的優(yōu) 勢(shì)，但考慮到人眼安全要求，激光功率受到明顯限制，使得傳感器在探測(cè)距離和信噪比上物理 受限。波長(zhǎng)為 1550nm 的激光雷達(dá)一般配備光纖激光器，其發(fā)出的激光遠(yuǎn)離人眼吸收的可見光光 譜，安全功率達(dá)到 905 納米的 40 倍，可以發(fā)射更高的功率增加探測(cè)距離、點(diǎn)云分辨率和抗干擾 能力，但無法被常規(guī)的硅探測(cè)器吸收，需要外部電源、復(fù)雜的電子控制裝置以及配套的接收器， 因此體積龐大、技術(shù)面臨著更大的復(fù)雜性。
接收端：APD是當(dāng)前主流，SPAD/SiPM是未來趨勢(shì)
光電探測(cè)器利用光電效應(yīng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。靈敏度、反應(yīng)速度和抗干擾性是衡量光電探 測(cè)器的主要指標(biāo)，從類別上區(qū)分，傳統(tǒng)探測(cè)器為 PIN 光電二極管和 APD（雪崩二極管），新型 探測(cè)器有 SPAD（單光子雪崩二極管）和 SiPM（硅光電倍增管）；從材料上區(qū)分，探測(cè)材料有 Si 基 CMOS 工藝，主要用于 905nm 波長(zhǎng)探測(cè)，也有靈敏度較高的 InGaAs 探測(cè)器，主要用于 1550nm 波長(zhǎng)探測(cè)。一般而言，光電探測(cè)器的選擇取決于其接收到的激光波長(zhǎng)。
PIN PD：針狀光電二極管，由 P-I-N 結(jié)組成，工作于反偏壓，無增益，探測(cè)距離較短；APD：雪崩二極管，PN 結(jié)加大反向電壓后會(huì)產(chǎn)生 雪崩 現(xiàn)象，在低于擊穿電壓的偏置電 壓下工作，對(duì)微弱光電流產(chǎn)生放大作用，但工作電壓較大，噪聲也被放大；SPAD：?jiǎn)喂庾友┍蓝O管，工作在蓋革模式（遠(yuǎn)高于擊穿電壓的反向偏置電壓）下的雪崩 二極管，具有單光子檢測(cè)的能力；SiPM：硅光電倍增管，由 APD 陣列組成，具有增益高、工作偏置電壓低、受溫度影響小、 對(duì)磁場(chǎng)不敏感、能夠?qū)崿F(xiàn)高度集成化的優(yōu)勢(shì)。
905nm 激光器探測(cè) APD 是主流方案，SPAD/SiPM 是未來趨勢(shì)。APD 采用分立器件模式，技術(shù) 較為成熟，在 905nm 探測(cè)的 PDE 可優(yōu)化達(dá)到 80%，成為目前使用最為廣泛的光電探測(cè)器件。單 光子雪崩二極管（SPAD）和硅光電倍增管（SiPM）在增益能力、大尺寸陣列的實(shí)現(xiàn)和易用性上 較 APD 更加優(yōu)越：1）SPAD 或者 SiPM/MPPC 是工作在蓋革模式下的 APD，理論上增益可達(dá) 到 APD 的 100 萬倍以上，但系統(tǒng)成本與電路成本均較高；2）SiPM 是多個(gè) SPAD 的陣列形式， 可通過多個(gè) SPAD 獲得更高的可探測(cè)范圍以及配合陣列光源使用，更容易集成 CMOS 技術(shù)，具 備規(guī)模量產(chǎn)的成本優(yōu)勢(shì)；3）由于 SiPM 工作電壓較低，不需要高壓系統(tǒng)，易于與主流電子系統(tǒng) 集成，內(nèi)部的百萬級(jí)增益也使 SiPM 對(duì)后端讀出電路的要求更簡(jiǎn)單。
掃描方式：半固態(tài)率先上車，純固態(tài)為最終趨勢(shì)
從線束轉(zhuǎn)向（或稱掃描）方式來看，激光雷達(dá)技術(shù)路徑正朝著機(jī)械式-半固態(tài)-純固態(tài)的方向不 斷迭代。其中，機(jī)械式激光雷達(dá)產(chǎn)品已經(jīng)在無人駕駛領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用；半固態(tài)式激光雷達(dá) 式是機(jī)械式和純固態(tài)式的折中方案（較機(jī)械式只掃描前方一定角度內(nèi)的范圍；較純固態(tài)式仍有 一些較小的活動(dòng)部件），是目前階段量產(chǎn)裝車的主流產(chǎn)品，具體包括微振鏡方案、轉(zhuǎn)鏡、棱鏡方 案；純固態(tài)激光雷達(dá)工藝級(jí)別最高，具體包括相控陣（OPA）方案、Flash 方案等，有望成為終 極方案。
純機(jī)械旋轉(zhuǎn)式：高性能與高成本并存，最早上車的激光雷達(dá)。原理：通過不斷旋轉(zhuǎn)發(fā)射頭，將速度更快、發(fā)射更準(zhǔn)的激光從“線”變成“面”，并在豎直方向 上排布多束激光，形成多個(gè)面，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)掃描并動(dòng)態(tài)接收信息的目的。 性能：機(jī)械雷達(dá)是研發(fā)最早、發(fā)展最成熟的激光雷達(dá)，由于帶有機(jī)械旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，可以通過 360° 物理旋轉(zhuǎn)進(jìn)行 3D 掃描，而缺點(diǎn)也很明顯，一是高頻的轉(zhuǎn)動(dòng)和復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)致使其平均的失效 時(shí)間僅 1000-3000 小時(shí)，難以達(dá)到車規(guī)級(jí)設(shè)備最低 13000 小時(shí)的要求；二是機(jī)械式激光雷達(dá)復(fù) 雜的結(jié)構(gòu)也不易控制成本，高昂的售價(jià)也是影響其廣泛裝備量產(chǎn)車型的一大因素。
應(yīng)用：機(jī)械旋轉(zhuǎn)多線激光雷達(dá)的主要供應(yīng)商有 Velodyne、速騰聚創(chuàng)、禾賽科技，產(chǎn)品主要面向 無人駕駛和服務(wù)型機(jī)器人市場(chǎng)。Velodyne 在這個(gè)領(lǐng)域具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，在 2006 年到 2017 年一度 是機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)市場(chǎng)的最主要提供方，其在 2007 年便推出了 64 線機(jī)械式激光雷達(dá)產(chǎn)品， 成為首個(gè)商業(yè)化大規(guī)模量產(chǎn)的 3D 激光雷達(dá)。
轉(zhuǎn)鏡方案：最早實(shí)現(xiàn)車規(guī)級(jí)應(yīng)用，有望階段性率先起量。原理：轉(zhuǎn)鏡方案將激光收發(fā)模組固定，在前方布置兩面可旋轉(zhuǎn)的鏡子，讓電機(jī)在帶動(dòng)轉(zhuǎn)鏡運(yùn)動(dòng) 的過程中將光束反射至空間的一定范圍，從而實(shí)現(xiàn)限定范圍內(nèi)的探測(cè)掃描。在轉(zhuǎn)鏡方案中，存 在一面掃描鏡（一維轉(zhuǎn)鏡）和一縱一橫兩面掃描鏡（二維轉(zhuǎn)鏡）兩種技術(shù)路線。一維轉(zhuǎn)鏡線束與 激光發(fā)生器數(shù)量一致，而二維轉(zhuǎn)鏡在一維轉(zhuǎn)鏡的基礎(chǔ)上增加了俯仰的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)等效更多 的線束，在集成難度和成本控制上存在優(yōu)勢(shì)。 性能：轉(zhuǎn)鏡方案在功耗、散熱等方面有著更大優(yōu)勢(shì)，但是存在信噪比低，有效距離短，F(xiàn)OV 視 場(chǎng)角受限等問題。
應(yīng)用：2017 年 7 月，奧迪 A8 搭載的法雷奧四線轉(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá) SCALA1 是業(yè)內(nèi)首款車規(guī)級(jí)激 光雷達(dá)產(chǎn)品，華為的等效96線激光雷達(dá)用的就是二維轉(zhuǎn)鏡技術(shù)。目前轉(zhuǎn)鏡方案代表品牌有華為、 法雷奧、禾賽、Innovusion 等。
棱鏡：大疆一枝獨(dú)秀，綁定小鵬 P5。原理：棱鏡激光雷達(dá)也稱為雙楔形棱鏡激光雷達(dá)，內(nèi)部包括兩個(gè)楔形棱鏡，激光在通過第一個(gè) 楔形棱鏡后發(fā)生一次偏轉(zhuǎn)，通過第二個(gè)楔形棱鏡后再一次發(fā)生偏轉(zhuǎn)，累積的掃描圖案形狀若花 朵，而并非一行一列的點(diǎn)云狀態(tài)。性能：相比 MEMS 微振鏡和轉(zhuǎn)鏡方案，棱鏡激光雷達(dá)可以通過增加激光線束和功率實(shí)現(xiàn)更高的 精度和更遠(yuǎn)的探測(cè)距離，不過也存在中心區(qū)域點(diǎn)云密集，兩側(cè)點(diǎn)云相對(duì)稀疏的情況，機(jī)械結(jié)構(gòu) 也相對(duì)更加復(fù)雜，體積較前兩者更難以控制，存在軸承或襯套的磨損等風(fēng)險(xiǎn)。 應(yīng)用：目前發(fā)力棱鏡激光雷達(dá)的主要有大疆旗下的 Livox 覽沃，從車規(guī)級(jí)應(yīng)用來看，小鵬 P5 配 備 2 顆大疆 Livox 車規(guī)級(jí)棱鏡式激光雷達(dá)，另外大疆 Livox 也獲得了一汽解放量產(chǎn)項(xiàng)目的定點(diǎn)。
微振鏡：現(xiàn)階段量產(chǎn)上車主流。原理：MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）微振鏡方案通過控制微小的鏡面平動(dòng)和扭轉(zhuǎn) 往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將激光反射到不同的角度，以此達(dá)到等效機(jī)械式更多線束的掃描覆蓋。 性能：MEMS 將掃描單元變成了毫米級(jí)尺寸 MEMS 微鏡，具有尺寸小、可靠性高、成本可控、 分辨率高等優(yōu)勢(shì)，但也存在信噪比低、有效距離短、壽命短等問題。 應(yīng)用：Luminar、Innoviz、速騰聚創(chuàng)、雷神科技等。
OPA 光學(xué)相控陣：工藝難度極高，尚處實(shí)驗(yàn)室階段。原理：OPA（optical phased array）光學(xué)相控技術(shù)運(yùn)用相干原理，采用多個(gè)光源組成陣列，通過控 制各光源發(fā)光時(shí)間差，合成具有特定方向的主光源，并在在程序的控制下可使一束或多束高強(qiáng) 度光束按設(shè)計(jì)指向特定空域掃描。 特性：采用純固態(tài)器件，具有體積小、耐久度高的優(yōu)點(diǎn)。但是，對(duì)激光調(diào)試、信號(hào)處理的運(yùn)算力 要求很大，同時(shí)對(duì)材料和工藝的要求都極為苛刻，因此成本也相應(yīng)的居高不下。 應(yīng)用：多處于實(shí)驗(yàn)室或初步測(cè)試階段，Quanergy 于 2021 年發(fā)布的 S3 型固態(tài)激光雷達(dá)是業(yè)內(nèi)第 一款使用相控陣技術(shù)的產(chǎn)品。
Flash 閃光：目前純固態(tài)激光雷達(dá)的主流技術(shù)方案。原理：Flash 激光雷達(dá)的原理類似于黑夜中的照相機(jī)，不是通過掃描的方式，而是在短時(shí)間內(nèi)直 接向前方發(fā)射出一大片覆蓋探測(cè)區(qū)域的激光，通過高度靈敏的接收器實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境周圍圖像的繪 制，最終生成包含深度信息的 3D 數(shù)據(jù)。 性能：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能快速記錄整個(gè)場(chǎng)景，但在探測(cè)精度和探測(cè)距離上會(huì)受到較大的影響。 應(yīng)用：主要用于較低速的無人駕駛車輛，例如無人外賣車、無人物流車等，對(duì)探測(cè)距離要求較低 的智能駕駛解決方案中，代表品牌包括 Ibeo、大陸、Ouster 等。
（二）上車節(jié)奏：車規(guī)是第一要義，優(yōu)先選擇成熟度高的轉(zhuǎn)鏡/MEMS方案
“車規(guī)級(jí)”認(rèn)證是激光雷達(dá)從0到1階段的前提
車規(guī)是短期要義，是進(jìn)入汽車行業(yè)的門檻。車規(guī)級(jí)是指能夠通過車企的一系列認(rèn)證測(cè)試，拿到 項(xiàng)目定點(diǎn)資格。對(duì)于車載應(yīng)用，汽車電子元件需要在極其嚴(yán)苛的環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間地工作，加上汽 車的車型生命周期較消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品要長(zhǎng)得多，單個(gè)器件的失效率疊加上汽車較大的銷量及長(zhǎng)期的 使用便會(huì)急劇放大，因而衍生出各類電子元器件有關(guān)生產(chǎn)制造和性能的特定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 業(yè)內(nèi)主要相關(guān)的車規(guī)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)有 IATF 16949、ISO 26262、AEC-Q 系列等，從功能、質(zhì)量、穩(wěn) 定性等各個(gè)維度采取鐵腕級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，要求各個(gè)部件能夠在多樣化的壓力及動(dòng)態(tài)環(huán)境下保持長(zhǎng)期穩(wěn) 定、高效的工作狀態(tài)。其中，AEC-Q 系列認(rèn)證是車規(guī)元器件的通用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和基本門檻，ISO26262 是全球公認(rèn)最權(quán)威的汽車功能安全標(biāo)準(zhǔn)，IATF16949 則是世界范圍內(nèi)共同和唯一的汽 車行業(yè)質(zhì)量管理體系的基本要求，像 Quanergy、速騰聚創(chuàng)等已獲得其認(rèn)證。
激光雷達(dá)技術(shù)差異大，暫無標(biāo)準(zhǔn)化且量化的車規(guī)級(jí)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，新進(jìn)入企業(yè)即使通過車規(guī)級(jí)認(rèn)證， 還需要經(jīng)過下游汽車廠商長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試和認(rèn)證，才算達(dá)到“車規(guī)級(jí)”標(biāo)準(zhǔn)。一般而言，一個(gè)車 規(guī)級(jí)元器件從發(fā)布到量產(chǎn)需經(jīng)歷器件規(guī)劃→工程樣片→量產(chǎn)→停產(chǎn)的生命周期。從器件規(guī)劃到 工程樣片階段，Tier 2 制定規(guī)劃（Roadmap），并經(jīng)與 Tier 1 及 OEM 調(diào)研后進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)， 一般需 1 年以上時(shí)間；從工程樣片到量產(chǎn)階段，Tier2 廠商一方面需獲取車規(guī)認(rèn)證，滿足量產(chǎn)基 準(zhǔn)要求，此過程約 1 年以上時(shí)間，另一方面需同步推進(jìn)下游驗(yàn)證，Tier 2 先向 Tier 1 提供免費(fèi)工 程樣片滿足其預(yù)研（advance）項(xiàng)目設(shè)計(jì)導(dǎo)入，此階段需要 1 年以上時(shí)間，接著 Tier 2 提供量產(chǎn) 芯片/元件，Tier 1 用其進(jìn)行 DV（Design validation 設(shè)計(jì)驗(yàn)證），最后采用新器件的 Tier 1 的項(xiàng)目 SOP（Start Of Production，代表具有大批量成熟生產(chǎn)工藝的產(chǎn)品件），OEM 采用此 Tier 1 產(chǎn)品的 車型也同步量產(chǎn)，此過程也需 1 年以上時(shí)間；從量產(chǎn)到停產(chǎn)階段，一般能夠保持 10-15 年的穩(wěn) 定供貨時(shí)間。
參照以上流程，我們可以將激光雷達(dá)產(chǎn)品的車規(guī)級(jí)定義為滿足如下四個(gè)條件：1、產(chǎn)品所采用的 所有電子元器件獲得車規(guī)級(jí)認(rèn)證（AEC-Q 系列認(rèn)證）；2、產(chǎn)品滿足汽車電子設(shè)計(jì)開發(fā)要求；3、 產(chǎn)品滿足大型車企測(cè)試要求；4、產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)批量前裝。
全產(chǎn)業(yè)鏈深度合作加快激光雷達(dá)上車進(jìn)程。從激光雷達(dá)的實(shí)際上車流程來看，參照 Velodyne、 Luminar 和速騰聚創(chuàng)梳理，激光雷達(dá)廠商需經(jīng)歷 Pre-RFI（提前信息獲取）→RFI（信息獲?。?→RFQ（報(bào)價(jià)獲?。鶳roduction Contract（生產(chǎn)訂單）四個(gè)階段，僅考慮 Pre-RFI 到 Production Contract 階段，激光雷達(dá)廠商需提供 Demo、A 樣、B 樣、C 樣…、SOP 等多次樣品迭代，一般 而言 Demo 和 A 樣屬于原型樣件，主要是用于基本功能的驗(yàn)證和工程測(cè)試，B 樣屬于產(chǎn)品研發(fā) 主要階段，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，決定產(chǎn)品絕大部分功能設(shè)計(jì)，一般并引入樣板線，C 樣代表采用量產(chǎn)工 藝的試生產(chǎn)樣件，已通過相應(yīng)的可靠性驗(yàn)證，將對(duì)生產(chǎn)工藝持續(xù)改進(jìn)；SOP 代表具有大批量成 熟生產(chǎn)工藝的產(chǎn)品件。
Velodyne 預(yù)測(cè)整個(gè)流程可能會(huì)長(zhǎng)達(dá)兩年多，若加上前期調(diào)研及立項(xiàng)，還有 4 月-1 年的時(shí)間； Luminar 規(guī)劃的 IRIS 激光雷達(dá)從工程研發(fā)到批量生產(chǎn)也歷時(shí)兩年半。而要完成這樣的流程，傳 統(tǒng)的整車廠、Tier1、Tier2 這樣鏈?zhǔn)降墓?yīng)商關(guān)系已經(jīng)不足滿足，激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈正走向深度合 作，比如 Innovusion 與上游供應(yīng)商之間是在產(chǎn)品研發(fā)環(huán)節(jié)就進(jìn)行不斷的磨合，與下游整車廠蔚 來在整個(gè)開發(fā)過程中，就互相進(jìn)行了資金以及資源的協(xié)調(diào)，使得激光雷達(dá)的產(chǎn)品性能與上車速 度提升更快。
關(guān)注實(shí)際交付進(jìn)度，優(yōu)先選擇成熟度高的905nm波長(zhǎng)、ToF測(cè)距方式的轉(zhuǎn)鏡/MEMS方案
初期上車階段，優(yōu)先選擇成熟度高的轉(zhuǎn)鏡/MEMS 方案。Yole 預(yù)測(cè)從 2018 年到 2025 年，在硬件 配置上 ToF-905nm 激光雷達(dá)是技術(shù)主流，大部分 ToF 激光雷達(dá)產(chǎn)品采用分立器件，即發(fā)射端 使用邊發(fā)射激光器（Edge Emitting Laser，EEL）配合多通道驅(qū)動(dòng)器、接收端使用線性雪崩二極管 探測(cè)器（Avalanche Photodiode，APD）配合多通道跨阻放大器（Trans-Impedance Amplifier，TIA） 的方案；在掃描方式上，小范圍上車主要考量能否過車規(guī)，轉(zhuǎn)鏡和 MEMS 是選擇度最高的方案。
車企量產(chǎn)落地的搭載激光雷達(dá)車型項(xiàng)目代表著不同激光雷達(dá)廠商的車規(guī)級(jí)能力和供應(yīng)鏈成熟程 度，因此需要關(guān)注相關(guān)供應(yīng)商交付情況，從量產(chǎn)現(xiàn)狀來看，Valeo 的 Scala 系列已經(jīng)搭載奔馳車 型量產(chǎn)落地，Innovusion 的獵鷹激光雷達(dá)也在 2022 年 1 月搭載蔚來 ET7 量產(chǎn)，Luminar、Ibeo、 速騰聚創(chuàng)、禾賽科技、華為、大疆 Livox 均已具備乘用車項(xiàng)目定點(diǎn)訂單，這些企業(yè)多以 905nm 波 長(zhǎng)、ToF 測(cè)距方式的轉(zhuǎn)鏡/MEMS 方案為主，已經(jīng)在量產(chǎn)上車階段顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。
（三）量產(chǎn)要素：成本限制大范圍推廣，中長(zhǎng)期Flash/OPA成發(fā)展趨勢(shì)
“降本”是激光雷達(dá)從1到N階段的關(guān)鍵
價(jià)格限制激光雷達(dá)上車，“降本”是中長(zhǎng)期考量核心。早期成熟的無人駕駛技術(shù)方案都采用了 64 線機(jī)械式激光雷達(dá)，成本約在 7.5 萬美元，第一款滿足車規(guī)級(jí)的激光雷達(dá) SCALA，第一代時(shí)的 價(jià)格也達(dá)到 2 萬美元級(jí)別，對(duì)應(yīng)的車型都是百萬級(jí)豪車的級(jí)別，對(duì)價(jià)格的寬容度很高，而由終 端消費(fèi)者買單的大量私家車，對(duì)價(jià)格敏感度則很高。根據(jù)蓋世汽車行業(yè)調(diào)研，激光雷達(dá)要大規(guī) 模量產(chǎn)，94%的被調(diào)研者接受的價(jià)格在 5000 元以下，可接受價(jià)格控制在 500 元以下的占比 25%， 在 500-1000 元之間的占比 39%，在 1000-5000 元之間的占比 30%。當(dāng)前 MEMS、轉(zhuǎn)鏡、棱鏡類 型激光雷達(dá)的成本普遍已降至 1000 美元左右，離規(guī)模量產(chǎn)仍有一定距離，預(yù)計(jì)到 2025 年部分 固態(tài)產(chǎn)品才有望突破。
降本路徑清晰，核心在于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的集成化。激光雷達(dá)是由多部件構(gòu)成的光機(jī)電系統(tǒng)，拆解激 光雷達(dá)成本結(jié)構(gòu)，其中光電系統(tǒng)成本約占激光雷達(dá)整機(jī)成本的近七成，由激光雷達(dá)收發(fā)模組、 測(cè)時(shí)模組、控制模組四部分構(gòu)成。除此之外，人工調(diào)試和機(jī)械裝置等其他部件分別占據(jù)總成本 的 25%和 8%。光電系統(tǒng)是激光雷達(dá)的主要成本，也是激光雷達(dá)降本的主要落腳點(diǎn)，我們總結(jié)激 光雷達(dá)廠商的降本路徑，主要分為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的集成化、產(chǎn)業(yè)生態(tài)的國產(chǎn)化、產(chǎn)線生產(chǎn)的自動(dòng)化 和訂單需求的規(guī)?；膫€(gè)方向：
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的集成化：主要表現(xiàn)為收發(fā)端采用 VCSEL 光源+單光子探測(cè)器的組合方式，形成 易于與平面化的電路芯片鍵合的收發(fā)陣列；掃描端固態(tài)化，采用 MEMS/Flash/OPA 方法不 斷減少電機(jī)、軸承帶來的高昂成本；信息處理端使用集成芯片（SoC）逐步代替主控芯片 FPGA 的功能，基于成熟的 CMOS 工藝最終實(shí)現(xiàn)探測(cè)器、前端電路、算法處理電路、激光 脈沖控制等模塊結(jié)構(gòu)的集成化、芯片化，以達(dá)到顯著降低系統(tǒng)的尺寸和成本的目的。
產(chǎn)業(yè)生態(tài)的國產(chǎn)化：目前激光雷達(dá)的上游玩家基本為海外廠商，像信息處理模塊中的模擬 芯片、主控芯片和收發(fā)端的激光器、探測(cè)器均主要由海外廠商所主導(dǎo)。在芯片端，以禾賽科 技為代表的國內(nèi)企業(yè)通過自研專用芯片和 SoC 片上系統(tǒng)芯片，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的性能、更高的集 成度、更低的生產(chǎn)成本；在接收端，國內(nèi)已有廠商在激光器和探測(cè)器領(lǐng)域積極布局，未來可 以通過產(chǎn)業(yè)生態(tài)的合作采購更低成本的國產(chǎn)化部件。
產(chǎn)線生產(chǎn)的自動(dòng)化：激光雷達(dá)生產(chǎn)精密度要求很高，大量生產(chǎn)時(shí)人工裝調(diào)面臨成本高、效 率低的問題，通過對(duì)生產(chǎn)工序進(jìn)行優(yōu)化、并對(duì)生產(chǎn)工站進(jìn)行自動(dòng)化或半自動(dòng)化改造，可以 提高了生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)成本。 訂單需求的規(guī)?；杭す饫走_(dá)最主要的舞臺(tái)便是 L3 及更高階的智能駕駛，現(xiàn)階段激光雷達(dá) 廠商訂單規(guī)模在 10 萬臺(tái)左右，圖達(dá)通預(yù)測(cè)過，當(dāng)圖達(dá)通年出貨量在 10 萬臺(tái)時(shí)，成本將會(huì) 下降到 1000 美金左右，速騰聚創(chuàng)也曾披露，如果訂單規(guī)模達(dá)到 10 萬-100 萬臺(tái)，則硬件價(jià) 格可下探至 200-500 美元。由此可以預(yù)測(cè)到激光雷達(dá)的規(guī)?；a(chǎn)將會(huì)帶來其成本的大幅 下降。
大規(guī)模量產(chǎn)階段，1550nm波長(zhǎng)、FMCW測(cè)距方式的固態(tài)激光雷達(dá)成發(fā)展趨勢(shì)
2025 年后激光雷達(dá)有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。2025 年將會(huì)是 L3 級(jí)別智能駕駛車大規(guī)模量產(chǎn)應(yīng)用的 時(shí)間節(jié)點(diǎn)，屆時(shí)激光雷達(dá)價(jià)格有望降至 500 美元左右，并最終推動(dòng)激光雷達(dá)在乘用車上的大規(guī) 模配置。Yole 預(yù)測(cè) 2025 年后，隨著激光雷達(dá)的大規(guī)模量產(chǎn)和技術(shù)的逐步成熟，1550nm 波長(zhǎng)、 FMCW 測(cè)距方式的固態(tài)激光雷達(dá)方案將成為最終發(fā)展趨勢(shì)。
產(chǎn)業(yè)鏈上下游共振，生態(tài)模式逐步成熟。車載激光雷達(dá)上游為光學(xué)和電子元器件，中游為激光 雷達(dá)整機(jī)廠，下游主要由整車廠（ADAS 車企、Robotaxi/Robobus 自動(dòng)出行服務(wù)商）和 Tier1 廠 商組成。上游光電器件廠商的產(chǎn)品性能和成本不斷改進(jìn)，中游激光雷達(dá)主機(jī)廠技術(shù)路徑快速迭 代，共同推進(jìn)激光雷達(dá)在車載市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展。
（一）上游：海外廠商耕耘已久，收發(fā)模塊國產(chǎn)化可期
激光雷達(dá)上游環(huán)節(jié)較多，按光電器件可分為掃描部件、收發(fā)部件（激光器、探測(cè)器）、光學(xué)部件 （準(zhǔn)直鏡、分束器、擴(kuò)散片、透鏡、濾光片）和信息處理部件（模擬芯片、FPGA），決定著激光 雷達(dá)的性能、成本與可靠性。盡管當(dāng)前整機(jī)廠商的激光雷達(dá)的路線方案各有不同，但在光電器 件的選擇上具備共性，因此能夠與主流整機(jī)廠定點(diǎn)合作的上游光電器件廠商具備較高的成長(zhǎng)確 定性。 收發(fā)部件：國內(nèi)已有布局，國產(chǎn)化替代可期。激光器和探測(cè)器是激光雷達(dá)重要收發(fā)部件，常年 由海外大廠主導(dǎo)，近年來國內(nèi)廠商開始布局。
發(fā)射端激光器代表企業(yè)包括國外的 OSRAM（歐司朗）、AMS（艾邁斯半導(dǎo)體）、Lumentum（魯 門特姆）等，其在消費(fèi)電子市場(chǎng)耕耘已久，并迅速延伸至新興的汽車領(lǐng)域并占據(jù)優(yōu)勢(shì)。國內(nèi)企業(yè) 主要有炬光科技（已上市）、長(zhǎng)光華芯（已上市）、瑞波光電、縱慧光電等，相關(guān)產(chǎn)品性能已逐步 接近海外水平，有望加速國產(chǎn)替代。Yole 數(shù)據(jù)顯示，2019 年全球 VCSEL 市場(chǎng) Lumentum 占據(jù) 49%的市場(chǎng)份額，II-VI（貳陸集團(tuán)）、AMS 分別以 14%、11%的份額緊隨其后，國內(nèi)企業(yè)縱慧光 電達(dá)到 2%的占比。
接收端探測(cè)器主要由 Hamamatsu（濱松）、ON Semiconductor（安森美）、Sony（索尼）等廠商布 局并主導(dǎo)市場(chǎng)。國內(nèi)供應(yīng)商靈明光子（未上市）、宇稱電子（未上市）、芯輝科技（未上市）已前 瞻性地布局 SPAD、SiPM 等新技術(shù)。QYResearch 數(shù)據(jù)顯示，2021 年全球 Si-APD 市場(chǎng)規(guī)模約 77.66 百萬美元，預(yù)計(jì) 2028 年將達(dá)到 116.99 百萬美元，復(fù)合增長(zhǎng)率為 6.45%。其中，中國市場(chǎng)份 額為 5.06%，日本為 35.26%，F(xiàn)irst-sensor、濱淞和 Kyosemi Corporation（日本京都半導(dǎo)體）前三 大廠商占有全球 62.10%的市場(chǎng)份額。
信息處理：海外壟斷，國產(chǎn)差距較大。主要為信息處理部分的主控芯片和模擬芯片，基本由海 外廠商壟斷，國內(nèi)廠商普遍還存在較大差距。 主控芯片一般采用 FPGA，由 Xilinx（賽靈思）、英特爾旗下 Altera、Lattice（萊迪思）三家海外 廠商領(lǐng)跑，國內(nèi)主要的供應(yīng)商有安路科技、紫光國微（002049.SZ）等。 模擬芯片包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、放大器等，用于激光雷達(dá)中的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換和發(fā)光控制，海外的 TI （德州儀器）、ADI（亞德諾）、skyworks（思佳訊）、Infineon（英飛凌）是行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，國內(nèi)模 擬芯片供應(yīng)商有富滿微（300671.SZ）、上海貝嶺（600171.SH）、華潤(rùn)微（688393.SH）、圣邦股份 （300661.SZ）等，在車規(guī)級(jí)產(chǎn)品豐富度和技術(shù)水平上正在加速追趕。
光學(xué)部件：技術(shù)成熟疊加成本優(yōu)勢(shì)，率先迎來發(fā)展機(jī)遇。激光雷達(dá)的光學(xué)部件主要應(yīng)用于掃描 系統(tǒng)以及收發(fā)單元，涉及的產(chǎn)品包括發(fā)射端的準(zhǔn)直鏡、擴(kuò)散片、分束器，接收端的透鏡、濾光 片、分束器以及掃描端的掃描鏡等，代表性廠商有舜宇光學(xué)科技（2382.HK）、炬光科技 （688167.SH）、永新光學(xué)（603297.SH）、藍(lán)特光學(xué)（688127.SH）、水晶光電（002273.SZ）、福晶 科技（00222.SZ）、騰景科技（688195.SH）等。舜宇光學(xué)科技在激光雷達(dá)領(lǐng)域推出應(yīng)用于收發(fā)端 的鏡頭產(chǎn)品和多邊棱鏡等核心零件，在 2021 年獲得超過 20 個(gè)定點(diǎn)合作項(xiàng)目，其中 2 個(gè)項(xiàng)目已 實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；炬光科技多項(xiàng)激光雷達(dá)發(fā)射模組和光學(xué)元器件項(xiàng)目正在同步進(jìn)行，面光源的光束擴(kuò) 散器及高峰值功率固態(tài)激光雷達(dá)光源模塊已于2020年進(jìn)入量產(chǎn)階段；永新光學(xué)先后與Quanergy、 禾賽、Innoviz、麥格納、Innovusion、北醒光子等企業(yè)建立合作，獲得定點(diǎn)合作項(xiàng)目超 10 家， 2021 年度激光雷達(dá)業(yè)務(wù)收入超千萬元；福晶科技配合華為開發(fā)激光雷達(dá)光學(xué)元件，目前實(shí)現(xiàn)小 批量出貨。
光學(xué)部件方面，激光雷達(dá)公司一般為自主研發(fā)設(shè)計(jì)，然后選擇行業(yè)內(nèi)的加工公司完成生產(chǎn)和加 工工序，國內(nèi)供應(yīng)鏈的技術(shù)水平已經(jīng)完全達(dá)到或超越國外供應(yīng)鏈的水準(zhǔn)，同時(shí)具備貼近下游市 場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)，在成本方面也更具競(jìng)爭(zhēng)力，已經(jīng)可以完全替代國外供應(yīng)鏈和滿足產(chǎn)品加工的需求， 有望借激光雷達(dá)之東風(fēng)率先收益。
（二）整機(jī)廠：百家爭(zhēng)鳴，產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同鑄就競(jìng)爭(zhēng)力
中游整機(jī)廠競(jìng)爭(zhēng)激烈，市場(chǎng)格局百花齊放。當(dāng)前激光雷達(dá)技術(shù)路徑尚未收斂，仍處于發(fā)展階段， 正呈現(xiàn)出百花齊放的競(jìng)爭(zhēng)格局。其參與方可分為兩大類：一類是從機(jī)械式向半固態(tài)式方案過渡 的廠商，以 Velodyne、禾賽科技、速騰聚創(chuàng)為典型代表。早期面向 Robotaxi 或者智能駕駛實(shí)驗(yàn) 場(chǎng)景，成為傳統(tǒng)機(jī)械式激光雷達(dá)的先驅(qū)者，近年來開始推出半固態(tài)激光雷達(dá)，尋求在乘用車場(chǎng) 景的應(yīng)用；另一類是直接鎖定半固態(tài)或純固態(tài)的廠商，其中半固態(tài)的有 Valeo、Innoviz、Innovusion、 Luminar、華為、鐳神智能、大疆 Livox，全固態(tài)的有 Ouster、ibeo、大陸、Quanergy。
海外企業(yè)先行，國內(nèi)廠商快速崛起。國外激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)起步較早，包括以老牌機(jī)械式激光雷達(dá) 先行者 Velodyne、法雷奧、IBEO 及半固態(tài)/固態(tài)方案后起之秀 Luminar、Ouster、Innoviz 等。 2020 年以來，隨著 Velodyne、Luminar 等 8 家海外知名激光雷達(dá)公司分別通過 SPAC 合并上市， 海外激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)隨之進(jìn)入更加成熟的階段。國內(nèi)激光雷達(dá)廠商后來跟上，主要有機(jī)械式激光 雷達(dá)廠商禾賽科技、速騰聚創(chuàng)、北科天繪、雷神科技，采用 EMES 方案的一徑科技、以及科技 型企業(yè)大疆 Livox、華為。截止 2021 年 9 月，全球汽車與工業(yè)領(lǐng)域激光雷達(dá)市占率前三為法雷 奧（28%）、速騰聚創(chuàng)（10%）、Luminar（7%），速騰聚創(chuàng)已獲客戶訂單數(shù)位居全球第二。此外， 國產(chǎn)化廠商大疆 Livox、華為、禾賽科技市占率分別為 7%、3%、3%。國內(nèi)廠商快速崛起，有望 在未來趕超海外廠商。
主機(jī)廠與 OEM 和 Tier1 高度捆綁，產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)成為競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵。由于激光雷達(dá)技術(shù)不確定性高、 產(chǎn)品測(cè)試周期長(zhǎng)，為保障激光雷達(dá)穩(wěn)定生產(chǎn)，下游車企和 Tier 1 供應(yīng)商多采取投資的方式，與 激光雷達(dá)廠商達(dá)成產(chǎn)品設(shè)計(jì)、測(cè)試、生產(chǎn)的高度捆綁，通過長(zhǎng)期穩(wěn)定的合作關(guān)系，形成較強(qiáng)的產(chǎn) 業(yè)鏈協(xié)同性和競(jìng)爭(zhēng)力，主機(jī)廠借助長(zhǎng)期穩(wěn)定的合作更能提前鎖定訂單，加快激光雷達(dá)上車速度， 形成長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
