目前搭載激光雷達的小鵬P5、極狐阿爾法S全新HI版等車型已正式交付，威馬M7、智己L7、小鵬G9、哪吒S、阿維塔11等搭載激光雷達的車型，也將在今年上市交付?？梢哉f，2022年是激光雷達應(yīng)用到車型的量產(chǎn)年。
激光雷達運用光頻波段的電磁波對目標(biāo)進行照射并接收回波，通過信號處理獲得目標(biāo)位置、高度、速度等信息，生成目標(biāo)點云圖，實現(xiàn)對目標(biāo)的探測、跟蹤和識別。
車載激光雷達按照機械旋轉(zhuǎn)部件的有無，可分為機械激光雷達、固態(tài)激光雷達、混合固態(tài)激光雷達；按照線束數(shù)量多少可分為單線束激光雷達、多線束激光雷達；按照測距方式可分為ToF測距法、FMCW測距法。
我們認為，自動駕駛的發(fā)展速度最終取決于能否解放駕駛員雙手，既達到L4級別。在算力、基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)速度等綜合技術(shù)能夠支撐L4的應(yīng)用之前，即使有政策支持和車企的激進嘗試，整個自動駕駛產(chǎn)業(yè)難言爆發(fā)。因此在L4之前的階段，激光雷達滲透率的主要動力來源于車企的搭載意愿。由于激光雷達的成本較高，搭載的車型還將繼續(xù)以高端車型為主。未來，如果固態(tài)雷達技術(shù)逐漸成熟，價格降至200美元以下，固態(tài)激光雷達將成為成熟的車載商用傳感器。
（1）產(chǎn)業(yè)鏈
激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈上游主要有激光器、探測器、模擬芯片、FPGA主控芯片、光學(xué)組件，這些元件構(gòu)成了激光雷達的激光發(fā)射系統(tǒng)、光電接收系統(tǒng)、信號采集處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，共同實現(xiàn)激光雷達對目標(biāo)物體的探測功能。中游市場按照所生產(chǎn)激光雷達在掃描系統(tǒng)所使用不同技術(shù)路線可分為機械式激光雷達、MEMS激光雷達、Flash激光雷達和OPA激光雷達等，最后應(yīng)用到下游汽車行業(yè)等領(lǐng)域。
（2）測距方式：ToF為當(dāng)前主流，F(xiàn)MCW仍處于發(fā)展期
ToF與FMCW能夠?qū)崿F(xiàn)室外陽光下較遠的測程（100~250m），是車載激光雷達的優(yōu)選測距方法。ToF即飛行時間測距方法，通過測量光等信號在發(fā)射器和反射器之間的“飛行時間”來計算出兩者間距離。FMCW測距方法通過發(fā)送和接收連續(xù)激光束，把反射光和本地光做干涉并利用混頻探測技術(shù)來測量發(fā)送和接收的頻率差異，再通過頻率差換算出目標(biāo)物的距離。
ToF是目前市場上車載中長距激光雷達的主流方案，ToF激光雷達系統(tǒng)主要包括發(fā)射模塊、接收模塊、控制及信號處理模塊和掃描模塊。FMCW激光雷達整機和上游產(chǎn)業(yè)鏈仍處于發(fā)展期。FMCW與ToF技術(shù)相比具備靈敏度高、探測距離遠、抗干擾能力強、能夠直接測速的優(yōu)點，但在短期很難達到較高集成度的情況下，F(xiàn)MCW激光雷達成本較高，F(xiàn)MCW激光雷達的硅光芯片化有望推動成本下降或為發(fā)展趨勢。
（3）發(fā)射模塊：有望實現(xiàn)發(fā)射端的VCSEL取代EEL，F(xiàn)MCW光源處于發(fā)展期
在激光雷達芯片化架構(gòu)趨勢下，發(fā)射端逐漸采用平面化的激光器器件。EEL因具備高發(fā)光功率密度被廣泛用作激光發(fā)發(fā)射器器件，EEL發(fā)光面位于半導(dǎo)體晶圓的側(cè)面，需經(jīng)過繁復(fù)地處理后才能使用，工藝上依賴人工裝調(diào)難以標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。而VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）發(fā)光面與半導(dǎo)體晶圓平行，在工藝上與EEL相比更具優(yōu)勢；并且近年來國內(nèi)外開發(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，彌補了傳統(tǒng)的VCSEL激光器發(fā)光密度功率低的缺陷。未來VCSEL有望逐漸取代EEL，并且激光發(fā)射器的波長有望從905nm向1550nm演進。
FMCW激光雷達的光源不同于ToF激光雷達，窄線寬的線性調(diào)頻光是實現(xiàn)相干檢測的基礎(chǔ)。目前商用的能夠?qū)崿F(xiàn)窄線寬輸出的激光器有四種類型：分布式反饋激光器（DFB）、分布式布拉格反射激光器（DBR）、外腔激光器以及通過窄線寬激光器的種子元加上外調(diào)制的方案。
上述四種解決方案各自存在問題，DFB激光器、DBR激光器頻率功率起伏大、線性度差，外腔激光器量產(chǎn)困難，外調(diào)制方案各項性能最優(yōu)，但成本過高難以實現(xiàn)商業(yè)化。同時，以上方案還共同存在功率不足的問題。FMCW激光雷達的光源解決方案仍處于發(fā)展期。
（4）掃描模塊：混合固態(tài)方案是當(dāng)前上車的主流
根據(jù)掃描系統(tǒng)方案，激光雷達可分為機械式、混合固態(tài)（包括轉(zhuǎn)鏡式、MEMS）和全固態(tài)（包括Flash和OPA）。基于ToF方案的混合固態(tài)方案是當(dāng)前上車的主流。混合固態(tài)激光雷達比機械式成本低、比純固態(tài)(OPA、FLASH)方案成熟，易實現(xiàn)商業(yè)化推廣，是第一個通過車規(guī)級規(guī)定、成本可控、滿足車企性能要求、可實現(xiàn)批量供貨的技術(shù)方案。目前混合固態(tài)激光雷達包括轉(zhuǎn)鏡、棱鏡、MEMS等，均采用ToF方案。
（5）探測模塊：SPAD/SiPM具有更高靈敏度
激光探測的核心器件是光電探測器，能把光能轉(zhuǎn)換成電信號，主要要求包括頻帶寬、靈敏度高、線性輸出范圍寬、噪聲低等。激光雷達探測器主要分為光電二極管（PD）、雪崩二極管（APD）、單光子雪崩二極管（SPAD）和硅光電倍增管（SiPM）四種，APD目前是激光雷達的主流探測器。
SPAD工作在蓋革模式，能夠達到106量級的增益。SiPM由SAPD陣列并聯(lián)組成，與APD相比，SPAD/SiPM具有靈敏度高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。SPAD/SiPM可探測距離超過200m、5%的低反射率目標(biāo)，在明亮的陽光下也能工作，在具備較高分辨率的同時可采用小光圈與固態(tài)設(shè)計集成到汽車中，正成為新興激光雷達探測器。
（6）競爭格局
激光雷達市場參與者眾多，競爭格局較為分散，具有較強競爭力的廠商主要集中在中國、美國和歐洲。激光雷達市場份額分布較為分散。VALEO為激光雷達頭部企業(yè)，占據(jù)28%的市場份額，而中國企業(yè)速騰聚創(chuàng)、大疆、圖達通、華為和禾賽科技分別占據(jù)10%、7%、3%、3%和3%的市場份額。
（7）未來趨勢
激光雷達未來或向純固態(tài)方向演進，F(xiàn)MCW方案短期受制于成本。激光雷達從研發(fā)之初的單點式、單線掃描式，到后來的多線掃描式，再到技術(shù)方案不斷創(chuàng)新的固態(tài)式、FMCW式，以及如今芯片化的發(fā)展趨勢，不斷進行技術(shù)迭代。FMCW對硅光芯片的要求比光通信產(chǎn)品更苛刻、成本在短期內(nèi)難以降下來，工藝仍需時間成熟，而固態(tài)式的普及是當(dāng)下的發(fā)展趨勢。
