循序漸進(jìn)的技術(shù)路線

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，也在驅(qū)使激光雷達(dá)公司根據(jù)企業(yè)自身情況，持續(xù)改進(jìn)產(chǎn)品的研發(fā)和技術(shù)推進(jìn)路線。

目前根據(jù)掃描方式的不同，激光雷達(dá)大致可分為機(jī)械式、半固態(tài)和固態(tài)三種類型。

機(jī)械式是當(dāng)下應(yīng)用最多的激光雷達(dá)，技術(shù)也最為成熟。其原理是通過(guò)內(nèi)部發(fā)射和接收模塊橫向360°的旋轉(zhuǎn)，從而覆蓋周圍環(huán)境，激光線束則通過(guò)豎向排列形成照射面，分辨率與線束數(shù)量成正比：發(fā)射的激光線束越多，接受的信息量也越大。

盡管如此，機(jī)械式激光雷達(dá)仍存在許多局限性。因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械式激光雷達(dá)體積較大、調(diào)試復(fù)雜，因而難以滿足車規(guī)級(jí)要求，使用壽命也相對(duì)較短。更為重要的是，機(jī)械結(jié)構(gòu)生產(chǎn)成本較高，導(dǎo)致其難以規(guī)模量產(chǎn)裝車。

速騰聚創(chuàng)機(jī)械式激光雷達(dá) 圖片來(lái)源：速騰聚創(chuàng)官網(wǎng)

隨著技術(shù)的不斷演進(jìn)，半固態(tài)和固態(tài)激光雷達(dá)逐漸登上舞臺(tái)。相較機(jī)械式，半固態(tài)和固態(tài)激光雷達(dá)不僅精度更高，而且因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)件的縮減，大大降低了成本。國(guó)信證券研報(bào)認(rèn)為，機(jī)械式激光雷達(dá)朝半固態(tài)及固態(tài)方向的演進(jìn)，其平均價(jià)格將由2021年的1500美元/顆，降至2025年的400美元/顆。

半固態(tài)激光雷達(dá)以MEMS振鏡和轉(zhuǎn)鏡為主，相當(dāng)于將機(jī)械式的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)微型化；固態(tài)激光雷達(dá)則更進(jìn)一步，內(nèi)部不再需要機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，使其掃描速度更快，精度更高，可控性更好，成本也更為低廉。

根據(jù)形式的不同，固態(tài)雷達(dá)可分為泛光面陣式（FLASH）和光學(xué)相控陣（OPA）兩種類型。其中FLASH通過(guò)高密度的激光源陣列，在短時(shí)間內(nèi)直接發(fā)射區(qū)域激光，再以高靈敏度的接收器，來(lái)完成對(duì)環(huán)境周圍圖像的繪制；OPA則通過(guò)多個(gè)光源組成陣列，通過(guò)控制各光源發(fā)光時(shí)間差，形成特定方向上的主光束，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同方向的掃描。

相較機(jī)械式和半固態(tài)，固態(tài)激光雷達(dá)的精度能夠達(dá)到毫米級(jí)，由于取消機(jī)械結(jié)構(gòu)，雷達(dá)的體積進(jìn)一步縮小，不僅降低了成本，也延長(zhǎng)了使用壽命，更容易滿足車載應(yīng)用的實(shí)際需求。

圖片來(lái)源：人人都愛(ài)物聯(lián)網(wǎng)

楊永成認(rèn)為，測(cè)距是激光雷達(dá)相較攝像頭視覺(jué)方案最大的優(yōu)勢(shì)所在?！叭搜郾旧韺?duì)測(cè)距不敏感，攝像頭想測(cè)距，得用算法算半天，而且在特殊情況下還會(huì)失靈。激光雷達(dá)能直接帶來(lái)準(zhǔn)確的測(cè)距，固態(tài)激光雷達(dá)更是如此。”

在許多企業(yè)看來(lái)，OPA是車載激光雷達(dá)最完善的使用方案，但技術(shù)壁壘也相應(yīng)最高。OPA陣列密度越高，能量越集中，因而要求陣列單元尺寸在波長(zhǎng)的一半以內(nèi)，由于激光雷達(dá)的工作波長(zhǎng)均在1μm左右，所以陣列單元的尺寸必須不大于500nm。這也意味其對(duì)加工精度有著極高的要求。

與一般激光雷達(dá)相比，車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)需滿足更嚴(yán)苛的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，使用環(huán)境在-40-105℃的溫度范圍內(nèi)，而消費(fèi)級(jí)和工規(guī)級(jí)一般在100℃以下；車規(guī)級(jí)的使用壽命需達(dá)到15年，而消費(fèi)級(jí)和工規(guī)級(jí)一般在10年以下。對(duì)于高精度要求的固態(tài)雷達(dá)而言，達(dá)成以上標(biāo)準(zhǔn)無(wú)疑更具挑戰(zhàn)。

除此之外，激光雷達(dá)同時(shí)涉及光、電等領(lǐng)域；由于OPA需要芯片支撐，還包括集成電路材料學(xué)；同時(shí)因?yàn)槠浔举|(zhì)是通信，又關(guān)系到軟件協(xié)議。楊永成在接受采訪時(shí)表示，激光雷達(dá)尤其是固態(tài)雷達(dá)，是集中度非常高的行業(yè)，需要匯聚大量行業(yè)相關(guān)人才共同開(kāi)放，這也使車載固態(tài)雷達(dá)的規(guī)模化應(yīng)用難度陡增。

目前，從事固態(tài)激光雷達(dá)研發(fā)的公司包括力策科技和洛微科技等，但由于車載激光雷達(dá)的高門(mén)檻，至今未能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；囕d應(yīng)用。

2022年世界人工智能大會(huì)上展示的激光雷達(dá) 圖片來(lái)源：視覺(jué)中國(guó)

同時(shí)，半固態(tài)和固態(tài)激光雷達(dá)仍有其局限性。國(guó)盛證券研報(bào)認(rèn)為，半固態(tài)和固態(tài)只能做到 120°的水平視場(chǎng)掃描；而機(jī)械式能夠達(dá)到360°掃描，且視場(chǎng)范圍內(nèi)測(cè)距能力的均勻性也更有優(yōu)勢(shì)。

由于機(jī)械式技術(shù)相對(duì)成熟，成立時(shí)間較早的Velodyne、法雷奧、禾賽科技、速騰聚創(chuàng)等行業(yè)先行者多應(yīng)用此類方案，但與此同時(shí)，這些主流供應(yīng)商也不忘逐漸向半固態(tài)和固態(tài)的技術(shù)路線過(guò)渡。如法雷奧、速騰聚創(chuàng)等公司均在近一兩年推出半固態(tài)產(chǎn)品。

而行業(yè)中的后起之秀，如Luminar、華為、大疆旗下的覽沃科技（Livox）等，則更傾向于直接進(jìn)行半固態(tài)、固態(tài)方案的研發(fā)，以期實(shí)現(xiàn)“彎道超車”。目前，Luminar的方案已應(yīng)用到蔚來(lái)ES7、飛凡R7等新車型上；Livox首度搭載于小鵬P5；華為憑借Huawei INSIDE整體解決方案，將激光雷達(dá)集成于北汽極狐、長(zhǎng)安阿維塔等品牌旗下車型。

《全球汽車激光雷達(dá)市場(chǎng)預(yù)測(cè)》指出，目前機(jī)械式激光雷達(dá)仍然占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位，2021年出貨量達(dá)到1.69萬(wàn)顆，市場(chǎng)規(guī)模為12億美元，占據(jù)整個(gè)市場(chǎng)的98.3%。不過(guò)，2021年機(jī)械式的市場(chǎng)份額為94%，相較2020年略微下降了1個(gè)百分點(diǎn)。這些下降的市場(chǎng)份額正是被半固態(tài)、固態(tài)不斷占據(jù)，也表明了行業(yè)的技術(shù)趨勢(shì)所在。

在機(jī)械式占據(jù)主流的同時(shí)，（半）固態(tài)激光雷達(dá)的份額也在不斷提升 圖片來(lái)源：ICV

據(jù)ICV預(yù)測(cè)，到2026年，汽車激光雷達(dá)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到212億美元，機(jī)械和（半）固態(tài)激光雷達(dá)的數(shù)量將分別增加到570萬(wàn)顆和120萬(wàn)顆，分別占93.4%和6.6%。

崛起的中國(guó)力量

目前，全球激光雷達(dá)市場(chǎng)呈現(xiàn)百花齊放的競(jìng)爭(zhēng)格局。由于起步較早，以機(jī)械式汽車激光雷達(dá)為主的歐美發(fā)達(dá)國(guó)家企業(yè)，仍占據(jù)全球市場(chǎng)的70%。不過(guò)作為全球最大的汽車市場(chǎng)，由中國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈孵化的激光雷達(dá)企業(yè)正在快速崛起。

當(dāng)下，中國(guó)已匯聚一批具有一定市場(chǎng)規(guī)模的激光雷達(dá)企業(yè)。Yole披露的數(shù)據(jù)顯示，自2018年以來(lái)，全球范圍內(nèi)ADAS前裝定點(diǎn)數(shù)量約有55個(gè)，其中來(lái)自中國(guó)的激光雷達(dá)公司占到一半，禾賽科技以27%反超法雷奧排名全球第一，速騰聚創(chuàng)以16%的數(shù)量排名中國(guó)第二、全球第三。

該機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，2022年將有超過(guò)20萬(wàn)顆的激光雷達(dá)交付上車，出貨量前五名占全球總量的84%，其中來(lái)自中國(guó)將達(dá)到三家，依次為禾賽科技、速騰聚創(chuàng)和華為。

2022年，中國(guó)激光雷達(dá)企業(yè)前裝定點(diǎn)數(shù)量將占全球一半 圖片來(lái)源：Yole

值得一提的是，中國(guó)激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)張并不局限于激光雷達(dá)公司本身，而是朝著完整生態(tài)系統(tǒng)的方向發(fā)展。Yole高級(jí)技術(shù)和市場(chǎng)分析師Pierrick Boulay表示：“中國(guó)有幾家企業(yè)專門(mén)盯上了提供組件、設(shè)計(jì)和軟件的蛋糕。"

目前，除中游的速騰聚創(chuàng)、禾賽科技、覽沃科技、賽瞳科技、圖達(dá)通、鐳神智能、華為等激光雷達(dá)公司外，用于組建激光雷達(dá)的激光器、探測(cè)器、芯片、掃描模塊和其他部件等板塊，均有大量中國(guó)企業(yè)入局：如面向激光器的炬光科技、瑞科激光、創(chuàng)鑫激光；面向探測(cè)器的阜時(shí)科技、光特科技、宇稱電子；面向芯片的芯視界、安路科技、圣邦等，形成了規(guī)模龐大的上游產(chǎn)業(yè)鏈。

而位于下游的除乘用車制造商外，還包括物流、智能基礎(chǔ)設(shè)施、Robotaxi和配送機(jī)器人等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。這些領(lǐng)域在中國(guó)的密集發(fā)展，也為激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)營(yíng)造出強(qiáng)大而多樣的需求。

更重要的是，相較依賴于外部制造的海外激光雷達(dá)公司，諸如速騰聚創(chuàng)、禾賽科技等中國(guó)汽車頭部企業(yè)，已經(jīng)發(fā)展了自身的制造能力，Yole認(rèn)為，中國(guó)激光雷達(dá)企業(yè)將在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)方面擁有更多控制權(quán)。

中國(guó)激光雷達(dá)公司的崛起，也直接影響到海外品牌的市場(chǎng)份額及生產(chǎn)環(huán)境。2019年末，激光雷達(dá)Velodyne決定裁掉中國(guó)辦公室，并將在華銷售模式從直銷模式恢復(fù)到“代理模式”，基本放棄中國(guó)市場(chǎng)。分析人士認(rèn)為，Velodyne的退出表明，面對(duì)技術(shù)、質(zhì)量上升、成本更低的中國(guó)對(duì)手，海外品牌優(yōu)勢(shì)不再，在競(jìng)爭(zhēng)中已經(jīng)難以為繼。

國(guó)信證券研報(bào)預(yù)測(cè)，到2025年，中國(guó)乘用車激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到241億元，是2021年的18倍以上，占全球規(guī)模的45%。從需求量及滲透率角度，2025年國(guó)內(nèi)乘用車激光雷達(dá)需求量預(yù)計(jì)達(dá)到948萬(wàn)顆，是去年的73倍，滲透率則由去年的0.2%增至2025年的14.7%。在市場(chǎng)的熱烈需求下，隨著產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)的不斷健全完善，中國(guó)激光雷達(dá)有望占據(jù)更高的份額，并在汽車產(chǎn)業(yè)的智能化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)型中進(jìn)一步確立主導(dǎo)地位。

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