佐思汽研發(fā)布《2023年激光雷達(dá)核心部件產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告》。

隨著我國(guó)智能汽車升級(jí)加速，在“高等級(jí)自動(dòng)駕駛離不開(kāi)激光雷達(dá)”這一認(rèn)知下，激光雷達(dá)正迎來(lái)放量增長(zhǎng)。

激光雷達(dá)的核心部件 激光雷達(dá)硬件可分為掃描模塊、發(fā)射模塊、接收模塊及控制模塊，其中：

發(fā)射模塊負(fù)責(zé)激光源的發(fā)射；

掃描模塊主要作用是通過(guò)掃描器的機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制光的傳播方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定區(qū)域的掃描（轉(zhuǎn)鏡、振鏡、棱鏡等光學(xué)組件）；

接收模塊則負(fù)責(zé)接收返回光（APD、SPAD、SiPM）；

控制模塊主要通過(guò)算法處理生成最終的點(diǎn)云模型，以供后續(xù)自動(dòng)駕駛決策算法參考生成后續(xù)行進(jìn)策略（FPGA、ASIC、SoC等芯片）。

激光雷達(dá)硬件構(gòu)成

圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

發(fā)射模塊有相對(duì)成熟的ToF和具有發(fā)展空間的FMCW；光源有905nm和1550nm兩種選擇；探測(cè)器有主流的APD和新興的SPAD、SiPM；掃描方式可以分為棱鏡方案、轉(zhuǎn)鏡方案、MEMS微振鏡、FLASH和OPA。

發(fā)射模塊：激光光源、激光器全面發(fā)展

1）探測(cè)方式——ToF依舊是主流，F(xiàn)MCW為未來(lái)方向

目前ToF市場(chǎng)相對(duì)成熟、且有著完整的產(chǎn)業(yè)鏈，但生產(chǎn)成本陷入瓶頸，很難再降低；相較ToF，F(xiàn)MCW具有抗干擾性強(qiáng)、測(cè)量距離長(zhǎng)、分辨率高、對(duì)道路障礙物探測(cè)更加敏感等優(yōu)勢(shì)，這可以幫助精確測(cè)量距離和障礙物形狀。此外，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)可以連續(xù)采集數(shù)據(jù)，從而獲得更詳細(xì)的信息。不過(guò)，F(xiàn)MCW目前仍處于初期發(fā)展階段，技術(shù)成熟度較低，離量產(chǎn)裝車還有一段距離。

ToF和FMCW對(duì)比

圖片來(lái)源：光大證券

2）激光光源——905nm向1550nm逐漸演進(jìn)

目前激光雷達(dá)應(yīng)用的主要包括905nm與1550nm光源。雖然905nm光源采用的半導(dǎo)體激光器成本要低于1550nm光源的光纖激光器，但是1550nm光源人眼安全性更高，受日光、大氣散射等干擾更小，更易穿透大氣。

905nm與1550nm激光光源對(duì)比

來(lái)源：《2023年激光雷達(dá)核心部件產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告》

3）激光器——EEL是當(dāng)前主流方案，未來(lái)向VCSEL演進(jìn)

激光器是激光雷達(dá)發(fā)射模塊的重要組成部分，主要方案有邊發(fā)射激光器(EEL)、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)和光纖激光器三種。隨著激光雷達(dá)由機(jī)械式和混合固態(tài)式向固態(tài)式發(fā)展，EEL和光纖激光器將逐漸向VCSEL演進(jìn)。 由于技術(shù)同源、結(jié)構(gòu)類似、應(yīng)用的激光發(fā)射技術(shù)和激光波長(zhǎng)高度重疊，所以天孚通信、中際旭創(chuàng)、光庫(kù)科技等光模塊企業(yè)入局激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)。

主流車載激光雷達(dá)發(fā)射模塊對(duì)比

圖表來(lái)源：《2023年激光雷達(dá)核心部件產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告》

掃描模塊：轉(zhuǎn)鏡、MEMS微振鏡是主流方案，但自研成趨勢(shì)

轉(zhuǎn)鏡和MEMS微振鏡是目前激光雷達(dá)掃描模塊采用的主流方案，雖然Mirrorcle、濱松光子等可以提供多種尺寸的MEMS微振鏡，但是大尺寸的MEMS微振鏡價(jià)格高昂，對(duì)于激光雷達(dá)廠商來(lái)說(shuō)，較高的成本是很難商用的。因此Innoviz、Blickfeld、禾賽科技、嶺緯科技等激光雷達(dá)廠商均自研布局MEMS微振鏡，或是通過(guò)投資/收購(gòu)公司的方式布局MEMS微振鏡，如速騰聚創(chuàng)成立了蘇州希景微機(jī)電，英飛凌收購(gòu)荷蘭Innoluce。

主流車載激光雷達(dá)的掃描模塊對(duì)比

圖表來(lái)源：《2023年激光雷達(dá)核心部件產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告》

接收模塊：APD將逐步被SPAD/SiPM替代

目前激光雷達(dá)所用的接收端主要分APD、SPAD/SiPM兩大路線，這兩種路線其實(shí)同根同源，都是利用二極管的雪崩擊穿效應(yīng)。其中APD受自然光和環(huán)境溫度干擾程度更輕，因而當(dāng)前主流的ToF激光雷達(dá)多采用APD方案。SPAD則是在APD基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，可對(duì)單光子進(jìn)行檢測(cè)，因此具有更高的增益和更遠(yuǎn)的探測(cè)距離。而SiPM則是一組并聯(lián)的SPAD，可有效彌補(bǔ)SPAD對(duì)光強(qiáng)感知能力不足的問(wèn)題。因此，SPAD/SiPM將逐步取代APD。

控制模塊：FPGA仍是主流，LiDAR廠商開(kāi)啟SoC自研

目前激光雷達(dá)主控芯片以FPGA為主，主要實(shí)現(xiàn)時(shí)序控制、波形算法處理、其他功能模塊控制等，一些廠商也會(huì)選擇具有更高運(yùn)行效率和顯著規(guī)模效應(yīng)的ASIC。但隨著市場(chǎng)對(duì)激光雷達(dá)產(chǎn)品的測(cè)遠(yuǎn)能力、點(diǎn)頻以及小型化的要求不斷提升，對(duì)芯片集成度、運(yùn)算能力的要求也越來(lái)越高，而這些正是SoC所具備的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)SoC系統(tǒng)復(fù)雜度更低，成本也顯著降低，適合規(guī)模化批量生產(chǎn)。 雖然FPGA因其多方面的優(yōu)勢(shì)目前仍是激光雷達(dá)的主流主控芯片，但一些LiDAR廠商為了有更大的自主性、性能可靠性，以及提供更好的用戶體驗(yàn)開(kāi)始布局自研SoC。相較外購(gòu)FPGA，自研SoC可以精確匹配雷達(dá)特征，從而節(jié)省成本，更快地實(shí)現(xiàn)采集、處理和分析信息。目前，禾賽科技、Ouster等激光雷達(dá)廠商已開(kāi)始自研SoC芯片。 此外，芯輝科技、國(guó)科光芯、芯視界、飛芯電子、識(shí)光芯科、摩爾芯光、阜時(shí)科技等國(guó)內(nèi)企業(yè)紛紛布局激光雷達(dá)芯片。中國(guó)企業(yè)無(wú)論是在激光雷達(dá)整機(jī)方面，還是在激光雷達(dá)核心零部件方面，均具備很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。為了保護(hù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，科技部對(duì)《中國(guó)禁止出口限制出口技術(shù)目錄》的修訂中，擬限制激光雷達(dá)等技術(shù)出口。

審核編輯 ：李倩