激光雷達的分類：從機械式到固態(tài)化

機械式激光雷達技術(shù)成熟度較高，供應(yīng)鏈成熟，但由于固有缺陷（機械部件壽命短、成本高、 體積大、調(diào)試裝配復(fù)雜等），目前車企宣布的L3量產(chǎn)車項目均選用固態(tài)/混合固態(tài)激光雷達 方案。 目前混合固態(tài)激光雷達技術(shù)已初步成熟，各家廠商量產(chǎn)項目陸續(xù)落地。

固態(tài)激光雷達技術(shù)方案包括光相控陣（OPA）和FLASH兩種，具有數(shù)據(jù)采集速度快、分辨率高、 成本低等特點，但目前技術(shù)成熟度較低。

激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈——上游

激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈上游包含激光發(fā)射、激光接收、掃描系統(tǒng)和信息處理四大部分，分別對應(yīng)激光器、探測器、 掃描器(及其它光學組件)、芯片等零部件。

激光雷達工作原理和組成

激光雷達由發(fā)射模塊、接收模塊、主控模塊以及掃描模塊（如有）構(gòu)成。主控模塊首先發(fā)射信號 到發(fā)射模塊，激光驅(qū)動驅(qū)動激光器(如EEL、VCSEL等)發(fā)射激光脈沖，再通過發(fā)射光學系統(tǒng)發(fā)射激 光，到達物體返回后接收模塊接收回波，經(jīng)由接收光學系統(tǒng)到達探測器(如APD、SiPM、SPAD等), 最終傳至模擬前端，再進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，到達主控模板。部分激光雷達擁有掃描模塊，則主控模塊 可直接到達掃描器或激光器先經(jīng)過掃描器再回到發(fā)射光學系統(tǒng)。

激光雷達革命性技術(shù)架構(gòu)

根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研和專家交流，招商通信團隊認為：機械式激光雷達被普遍認為無法達到上車標準。短期 內(nèi)，以TOF方式為測距原理的半固態(tài)激光雷達仍將占據(jù)市場的主要份額，一維、二維或MEMS等掃描方 式的技術(shù)路徑將會共存；長期來看，固態(tài)FMCW是未來的技術(shù)路徑。

激光雷達市場規(guī)模&原材料BOM拆分

激光雷達出貨量&市場規(guī)模：根據(jù)沙利文預(yù)測，受無人駕駛車隊規(guī)模擴張、激光雷達在ADAS中滲透率增加等因 素推動，激光雷達整體市場預(yù)計將呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢，至2025年全球市場規(guī)模為135.4億美元（約合914億元）；其中，中國激光雷達市場規(guī)模將達到43.1億美元（約合291億元）； 基于蔚來ET7、小鵬G9等熱款車型的交付，預(yù)計22年車載激光雷達出貨量為15萬臺，23年激光雷達出貨量規(guī)模 在30~60萬臺。

Flash 的成本結(jié)構(gòu)按發(fā)射模組、接受模組、光學系統(tǒng)、核心 IC 分類；根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研，如果整個雷達 $1000 ： (1)發(fā)射模組即 VCSEL 加驅(qū)動$100-$200,占比 20%；(2)接收端占 30%，對應(yīng)$300；(3)光學系統(tǒng)占比15-20%， 對應(yīng)$150~$200；(4)剩下的一些 IC 部分成本，像 FPGA、跨阻放大器、AD 芯片、點云管理、memory 等加起 來占比 30%，對應(yīng)$300。

發(fā)射模塊：VCSEL逐步取代EEL，905、1550或?qū)⒐泊?/span>

激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈——發(fā)射系統(tǒng)

激光發(fā)射系統(tǒng)：系激勵源周期性地驅(qū)動激光器，發(fā)射激光脈沖，激光調(diào)制器通過光束控制器 控制發(fā)射激光的方向和線數(shù)，最后通過發(fā)射光學系統(tǒng)，將激光發(fā)射至目標物體。激光雷達發(fā) 射模組：包含激光雷達面光源和激光雷達線光源，以激光光源和光學整形元器件為主要組成 部分，負責產(chǎn)生激光雷達探測所需要的特定形態(tài)和功率的激光光斑。

激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈——發(fā)射系統(tǒng)-激光器

激光的產(chǎn)生來自于激光發(fā)射器，有半導(dǎo)體激光器、固體激光器、光纖激光器和二氧化碳氣體激光器四種 類型。激光雷達的光源選擇需要關(guān)注人眼安全問題、 穩(wěn)定性和可靠性、成本、量產(chǎn)的可能性。

無人駕駛大多采用半導(dǎo)體激光器，?從驅(qū)動方式來看主要包括：邊緣發(fā)出的邊緣發(fā)射激光器（EEL）和 激光垂直于頂面的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）；?從光源波長來看主要包括：905nm光源和 1550nm光源。不同光源及發(fā)射形式的選擇影響射出光的能量大小，繼而影響光源可達到的探測范圍深 度。 目前1550nm激光器一般配備光纖激光器，EEL和VCSEL適合的波長仍為905nm。

激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈——發(fā)射系統(tǒng)-激光器-驅(qū)動

垂 直 腔 面 發(fā) 射 激 光 器 （ VCSEL ， Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）：的激光發(fā)射方向垂直于半導(dǎo)體 襯底表面，激光束呈圓形對稱。VCSEL 主要結(jié)構(gòu)由p型和n型兩個分布式布拉格 反射鏡（DBR）及中間的有源區(qū)構(gòu)成。 VCSEL腔長量級與波長相近，容易實現(xiàn) 單縱模激射，并具有出色的光束質(zhì)量， 適用于數(shù)據(jù)通信及各種傳感領(lǐng)域。

激光雷達廠商有轉(zhuǎn)向VCSEL激光器的優(yōu)勢：VCSEL 相較于傳統(tǒng)的IRLED、EEL半導(dǎo)體芯片而 言，它具有窄光譜、低功耗、低溫漂等特點；采用VCSEL激光器作為面光源的電光轉(zhuǎn)換效率、 集成度和可制造性更高。VCSEL封裝與LED一樣簡單，成本優(yōu)勢明顯。綜合上述優(yōu)勢， VCSEL定會成為3D傳感市場潛力最大的產(chǎn)品。

VCSEL激光器集合了紅外邊發(fā)射激光器的很多優(yōu)點，采用更優(yōu)質(zhì)的激光源，既像紅外LED非常適合大規(guī)模 晶圓級生產(chǎn)，工藝和封裝成本較低，又有邊發(fā)射激光器非常好的光譜和較高的光密度特性；它還有溫度漂 移非常低的特征，從低溫到高溫每組VCSEL的典型漂移僅為0.07nm/K。這是其他光源很難做到的，這也是 被蘋果選中作為Face ID光源的重要原因。這是用于VCSEL的架構(gòu)決定了它可以在許多光源的選擇中勝出。

VCSEL芯片具有光電轉(zhuǎn)換效率高、發(fā)散角小、光束質(zhì)量好、波長穩(wěn)定性好、可靠性高、閾值電流小、功耗 低等優(yōu)點，且易于與光纖耦合，易于單縱模發(fā)射和實現(xiàn)高調(diào)制頻率，加上易于制備二維發(fā)光陣列，大批量 生產(chǎn)成本可控，但輸出功率及電光效率較邊發(fā)射激光芯片低。

光學系統(tǒng)：國內(nèi)供應(yīng)鏈優(yōu)勢顯著，壁壘在于質(zhì)量管控&一致性

光學部分——ONE PAGE SLIDES

國內(nèi)供應(yīng)鏈優(yōu)勢顯著，壁壘在于質(zhì)量管控&一致性。光學部分是以發(fā)射和接收這兩個二極管展開的光通道， 包括反射鏡，透鏡，棱鏡還有窗口玻璃等。光學部分在整個激光雷達BOM成本的占比在10%~15%左右。其 中，轉(zhuǎn)鏡50%；窗口片：20%；透鏡、準直鏡、濾光片30%。

光學部分供應(yīng)商主要有兩類玩家：（1）一類是消費電子光學廠商（舜宇光學、永新光學等），在部分精度 和壁壘不高的光學元件的量產(chǎn)控本方面有一定優(yōu)勢；（2）另一類是光通信領(lǐng)域的廠商（天孚通信、中際旭 創(chuàng)、騰景科技等），更擅長波的控制，濾光片、窗口片等產(chǎn)品更具性能優(yōu)勢；并且在光電封裝及光路設(shè)計方 面優(yōu)勢更強，產(chǎn)線和技術(shù)均可復(fù)用。

激光雷達光子傳輸原理

激光雷達(含掃描模塊)光子傳輸原理為：發(fā)射單元激光器發(fā)射激光束，通過發(fā)射光學系統(tǒng)--激光擴束 器改變光斑的空間形狀分布，分束鏡通過折射分出多束光束，經(jīng)過反光鏡和準直鏡到達窗口片并傳輸 光束到目標物體上；光束到達物體返回后由窗口片接收回波，通過掃描器后再次途經(jīng)準直鏡維持光束 的準直性，由環(huán)形鏡傳輸?shù)綖V光片(允許特定光纖通過）并進入到光闌，通過長焦鏡頭聚焦光束至光 電探測器，最終可由模擬前端芯片或其它主控模塊硬件處理信息。

激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈——光學組件

車載激光雷達和光通信-光器件實際上有很多相似之處。激光雷達中的激光器、探測器和光學 組件等核心器件與光通信領(lǐng)域中的器件非常相似，除了各自的性能要求和可靠性要求存在一 定的差異外，產(chǎn)品的基本形態(tài)及功能基本一致。根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研，目前從事激光雷達領(lǐng)域的研 發(fā)人員有一半來自于光通信領(lǐng)域。通過對表現(xiàn)、封裝、可靠性標準、量價等多維度對比，激光產(chǎn)業(yè)研究專家羅百輝認為車載激光雷達同早期的光器件比較類似，但發(fā)展前景廣闊。透鏡和棱鏡等傳統(tǒng)光學元器件，定制化加規(guī)模化效應(yīng)有望帶來行業(yè)新增量。作為傳統(tǒng)的光學器件，透 鏡和棱鏡等產(chǎn)品工藝相對成熟。但是客戶側(cè)定制化的需求旺盛，將顯著增加產(chǎn)品附加值，同時大客戶 帶來的出貨規(guī)模化效應(yīng)將進一步降低產(chǎn)品成本，提升競爭力。

接收模塊：國內(nèi)廠商走向車規(guī)，從APD向SPAD、SiPM進階

探測器——激光雷達光電探測器發(fā)展歷程

在激光接收層面，根據(jù)光電探測器性能主要分為PIN PD、APD、SPAD和SiPM四類。 

1. PIN PD增益很小、成本更低，適用于存在相干增益且不帶噪聲FMCW測距。

2. APD技術(shù)較為成熟，是使用最為廣泛的光電探測器件。 

3. SPAD理論增益能力是APD的一百萬倍以上，探測器效率的提高直接提高了激光雷達的探測 范圍和分辨率，適合面光源，能量較為發(fā)散，難以到達遠距離探測的Flash激光雷達。

4. SiPM是多個SPAD的陣列形式，通過大尺寸陣列獲得更高的可探測范圍以及配合陣列光源使 用，采用成熟CMOS半導(dǎo)體工藝制造，且電路結(jié)構(gòu)簡單，工作電壓較低，用于高級激光雷達。

探測器——市場規(guī)模

雪崩光電二極管（APD）適用于激光測距儀、基于aid的控制算法的量子傳感、遠程光纖通信和 正電子發(fā)射層析成像等，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航空航天、國防、商業(yè)、電信、醫(yī)療保健等下游領(lǐng) 域。這些領(lǐng)域和技術(shù)的蓬勃發(fā)展，為APD行業(yè)創(chuàng)造了新的增長空間。根據(jù)Maximize Market Research，2019年全球雪崩光電二極管（APD）市場估值為13013萬美元，預(yù)計到2027年將 達到17598萬美元，年復(fù)合增長率為3.85%。

SiPM采用大批量CMOS工藝生產(chǎn)，成本較低。SiPM應(yīng)用領(lǐng)域包括生物光子學、激光雷達和3D 測距、高能物理、空氣粒子物理、分類和回收、危險和威脅檢測、熒光光譜、閃爍體、醫(yī)學成 像等，尤其在汽車激光雷達和工業(yè)激光雷達領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。根據(jù)kbvresearch，預(yù)計 2027年全球SiPM市場規(guī)模將達到1億9080萬美元，年復(fù)合增長率為7%。

探測器——單光子雪崩光電二極管（SPAD）

單光子雪崩光電二極管（Single Photon Avalanche Diode，SPAD）是工作在蓋革模式下的 APD，器件兩端的反向偏壓高于其擊穿電壓。此時器件內(nèi)部電場極高，單個光子就可觸發(fā)雪 崩效應(yīng)產(chǎn)生能被外部探測的雪崩電流，因此被稱為單光子雪崩光電二極管。

在雪崩倍增效應(yīng)下，電流隨著時間呈指數(shù)級增加，從而產(chǎn)生雪崩電流脈沖。理論上雪崩倍增 過程一旦被觸發(fā)便不會停止，光生電流在納秒內(nèi)被增加到毫安培量級，因此需要在光生電流 增大到損壞器件之前結(jié)束雪崩。

SPAD以極快的響應(yīng)速度和極高的靈敏度等特性，成為弱光探測和高速成像研究領(lǐng)域的熱點 技術(shù)之一。但SPAD芯片技術(shù)難點較多，既包括器件物理層面的問題，如提升小像素的光子探 測效率（PDE），也涵蓋電路設(shè)計和制造工藝方面的問題。

本報告主要分析了中國毫米波雷達產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品、市場規(guī)模、市場應(yīng)用及核心零部件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況及行業(yè)主要企業(yè)發(fā)展情況，行業(yè)發(fā)展趨勢等內(nèi)容，總結(jié)分析了毫米波雷達在各領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展情況，并提供切實可行投資建議。

報告目錄

第一章 毫米波雷達產(chǎn)業(yè)概述    

第一節(jié) 毫米波雷達定義及原理 

一、毫米波雷達定義   

二、毫米波雷達工作原理   

第二節(jié) 毫米波雷達產(chǎn)品分類    

一、制導(dǎo)雷達、火控雷達   

二、目標檢測雷達      

三、毫米波對地觀測雷達   

四、毫米波近距探測雷達   

五、汽車雷達      

第三節(jié) 毫米波雷達產(chǎn)品特點分析 

第二章 毫米波雷達技術(shù)分析及趨勢

第一節(jié) 毫米波雷達發(fā)展歷程    

一、毫米波雷達發(fā)展歷程   

二、毫米波雷達全球雷達頻段分配情況   

第二節(jié) 毫米波雷達基本技術(shù)    

一、毫米波雷達系統(tǒng)架構(gòu)   

二、天線      

三、射頻      

四、數(shù)字信號處理      

第三節(jié) 毫米波雷達核心技術(shù)發(fā)展水平    

一、毫米波雷達系統(tǒng)設(shè)計   

二、毫米波雷達頻率源      

三、毫米波雷達天線設(shè)計   

四、毫米波雷達成像   

第四節(jié) 毫米波雷達技術(shù)發(fā)展趨勢    

一、相控陣雷達技術(shù)   

二、前端單片微波集成電路（MMIC）    

三、雷達天線高頻PCB板  

四、平板縫隙陣列天線設(shè)計      

五、多維度探測技術(shù) 

第三章 毫米波雷達市場發(fā)展現(xiàn)狀    

第一節(jié) 毫米波雷達行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀    

一、國內(nèi)外毫米波雷達市場分析      

二、毫米波雷達國產(chǎn)化發(fā)展      

三、國內(nèi)毫米波雷達市場規(guī)模   

第二節(jié) 毫米波雷達市場競爭分析    

一、國外毫米波雷達廠商競爭分析   

二、國內(nèi)毫米波雷達廠商競爭分析   

第三節(jié) 毫米波雷達應(yīng)用領(lǐng)域分析    

一、汽車      

二、無人機   

三、安防      

四、智能交通      

五、其他      

第四節(jié) 毫米波雷達投融資動態(tài) 

第五節(jié) 國內(nèi)毫米波雷達產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題 

一、行業(yè)整體競爭力偏弱   

二、人才極度短缺      

三、企業(yè)資金壓力大   

四、開發(fā)周期長  

第四章 毫米波雷達在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用分析    

第一節(jié) 毫米波雷達在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用    

一、車載毫米波雷達功能實現(xiàn)   

二、車載毫米波雷達優(yōu)勢分析   

三、車載毫米波雷達在汽車系統(tǒng)中的使用      

第二節(jié) 車載毫米波雷達主要產(chǎn)品介紹    

一、按頻率分類   

二、按型號分類   

第三節(jié) 汽車領(lǐng)域?qū)撩撞ɡ走_的市場需求及趨勢分析 

一、車載毫米波雷達替代進程   

二、汽車毫米波雷達市場規(guī)模   

三、車載毫米波市場需求驅(qū)動力      

四、車載毫米波雷達產(chǎn)品發(fā)展趨勢分析   

第四節(jié) 汽車領(lǐng)域毫米波雷達主要廠商分析    

一、國外廠商分析      

二、國內(nèi)廠商分析  

第五章 毫米波雷達在無人機領(lǐng)域的應(yīng)用分析

第一節(jié) 毫米波雷達在無人機領(lǐng)域的應(yīng)用 

一、無人機避障   

二、無人機高度測量   

第二節(jié) 無人機領(lǐng)域主要產(chǎn)品分析    

一、無人機避障問題亟待解決   

二、無人機避障系統(tǒng)分類   

三、基于毫米波技術(shù)的高度測量計   

第三節(jié) 毫米波雷達主要產(chǎn)品介紹    

一、避障雷達      

二、雷達高度計   

第四節(jié) 無人機領(lǐng)域?qū)撩撞ɡ走_的市場需求及趨勢分析

第六章 毫米波雷達在安防領(lǐng)域的應(yīng)用分析    

第一節(jié) 毫米波雷達在安防領(lǐng)域的應(yīng)用    

一、安防檢測體系概述      

二、安防毫米波雷達優(yōu)勢   

第二節(jié) 安防領(lǐng)域主要產(chǎn)品分析 

第三節(jié) 毫米波雷達主要產(chǎn)品介紹    

第四節(jié) 安防領(lǐng)域?qū)撩撞ɡ走_的市場需求及趨勢分析 

第七章 毫米波雷達在智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用分析    

第一節(jié) 毫米波雷達在智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用    

第二節(jié) 智能家居領(lǐng)域主要產(chǎn)品分析 

第三節(jié) 毫米波雷達主要產(chǎn)品介紹    

第四節(jié) 智能家居領(lǐng)域?qū)撩撞ɡ走_的市場需求及趨勢分析 

一、中國智能家居市場發(fā)展現(xiàn)狀      

二、智能家居毫米波雷達產(chǎn)品發(fā)展趨勢分析 

第八章 毫米波雷達在其他領(lǐng)域應(yīng)用分析

第一節(jié) 毫米波雷達在交通領(lǐng)域的應(yīng)用    

一、毫米波雷達在交通領(lǐng)域的應(yīng)用          

二、毫米波雷達在交通監(jiān)測系統(tǒng)中的功能實現(xiàn)      

三、毫米波雷達主要產(chǎn)品介紹          

四、交通領(lǐng)域毫米波雷達的市場需求分析      

第二節(jié) 毫米波雷達在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用 

一、毫米波雷達應(yīng)用及產(chǎn)品分析      

二、工業(yè)自動化領(lǐng)域毫米波雷達的市場需求分析

第九章 毫米波雷達標桿企業(yè)分析    

第一節(jié) 森思泰克 

一、企業(yè)介紹      

二、主要產(chǎn)品及應(yīng)用分析          

三、企業(yè)經(jīng)營情況分析      

第二節(jié) 智波科技 

一、企業(yè)介紹      

二、主要產(chǎn)品及應(yīng)用分析   

三、企業(yè)經(jīng)營情況分析      

第三節(jié) 行易道    

一、企業(yè)介紹      

二、主要產(chǎn)品及應(yīng)用分析   

三、企業(yè)經(jīng)營情況分析      

第四節(jié) 蘇州豪米波    

一、企業(yè)介紹      

二、主要產(chǎn)品及應(yīng)用分析   

三、企業(yè)經(jīng)營情況分析      

第五節(jié) 南京隼眼 

一、企業(yè)介紹      

二、主要產(chǎn)品及應(yīng)用分析   

三、企業(yè)經(jīng)營情況分析      

第六節(jié) 湖南納雷 

一、企業(yè)介紹      

二、主要產(chǎn)品及應(yīng)用分析   

三、企業(yè)經(jīng)營情況分析      

第七節(jié) 深圳安智杰    

一、企業(yè)介紹      

二、主要產(chǎn)品及應(yīng)用分析          

三、企業(yè)經(jīng)營情況分析      

第八節(jié) 承泰科技 

一、企業(yè)介紹      

二、主要產(chǎn)品及應(yīng)用分析   

三、企業(yè)經(jīng)營情況分析      

第九節(jié) 木牛領(lǐng)航 

一、企業(yè)介紹      

二、主要產(chǎn)品及應(yīng)用分析          

三、企業(yè)經(jīng)營情況分析      

第十節(jié) 傲酷 

一、企業(yè)介紹      

二、主要產(chǎn)品及應(yīng)用分析   

三、企業(yè)經(jīng)營情況分析  

第十章 毫米波雷達發(fā)展趨勢及前景預(yù)測分析

第一節(jié) 毫米波雷達市場應(yīng)用趨勢分析    

第二節(jié) 毫米波雷達技術(shù)發(fā)展趨勢    

第三節(jié) 毫米波雷達市場規(guī)模預(yù)測