引言：6月8日，禾賽科技宣布完成超過3億美元的D輪融資讓激光雷達(dá)行業(yè)再次引人眼球，據(jù)悉此次融資將用于支持面向前裝量產(chǎn)的混合固態(tài)激光雷達(dá)的大規(guī)模量產(chǎn)交付（已獲多個(gè)OEM定點(diǎn)），以及車規(guī)級(jí)高性能激光雷達(dá)芯片的研發(fā)等。自從自動(dòng)駕駛和激光雷達(dá)成為風(fēng)口以來，以FMCW4D激光雷達(dá)”著稱的（Aeva）近日也通過SPAC方式完成上市。如何解決車載激光雷達(dá)的量產(chǎn)、降本和環(huán)境穩(wěn)定性問題，成為行業(yè)發(fā)展的主旋律，各種技術(shù)路線層出不窮，核心器件朝陣列化、集成化和芯片化的方向發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前激光雷達(dá)市場(chǎng)有超過 70 個(gè)玩家。當(dāng)前激光雷達(dá)價(jià)格仍然偏高， 根據(jù)主流激光雷達(dá)產(chǎn)品定價(jià)與配置方案， Robotaxi、 ADAS領(lǐng)域單價(jià)分別約 10000 美元、 1000 美元， 我們預(yù)計(jì)到 2025 年單價(jià)分別有望降至 3000美元、 500 美元， 到 2030 年單價(jià)分別有望降至 1000 美元和 300 美元。 來源：長江證券研究所 01為何激光雷達(dá)可以更快實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛-具備高精度和高適用性 環(huán)境感知是自動(dòng)駕駛的基礎(chǔ)， 提高感知能力是自動(dòng)駕駛的必修課。自動(dòng)駕駛的基礎(chǔ)原理與流程在于：首先由感知層的傳感器獲取與構(gòu)建精確路況信息（包含物體建模與車輛定位等）， 再由感知層輸出的信息進(jìn)行決策規(guī)劃， 向執(zhí)行端發(fā)出指令， 最后由執(zhí)行端對(duì)車輛行為進(jìn)行實(shí)際操控。 從 L2 到 L3 級(jí)別自動(dòng)駕駛的升級(jí)， 意味著從輔助駕駛到（有限度）無人駕駛的躍進(jìn)， 對(duì)于高精度建模、 海量實(shí)時(shí)運(yùn)算的要求指數(shù)級(jí)增長， 背后的技術(shù)難度隨之大幅增長， 其中關(guān)鍵環(huán)節(jié)就在于前端感知， 即如何感知與構(gòu)建路況的完整模型。 激光雷達(dá)具備高精度和高適用性等諸多特性， 加入激光雷達(dá)加強(qiáng)感傳感器硬件的增加可以顯著提升環(huán)境感知的效果。目前傳感器主要包括攝像頭、 毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)等，激光雷達(dá)在所有傳感器中精度最高且對(duì)算法依賴較低。視覺系智能駕駛從 Mobileye 的史開先河到特斯拉的發(fā)揚(yáng)光大， 視覺系仍是當(dāng)下智能駕駛主流， 但對(duì)于是否完全能勝任L3 級(jí)以上自動(dòng)駕駛?cè)杂袪幾h。 激光雷達(dá)早期高成本導(dǎo)致一直應(yīng)用于 Robotaxi 等， 但本身能達(dá)到的效果和成熟應(yīng)用卻能超越視覺系。激光雷達(dá)作為核心傳感器， 能打破視覺系先行者構(gòu)建的算法、 數(shù)據(jù)壁壘， 有望成為后來者居上的核心傳感器， 從商業(yè)上具有極大的潛力。 激光雷達(dá)通過主動(dòng)探測(cè)技術(shù)， 可直接構(gòu)建路況模型， 降低分析難度。與視覺方案重在分析不同， 激光雷達(dá)可以通過主動(dòng)探測(cè)的方式直接實(shí)現(xiàn)物體、 路況建模， 極大降低了視覺方案當(dāng)中的分析難度。激光雷達(dá)的核心原理在于運(yùn)用蝙蝠測(cè)距用的回波時(shí)間（Time of Flight， 簡稱 ToF） 測(cè)量法， 由激光二極管發(fā)出紅外脈沖光， 脈沖光照射到物體表面后發(fā)射回一部分光束， 光束被激光雷達(dá)上搭載的光子探測(cè)器接收并記錄， 通過計(jì)算發(fā)射和探測(cè)的時(shí)間差就可以計(jì)算出目標(biāo)物表面與激光雷達(dá)探測(cè)器之間的距離。 另外一種FMCW與ToF路線不同，主要通過發(fā)送和接收連續(xù)激光束，并測(cè)量發(fā)送和接收的頻率差異，來測(cè)量物體的距離。換句話說，ToF使用時(shí)間來測(cè)量距離，而FMCW使用頻率來測(cè)量距離。這其中，ToF發(fā)送的激光脈沖是受噪聲影響的波動(dòng)信號(hào)，不能直接捕獲速度信息。而FMCW提供連續(xù)激光束，提供的流體信號(hào)噪聲明顯更小，可以同時(shí)捕獲速度信息。 在成本方面，F(xiàn)MCW的優(yōu)勢(shì)在于，它利用了光子學(xué)和通訊技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈成熟度，使其達(dá)到更高的性能水平。比如，更低成本的光電探測(cè)器，而ToF經(jīng)常使用APD和其他更昂貴的探測(cè)器。 不過，客觀來說，F(xiàn)MCW路線也有其自身的缺點(diǎn)，包括測(cè)距范圍、掃描速度和成本?，F(xiàn)有的FMCW激光雷達(dá)的相干長度限制在100米左右，這可能會(huì)將其范圍限制在50米左右——這是一個(gè)嚴(yán)重的限制。目前脈沖激光雷達(dá)的范圍為60到100米，相比而言能夠滿足一定條件下的探測(cè)需求。一種可用的方法，是集成光子學(xué)的固態(tài)掃描方法（光學(xué)相控陣），也被稱為芯片級(jí)FMCW激光雷達(dá)。當(dāng)激光穿過波導(dǎo)時(shí)，它們對(duì)其相位調(diào)制，使陣列輸出端的光束成形并重定向 Aeva公司采用的連續(xù)調(diào)頻波(FMCW)的技術(shù)，在原有3D基礎(chǔ)上增加“速度”這個(gè)第四個(gè)維度稱為新型“4D激光雷達(dá)”，目前，Aeva通過專有的芯片設(shè)計(jì)和算法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行速度比傳統(tǒng)激光雷達(dá)快5倍，同時(shí)減少10倍的功耗。 由于激光雷達(dá)可在一秒內(nèi)發(fā)射大量的脈沖光（目前最高可達(dá)百萬數(shù)量級(jí)）， 因此可以形成龐大的位置點(diǎn)信息（稱為點(diǎn)云）， 繪制出物體的精確輪廓， 從而構(gòu)建出周圍環(huán)境的三維模型。除了測(cè)量距離以外， 激光雷達(dá)還可以初步識(shí)別物體的材料成分等其他特征， 其中運(yùn)用的特性包括誘導(dǎo)多普勒頻移等（induced Doppler shift）。 02自動(dòng)駕駛“軍備競(jìng)賽”， 激光雷達(dá)量產(chǎn)加速 自動(dòng)駕駛臨近 L3 級(jí)量產(chǎn)時(shí)點(diǎn)， 多家主流車企將激光雷達(dá)應(yīng)用提上日程。隨著技術(shù)的逐漸成熟， 以及自動(dòng)駕駛等級(jí)提升下對(duì)于激光雷達(dá)需求激增， 激光雷達(dá)的成本正進(jìn)入快速下降時(shí)期。2017 年， Velodyne 旗下 64 線、 32 線、 16 線機(jī)械式激光雷達(dá)官方定價(jià)分別為 8 萬美元、 4 萬美元和 8 千美元。 到了 2018 年初， Velodyne 已將旗下 16 線激光雷達(dá)價(jià)格下調(diào)一半至 4 千美元。激光雷達(dá)從 2005 年開始發(fā)展， 至今已出現(xiàn)千元級(jí)的產(chǎn)品，例如大疆 Livox 發(fā)布的 Horizon 售價(jià)為 800 美金， 華為宣布未來要將 96 線激光雷達(dá)成本降至 200 美元以內(nèi)。 當(dāng)前時(shí)點(diǎn)， 多家整車廠也宣布未來幾年車型上將搭載激光雷達(dá)產(chǎn)品， 其中以自主品牌（造車新勢(shì)力以及傳統(tǒng)整車廠當(dāng)中的一線品牌） 與豪華品牌最為積極。 我們認(rèn)為 ADAS 與 Robotaxi 未來 5-10 年將加速放量， 預(yù)計(jì) 2025 年、 2030 年全球激光雷達(dá)出貨量分別有望達(dá)到約 660、 7934 萬顆， 其中中國分別出貨 292、 3154 萬顆左右。 當(dāng)前激光雷達(dá)價(jià)格仍然偏高， 根據(jù)主流激光雷達(dá)產(chǎn)品定價(jià)與配置方案， Robotaxi、 ADAS領(lǐng)域單價(jià)分別約 10000 美元、 1000 美元， 我們預(yù)計(jì)到 2025 年單價(jià)分別有望降至 3000美元、 500 美元， 到 2030 年單價(jià)分別有望降至 1000 美元和 300 美元。 據(jù)此測(cè)算， 2025 年、 2030 年全球激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模分別有望達(dá)到約 53 億美元和 260億美元左右， 其中中國市場(chǎng)規(guī)模分別有望達(dá)到 21 億美元和 102 億美元左右。 03延展上游 VCSEL+SPAD 技術(shù)， 夯實(shí)長期能力 激光雷達(dá)系統(tǒng)主要包含三部分：發(fā)射模塊、 掃描模塊、 接收模塊。從激光雷達(dá)的工作來看， 其系統(tǒng)可拆分成三大部分： 1） 發(fā)射模塊：激勵(lì)源周期性地驅(qū)動(dòng)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(xué)系統(tǒng)，將激光發(fā)射至目標(biāo)物體； 2） 掃描模塊：以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來， 實(shí)現(xiàn)對(duì)所在平面的掃描， 并產(chǎn)生實(shí)時(shí)的平面圖信息； 3） 接收模塊：經(jīng)接收光學(xué)系統(tǒng)， 光電探測(cè)器接受目標(biāo)物體反射回來的激光， 產(chǎn)生接收信號(hào)。 當(dāng)下機(jī)械式激光雷達(dá)方案存在零部件多、 生產(chǎn)成本高、 可靠性低等問題。大部分機(jī)械激光雷達(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）+多通道驅(qū)動(dòng)器+905nm 波長激光， 接收端使用線性雪崩二極管探測(cè)器（Avalanche Photo Diode， APD） +多通道跨阻放大器（Trans-Impedance Amplifier， TIA）、 掃描系統(tǒng)采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的方案， 存在零部件多、 生產(chǎn)成本高、 可靠性低等問題。 發(fā)射端與接收端相輔相成 相比于機(jī)械激光雷達(dá)， 固態(tài)激光雷達(dá)可有效降低生產(chǎn)成本和量產(chǎn)難度， 除對(duì)掃描系統(tǒng)進(jìn)行固態(tài)化升級(jí)外， 發(fā)射端和接收端的固態(tài)化升級(jí)同樣至關(guān)重要。固態(tài)化即芯片化， 可將數(shù)百個(gè)分立器件集成于一顆芯片， 在降低物料成本的同時(shí)， 省去了對(duì)每一個(gè)激光器進(jìn)行獨(dú)立光學(xué)裝調(diào)的人力成本。 此外， 器件數(shù)量的減少， 可以顯著降低因單一器件失效而導(dǎo)致系統(tǒng)失效的概率， 提升了可靠性。發(fā)射端圍繞降本提效進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)， 而接收端則圍繞發(fā)射端進(jìn)行配置， 兩者相輔相成。 發(fā)射模組：以 VCSEL 替代 EEL， 提高發(fā)射端固態(tài)化程度， 降低生產(chǎn)成本。邊發(fā)射激光器（Edge Emitting Laser， 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 激光器發(fā)光面位于半導(dǎo)體晶圓的側(cè)面， 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)， 極大地依賴產(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。此外， EEL 發(fā)射出的光斑為橢圓形， 需要進(jìn)行光斑整形， 進(jìn)一步增加了整體成本。 國內(nèi)企業(yè)炬光科技在車載激光雷達(dá)領(lǐng)域擁有車載激光雷達(dá)發(fā)射模組車規(guī)級(jí)量產(chǎn)和質(zhì)量控制的豐富經(jīng)驗(yàn)。炬光科技主要從事激光行業(yè)上游的高功率半導(dǎo)體激光元器件（「產(chǎn)生光子」）、激光光學(xué)元器件（「調(diào)控光子」）的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。目前主要正在拓展激光行業(yè)中游的光子應(yīng)用模塊和系統(tǒng)（「提供解決方案」，包括激光雷達(dá)發(fā)射模組和 UV-L 光學(xué)系統(tǒng)等）的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。 垂直腔面發(fā)射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser， VCSEL） 其發(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。 VCSEL 激光器降低成本和量產(chǎn)難度的同時(shí)， 也帶來了發(fā)光功率密度低的缺陷。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)長距激光雷達(dá)提供了可能。結(jié)合其平面化所帶來的生產(chǎn)成本和產(chǎn)品可靠性方面的收益， VCSEL 未來將有望逐漸取代 EEL。德國的激光雷達(dá)公司 Ibeo 和奧地利 Ams 公司的 VCSEL 技術(shù)進(jìn)行了深度合作。據(jù)悉，這款激光雷達(dá)將在 2022 年正式發(fā)布。美國新近上市的激光雷達(dá)公司 Ouster，在 2020 年推出一款結(jié)合 VCSEL 和單光子雪崩二極管（SPAD）技術(shù)的激光雷達(dá)，專攻 ADAS 市場(chǎng)，計(jì)劃 2024 年投產(chǎn)。 以光纖激光器發(fā)射 1550nm 激光替代 905nm 激光可提高性能。905nm 激光使用半導(dǎo)體激光器即可發(fā)射， 成本較低， 但易穿透晶狀體， 傷害視網(wǎng)膜， 因此使用功率受限， 進(jìn)而導(dǎo)致其探測(cè)距離和分辨率等性能較差。而 1550nm 激光則需使用光纖激光器， 成本較高， 但功率限制較小， 因此在該波長下， 激光雷達(dá)性能較好。目前Luminar、Innovusion（圖達(dá)通）以及國內(nèi)的一徑科技、鐳神智能使用 1550nm 的光纖激光器。 接收模組：靈敏度更高的單光子雪崩二極管探測(cè)器 SAPD 有望搭配 VCSEL 使用。 VCSEL 作為發(fā)射端激光器結(jié)構(gòu)存在發(fā)光功率密度低的弊病， 而功率下降會(huì)導(dǎo)致探測(cè)距離和分辨率下降， 該弊病可通過提高接收端的探測(cè)器敏感度進(jìn)行對(duì)沖。單光子雪崩二極管（SPAD， Single Photon Avalanche Diode） 比傳統(tǒng)激光雷達(dá)中的線性雪崩二極管（APD，Avalanche Photo-Diode） 靈敏度更高， 響應(yīng)速度快， 探測(cè)效率高， 易于陣列集成。 除探測(cè)器類型外， 探測(cè)器基底材料的選擇也影響著接收端的性能。目前主流接收端探測(cè)器基底均選用成本較低的 Si 基， 檢測(cè)范圍為可見光到 1150nm 波長以內(nèi)的近紅外， 該波長范圍內(nèi)的激光功率限制較大， 嚴(yán)重限制了激光雷達(dá)的各項(xiàng)性能。除 Si 基外， InGaAs也可用作基底材料， 其檢測(cè)范圍最高可達(dá) 1700nm， 且 InGaAs 高信噪比的特性可補(bǔ)足SPAD 靈敏度上升帶來信噪比下降的弊病。 04如何看待激光雷達(dá)企業(yè)競(jìng)爭力？ 產(chǎn)品維度， 性能、 車規(guī)、 成本構(gòu)成三大要素 激光雷達(dá)主流技術(shù)各有特點(diǎn)， 當(dāng)下轉(zhuǎn)鏡與 MEMS 量產(chǎn)最為成熟， Flash 和 OPA 長期潛力較大。根據(jù)機(jī)械、半固態(tài)和固態(tài)角度， 目前激光雷達(dá)技術(shù)路線主要為機(jī)械、轉(zhuǎn)鏡、MEMS、Flash 和 OPA 五種。每個(gè)技術(shù)路線各有自己的優(yōu)劣勢(shì)， 同時(shí)也有自身亟待解決提升完善產(chǎn)品的核心痛點(diǎn)。從目前產(chǎn)品的成熟度來看， 轉(zhuǎn)鏡和 MEMS 激光雷達(dá)將是當(dāng)下主流方案， OPA 潛力最大， FLASH 光探測(cè)痛點(diǎn)解決潛力也較為顯著。 我們對(duì)機(jī)械式、 MEMS、 轉(zhuǎn)鏡式、 OPA、 Flash 五種主流激光雷達(dá)產(chǎn)品重要參數(shù)進(jìn)行分析。我們認(rèn)為， 影響激光雷達(dá)方案應(yīng)用方向和未來發(fā)展的因素主要可分為性能、 車規(guī)審核、 成本優(yōu)勢(shì)三方面：性能決定應(yīng)用場(chǎng)景， 車規(guī)審核決定技術(shù)路線發(fā)展?jié)摿Γ?成本優(yōu)勢(shì)決定商用化速度。 性能主要從探測(cè)角度， 探測(cè)精度， 探測(cè)范圍三方面進(jìn)行考量。機(jī)械雷達(dá)是目前技術(shù)最為成熟的方案， 其在掃描角度、 射程、 精度等方面均明顯領(lǐng)先于其他方案。MEMS 的鏡面較小， 收光孔徑較小， 光接收功率與收光孔徑成正比， 導(dǎo)致其測(cè)距能力較差； 且 MEMS鏡面屬于微震結(jié)構(gòu)， 震動(dòng)幅度有限， 大幅限制了其掃描角度。轉(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá)通過電機(jī)將光束反射到空間的一定范圍， 射程最遠(yuǎn)可達(dá) 500m。OPA 和 Flash 方案由于技術(shù)尚不成熟， 功率難以提高， 導(dǎo)致其短期內(nèi)性能較差， 但長期內(nèi)提升潛力巨大。 車規(guī)級(jí)產(chǎn)品的使用場(chǎng)景相比于消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品更加復(fù)雜惡劣， 其對(duì)工作溫度、 耐震動(dòng)、 耐沖擊、 抗腐蝕、 穩(wěn)定性等方面的需求均強(qiáng)于消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品。機(jī)械結(jié)構(gòu)占比越高的產(chǎn)品越精密，在復(fù)雜多變的環(huán)境中越容易出現(xiàn)各類問題， 且機(jī)械磨損會(huì)快速降低產(chǎn)品使用壽命， 這導(dǎo)致機(jī)械結(jié)構(gòu)占比高的產(chǎn)品難以通過車規(guī)級(jí)審核。 機(jī)械式、 MEMS、 轉(zhuǎn)鏡式等方案均存在機(jī)械結(jié)構(gòu)， 隨著產(chǎn)品性能不斷提升， 內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)愈發(fā)復(fù)雜， 其通過車規(guī)審核的難度將不斷增加， 長期來看其發(fā)展?jié)摿θ跤谌虘B(tài)的 OPA 和 Flash 方案。 成本優(yōu)勢(shì)主要從結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)， 產(chǎn)業(yè)鏈成熟度， 技術(shù)成熟度三個(gè)方面進(jìn)行考量。我們認(rèn)為成本主要由兩部分組成：可降成本和剛性成本。其中， 可降成本會(huì)隨著產(chǎn)業(yè)成熟度、 技術(shù)成熟度不斷提高而降低， 主要包括關(guān)鍵部件生產(chǎn)成本；剛性成本主要包括后期組裝、 調(diào)試費(fèi)用， 主要與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有關(guān)， 由技術(shù)路線決定， 該部分成本難以降低。 機(jī)械雷達(dá)采用多組發(fā)射-接收裝置， 以機(jī)械旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行掃描， 所涉及的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟， 但內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 組裝調(diào)試費(fèi)用較高且難以降低；MEMS 為半固態(tài)結(jié)激光雷達(dá)， 其大幅減少了機(jī)械結(jié)構(gòu)， 產(chǎn)業(yè)鏈和技術(shù)相對(duì)成熟， 被視為短期內(nèi)最有希望實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)商用化的方案之一； 轉(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá)是第一個(gè)通過車規(guī)級(jí)審核的方案， 其問題在于難以通過提高集成度進(jìn)一步降低其成本；OPA 和 Flash 為全固態(tài)方案， 結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)明顯， 隨著產(chǎn)業(yè)鏈和技術(shù)成熟度不斷提高， 其總成本有望實(shí)現(xiàn)大幅下降， 是長期發(fā)展?jié)摿^大的兩種方案。 當(dāng)下主流的五種激光雷達(dá)方案中， 機(jī)械式激光雷達(dá)發(fā)展最為完善， 性能最高， 但其性能與機(jī)械結(jié)構(gòu)成正相關(guān)， 而機(jī)械結(jié)構(gòu)的增加會(huì)大幅增加其通過車規(guī)級(jí)審核的難度， 其技術(shù)路線導(dǎo)致其在未來的發(fā)展空間有限。MEMS 方案大幅降低機(jī)械結(jié)構(gòu)， 提高了通過車規(guī)審核的可能性， 其性能和成本優(yōu)勢(shì)未來有望隨技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的成熟而逐步提高。 轉(zhuǎn)鏡式方案目前相對(duì)成熟， 是當(dāng)下諸多車廠采用的方案。OPA 和 Flash 方案的純固態(tài)結(jié)構(gòu)使其在車規(guī)審核方面存在天然優(yōu)勢(shì)， 雖當(dāng)下技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈不成熟， 但未來存在巨大提升潛力。目前Luminar、Innovusion、法雷奧、Velodyne、華為、鐳神智能、銳馳智光在用 從產(chǎn)品角度看， 我們認(rèn)為車載激光雷達(dá)發(fā)展通常需要經(jīng)歷：性能提高， 車規(guī)審核， 降低成本三個(gè)階段： 第一階段：性能提高。激光雷達(dá)企業(yè)努力提高激光雷達(dá)產(chǎn)品的性能， 使之可滿足目標(biāo)級(jí)別自動(dòng)駕駛（L1/L2/L3/L4/L5） 的需求， 在理論上可用于對(duì)應(yīng)場(chǎng)景； 第二階段：車規(guī)審核。在性能滿足目標(biāo)級(jí)別自動(dòng)駕駛需求后， 激光雷達(dá)產(chǎn)品需經(jīng)歷嚴(yán)苛的車規(guī)審核。當(dāng)通過車規(guī)審核后， 其產(chǎn)品方可在商用車上使用； 第三階段：降低成本。當(dāng)在高端車型上成功應(yīng)用后， 激光雷達(dá)產(chǎn)品仍需降低自身產(chǎn)品價(jià)格， 提高在全汽車市場(chǎng)中的滲透率。 激光雷達(dá)產(chǎn)品滲透率與價(jià)格高度相關(guān)。機(jī)械式激光雷達(dá)方案在提高性能的同時(shí)， 會(huì)大幅提高成本和車規(guī)審核難度， 存在著成本-性能的兩難困境， 發(fā)展?jié)摿τ邢蓿?目前價(jià)格高昂，主要應(yīng)用在 Robotaxi 等實(shí)驗(yàn)車型上。 MEMS 和轉(zhuǎn)鏡式等半固態(tài)方案可大幅降低成本，使價(jià)格降低至 1000 美元附近， 且技術(shù)在短期內(nèi)較易實(shí)現(xiàn)突破， 可被部分高端車型采用。但由于高端汽車占比較低， 因此激光雷達(dá)滲透率提升有限。Flash 和 OPA 等全固態(tài)方案在降低成本上最具潛力， 可將成本降低至 200 美元以下， 可使激光雷達(dá)目標(biāo)市場(chǎng)下沉至中低端汽車層面， 滲透率有望大幅提高。 企業(yè)維度， 三方面加強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭力 激光雷達(dá)尚處于早期成長階段， 不同車企和激光雷達(dá)企業(yè)對(duì)于技術(shù)的理解并不相同。目前不同車企對(duì)于激光雷達(dá)的理解不同， 也帶來采取激光雷達(dá)方案的不同， 車企對(duì)于激光雷達(dá)方案主要是從性能和成本兩端來看。 1） 戴姆勒、 沃爾沃與 Luminar 合作以及蔚來與圖達(dá)通合作主要是目前激光雷達(dá)采用 1550nm 的發(fā)射器在距離探測(cè)和分辨率上較高，保證了更好的性能， 但目前成本相對(duì)較高； 2） 長城與 Ibeo 合作 Flash 方案， 相對(duì)于而言 Flash 方案目前在距離和 FOV 上有劣勢(shì)， 但長期來看 Flash 方案更具備降本潛力； 3） 寶馬合作 Innoviz 905nm MEMS 方案成本更具優(yōu)勢(shì)。 對(duì)激光雷達(dá)企業(yè)而言， 車企合作、 綜合實(shí)力和上游延展三方面來提高自身競(jìng)爭力。目前激光雷達(dá)仍處于早期放量階段， 盡管技術(shù)路線發(fā)展逐漸明晰， 但最終效果仍然需要看量產(chǎn)后實(shí)際應(yīng)用情況。 我們認(rèn)為激光雷達(dá)企業(yè)的競(jìng)爭力主要包括： 1 ） 下游車企的合作情況：激光雷達(dá)企業(yè)合作的主機(jī)廠至關(guān)重要， 一方面能力較強(qiáng)的下游車企可以提供技術(shù)反饋不斷優(yōu)化激光雷達(dá)企業(yè)的產(chǎn)品， 另一方面對(duì)應(yīng)車型的放量可以帶來激光雷達(dá)企業(yè)產(chǎn)品規(guī)?？焖俚奶嵘?。激光雷達(dá)產(chǎn)品隨著規(guī)模上升部分部件成本有望快速下降， 率先年產(chǎn)超過 5 萬臺(tái)的企業(yè)將具有顯著的先發(fā)優(yōu)勢(shì)； 2） 綜合實(shí)力：激光雷達(dá)對(duì)于研發(fā)、 制造、 集成、 驗(yàn)證等都提出了較高能力要求， 綜合實(shí)力較強(qiáng)的激光雷達(dá)企業(yè)成功概率更高； 3） 上游延展能力：對(duì)于激光雷達(dá)長期來看， 隨著性能的穩(wěn)定， 成本成為更為重要的因素， 全固態(tài)激光雷達(dá)具備更大的成本下降潛力， 半導(dǎo)體發(fā)射接收單元的能力將是激光雷達(dá)企業(yè)進(jìn)一步延展的能力。 05從華為布局激光雷達(dá)，lidar量產(chǎn)再提速 搭載激光雷達(dá)， 阿爾法 S 智能駕駛驚艷登場(chǎng) 極狐阿爾法 S 華為 HI 版近期展示自動(dòng)駕駛功能， 驚艷市場(chǎng)。4 月 17 日， ARCFOX 極狐品牌新一代智能豪華純電轎車阿爾法 S 上市。與此同時(shí)， 極狐品牌與華為攜手打造的全球首款搭載三激光雷達(dá)的量產(chǎn)車型——阿爾法 S 華為 HI 版也隨后發(fā)布， 推出基礎(chǔ)版和高階版兩個(gè)版本， 預(yù)售價(jià)分別為 38.89 萬元和 42.99 萬元。阿爾法 S 華為 HI 版本在實(shí)車駕駛呈現(xiàn)了非常強(qiáng)勁的自動(dòng)駕駛能力， 面對(duì)復(fù)雜道路中對(duì)行人、 非機(jī)動(dòng)車、 機(jī)動(dòng)車的高識(shí)別率以及應(yīng)對(duì)不同環(huán)境對(duì)應(yīng)做出的避障、 繞行等能力出眾。 極狐阿爾法 S 華為 HI 版搭載了華為 ADS 全棧自動(dòng)駕駛解決方案， 可支持 L3 級(jí)以上城市自動(dòng)駕駛。依托華為超級(jí)全棧算法、超級(jí)數(shù)據(jù)湖、超級(jí)計(jì)算與傳感器硬件這三項(xiàng) ADS軟硬件閉環(huán)，極狐阿爾法 S 華為 HI 版實(shí)現(xiàn)了目前全球量產(chǎn)車中最優(yōu)秀的自動(dòng)駕駛功能。 并針對(duì)中國城市復(fù)雜交通場(chǎng)景進(jìn)行了額外優(yōu)化， 主打每日通勤城市自動(dòng)駕駛場(chǎng)景， 自動(dòng)駕駛算法可通過日常行車不斷自我學(xué)習(xí)， 并支持通過 OTA 持續(xù)進(jìn)行功能更新。 在感知方案中應(yīng)用激光雷達(dá)是極狐阿爾法 S 最大的特點(diǎn)。極狐阿爾法 S 華為 HI 版裝備了與高等級(jí)自動(dòng)駕駛相配套的豪華傳感器配置， 包括各類激光雷達(dá)、 毫米波雷達(dá)、 超聲波雷達(dá)和攝像頭在內(nèi)的 34 個(gè)傳感器。其中， 這也是華為自研高線束激光雷達(dá)的首次亮相，極狐阿爾法 S 華為 HI 版在車頭前方及兩側(cè)配備了 3 個(gè)華為 96 線中長距激光雷達(dá)，可實(shí)現(xiàn) 300° 的檢測(cè)范圍。 對(duì)實(shí)際行駛過程中的遠(yuǎn)距小障礙物場(chǎng)景、 近距離加塞場(chǎng)景、近端突出物景、 隧道場(chǎng)景、 十字路口左拐?qǐng)鼍啊?地庫場(chǎng)景等傳統(tǒng)攝像頭加毫米波雷達(dá)組合的檢測(cè)難點(diǎn)有顯著的改善。針對(duì)激光雷達(dá)可能遇到的臟污、 失靈等情況， 極狐阿爾法S 華為 HI 版在后視鏡前方配備了一組雙目攝像頭， 也可對(duì)障礙物進(jìn)行檢測(cè)。 06技術(shù)到戰(zhàn)略， 兩維度詳解華為激光雷達(dá) 從專利看華為激光雷達(dá)競(jìng)爭力 華為首發(fā)的車規(guī)級(jí) 96 線中長距激光雷達(dá)激光雷達(dá)， 具備 120°×25°大視野， 應(yīng)對(duì)城區(qū)、高速等場(chǎng)景的人、 車測(cè)距需求、 全視場(chǎng)測(cè)距可達(dá) 150 米。根據(jù)公開的專利， 華為激光在掃描裝置相關(guān)的專利有轉(zhuǎn)鏡式和 MEMS 微振鏡式， MEMS 激光雷達(dá)專利更為完整， 預(yù)計(jì)本次產(chǎn)品是采用 MEMS 微振鏡技術(shù)。 MEMS 半固態(tài)激光雷達(dá)是目 前最為成熟的半固態(tài)激光雷達(dá)， 也是量產(chǎn)產(chǎn)品的首選。MEMS 微振鏡本質(zhì)上是一種硅基半導(dǎo)體元器件， 其特點(diǎn)是內(nèi)部集成了“可動(dòng)” 的微型鏡面， 采用靜電或電磁驅(qū)動(dòng)方式。采用 MEMS 微振鏡簡單講就是以電機(jī)為主的掃描系統(tǒng)換成 MEMS 驅(qū)動(dòng)的鏡片， 實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)的掃描。 MEMS 作為較為成熟的半導(dǎo)體元件具備大規(guī)模生產(chǎn)后成本下降的特性。MEMS 激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)在于： 1） MEMS 微振鏡的引入可以減少激光器和探測(cè)器數(shù)量， 極大地降低成本；2） MEMS 激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)精巧， 大幅下降尺寸； 3） MEMS 微振鏡并不是為激光雷達(dá)而誕生的器件， 它已經(jīng)在投影顯示領(lǐng)域商用化應(yīng)用多年， 供應(yīng)鏈較為成熟。從 MEMS 激光雷達(dá)的缺點(diǎn)來看， 主要是 MEMS微振鏡尺寸較小， 對(duì)應(yīng)激光雷達(dá)的光學(xué)口徑、 掃描角度， 視場(chǎng)角也會(huì)變小。 華為采用多線程技術(shù)， 解決 MEMS 激光雷達(dá)視角和探測(cè)距離的問題。根據(jù)華為公布專利，華為采用多個(gè)激光測(cè)距組件共享同一 MEMS 微振鏡， 每一個(gè)或者多個(gè)激光測(cè)距組件對(duì)應(yīng)于一個(gè)反射鏡組， 反射鏡組用于激光測(cè)距組件和 MEMS 微振鏡之間的光路鏈接。 N 個(gè)激光測(cè)距組件的出射光束可通過反射鏡入射到 MEMS 微振鏡上， MEMS 微振鏡改變出射光束的方向， 實(shí)現(xiàn)二維掃描。華為多線程技術(shù)有效提高了激光雷達(dá)的性能， 如探測(cè)距離和 FOV等， 但多激光測(cè)距組也會(huì)帶來體積和成本的上升。 對(duì)比同類產(chǎn)品， 華為激光雷達(dá)在 FOV、 角精度方面處于行業(yè)領(lǐng)先水平。激光雷達(dá)的主要參數(shù)包括探測(cè)距離、 精度和視角。華為激光雷達(dá)在視角（FOV） 為水平與垂直視角分別為 120°和 25°， 達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。 得益于華為等效 96 線的激光雷達(dá)特性， 公司產(chǎn)品在垂直角精度為 0.07°， 技術(shù)性能領(lǐng)先行業(yè)。從探測(cè)距離上， 華為的激光雷達(dá)為 150m，符合車載對(duì)于長距需求， 與同類產(chǎn)品比較中處于中上水平。 華為激光雷達(dá)專利累計(jì) 67 個(gè)， 信號(hào)處理占比較大。華為從 2016 年開始申請(qǐng)相關(guān)專利，截止 2020 年末， 華為累積申請(qǐng) 67 個(gè)專利（包括在申專利）， 其中 5 星專利 0 個(gè)， 4.5星專利 3 個(gè)， 4 星專利 4 個(gè)， 3.5 星專利 1 個(gè)， 3 星專利 7 個(gè)。從專利的分布來看， 激光雷達(dá)系統(tǒng)、 發(fā)射與接收、 掃描系統(tǒng)和信息處理分別占比 9 個(gè)、 8 個(gè)、 8 個(gè)和 42 個(gè)， 信息處理占比較高。華為自身具備整套自動(dòng)駕駛解決方案能力， 應(yīng)用層面的專利較多。 華為的核心專利主要對(duì)于掃描系統(tǒng)的優(yōu)化以及在發(fā)射接收端信號(hào)提高點(diǎn)云質(zhì)量。1） 在激光的發(fā)射和接收方面， 華為同步發(fā)展脈沖激光和混沌激光。設(shè)計(jì)了混沌激光器， 使用不同的發(fā)光面降低混沌激光器進(jìn)入混沌態(tài)所需時(shí)間；開發(fā)了用于激光雷達(dá)的脈沖激光器和脈沖削波器， 既能滿足人眼安全限制， 又能達(dá)到距離和分辨率要求， 同時(shí)方案比較廉價(jià)。還提出了多種雷達(dá)探測(cè)方法， 能夠在不明顯提高成本的情況下， 提高雷達(dá)出點(diǎn)率(即點(diǎn)云密度)且不丟失信噪比； 2） 在激光雷達(dá)的掃描系統(tǒng)方面， 華為同步發(fā)展 mems 微振鏡和轉(zhuǎn)鏡方案。轉(zhuǎn)鏡方案， 將掃描鏡分解成多個(gè)子轉(zhuǎn)鏡， 能夠降低解決傳統(tǒng)光束掃描裝置中體積大、 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大和功耗高等問題， 大幅度提高系統(tǒng)的空間利用率和穩(wěn)定性；微振鏡方案， 采用多線程微振鏡激光測(cè)量模組的設(shè)計(jì)， 有效提高了激光雷達(dá)的性能， 提高有效探測(cè)距離和 FOV； 3） 在信息處理方面， 華為提出了環(huán)境檢測(cè)方法、 信號(hào)處理方法、路面要素確定方法、 測(cè)距方法、 車輛定位方法以及不同的處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)的算法， 涉及自動(dòng)駕駛的方方面面。 與國際激光雷達(dá)領(lǐng)先企業(yè)對(duì)比， 華為在專利總數(shù)與星級(jí)數(shù)上仍有一定差距。華為累積申請(qǐng)的專利數(shù)為 67， 與國外的 luminar （228）、Velodyne（354） 以及國內(nèi)的禾賽科技（231）相比仍有一定差距（總數(shù)均包含在申專利）。星級(jí)專利數(shù)量來看， 華為在高星級(jí)的專利數(shù)量也相對(duì)較少。 Luminar 專利分布較為均衡， 且具備自身獨(dú)特技術(shù)。Luminar 是行業(yè)中 MEMS 激光雷達(dá)的領(lǐng)軍企業(yè)， 公司不管在專利數(shù)量、 星級(jí)專利占比還是從不同核心技術(shù)布局上都體現(xiàn)出較強(qiáng)的能力。從高星級(jí)專利分布來看， Luminar 在四類激光雷達(dá)核心技術(shù)上均有技術(shù)積累， 專利分布均勻。 Luminar 在自身 MEMS 激光雷達(dá)上采用了多項(xiàng)獨(dú)特技術(shù)， 主要包括： 1） 采用了 1550nm 大功率光纖激光器提高探測(cè)距離和分辨率； 2） 采用雙軸振鏡技術(shù)來減少激光器， 以及增大視角； 3） 采用高度敏感的 InGaSa 材料探測(cè)器支持光纖激光器； 4） 自研 ASIC 芯片降低對(duì)前端硬件的依賴。另外， Luminar 專利中還包含了對(duì)固態(tài)激光器等前沿技術(shù)的布局。算法層面公司也具備與視覺融合、 激光雷達(dá)信號(hào)優(yōu)化等核心技術(shù)。 07布局上游 VCSEL 和 SPAD 領(lǐng)域降低量產(chǎn)成本 垂直整合產(chǎn)業(yè)鏈亦可降低成本， 華為已在 VCSEL 和 SPAD 領(lǐng)域進(jìn)行部署。華為通過全資子公司哈勃科技投資有限公司分別于 2020 年 6 月 11 日和 2020 年 10 月 19 日投資常州縱慧芯光半導(dǎo)體科技有限公司和南京芯視界微電子科技有限公司。 常州縱慧芯光半導(dǎo)體科技有限公司成立于 2015 年， 公司主要提供高功率和高速 VCSEL（650nm 至 1000nm） 解決方案， 其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、 工業(yè)、 汽車、 消費(fèi)類產(chǎn)品中。截至華為 2020 年 6 月投資入股， 全球可實(shí)現(xiàn) VCSEL 量產(chǎn)的僅 5 家廠商， 縱慧芯光是中國第一家擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 VCSEL 芯片公司。 南京芯視界微電子科技有限公司成立于 2018 年， 公司擁有先進(jìn)的光電轉(zhuǎn)換器件設(shè)計(jì)和單光子檢測(cè)成像技術(shù)， 主營固態(tài)激光雷達(dá)芯片、 大數(shù)據(jù)中心超高速光電互聯(lián)芯片及系統(tǒng)解決方案。針對(duì)當(dāng)前激光雷達(dá)成本功耗高、 可靠性低、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜等痛點(diǎn),南京芯視界研發(fā)了基于大規(guī)模單光子檢測(cè)陣列的全集成芯片,該芯片在 CMOS 工藝上實(shí)現(xiàn)了高靈敏度、 高分辨率單光子檢測(cè)陣列,集成了自主研發(fā)的超高精度測(cè)距電路和抗干擾數(shù)字算法,基于該芯片的激光雷達(dá)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)精確測(cè)距,功耗成本低、 靈敏度高、 可靠性高,在技術(shù)和實(shí)用性上處于領(lǐng)先地位。行業(yè)加速放量， 國內(nèi)企業(yè)值得關(guān)注 國內(nèi)頭部企業(yè)具備和海外同等技術(shù)水平， 市場(chǎng)面向全球。華為激光雷達(dá)量產(chǎn)拉開國產(chǎn)激光雷達(dá)企登上舞臺(tái)的序幕。除了華為以外， 禾賽科技、 速騰聚創(chuàng)、 鐳神智能等初創(chuàng)企業(yè)起步較早領(lǐng)跑市場(chǎng)。 禾賽科技目前產(chǎn)品主要為機(jī)械激光雷達(dá)， 目前也已發(fā)布下一代MEMS 激光雷達(dá)。速騰聚創(chuàng)主要在 MEMS 激光雷達(dá)， 同時(shí)也儲(chǔ)備 OPA 激光雷達(dá)。鐳神智能已有機(jī)械、 MEMS 產(chǎn)品， 并探索 OPA 和 Flash 方面探索。國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品不管在技術(shù)層面和市場(chǎng)層面均與海外企業(yè)處于同一水準(zhǔn)， 禾賽科技的明星產(chǎn)品 Pandar64 目前已實(shí)現(xiàn)全球領(lǐng)域的大面積銷售， 速騰聚創(chuàng)的產(chǎn)品也獲得北美某車企的定點(diǎn)。禾賽科技表示，本輪融資將用于支持面向前裝量產(chǎn)的混合固態(tài)激光雷達(dá)的大規(guī)模量產(chǎn)交付（已獲多個(gè)OEM定點(diǎn)），禾賽麥克斯韋智能制造中心的建設(shè)，以及車規(guī)級(jí)高性能激光雷達(dá)芯片的研發(fā)。