从渗透率来看，如前文所述，基于转镜和MEMS的半固态激光雷达是当下以及未来几年内的主要出货方案，基于Flash和OPA的固态则有望在10年内随着技术成熟、成本降低而抢占份额。

以上是根据测距原理和扫描模块的不同对激光雷达进行的分类，在其他模块中也有不同的技术路线。在发射模块中，按发射激光的波长可以分为以 905 nm 为代表的近红外(NIR，Near Infrared)和以 1,550 nm 为代表的短波红外(SWIR，Short-Wave Infrared) 。


对于不同波长的选择有多重影响因素，包括安全性、技术成熟度、接收器适配性以及抗干扰性。905nm的激光由于其制造工艺成熟且可采用硅基探测器而成为主流选择，但是905nm波长接近人肉眼可见光范围，导致采用此波长的激光雷达只能以低功率运行，探测距离不超过200米。


1550nm远离肉眼可见范围，可以使用高功率达到超过300米的探测距离。然而，1550nm需要配套铟镓砷(InGaAs) 探测器使用，目前成本极高。此外，这个波长的激光很容易被水吸收， 因此在雨雾天气下面临探测距离缩减的问题。

在发射和接收模块中较为重要的器件是激光器和探测器，激光器可以分为半导体激光器和光纤激光器，其中半导体激光器按照驱动方式又可划分为边发射激光器(EEL，Edge Emitting Laser)和垂直腔面激光器(VCSEL，Vertical Cavity Surface Emitting Laser)。


EEL 是通过从芯片边缘发射激光，因为发射功率高而能在长距离传输上保持较好性能。EEL是激光雷达行业的主流激光器，但因其生产时需要人手工调教而成本很高。


VCSEL 从表面发射激光，结构上更为紧凑，易于实现大规模的阵列集成，生产成本也较低。不过VCSEL发射功率低，因此此前主要用于短距离通信中的手机、电脑的数据传输等，在消费电子领域广泛应用。随着近年来多层结 VCSEL 激光器的研发成功，其发光功率提升了 5-10 倍，因此未来VCSEL将取代EEL激光器。


探测器的主要作用是识别光信号并将其转换为电信号，激光雷达探测器按照接收方式主要分为APD(雪崩光电二极管)和SPAD(单光子雪崩二极管)，其中APD产业化成熟但灵敏度不如SPAD。探测器的选择主要取决于发射激光的波长，前文提到过1550nm需要配套铟镓砷(InGaAs) 探测器，因此目前只能使用APD；950nm则可以采用硅基的SPAD作为高灵敏度的优选。

最后是控制模块，负责信号处理、数据分析和系统控制。由于车载激光雷达的发展尚未完全成熟，技术路线也远没有标准化，因此在主控芯片上多选择灵活度高、可编程的FPGA芯片而不是ASIC芯片。


随着激光雷达技术方案走向标准化，更适合大规模量产、芯片集成度更高且算力更强的SoC（单片系统）芯片将成为主流。


相比于采购FPGA ，自研 SoC 芯片可以更精确匹配自家激光雷达特征，实现信息采集、处理和分析的高效运作，显著提升产品质量，而自研SoC的能力也会成为各家激光雷达厂商的核心壁垒之一。


以上是关于激光雷达的主要分类，其中有基于测距原理、扫描原理、激光波长、各模块硬件选择等。激光雷达厂商根据自身定位和实力将这些不同的类别进行组合，平衡激光雷达产品的性能和成本。


总结来看，从发展趋势的角度，测距原理上ToF有望走向FMCW，激光器则会从EEL走向VCSEL，在激光波长选择上未来905nm和1550nm大概率会共存，扫描模块上则会从混合固态逐步转向固态，不过需要的时间比较久，探测器上APD和SPAD也会共存，最后处理器上从FPGA和ASIC走向SoC的确定性也较高。

以下简单列举当前市场中主流玩家的量产远距离雷达和补盲雷达产品和参数以供参考。



3. 产业链

近几年车载激光雷达市场随着以高速和城市NOA为代表的L2+级别自动驾驶渗透率的快速提升而增长飞快，全球车载激光雷达解决方案市场规模在2024年达到332亿，而预计到2030年突破万亿。


值得注意的是，除了自动驾驶外，车规级的激光雷达也可以应用在另一个万亿级市场——机器人领域，因此激光雷达具有非常广阔的市场空间。

激光雷达的产业链非常清晰，上游是各个组成零部件的供应商，包括激光器、探测器、扫描器和信息处理器，中游是激光雷达主机厂，下游则是包括无人驾驶和机器人在内的众多应用领域。

作为产业链中游的主机厂，早期的车载激光雷达由外国公司主导，但近几年来已经逐渐被国内厂家超越。近两年来行业整合速度加快，大陆、博世、采埃孚等传统的欧洲Tier 1供应商都相继宣布停止激光雷达相关项目，激光雷达的“鼻祖” Velodyne于2022年11月也宣布和 Ouster 合并。


与此同时，中国厂商凭借自身的研发实力和量产效率，无论是在出货量上还是成为车企核心项目供应商上都突飞猛进。

从竞争格局看，全球车载激光雷达市场的头部玩家目前包括禾赛科技、速腾聚创、华为、法雷奥等，而国内乘用车市场则是几乎被禾赛、速腾聚创、华为和图达通垄断。其中，禾赛科技和速腾聚创是主要整车厂的核心供应商，华为主要面向鸿蒙智行和华为智选车系列车型，图达通则和蔚来深度绑定。

长期以来，作为一款高性能、高精度的探测硬件，成本高一直是困扰车载激光雷达实现渗透率快速提升的问题。马斯克在特斯拉转向纯视觉自动驾驶路线的同时更是说到：“傻子才会用激光雷达”。


不过，马斯克这样讲是在2019年，短短几年后的今天，随着越来越多的国内企业投入研发以及实现规模量产，车规级的成本在近几年已实现快速、大幅的下降，从最高的单价超800美元来到500美元附近，且未来还有望降至200美元。

与之而来的是量产激光雷达进入价格成本敏感的20-30万元乘用车价格带，甚至在10-20万元的搭载量也开始出现增长，激光雷达的降本也是众多车企得以推出自家的多传感器融合自动驾驶实现科技平权的重要推手。


从成本端来看，激光雷达的主要成本是光学部件和主控芯片。目前，光学部件成本有望随产量翻倍而降低15%，而芯片则每年降本幅度达到25%左右。

硬件选择本身也是一种降本的路径，随着主控芯片从FPGA走向SoC，激光器从EEL走向VCSEL，接收器从APD走向SPAD，激光雷达的成本得以在未来几年内进一步下降，这也是为什么它能成为未来汽车的标配部件。


转自：https://mp.weixin.qq.com/s/qYUqz-0qsu1hkPsJW41dAw