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1/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 激光雷达 可运用 于智能 驾驶、机器人 等领域。近年 来激 光雷达性 能持续 提升，成本优 势逐步 凸显。随着终端车企 针对高 阶智能 辅助驾 驶（各类 NOA）布局 加快，激光雷 达成为 了提高 用户辅 助驾驶 使用率 的重要传感 器。预计 2024 年激 光雷达 的全球 乘用车 端渗 透率大概 率将突破 1%大关，带动激 光雷达 行业市场规模持 续扩张。同时，本土 产业链 上游各 节点正 逐步 涌现出优 秀的关 键器件 供应商，助推 激光雷 达产业链国产 化的同 时也有 望持续 优化系 统集成 成本，最终 强化本土 厂商对 市场的 控制力 度。本篇文章 我们将 介绍 激 光雷达 的概念，分析 目前驱 动行 业发展的 因素，详细讲解 激光 雷达的 技术路 线。接着，我 们将对 激光雷 达产业 链各个 环节进 行梳理，结 合以上内 容分析 行业性 价比提 升的方式。最 后，对行业未 来发展 趋势进 行预测，列举 可能受 益的 相 关公 司。希望 这些内 容能够 启发大 家对 激 光雷达 的了解。目录 一、行业概述.1 二、驱动 因素.3 三、激光 雷达技 术路线.8 四、产业 链分析.12 五、性价 比提升 路线.19 六、发展 趋势.23 七、相关 公司.26 八、参考 研报.30 1 激光雷达（LiDAR）是一种 通过脉 冲激光 照射目 标并用 传感器测 量反射 脉冲返 回时间 来测量 目标距 离的测量工具。激光 雷达的 原理是 利用 ToF（Time of Flight，飞行时 间测距 法），通过发 射接受 激光束，分析激光遇 到目标 对象后 的折返 时间，从而得 到物体 表面 与探测主 体的精 确距离，进而 在空间 坐标系 中为这束光线 赋予角 度信息，就能 得到这 个点的 三维定 位。随着光束的增多，探测主体便可 利用所得各 点的相对位置，勾勒出 三维空间中的 物体细节，即点云 激光雷达的三维视 觉。2/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 2 激光雷达主要应用 于以高级辅助 驾驶（ADAS）、车联 网为主的车用以及 机器人等领域。高 级辅助 驾驶系 统（ADAS）主要 包括感 知系统（感知层）、计 算分析（决策 层）、控制执 行（执 行层）三大模块，其中感知是智能驾驶的先决条件，其探测的精度、广度与速度直接影响智能驾驶的行驶安全。以各类传 感器为 主的感 知系统 采集的 信息会 经由决 策层 处理分析 后给出 动力供 给、方 向控制 等操作，最终实现自 动驾驶。而感 知系统 路线有 摄像头、激光 雷达、超声波 雷达、毫米波 雷达。其中激 光雷达 具有更强的综 合性能。根据 灼识咨 询的预 测，激 光雷达 车端 市场规模在 2023 年 已达到 百亿。车用领 域所应对的场景 复杂度 更高，激光雷 达的性 能要求 则会相 对较 高，其演 进路径 是从 L4 级测 试车 辆到高 端乘用车前装搭 载，待 成本足 够合理 时向平 价汽车 过渡。目前 激光雷达 正处于 高端乘 用车前 装搭载，这一 时期重点比拼 车企端 交付和 工程化 落地，同时逐 步开启 价格 竞争。激光雷达 在机器 人端的 应用主 要是一 些应用 场景相 对简 单的封闭 园区。3/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 3 激光雷达的主要优 点在于探测精 度高、探测 范围广。摄 像头方案 商用普 及较早，能够 获取到 丰富的 色彩和细节信 息，但 成像受 制于环 境光线。而超 声波方 案虽 然成本较 低，但 由于感 知距离 较近且 易受环 境影响，因此 主要用 于停车 辅助。而毫米 波雷达 虽有更 强的 抗干扰能 力，但 感知精 度并不 理想，不具备 图像级的成像 能力。综合来 看，激 光雷达 探测精 度高、范围 广、稳定 性 强，并能够 对周围 环境进 行实时 3D建模，因 此成为 当前重 要的感 知方案。3 国产激光雷达厂商于 2016 年开始入局。激光 雷达 诞生 初期主要 应用于 科研及 测绘项 目，并 随着技 术发展逐步在工业探测和无人驾驶项 目上试点。激光雷达的技术架构持续更新，从单点激光扫描到多线激光，从复杂的机械式逐 步向半固态、固态式演进。目前 主流 新能源车 企与激 光雷达 厂加速 推进激 光雷达 的商业化落地，激光 雷达技 术也在 持续向 芯片化、阵列 化发 展。1 4/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 我国量产 乘用车 自动驾 驶等级 正逐步从 L2 向 L3+过渡，据中商 产业研 究院统 计数据 显示，2022 年我国在售新车 L1-L4 自动驾 驶渗 透率分 别为 24%、35%、9%和 2%。2023 年以来，我 国相关 部门及 地方政 府已 发布逾 百条自 动驾驶产 业相关 政策和 规定，从大方 针政策 引导到各细 分场景 的文件 指导，多方面 推动自 动驾驶 行业 发展。从 国家层 面来看，2023 年 7 月，工 业和信息化部 联合国 家标准 化管理 委员会 修订发 布国 家车 联网产业 标准体 系建设 指南（智能网 联汽车）（2023 版），提出要 分阶段 建立适 应我 国国情 与国际 接轨的智 能网联 汽车标 准体系。2023 年 11 月，工业和信 息化部、公安 部、住 房和城 乡建设 部、交 通运 输部四部 门联合 发布 关于开 展智能 网联汽 车准入和上路 通行试 点工作 的通知，明 确表明 搭载 L3 级和 L4 级自动驾 驶的车 辆，在 经过 遴选后，允许 在限定区域 内开展 上路通 行试点，以政 策推动 高阶智 能驾 驶发展。2023 年 12 月，交通运 输部印 发自 动驾驶汽车 运输安 全服务 指南（试行），就 自动驾 驶汽 车适用范 围、应 用场景、人员 配备、运输车 辆、安全保障 和安全 监督八 个方面 提出明 确要求。在国 家政 策引领下，各地 方政府 也纷纷 出台相 应方案 或细则，其中，深圳、上海、北京 三地走 在前列，在自 动驾 驶政策方 面试点 先行，为 其他 省市加 快自动 驾驶产业建设提供重要参考。伴随着央地协同完善行业相关政策法规，我国高阶自动驾驶功能有望加速落地。激光雷达 将成为自动驾驶的关键，据汽车之心表示，2024 年激光雷达的车端渗透率有望突破 1%大关。5/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 2 NOA“”城市 NOA 快速落地。NOA 功能（高阶智 能驾驶 辅助）的实现是 智能驾 驶从 L2 跨越到 L3 过程中 的关键节点，目前多 家传统 车企和 新势力 车企在 加速布局 NOA 功能。按 应用场 景分，NOA 功能分 为高速 场景和城市 场景，高速 NOA 功能 是指在 高速公 路辅助 的 基础上配 置高精 地图，帮助车 辆实现 自动上 下匝道、车道 保持等 功能。城市 NOA 是指 在城市 道路按 照 导航路径 智能辅 助驾驶 到达终 点，除 了基本 导航功能外，城市 NOA 还包 括自动 泊车、智能跟 车等功 能。高速 NOA 始于 2019 年 特斯拉 向中国 大陆选装 FSD 的 车型推送 NOA 功 能，随 后国内 蔚来、小鹏、理想等车企先 后入局，在旗 下部分 车型中 推出类 似功能，2023 年高速 NOA 已实现规 模化落 地。与此同 时，城市 NOA 功能作 为最贴 近用户 场景的 技术被 视为自 动 驾驶通往 L3 级别 的重要 突破口，成为 当前行 业竞争高地。2022 年 9 月，小 鹏 P5 在广 州推出 城市 NGP（即城 市 NOA），正式 拉开国 内城 市 NOA 大 幕。2023 年 NOA 迎来落地“元年”。伴随 众多主 机厂 在更多 城市陆续 开放该 功能，2024 年城市 NOA 有 望迎来更大规 模的释 放，推 动国内 自动驾 驶产业 进入快 速发 展阶段。6/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 实现高速 NOA 功能所需硬件水平有 限，激光雷 达非必 选项。高速 NOA 因结 构化封 闭道路 的特性，面临的场景 较为单 一、复 杂程度 较低，因此，实现该 功能 所需要搭 载的硬 件水平 有限，基本上 只需要 摄像头与部分 超声波 雷达或 毫米波 雷达即 可。此 外，在 目前 具备高速 NOA 功 能的车 型当中，除了 特斯拉 以外，均采 用高精 地图的 方案。高精地 图包含 了道路 的宽 窄、坡度、交通 标识等 详细信 息，可 以提前 为车辆获取大 量信息 数据，降低车 辆运行 时的负 担。并 且，高精地图 不受距 离、环 境影响，能够 有效弥 补传感器性能 边界，助力高速 NOA 功能顺 畅实现。因此，在实现高速 NOA 功能的 硬件需 求中，激光雷 达并非必要选 项。城市工况复杂，激 光雷达成推动 城市 NOA 落地的关键 感知设备。与 高速 NOA 相比，城市 NOA 面临 的工况复杂得多，可能会面临人车不分流、道路标识不清晰、鬼探头等多种不确定性挑战。在夜晚场景中，还要面临 光线不 足带来 能见度 降低的 问题，造成行 车危 险的 corner case 数量 急剧上 升。因 此，从 高速NOA 拓展至城市 NOA 的 所需要 的技 术难度 大幅增 长，对车辆的 感知能 力也提 出了更 高的要 求，具 备强感知能力 的激光 雷达成 为推动 城市 NOA 功能 落地的 关 键感知设 备。自 动驾驶 汽车中 搭载激 光雷达，一方面可以 实现对 长尾场 景的覆 盖，解 决城市 NOA 场 景 中面临工 况复杂 的问题。例如 在面临 夜间行 驶视野差、进 入隧道 光线突 变等情 况会对 摄像头 带来挑 战，但是对于 主动发 光的激 光雷达 来说，外界光 线变化并不会 影响其 感知成 像能力，激光 雷达能 够辅助 汽车 做出稳定 的行驶 决策。另一方 面，激 光雷达 的搭载可 以降 低感知 算法的 开发难 度，使 高阶智 能驾驶 功能 更易实现。感知 算法的 一个重 要任务 是进行 语义目标检测 跟踪，其中，衡量评 价目标 检测有 一个重 要指 标是“平均 精准度”（mAP），用以评 估感知 算法对目标位 置、尺 寸、姿 态的检 测水平。根据 行业权 威数 据集 Nuscenes 感知算 法评测 显示，“激光雷 达+摄像头”的 组合方案 mAP（平均 精准度）分数 相比纯 视 觉算法的 数值平 均从 57%提升至 73%，增加了 16个百分点。7/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 3 伴随自动驾驶水平 升级，单车激 光雷达需求 增加。冗 余 设计是指 在系统 或设备 的关键 部分增 加额外 的功能通道、工作元 件或部 件，以 确保在 部分出 现故障 时，系统或设 备仍能 正常工 作，提 高系统 可靠性。随着自动驾 驶程度 提升，驾驶主 体从驾 驶员转 为车辆 系统，为确保 车辆始 终处于 正常运 行状态，冗余 设计变得必不 可少，对于 L3 及以上 自动驾 驶冗余 系统将 成 为标配。目前，高阶自 动驾驶 冗余设 计涵盖 了感知冗余、控制器 冗余、执行器 冗余、通信冗 余等。其中，感知冗 余是指 采用“摄 像头+超声波 雷达+毫米波雷达+激光雷达”多源异构传感器融合方案，以实现感 知硬件能力互补，从而强化自动驾驶的感知能力。根据盖世 汽 车统 计数据 显示，2023 年 1-10 月，在搭载 NOA 功能的车 型中，采用 11V1R1L 方案（11 个摄像头+1 个雷达+1 个激光 雷达）的车型 占据最 大市场 份额，达到 27%。其他包 含激光 雷达的 11V5R1L方案和 11V5R2L 方案分 别占比 17%和 3.4%，含有激 光 雷达的多 传感器 方案在 搭载 NOA 功能 的智能 驾驶车型中 占据主 导地位。同时，伴随 着自动 驾驶水 平持 续提升，单车所 需搭载 的激光 雷达数 量将不 断增加。据 中国信 息通信 研究 院报告，L3 级 别以上 车辆 单车 搭载 量将随 着自动 驾驶 等级的 提升而 成倍 增加，L3、L4 和 L5 级别自动 驾驶或 分别需 要平均 搭载 1 颗、2-3 颗和 4-6 颗激光 雷达。8/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 1 ToF 仍为主流方式，FMCW 未来可期。激光雷 达对物 体的测距 方式主 要分为 飞行时 间（ToF）和调频连续波（FMCW）两种 方式。ToF 探测 方式是 根据光 源 发射及返 回的时 间差来 得到与 目标物 的距离 信息，这种方式 探测精 度高，响应速 度快，是目前 市场应 用最 为广泛和 成熟的 测距方 式。FMCW 探 测方式 是将发射激 光的光 频进行 线性调 制，得 到发射 及返回 信号 的频率差，从而 间接获 得飞行 时间来 反推出 与目标物的距离。相比 ToF 探测方 式，FMCW 探测方 式 具 有抗干扰能 力更强、信噪比高、分辨率 高等优 势，但目前技 术成熟 度较低，仍处 于发展 初期。9/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 2 根据扫描 方式的 不同，激光雷 达可以 分为固 态激光 雷达、混合固 态 激光 雷达、机械式 激光雷 达。1 360 水平视场角范 围扫描，主要 用于无人驾驶 领域。机 械式激光 雷达是 最早进 入市场 以及最 成熟的 一种技术路 线，主 要是通 过电机 带动收 发阵列 进行整 体旋 转，实现 对空间 水平 360 视 场范围 的旋转。由于无人驾 驶汽车 运行环 境复杂，需要 对周围 环境进行 360 的 水平视 场扫描，而机 械式激 光雷达 兼具360 水平视 场角 和 测距能 力远的 优势，同时 测量精 度较 高，目前 主流无 人驾驶 项目包 括无人 汽车、无人卡车等，均采用 机械式 旋转激 光雷达 作为主 要传感 器。但因为其 内部有 机械式 结构，所以产 品尺寸 大、维护成本 高、使 用寿命 短，造 成其不 太适合 大规模 装载 在乘用车 上。2 混合固态 方案的出 现正式开启了 激光雷达的 量产上车的 大幕。相较 机械式 激光雷 达，混 合固态 激光雷 达的扫描而 只覆盖 前方一 定角度 内的范 围，虽 然其内 部仍 然存在一 些较小 的活动 部件，但在成 本、体 积等方面更容 易得到 控制，目前也 在车用 领域量 产搭载。典 型的 半固 态 方案 分为一 维扫描 和二维 扫描，其共同之处是 均通过 内部运 动的反 射镜来 改变激 光方向。脱胎于机械式激光 雷达，一维转 镜式方案更 具应用成熟 性，因此在自动驾 驶中应用广泛。一维 扫描的 本质是在机 械式激 光雷达 的基础 上，将 发射模 块和扫 描模 块进行分 离，保 持收发 模块不 动，通 过电机 带动转镜运动，将激 光反射 到不同 的方向 实现一 定范围 内激 光的扫描。二维扫描方式能够 通过灵活的光 学结构设计，利用少量 的激光器实现等效 更多线束以降 低成本。二 维转镜方案中 如多边 形棱镜 可以让 光源实 现水平 扫描，而同 时纵轴摆 镜则可 以改变 光源的 垂直扫 描方向，如此仅需一 束光 源，就可 以完成 机械式 雷达若 干个光 源才 能完成的 扫描任 务。MEMS 振镜方案 则是 将扫描结构进一步简化，利用悬臂梁使厘米级振镜在横纵两轴高速周期运动，改变激光反射方向，实现扫描。虽然 MEMS 振镜和 二维转 镜的结 构存在 差别，但核心 思 路均是通 过灵活 的扫描 模块设 计，减 少激光 器的使用，进而推 动降本。10/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 混合固态 激光雷达 可选技术路线 呈现多元化。一维 转镜 方案利用 低速转 动的反 射镜改 变光线 方向，获得视场角覆 盖，提 升了稳 定性和 可靠性，并通 过芯片 化实 现高线束 扫描，该方案 在应用 原理和 架构上 较为成熟，选 择该方 案的典 型即禾 赛科技。相比 之下，二维 扫描的方 案能够 通过灵 活的扫 描模块 架构，在减少激光器 的同时 实现等 效线束。在实 际的二 维扫描 方案 设计中，不同厂 商的具 体扫描 架构又 会有一 定的区别，如 图达通 猎鹰系 列（下 中），采用 MEMS 振镜+转镜结合，分别 负责垂 直及水 平方向 上的扫 描；速腾聚创（下右）则采 用自研 二维 MEMS（微机电 系统）扫描芯 片驱动 旋镜向 不同方 向发射 激光束 的 混合固态 激 光雷达 技术。3 面阵收发+无运动部件，纯固态方案 或将是激光雷 达的 终极答案。纯 固态激 光雷达 通过取 消运动 部件，简化了整 个激光 雷达的 内部结 构并提 升集成 度，最 大程 度优化整 机耐久 度，缩 小体积。如此 不仅能 降低物料和量 产成本，也能 提升产 品可靠 性、生 产效率 和一 致性，能 够很好 地应用 于车规 级量产 领域。当前纯固态激光雷 达的主要为 OPA（Optical Phased Array）光学相控阵和 Flash 闪光激光雷达两种。其中，OPA 的原 理是通 过多个 激光发 射单元 组成发 射阵列，通过调 节发射 阵列中 各个单 元的相 位差，来改变激 光光束 的发射 角度；而 Flash 则 是通过 高密度 的激光源 阵列，像手电 筒一样，能在 短时间 内发射出覆盖 一片区 域的激 光，并 用高灵 敏度的 接收器 来构 建三维图 像。由 于结构 简单，Flash 闪 光激光 雷达是目前 纯固态 激光雷 达最主 流的技 术方案。11/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 固态激光雷达纵然 有更大的降本 空间，但其 性能目前还 无法比肩在车端量 产应用的 混合 固态 激光雷 达。固态激光 雷达普 遍存在 的功率 密度低、探测 距离短 等问 题。其中，OPA 激光雷 达要求 阵列单 元尺寸 必须不大于半 个波长，因此 每个器 件尺寸仅 500nm 左右，对材料和 工艺的 要求都 极为苛 刻，因 此成本 也相应的居高 不下。而 Flash 激 光雷达 由于需 要在短 时间内 发射大面 积的激 光，因 此在探 测精度 和探测 距离上会受到 较大的 影响，但由于 其结构 简单且 技术相 对成 熟，成为 了不少 雷达厂 的主要 探索方 向。补盲激光雷达成为 了现阶段纯固 态技术上车 的核心途径。如前所 述，虽 然固态 激光雷 达的技 术问题 限制了其在主 雷达端 的应用，但出 于成本 考量，能够用 于打 造专注近 距离感 知的补 盲激光 雷达，通过“固态近距补盲+混合 固态 远 距感知”的结合，能够 弥补前 向激 光雷达垂 直视场 角小以 及测距 性能过 剩的问 题，实现完整 的车规 级激光 雷达解 决方案。目前，禾赛 科技、速腾聚 创以及 多家本 土激光 雷达厂 均有布 局。12/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 激光雷达 产业链 主要包 括上游 零部件、中游 整机制 造和 下游机器 人、自 动驾驶 汽车等 应用。激光雷 达整机一般由 发射模 块、扫 描模块、接收 模块和 控制模 块四 部分组成。中国 信通院 预计，发射模 块、接 收模块、测时 模块（TDC/ADC）和控 制模块，四大 光电系 统 约占激光 雷达整 机成本的 70%。1 1 发射模块是激光雷 达系统的光源，其核心组 件为激光器。激光发 射模块 主要包 括激光 器发射 器、光 学系统，是激 光雷达 的核心 系统。激光发 射器为 整个激 光雷 达提供激 光光源。光学 系统主 要对激 光器的 输出光束进行 准直整 形，通 过改变 光束的 发散度、波束 宽度 和截面积，改善 输出光 束质量。光学 系统一 般由准直镜、分束器、扩散 片等组 成。1 VCSEL 占比有望提升，2027 年市场规模预计 39 亿美 元。按结构 分，激 光发射 器可以 分为边 发射激光器（EEL）和垂 直腔面 激光 器（VCSEL）及 光纤激 光 器。EEL 优势在于 输出功 率及电 光效率 较高，缺 13/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 点是光束 质量较 差，生 产成本 相对 VCSEL 较高。VCSEL 优点包括体 积小易 于集成、易于 规模化 生产、成本低、可靠性 较高等 优势，不足之 处是输 出功率 及电 光效率较 EEL 低。光 纤激光 器复杂 度较高，在激光雷达 领域应 用占比 较小。近年来 国内外 厂商陆 续推 出多层级 结高功率 VCSEL，大幅提 升了光 功率密度，高 功率 VCSEL 开始代 替部分 传统的 EEL 方案。Yole 预计，2033 年，VCSEL 的占比有 望从2023 年的 39%逐步提 升到 45%；EEL 则小 幅下降到 43%。市场规 模方面，2027 年，VCSEL 有望 达到39 亿美元，EEL 预计 74 亿美 元。905nm 光源预计仍将占 主导地位。激 光器 波长选 择主 要兼顾性 能和对 人眼安 全性，目前主 流的激 光雷达主要有 905nm 和 1550nm 两种波 长。905nm 优势是 基于 GaAs 材料体系，产业 成熟，成本低；缺点是发射功 率受到 对人眼 安全性 限制，探测距 离较短。1550nm 优 点是对 视网膜 更加友 好，可 以发射 更大功率，探 测距离 可以做 到更远；不足 是其无 法采用 常规 的硅吸收，而需 要更加 昂贵的 铟镓砷（InGaAs）材质，成 本更高。不过 随着 905nm 技 术持续 升级，1550nm 成 本偏高，预计 未来 905nm 激 光器预 计仍将占主导 地位。Yole 数 据显示，2033 年 NIR（0.75-1.1 m，主要是 905nm 和 940nm）占比 预计从2023 年的 84%提升到 86%。14/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 海外企业领先激光 发射器市场，进口替代潜 力大。VSCEL 市场参与者 主要包括 Coherent（高意）、Lumentum、Ams-Osram、Trumpf 等，其中 Osram（欧司朗）在汽车 应用（如激光 雷达或 车内传 感）市场相对 领先。EEL 市场 领导者 主要包括 Coherent（高 意）、Lumentum、Ams-Osram、滨 松光子、Laser Components 等。国内相 关产业 链公司 包括长 光华 芯、炬光 科技、瑞波光 电、纵 慧芯光 等。2 国内光学系统产业 链具备竞争力。光学 系统一 般由准 直 镜、分束 器、扩 散片等 组成。准直镜，激 光器发射的光束并不是平行的直线，存在发散角度大、光斑形状不规则等问题，准直镜可以改变光束的发散度、波束 宽度和截面 积，从而改善 输出光束质 量。分 束器，又称 激光分光镜、分光片，Beam Splitter DOE，分束器功 能是把 一束入 射激光 均匀地 分成 N 束出 射光，出射光的 光束直 径、发 散角和 入射激 光相同，只是传播方 向发生 改变。扩散片，又 称匀化 镜、扩 散器 或 匀化器（DF/HM），Homogenizer，其作 用是将入射激 光转化 成 任意 形状尺 寸、强 度均匀 的光斑。国 内光学系 统产业 链相对 成熟，炬光科技、永 新光学、蓝特光学、水 晶光电、腾景 科技、福晶 科技 等公 司 均有相关 业务布 局。2 混合固态是主流，Flash 占比有望提升。根 据扫 描方式 的不同，激光雷 达可以 分为固 态激光 雷达、混合固态激光雷达、机械式激光雷达。其中，机械激光雷达因为结构复杂、可靠性较差、寿命低于车规要求，15/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 当前用于 车载领 域较少。混合 固态（转镜式、MEMS 振 镜）较为 成熟，是当前 和未来 车载激 光雷达 主流方案。固态 Flash 方 案逐步 产业化，在车 载领域 占比持 续提升。OPA 方 案对材 料和工 艺的要 求都极 为苛刻，由于 技术难 度高，尚未实 现产业 化。Yole 预计，混 合固态激 光雷达（主要 是转镜 式）占 比预计 从2023 年的 68%下降到 2033 年的 56%；MEMS 方 案从 2023 的 30%下降到 2033 年的 7%；固态 Flash方案迎来 大发展，从 2023 年的 2%，大幅 提升到 2033 年的 33%。国内光学、电机供 应链相对成熟。转镜式激 光雷达，收 发模块保 持不动，发射 器发射 激光照 射镜面，电机带动反 射镜面 围绕圆 心不断 旋转，使光束 反射至 空间 的一定范 围，从 而实现 扫 描。棱镜式激光雷 达，包括两个 楔形棱 镜，激 光通过 第一个 棱镜后 发生偏 转，通过第二 个棱镜 后再一 次发生 偏转，通过控 制两面棱镜的 相对转 速实现 激光束 的扫描 形态。MEMS 微 振镜方案，在 芯片上 集成微 振镜，通过芯 片控制镜面往复 运动，将激光 管反射 到不同 的角度 完成扫 描。国内相关 产业链 相对成 熟，转 镜式激 光雷达 电机厂商包括 湘油泵、鸣志 电器、江苏雷 利等；反射镜 厂商，永新光 学、宇 瞳光学、富兰 光学等。MEMS 微振镜厂商 包括海外 ST 意 法半导 体、博 世、英 飞凌、滨 松电子，国内英 唐智控、赛微 电子、中科院 苏州纳米所等。16/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 3 SiPM/SPAD SPAD 接收模块的核心组 件为光电探测 器，主要用 于接收返回 的脉冲激光并将其 转化为电流，然后用于测 距计算，属于光芯片。按 照器 件结构 分类，光电探 测器 可以 分为 APD（雪 崩式光 电二极 管）、SPAD（单 光子雪崩二 极管）和 SiPM（硅 光电倍 增管）三种类 型。APD 光电探 测器受 自然光 和环境 温度干 扰轻，是目前 ToF 类激光 雷达接 收端的 主流应 用方 案，但 同时其也存在 体积大、成本 高、稳 定性不 足等明 显局限 性。SPAD 在性能 上明显 优于 APD，APD 需要 几百个光子才可 以实现 有效检 测，而 SPAD 则 具有单 光子检 测 能力，可 以实现 更高的 增益和 更远的 探测距 离，且功耗、体积相 对较小、成本 低。SiPM 是多个 SPAD 阵列形式，可有 效弥补 SPAD 对 光强感 知能力 不足的问题。SiPM/SPAD 已经成 为当前 光电 探测领 域研 发创新的 重要方 向，未 来有望 逐步替代 APD，有效降低激 光雷达 接收端 成本。目前，SPAD 光 电探测 器市场 主要被 安森美、滨松、博 通等头部 企业垄 断，由 于缺乏 完整的 生产加 工体系，中国 本土企 业在光 探测芯 片领域 的市场 份额较 小。当前，国 内芯视 界、灵 明光子、阜时 科技等 创新型企业正 在积极 布局 SiPM/SPAD 方案，并实现 了新的 突破。例 如，阜 时科技于 2022 年 8 月发 布了全固态激光 雷达面阵 SPAD 芯片 FL6031，其实 际点云 分 辨率超过 50k，满足上 车要求，现已 成功获 得国内头部激 光雷达 场上的 SPAD 芯 片定制 订单。未来随 着 国内相关 企业在 SPAD/SPiM 技术 上持续 突破，有望推进 国产芯 片替代 进程。4 激光雷达 控制模 块主要 功能包 括时序 控制、波形算 法处 理、收发 扫描等 其他功 能模块 控制、生成点 云数据，主要 元件包 括主控 芯片，模拟前 端芯片 等。1 国外厂商 FPGA 领先，整机厂商 积极自研主 控 芯片。主 控芯片主 要功能 是控制 发射系 统发射 激光、对接收系统 获得的 信号进 行处理 等。主 控芯片 一般采用 FPGA，激光雷 达需要 进行大 量的信 号处理、电机 17/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 时序控制，采用 基于可 编程的 FPGA，效率 会高 很多。FPGA 国外主 流的供 应商有 Xilinx，Altera（被Intel 收购）等。国内主 要有紫 光国微、复旦 微电、成都 华微、安 路科技 等。此 外，目 前整机 厂商开 启了自研芯片 趋势，如图达通 falcon 激光 雷达搭 载了蔚 来自 研的主控 芯片“杨戬”；禾 赛科技 2018 年 开始就积极研发 激光雷达 SoC 芯片，以在 未来取 代外购的 FPGA 芯片。2 模拟前端、模数转 换芯片的自研 化与集成化 趋势。模拟 前端芯片，主 要功能 是对探 测器输 出的电 流信号进行放大 和转换（电流 转电压），主 要通过 跨阻放 大器（TIA）实现。模数转换芯片，主 要功能 是将模拟信号转 换成数 字信号，便于 核心处 理器进 行处理 及运 行后续的 算法，主要通过 ADC 实现。随着信 号通路的增 加，传 统分立 器件构 建的系 统已难 以满足 指标，越来越 多的厂 商开始 自研相 关芯片。禾赛 科技已经开发 了多通 道驱动 芯片以 及多通 道模拟 前端芯 片。主控芯片 目前逐 步向企 业自研 SoC 方向发 展，未来也有望 实现 TIA、ADC 等 芯片 集 成到 SoC 中。2 中游大部分的激光 雷达厂商主要 做硬件集成 的工作，并 添加自研的算法，进行封装后卖 给下游厂商。目前中国激光雷达企 业正在主导全 球市场。北 美和 欧洲地 区激光雷 达产业 起步较 早，发 展过程 中涌现 一批领先的激 光雷达 制造厂 商，包括 Velodyne、Luminar、Aeva、Ouster、Valeo、Innoviz、Ibeo 等。伴随着激烈 的市场 竞争，部分海 外激光 雷达厂 商面临 衰退。而国内 激光雷 达厂商 在政策 支持和 市场需 求双重驱动下 快速发 展，代 表企业 包括禾 赛科技、图达 通、速腾科技、大疆 览沃、万集科 技等。国内 激光雷达企业 已大体形成三 个梯队，规 模化 量产加 速分化市 场，禾 赛科技、速腾 聚创、图达通 为第一梯队，激光雷 达前装 量产的 销量总 体由这 三家包 揽，同时实现 上市融 资，市 值远超 其他企 业。第 二梯队企业以 沃览科 技、探 维科技、北醒 光子、华为、一径 科技等为 代表，正在努 力扩大 融资规 模以及 获取车企定点。第三 梯队为 其他初 创企业。从销售收入来看，2022 年，禾赛 科技以 47%的份额，连续两年 稳居全 球激光 雷达企 业收入 榜首，图达通则依靠 蔚来汽 车的持 续出货，以 15%的 市场份 额位居 第二，法 雷奥、速腾聚 创、沃 览科技 分别以 13%、9%、5%的市 场份额 位列第 三、第 四、第 五。18/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 根据 Yole 报告，2023 年中国激光雷达企业已拥 有全 球市场份额的 73%，国内头部激光雷达 厂商交付量不断攀升。国 内激光 雷达头 部厂商 量产交 付量 竞赛已 经进入到 白热化 阶段。2022 年 9 月，禾赛 科技成为首个 单月激 光雷达 交付量 超过 1 万颗 的车载 激光雷 达厂商；2023 年 8 月，速腾 聚创单 月交付 量超 2万颗；2023 年 10 月，速腾 聚创实 现单月 销量近 3 万 颗，再次刷 新纪录。2024 年 1 月 2 日，禾 赛科技宣布 2023 年 12 月激光雷达 交付量 突破 5 万颗，仅 6 日 后，速腾 聚创宣布 2023 年 12 月交 付量达 到72200 颗，成 为车载 激光雷 达行业 中首个 单月交 付量超 过 7 万颗的激 光雷达 厂商。根据高 工数据 统计，2023 年，中国乘 用车前 装标配 激光雷 达交 付量超过 60 万颗，主 要是由 禾赛科 技、速 腾聚创 和图达 通为代表的国 内第一 梯队激 光雷达 厂商所 贡献。其中，2023 年，速腾 聚创激 光雷达 销量约为 25.6 万 颗，同比增长超过 300%；禾赛科 技预计 全年 销量突破 22 万颗，同比增 长超过 173%。当前，头部厂 商快速 放量，激光 雷达产 业或迎 来商业 化临界 点。3 激光雷达市场规模 快速增长，2030 年或超万亿元。目 前，激光 雷达的 主要下 游应用 场景 包 括汽车、机器人等，其中汽 车行业 为激光 雷达发 展的主 要驱动 力。19/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 Frost&Sullivan 数据 显示，中国 ADAS 渗 透率预 计从 2023 年的 6.3%增长到 2030 年的 87.9%；美 国ADAS 渗透率 有望从 2023 年的 4.9%上升到 2030 年的 69.9%。ADAS 和自 动驾驶 汽车的 快速渗 透，预计将提升 单车激 光雷达 搭载数 量。中 国信通 院发布 的 车载激光 雷达技 术与应 用研究 报告 认为，L3、L4 和 L5 级别自动驾 驶分别 需要 平均搭载 1 颗、2-3 颗和 4-6 颗 激光雷 达。Frost&Sullivan 预计，2026年全球车 用激光 雷达市 场 规模 有望达到 247 亿美元，其 中，ADAS（L3 以下）预计 129 亿美 元规模，自动驾驶（L4、L5）预计 118 亿美 元规模。2030 年 全球 车用激光 雷达市 场规模 有望进 一步增 长到 872 亿美元，其中 ADAS 649 亿 美元，自动驾驶 223 亿美 元规 模。1 衡量激光雷达核心 性能主要包括 线束、视场 角、分辨率、帧率、点频和功 率等。实 现功能 来看，激光雷达需要具备探测中长距离、可靠度和稳定性、夜间判断能力等，与功能相对应的可拆分为线束、视场角、分辨率、帧率、点频和 功率等 性能参 数，对 应关系 上，发射模块、接收 模块、扫描模 块、接 收模块 均影响激光雷 达本身 性能。线束数 量是直 观衡量 产品性 能的 关键指标，直接 影响到 产品性 能。线 束及等 效线束越多，激光雷 达对的 感知精 准度越 高、探 测范围 越广，激光雷 达数据 有效性 越强。20/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 激光雷达线束可以 更直观衡量激 光雷达的性 能。一方 面，整车厂 对激光 雷达应 用的过 程中对 视场角、分辨率、帧 率、点 频和功 率有标 定参数，需要 满足车 端需 求方可应 用。另 一方面，线束 是垂直 方向发 出激光的数量，线束 及等效 线束越 多，发 出的激 光束越 密集，激光雷 达的感 知精准 度越高，激光 雷达数 据有效性越强。在后 续的性 能升级 中，可 以聚焦 如何提 升激 光雷达线 束数量 从而提 升感知 精准度。1 固态激光 雷达中，Flash 方案通 过光电 集成技 术、单片 集成技术、堆叠 技术等 方式实 现在有 限的单 位面积上增加 收发模 块的数 量。OPA 方案 通过增 加分束 器，完成输出 激光线 束 量级 的提升。硬件 升级优 化收发模块配 置，有 效带动 激光雷 达线束 的增加。2 混合固态 激光雷达中，可以在扫描模块中通过优化振镜的方式，使低线束收发模块实现等效高线束效果。以速腾聚创 M1 为例，收发 模块有 5 组平 行的 EEL 半导 体边发射 激光器，其发 射出的 点光源 通过准 直透镜将分散 光束形 成几个 平行方 向后，通过分 光组件 进入 反射镜，反射镜 将激光 精准投 射到 MEMS 振镜上进行多 次反射，实现 输出端 等效线 束的提 升。21/31 2024 年 4 月 22 日 行业|深度|研究报告 3 优化信号 处理技 术可以 提高对 远处物 体的探 测能力；噪 声抑制技 术，比 如自适 应滤波 和波形 分析，可以减少背景 噪声和 系统电 子噪声 对信号 的影响；信号 积分 技术能够 通过累 加连续 多个探 测周期 内的信 号，显著提高信噪比，从而使得系统能够探测到更加微弱的回波，提高探测范围。使用机器学习的模式识别，可以更精 确地从 噪声背 景中提 取有用 信号，增强目 标探 测的准确
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