佐思汽研发布《2023年激光雷达核心部件产业研究报告》

佐思汽研发布《2023年激光雷达核心部件产业研究报告》。

随着我国智能汽车升级加速，在“高等级自动驾驶离不开激光雷达”这一认知下，激光雷达正迎来放量增长。

激光雷达的核心部件  激光雷达硬件可分为扫描模块、发射模块、接收模块及控制模块，其中：

发射模块负责激光源的发射；

扫描模块主要作用是通过扫描器的机械运动控制光的传播方向，实现对特定区域的扫描（转镜、振镜、棱镜等光学组件）；

接收模块则负责接收返回光（ APD、SPAD、SiPM）；

控制模块主要通过算法处理生成最终的点云模型，以供后续自动驾驶决策算法参考生成后续行进策略（FPGA、ASIC、SoC等芯片）。

激光雷达硬件构成

图片来源：网络

发射模块有相对成熟的ToF和具有发展空间的FMCW；光源有905nm和1550nm两种选择；探测器有主流的APD和新兴的SPAD、SiPM；扫描方式可以分为棱镜方案、转镜方案、MEMS微振镜、FLASH和OPA。

发射模块：激光光源、激光器全面发展

1）探测方式——ToF依旧是主流，FMCW为未来方向

目前ToF市场相对成熟、且有着完整的产业链，但生产成本陷入瓶颈，很难再降低；相较ToF，FMCW具有抗干扰性强、测量距离长、分辨率高、对道路障碍物探测更加敏感等优势，这可以帮助精确测量距离和障碍物形状。此外，FMCW激光雷达可以连续采集数据，从而获得更详细的信息。不过，FMCW目前仍处于初期发展阶段，技术成熟度较低，离量产装车还有一段距离。

ToF和FMCW对比

图片来源：光大证券

2）激光光源——905nm向1550nm逐渐演进

目前激光雷达应用的主要包括905nm与1550nm光源。虽然905nm光源采用的半导体激光器成本要低于1550nm光源的光纤激光器，但是1550nm光源人眼安全性更高，受日光、大气散射等干扰更小，更易穿透大气。

905nm与1550nm激光光源对比

来源：《2023年激光雷达核心部件产业研究报告》

3）激光器——EEL是当前主流方案，未来向VCSEL演进

激光器是激光雷达发射模块的重要组成部分，主要方案有边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)和光纤激光器三种。随着激光雷达由机械式和混合固态式向固态式发展，EEL和光纤激光器将逐渐向VCSEL演进。   由于技术同源、结构类似、应用的激光发射技术和激光波长高度重叠，所以天孚通信、中际旭创、光库科技等光模块企业入局激光雷达产业。

主流车载激光雷达发射模块对比

图表来源：《2023年激光雷达核心部件产业研究报告》

扫描模块：转镜、MEMS微振镜是主流方案，但自研成趋势

转镜和MEMS微振镜是目前激光雷达扫描模块采用的主流方案，虽然Mirrorcle、滨松光子等可以提供多种尺寸的MEMS微振镜，但是大尺寸的MEMS微振镜价格高昂，对于激光雷达厂商来说，较高的成本是很难商用的。因此Innoviz、Blickfeld、禾赛科技、岭纬科技等激光雷达厂商均自研布局MEMS微振镜，或是通过投资/收购公司的方式布局MEMS微振镜，如速腾聚创成立了苏州希景微机电，英飞凌收购荷兰Innoluce。

主流车载激光雷达的扫描模块对比

图表来源：《2023年激光雷达核心部件产业研究报告》

接收模块：APD将逐步被SPAD/SiPM替代

目前激光雷达所用的接收端主要分APD、SPAD/SiPM两大路线，这两种路线其实同根同源，都是利用二极管的雪崩击穿效应。其中APD受自然光和环境温度干扰程度更轻，因而当前主流的ToF激光雷达多采用APD方案。SPAD则是在APD基础上更进一步，可对单光子进行检测，因此具有更高的增益和更远的探测距离。而SiPM则是一组并联的SPAD，可有效弥补SPAD对光强感知能力不足的问题。因此，SPAD/SiPM将逐步取代APD。

控制模块：FPGA仍是主流，LiDAR厂商开启SoC自研

目前激光雷达主控芯片以FPGA为主，主要实现时序控制、波形算法处理、其他功能模块控制等，一些厂商也会选择具有更高运行效率和显著规模效应的ASIC。但随着市场对激光雷达产品的测远能力、点频以及小型化的要求不断提升，对芯片集成度、运算能力的要求也越来越高，而这些正是SoC所具备的优势，同时SoC系统复杂度更低，成本也显著降低，适合规模化批量生产。   虽然FPGA因其多方面的优势目前仍是激光雷达的主流主控芯片，但一些LiDAR厂商为了有更大的自主性、性能可靠性，以及提供更好的用户体验开始布局自研SoC。相较外购FPGA，自研SoC可以精确匹配雷达特征，从而节省成本，更快地实现采集、处理和分析信息。目前，禾赛科技、Ouster等激光雷达厂商已开始自研SoC芯片。   此外，芯辉科技、国科光芯、芯视界、飞芯电子、识光芯科、摩尔芯光、阜时科技等国内企业纷纷布局激光雷达芯片。中国企业无论是在激光雷达整机方面，还是在激光雷达核心零部件方面，均具备很强的竞争力。为了保护产业发展，科技部对《中国禁止出口限制出口技术目录》的修订中，拟限制激光雷达等技术出口。

审核编辑 ：李倩