卷上天的激光雷達，現在發(fā)展到哪一步?

注：原文為上海證券《邁向高階智能化關(guān)鍵，前瞻布局把握行業(yè)脈搏》，分析師：馬永正。

如今的激光雷達，因為過(guò)于昂貴的價(jià)格，基本屬于20萬(wàn)元以上車(chē)型的專(zhuān)屬。在小鵬、蔚來(lái)的第二品牌上，基本都放棄使用激光雷達。

不過(guò)隨著(zhù)廠(chǎng)商們開(kāi)始內卷，成本大幅下探之后，我們或許在未來(lái)會(huì )看到更多車(chē)型用上激光雷達。

在名為《邁向高階智能化關(guān)鍵，前瞻布局把握行業(yè)脈搏》的行業(yè)深度報告里，分析師從發(fā)展歷程、發(fā)展態(tài)勢以及行業(yè)動(dòng)態(tài)等角度介紹了激光雷達行業(yè)的最新進(jìn)展。

以下為研報內容節選：

1、發(fā)展歷程

激光雷達誕生初期主要應用于科研及測繪項目，并隨著(zhù)技術(shù)發(fā)展逐步在工業(yè)探測和無(wú)人駕駛項目上試點(diǎn)。激光雷達的技術(shù)架構持續更新，從單點(diǎn)激光掃描到多線(xiàn)激光，從復雜的機械式逐步向半固態(tài)、固態(tài)式演進(jìn)。

目前激光雷達的主要終端為無(wú)人駕駛以及機器人等領(lǐng)域，主流新能源車(chē)企與激光雷達廠(chǎng)加速推進(jìn)激光雷達的商業(yè)化落地，激光雷達技術(shù)也在持續向芯片化、陣列化發(fā)展。

1、產(chǎn)業(yè)鏈概覽

上游主要包括激光發(fā)射、激光接收、信息處理和掃描系統核心部件制造；

中游主要是如禾賽科技、圖達通等激光雷達整機廠(chǎng)商；

下游主要為應用領(lǐng)域，包括無(wú)人駕駛、機器人、高精度地圖、測繪等。

本土激光雷達廠(chǎng)商在近年來(lái)積極布局與本土車(chē)企的合作，實(shí)現了較多前裝量產(chǎn)。

2、激光雷達應用領(lǐng)域

激光雷達主要應用于以高級輔助駕駛（ADAS）、車(chē)聯(lián)網(wǎng)為主的車(chē)用以及機器人等領(lǐng)域。

根據灼識咨詢(xún)的預測，激光雷達車(chē)端市場(chǎng)規模在2023年達到百億后，有望在2025年突破千億規模。

車(chē)用領(lǐng)域所應對的場(chǎng)景復雜度更高，激光雷達的性能要求則會(huì )相對較高，其演進(jìn)路徑是從L4級測試車(chē)輛到高端乘用車(chē)前裝搭載，待成本足夠合理時(shí)向平價(jià)汽車(chē)過(guò)渡。

機器人端的應用主要是一些應用場(chǎng)景相對簡(jiǎn)單的封閉園區。

目前激光雷達正處于高端乘用車(chē)前裝搭載，這一時(shí)期重點(diǎn)比拼車(chē)企端交付和工程化落地，同時(shí)逐步開(kāi)啟價(jià)格競爭。

3、終端分析

1）自動(dòng)駕駛

自動(dòng)駕駛技術(shù)被視為未來(lái)交通領(lǐng)域的革新性突破。激光雷達有望成為自動(dòng)駕駛邁入L4+的關(guān)鍵，據汽車(chē)之心表示，2024年激光雷達的車(chē)端滲透率有望突破1%大關(guān)。

2）機器人

激光雷達的應用能夠提升機器人的安全作業(yè)能力與生產(chǎn)效率。在高原科考、智能巡檢、消防偵查、智慧農業(yè)等細分行業(yè)，由于攝像頭感知算法訓練難以覆蓋復雜地形的不規則障礙物，而傳統毫米波雷達精度低分辨率低，無(wú)法分辨障礙物形狀大小，激光雷達高精度三維成像的優(yōu)勢再次得以充分體現。激光雷達通過(guò)賦予各種形態(tài)的機器人超越人類(lèi)眼睛的感知能力，助力提升各行業(yè)的安全作業(yè)與生產(chǎn)效率，推動(dòng)社會(huì )智能化變革的進(jìn)一步深化。

4、整體市場(chǎng)概覽

1、車(chē)載激光雷達市場(chǎng)有望保持高速增長(cháng)。2022年全球激光雷達在汽車(chē)和機器人端的市場(chǎng)規模分別為34億元及82億元，據灼識咨詢(xún)預測，2023年全球車(chē)端激光雷達市場(chǎng)規?？焖倥噬?，到2023年有望達到106億元，預計到2030年整體市場(chǎng)規模將突破萬(wàn)億人民幣，機器人端市場(chǎng)規模也有望達到2162億元。

2、中國有望成為全球激光雷達市場(chǎng)的核心。中國坐擁全球最大的新能源汽車(chē)市場(chǎng)，本土激光雷達廠(chǎng)也在各車(chē)企端持續量產(chǎn)上車(chē)；同時(shí)各類(lèi)別的機器人產(chǎn)品也在快速發(fā)展。據灼識咨詢(xún)分析預測，2022年中國激光雷達在車(chē)端及機器人端均占據了將近1/3的市場(chǎng)規模，預計到2030年，中國依將主導激光雷達市場(chǎng)。

2、發(fā)展態(tài)勢

1、激光雷達主要優(yōu)點(diǎn)

激光雷達的主要優(yōu)點(diǎn)在于探測精度高、探測范圍廣。

攝像頭方案商用普及較早，能夠獲取到豐富的色彩和細節信息，但成像受制于環(huán)境光線(xiàn)。

而超聲波方案雖然成本較低，但由于感知距離較近且易受環(huán)境影響，因此主要用于停車(chē)輔助。而毫米波雷達雖有更強的抗干擾能力，但感知精度并不理想，不具備圖像級的成像能力。

綜合來(lái)看，激光雷達探測精度高、范圍廣、穩定性強，并能夠對周?chē)h(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)3D建模，因此成為當前重要的感知方案。

2、激光雷達模塊結構及BOM拆解

從結構上看，車(chē)載激光雷達由發(fā)射激光的發(fā)射模塊、對特定區域進(jìn)行掃描的掃描模塊、探測回光的接收模塊和對點(diǎn)云數據進(jìn)行處理并反饋的控制模塊，且各部分結構也可進(jìn)一步細分為不同技術(shù)方案。

目前激光雷達主流分類(lèi)方案是根據掃描系統機械結構的差別，劃分為機械式、混合固態(tài)式以及固態(tài)式。

結合激光雷達BOM，激光雷達光電系統構成了激光雷達成本的核心。且發(fā)射和接收模組又包含多個(gè)激光發(fā)射器、光學(xué)鏡頭、探測器，體積和重量遠高于測時(shí)及控制模組。目前，隨著(zhù)激光雷達性能和需求規模逐步提升，對廠(chǎng)商而言將分立光學(xué)芯片及其配套元器件高度集成，能夠有效改善產(chǎn)品形態(tài)及生產(chǎn)工藝，同時(shí)推動(dòng)的產(chǎn)能擴張和產(chǎn)品降本。

3、激光雷達運作方式及核心性能指標

激光雷達的原理是利用ToF（TimeofFlight，飛行時(shí)間測距法），通過(guò)發(fā)射接受激光束，分析激光遇到目標對象后的折返時(shí)間，從而得到物體表面與探測主體的精確距離，進(jìn)而在空間坐標系中為這束光線(xiàn)賦予角度信息，就能得到這個(gè)點(diǎn)的三維定位。

隨著(zhù)光束的增多，探測主體便可利用所得各點(diǎn)的相對位置，勾勒出三維空間中的物體細節，即點(diǎn)云——激光雷達的三維視覺(jué)。

4、關(guān)鍵指標

激光雷達的視場(chǎng)角（FoV）和角分辨率，是決定其性能的關(guān)鍵指標。

視場(chǎng)角的大小決定了光學(xué)儀器的視野范圍，也就是說(shuō)這個(gè)數值決定了激光雷達的視野有多廣/多寬。激光雷達的視場(chǎng)角越大，探測到的視野就越大。

角分辨率，指的是相鄰兩個(gè)激光掃描點(diǎn)之間的角度間隔，雷達在水平和垂直方向掃射時(shí)，角分辨率越小，單位空間角內分布的激光點(diǎn)數就越多，其對于物體的分辨能力就會(huì )越強。

通俗來(lái)講，視場(chǎng)角決定了激光雷達的探測范圍有多大，而角分辨率則決定了激光雷達對細節的把控程度。

5、技術(shù)路線(xiàn)演進(jìn)

1）傳統機械式激光雷達

最早由Velodyne推向車(chē)端應用，通過(guò)將激光發(fā)射器豎直排列并進(jìn)行360°旋轉，完成對環(huán)境的全面動(dòng)態(tài)掃描繪制雷達的點(diǎn)云圖。

但由于機械式自身特性，更清晰的圖像需要通過(guò)高線(xiàn)程也就是需要不斷堆積發(fā)射源和接收器來(lái)實(shí)現，這就導致激光雷達的體積和成本難以控制。

此外，復雜的運動(dòng)結構限制了機械式激光雷達的耐用性和成本控制。傳統的機械式由于需要通過(guò)復雜的機械結構實(shí)現高頻準確的轉動(dòng)，致使其平均的失效時(shí)間僅1000-3000小時(shí)，難以達到車(chē)規級設備最低13000小時(shí)的要求，同時(shí)硬件成本居高不下也限制了該類(lèi)產(chǎn)品在車(chē)端的量產(chǎn)推廣。

最后，機械式激光雷達需要布置在車(chē)身最高點(diǎn)避免旋轉時(shí)受遮擋，這對車(chē)輛造型造成很大的影響，凸起的雷達也較容易受損。由于其固有劣勢，機械式激光雷達當前的主要應用領(lǐng)域為自動(dòng)駕駛公司L4+技術(shù)測試。

2）混合固態(tài)激光雷達

混合固態(tài)方案的出現正式開(kāi)啟了激光雷達的量產(chǎn)上車(chē)的大幕。

相較機械式激光雷達，混合固態(tài)激光雷達的掃描而只覆蓋前方一定角度內的范圍，雖然其內部仍然存在一些較小的活動(dòng)部件，但在成本、體積等方面更容易得到控制，目前也在車(chē)用領(lǐng)域量產(chǎn)搭載。

典型的半固態(tài)方案分為一維掃描和二維掃描，其共同之處是均通過(guò)內部運動(dòng)的反射鏡來(lái)改變激光方向。

脫胎于機械式激光雷達，一維轉鏡式方案更具應用成熟性，因此在自動(dòng)駕駛中應用廣泛。一維掃描的本質(zhì)是在機械式激光雷達的基礎上，將發(fā)射模塊和掃描模塊進(jìn)行分離，保持收發(fā)模塊不動(dòng)，通過(guò)電機帶動(dòng)轉鏡運動(dòng)，將激光反射到不同的方向實(shí)現一定范圍內激光的掃描。

二維掃描方式能夠通過(guò)靈活的光學(xué)結構設計，利用少量的激光器實(shí)現等效更多線(xiàn)束以降低成本。二維轉鏡方案中如多邊形棱鏡可以讓光源實(shí)現水平掃描，而同時(shí)縱軸擺鏡則可以改變光源的垂直掃描方向，如此僅需一束光源，就可以完成機械式雷達若干個(gè)光源才能完成的掃描任務(wù)。

MEMS振鏡方案則是將掃描結構進(jìn)一步簡(jiǎn)化，利用懸臂梁使厘米級振鏡在橫縱兩軸高速周期運動(dòng)，改變激光反射方向，實(shí)現掃描。我們認為，雖然MEMS振鏡和二維轉鏡的結構存在差別，但核心思路均是通過(guò)靈活的掃描模塊設計，減少激光器的使用，進(jìn)而推動(dòng)降本。

3）混合固態(tài)激光雷達

混合固態(tài)激光雷達可選技術(shù)路線(xiàn)呈現多元化。一維轉鏡方案利用低速轉動(dòng)的反射鏡改變光線(xiàn)方向，獲得視場(chǎng)角覆蓋，提升了穩定性和可靠性，并通過(guò)芯片化實(shí)現高線(xiàn)束掃描，我們認為該方案在應用原理和架構上較為成熟，選擇該方案的典型即禾賽科技。

相比之下，二維掃描的方案能夠通過(guò)靈活的掃描模塊架構，在減少激光器的同時(shí)實(shí)現等效線(xiàn)束。在實(shí)際的二維掃描方案設計中，不同廠(chǎng)商的具體掃描架構又會(huì )有一定的區別。

4）純固態(tài)激光雷達

面陣收發(fā)+無(wú)運動(dòng)部件，純固態(tài)方案或將是激光雷達的終極答案。純固態(tài)激光雷達通過(guò)取消運動(dòng)部件，簡(jiǎn)化了整個(gè)激光雷達的內部結構并提升集成度，最大程度優(yōu)化整機耐久度，縮小體積。如此不僅能降低物料和量產(chǎn)成本，也能提升產(chǎn)品可靠性、生產(chǎn)效率和一致性，能夠很好地應用于車(chē)規級量產(chǎn)領(lǐng)域。

當前，純固態(tài)激光雷達的主要為OPA（OpticalPhasedArray）光學(xué)相控陣和Flash閃光激光雷達兩種。其中，OPA的原理是通過(guò)多個(gè)激光發(fā)射單元組成發(fā)射陣列，通過(guò)調節發(fā)射陣列中各個(gè)單元的相位差，來(lái)改變激光光束的發(fā)射角度；

而Flash則是通過(guò)高密度的激光源陣列，像手電筒一樣，能在短時(shí)間內發(fā)射出覆蓋一片區域的激光，并用高靈敏度的接收器來(lái)構建三維圖像。由于結構簡(jiǎn)單，Flash閃光激光雷達是目前純固態(tài)激光雷達最主流的技術(shù)方案。

5）混合固態(tài)激光雷達

固態(tài)激光雷達縱然有更大的降本空間，但其性能目前還無(wú)法比肩在車(chē)端量產(chǎn)應用的混合固態(tài)激光雷達。固態(tài)激光雷達普遍存在的功率密度低、探測距離短等問(wèn)題。

其中，OPA激光雷達要求陣列單元尺寸必須不大于半個(gè)波長(cháng)，因此每個(gè)器件尺寸僅500nm左右，對材料和工藝的要求都極為苛刻，因此成本也相應的居高不下。

而Flash激光雷達由于需要在短時(shí)間內發(fā)射大面積的激光，因此在探測精度和探測距離上會(huì )受到較大的影響，但由于其結構簡(jiǎn)單且技術(shù)相對成熟，成為了不少雷達廠(chǎng)的主要探索方向。 補盲激光雷達成為了現階段純固態(tài)技術(shù)上車(chē)的核心途徑。

如前所述，雖然固態(tài)激光雷達的技術(shù)問(wèn)題限制了其在主雷達端的應用，但出于成本考量，能夠用于打造專(zhuān)注近距離感知的補盲激光達，通過(guò)“固態(tài)近距補盲+混合固態(tài)遠距感知”的結合，能夠彌補前向激光雷達垂直視場(chǎng)角小以及測距性能過(guò)剩的問(wèn)題，實(shí)現完整的車(chē)規級激光雷達解決方案。

6、發(fā)展趨勢

“降本、量產(chǎn)、上車(chē)”是激光雷達一直以來(lái)的三個(gè)核心關(guān)鍵詞。

激光雷達自誕生以來(lái)，其成本便隨著(zhù)路線(xiàn)迭代持續下探，直至近年來(lái)混合固態(tài)方案將激光雷達推向百元級水平（美元）。在當前L2+自動(dòng)駕駛持續滲透的背景下，混合固態(tài)激光雷達成為各大頭部激光雷達廠(chǎng)量產(chǎn)上車(chē)的主流。

在混合固態(tài)激光雷達方案下，其結構的“模塊性”會(huì )更加突出。根據此前對幾大頭部廠(chǎng)商旗艦產(chǎn)品的介紹，很明顯混合固態(tài)方案下，掃描模塊在“解綁”發(fā)射模塊后，各廠(chǎng)商的掃描方案選擇靈活多樣?；旌瞎虘B(tài)的細分路線(xiàn)會(huì )持續發(fā)散直至純固態(tài)方案充分成熟后發(fā)生突變式收斂。

而激光雷達算法相較其他方案不僅有更準確的精度，通過(guò)激光雷達的輔助還可以進(jìn)一步提升融合方案的精度上限。純視覺(jué)方案的分辨率雖然可以足夠高，但很多場(chǎng)景由于訓練數據集的有限性及物理性能的局限，系統的安全冗余度還遠遠不夠。

根據行業(yè)權威數據集Nuscenes感知算法評測顯示，通過(guò)使用激光雷達的算法，平均精準度（mAP）數值相比純視覺(jué)有明顯提升；同時(shí)在針對目標跟蹤精度測試上，純激光雷達方案有著(zhù)更好的成績(jì)，且融合方案也進(jìn)一步將得分從70%提升至75%。

未來(lái)多方案融合有望成為主流。融合方案的本質(zhì)在于不同傳感器在不同的場(chǎng)景下發(fā)揮效能，互為冗余，確保駕駛安全。

 3 、行業(yè)動(dòng)態(tài)

1、從安全性向功能性轉變，NOA加速激光雷達上車(chē)進(jìn)度

各新勢力車(chē)企相繼公布領(lǐng)航輔助駕駛（即NOA或其他名稱(chēng)）開(kāi)放時(shí)間，激光雷達作為重要組成部分重要性持續提升。

如今，領(lǐng)航輔助駕駛已逐漸從高速高架等場(chǎng)景向通勤以及城市全區域滲透，激光雷達重要性逐步顯現。結合各新勢力車(chē)企的車(chē)型規劃，城市NOA功能有望在進(jìn)入2024年后進(jìn)入全面提速期，激光雷達的上車(chē)進(jìn)度也有望進(jìn)一步加快。

新勢力車(chē)企激光雷達搭載車(chē)型推出進(jìn)度持續加快。隨著(zhù)國內智能駕駛的發(fā)展，特別是高速/城區NOA駛入“快車(chē)道”，激光雷達上車(chē)量大幅提升。

根據佐思汽研最新數據，2023年1-7月，國內乘用車(chē)前裝標配激光雷達20.2萬(wàn)臺，同比增長(cháng)523.3%，預計全年超過(guò)35萬(wàn)臺。

據佐思汽車(chē)研究院統計，2022年全年，國內新增搭載激光雷達車(chē)型共計18款；進(jìn)入2023年，又有更多搭載激光雷達的車(chē)型推出，激光雷達的上車(chē)進(jìn)程持續加快。

2、本土廠(chǎng)商強勢引領(lǐng)，影響力持續增強

激光雷達加速上車(chē)，本土廠(chǎng)商成為定點(diǎn)主力。從2021年開(kāi)始，主流車(chē)企便開(kāi)啟激光雷達上車(chē)進(jìn)程，到2022年已有超過(guò)10萬(wàn)搭載激光雷達的車(chē)型量產(chǎn)交付。在2023年上海國際車(chē)展上，有近40款車(chē)型配備了激光雷達，其中速騰聚創(chuàng )憑借18款搭載車(chē)型領(lǐng)先于同行。

中國市場(chǎng)國產(chǎn)前裝標配激光雷達交付量快速增長(cháng)。據蓋世汽車(chē)研究院統計，2023年1-5月，本土激光雷達裝機量為13.14萬(wàn)顆，其中禾賽科技以近6.5萬(wàn)顆的裝機量排名本土第一。2023年1-9月，根據高工智能汽車(chē)研究院給出的實(shí)際搭載交付數據來(lái)看，本土乘用車(chē)前裝標配激光雷達交付已快速增長(cháng)至超過(guò)30萬(wàn)顆。

持續加強激光雷達在車(chē)用領(lǐng)域的滲透，本土廠(chǎng)商已具有相當的國際影響力。據YoleIntelligence統計數據顯示，2021年全球乘用車(chē)領(lǐng)域激光雷達市場(chǎng)規模僅為0.44億美元，到2022年快速增長(cháng)至1.69億美元，禾賽科技與圖達通2022年市占率分別為23%和28%；在無(wú)人駕駛出租車(chē)領(lǐng)域，禾賽科技也進(jìn)一步鞏固了自身的市場(chǎng)地位，其市占率來(lái)到67%。

據中商產(chǎn)業(yè)研究院援引Yole數據顯示，營(yíng)收規模來(lái)看，2022年禾賽科技、圖達通、速騰聚創(chuàng )以及覽沃科技四大本土主力共占有全球約73%的市場(chǎng)份額。據汽車(chē)之心預測，2023全年激光雷達出貨有望突破50萬(wàn)顆。

3、市場(chǎng)潛力巨大，當下正處于高速增長(cháng)初期

中國龐大的終端需求市場(chǎng)賦予激光雷達發(fā)展潛力。2023年以來(lái)，智能汽車(chē)銷(xiāo)量始終保持較同比增速。與此同時(shí)，智能汽車(chē)在新能源乘用車(chē)的滲透率2023年逐月相較2022年同期進(jìn)一步提升近10個(gè)百分點(diǎn)，到2023年11月，智能電動(dòng)汽車(chē)在新能源乘用車(chē)中的滲透率成功突破90%，來(lái)到91.6%。

根據Canalys，L2+輔助駕駛應用場(chǎng)景的持續拓寬，特別是在占用消費者超75%駕駛時(shí)間的城市場(chǎng)景中的應用，是提高中國高階ADAS車(chē)型銷(xiāo)量的核心原因。

2023年前三季度，中國L2+汽車(chē)銷(xiāo)量遠高于美國和德國，且品牌達到37個(gè)。

滲透率穩步增長(cháng)下激光雷達在新能源汽車(chē)端的需求預期。如前所述純固態(tài)激光雷達具有更強大的綜合性能和降本空間，目前已通過(guò)補盲方式開(kāi)始在車(chē)端應用，預計隨著(zhù)技術(shù)的完善和激光雷達整體規模量產(chǎn)，未來(lái)有望成為市場(chǎng)主流，并帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)的需求量向更高級別增長(cháng)。

激光雷達的車(chē)端需求將隨著(zhù)滲透率的提升和單車(chē)用量提升而快速增長(cháng)。

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