2022年激光雷达行业市场现状及发展趋势分析 激光雷达是L3级以上自动驾驶的必备传感器

激光雷达，即（LiDAR,LightDetectionandRanging），是一种通过发射激光束来测量周围环境物体的距离和方位的方法。激光雷达主要由发射模块、处理模块和接收模块组成，其工作原理是向目标发射探测信号（激光束），然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发射信号进行比较，做适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态及形状等参数，从而对障碍物、移动物体等目标进行探测、追踪和识别。激光雷达是当下已知的车载雷达中探测距离远，角度测量精度极高的一种。激光雷达可以准确的感知周边环境的三维信息，探测精度在厘米级以内。激光雷达能够准确的识别出障碍物具体轮廓、距离成3D点云，且不会漏判、误判前方出现的障碍物，激光雷达普遍的有效探测距离也更远。与毫米波雷达和摄像头相比，激光雷达具备高分辨率、远距离和视角广阔等特性。

激光雷达诞生于1960年，起初用于科研及测绘项目，全球首个车规级激光雷达在2017年实现量产。1960年美国休斯实验室的西奥多·梅曼发明了人类历史上第一台激光器，随着激光器的发展，激光雷达逐渐发展起来。早期激光雷达主要用于科研及测绘项目，进行气象探测以及针对海洋、森林、地表的地形测绘。2010年，Neato公司把激光雷达安在了扫地机器人上面，推出了NeatoXV-11，Neato公司将单个激光雷达的成本控制在30美元以内，解决了激光雷达的量产难题，打开了激光雷达在民用市场的空间。而车载雷达的发展历史可以追溯到21世纪初，在2007年，美国国防部组织的DARPA无人车挑战赛上，参赛的7只队伍，就有6只安装了Velodyne的激光雷达。2010年Ibeo公司同法雷奥合作进行车规化激光雷达SCALA的开发，SCALA为基于转镜架构的4线激光雷达，在2017年成为了全球第一款车规级激光雷达，SCALA并在当年搭载在全新的奥迪A8上。

智能驾驶将是未来五年激光雷达市场的主要增长动力。根据Yole的预测，2019年全球激光雷达市场规模约为16亿美金，预计到2025年全球激光雷达市场规模将达到38亿美金，年复合增长率约为20%。按照各细分应用板块来看，智能驾驶场景未来五年的复合增长率将超过60%，将会为整个激光雷达市场提供18亿美金的增量，预计到2025年，智能驾驶场景将占到整个激光雷达市场规模的50%，成为激光雷达市场的主要增长动力。此外，各种工业及服务机器人对激光雷达的需求也在快速增长，也将带动整个激光雷达市场规模持续扩大。

激光雷达是车载摄像头与毫米波雷达的有效补充，将是L3级及以上自动驾驶的必备传感器。从工作原理来看，激光雷达发射的光波的频率比微波高出2-3个数量级，因此激光雷达具有极高的距离分辨率、角分辨率和速度分辨率，因此测量精度更高，获得信息更为立体，同时，由于激光波长短，可发射发散角非常小的激光束，可探测低空/超低空目标，抗干扰能力强。即便是纯视觉的方案从效果上能够一定程度代替激光雷达的自动驾驶方案，但是对于高阶自动驾驶而言，安全驾驶是其重要的一步，在感知环节的传感器冗余能够有限提升车辆的安全冗余，激光雷达将是L3及以上自动驾驶的必备传感器。

ToF激光雷达是当前的主流，未来ToF与FMCW会共存。按照探测方式来分，分成了非相干测量（脉冲飞行时间测量法ToF为代表）和相干测量（典型为FMCW调频连续波）。ToF与FMCW能够实现室外阳光下较远的测程（100~250m），是车载激光雷达的优选方案。ToF是目前市场车载中长距激光雷达的主流方案，未来随着FMCW激光雷达整机和上游产业链的成熟，ToF和FMCW激光雷达将在市场上并存。

混合固态方案作为当前市场的过渡期预计将存在5年以上，终极形态的激光雷达会是低成本、高度芯片化的产品。

固态激光雷达是终极形态，混合固态MEMS等方案短期内会是主流。机械式激光雷达技术本身成熟，但具有成本较高、装配调制困难、生产周期长，且需要持续旋转，机械部件的寿命较短，一般在1-2年，很难应用在规模量产车型上。MEMS混合固态激光雷达一方面具有尺寸小、可靠性高、批量生产后成本低、分辨率较高等优势，另一方面也存在信噪比低、有效距离短、视场角窄、工作寿命较短等缺点。MEMS方案是当下车用激光雷达量产的最优解，但是MEMS微振镜扫描角度小、振动问题与工作温度范围，过车规也存在挑战。固态方案不用受制于机械旋转的速度和精度，可大大压缩雷达的结构和尺寸，提高使用寿命，并降低成本。

芯片化将会是激光雷达的架构趋势。当前大部分ToF激光雷达产品采用分立器件，即发射端使用边发射激光器EEL配合多通道驱动器、接收端使用线性雪崩二极管探测器（APD）配合多通道跨阻放大器（TIA）的方案。但分立器件仍存在零部件多、生产成本高、可靠性低等问题，芯片化架构的激光雷达可将数百个分立器件集成于一颗芯片，在降低物料成本的同时，省去了对每一个激光器进行独立光学装调的人力生产成本。此外，器件数量的减少，可以显著降低因单一器件失效而导致系统失效的概率，提升了可靠性。芯片化架构的激光雷达是未来的发展方向。

激光雷达的成本构成。激光雷达本质是一个由多种部件构成的光机电系统，光电系统包括发射模组、接收模组、测时模组（TDC/ADC）和控制模组四部分构成，其中，光电系统成本约占激光雷达整机成本的70%。

激光雷达上游产业链主要包括激光器和探测器、FPGA芯片、模拟芯片供应商，以及光学部件生产和加工商。激光器和探测器是激光雷达的重要部件，激光器和探测器的性能、成本、可靠性与激光雷达产品的性能、成本、可靠性密切相关。激光器主流供应商有欧司朗、艾迈斯半导体、鲁门特姆，探测器主流供应商有滨松、安森美、索尼等。FPGA通常被用作激光雷达的主控芯片，主流供应商有赛灵思、英特尔等，除了FPGA之外，也可以选用MCU、DSP等代替。MCU的主流供应商有瑞萨、英飞凌等，DSP的主流供应商有德州仪器、亚德诺半导体等。而在相关光学部件上，国内供应链已经完全实现替代海外，实现自主供应。

从各家的Velodyne的64线机械式激光雷达的售价在7.5万美元，32线的机械式激光雷达售价在4万美元左右，16线的机械式激光雷达售价在3999美元。而国内厂商，如禾赛科技在2020年发布的机械式激光雷达售价为4999美元左右，速腾聚创在2020年发布的机械式激光雷达售价为1898美元。

随着相关技术和产业链日益成熟，激光雷达的成本拐点即将来临。Velodyne宣布计划到2024年将平均单价将下降到600美元，华为也宣布未来计划将激光雷达的价格控制在200美金以内。随着相关技术逐渐成熟和供应链体系的逐步完善，当前混合固态的激光雷达平均价格约在1000美元左右，预计到2023年左右成本有望下探到500美元。随着激光雷达的成本拐点逐步到来，也为大规模商用打造了充分的基础。

2022年有望成为激光雷达大规模商业的元年。在2021年，如蔚来ET7、智已L7、极狐阿尔法S、哪吒S、R汽车等都已宣布搭载激光雷达的车型正在量产路上，在前不久的广州车展上，威马M7、广汽埃安AIONLXPlus等均宣布了搭载2~3颗激光雷达，长城最新发布的沙龙机甲龙更是配备4颗激光雷达。这些车型大多在2022年量产，2022年有望成为激光雷达大规模商业的元年。

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