2022年激光雷达行业研究 激光雷达模块解构与技术路径拆解

核心观点：

爆发前夕，车载激光雷达千亿市场弹射起跳。2022年，多款激光雷达量产车型重磅发布，新势力开启“军备竞赛”，激光雷达进入普及元年。在多传感器融合方案中，激光雷达精度远高于其他传感器，能够进一步确保长尾场景安全性。根据我们的测算，我国乘用车领域激光雷达市场规模未来3年复合增速能达到200%+，2025年至2030年复合增速达到30%+。

激光雷达模块解构与技术路径拆解：激光雷达的核心部件包括激光器、探测器、光学系统、扫描系统、主控芯片等。（1）发射器方面，由EEL向VCSEL发展；（2）探测器方面，未来SPAD/SiPM替代APD是大势所趋；（3）扫描类型方面，由机械式向纯固态式发展；MEMS激光雷达或为中期主流方案，OPA距离商用还有一定距离，FLASH激光雷达有望率先实现商用；（4）测距方式方面，FMCW激光雷达有望突围。

01、车载激光雷达起跳前夕

1.1、激光雷达进入普及元年

2021年10月，小鹏P5作为全球首款量产激光雷达智能汽车正式下线交付，激光雷达产业进入商业化落地阶段。2022年，多款激光雷达量产车型重磅发布，新势力开启“军备竞赛”，激光雷达进入普及元年。截止目前，国内宣布搭载激光雷达的车型已超过20款，包括蔚来ET7、理想L9、极狐αS HI、阿维塔11、智己L7等。2022年中国乘用车激光雷达安装量将超8万颗。据佐思汽研统计，2022年H1国内乘用车新车激光雷达安装量达到2.47万颗；2022年下半年，国内拟交付的激光雷达新车达10余款，包括小鹏G9、威马M7等，将大幅提升激光雷达上车量，预计全年总安装量有望突破8万颗。

1.2、激光雷达必要性：从智能驾驶路径说起

目前全球范围内智能驾驶拥有两种技术路径，“弱感知+超强智能”与“强感知+强智能”，其明显差距之一在于是否使用激光雷达。一、弱感知+超强智能。不使用激光雷达：该路径下智能驾驶传感器不使用激光雷达，仅用摄像头进行车周围环境的感知，搭配AI模拟人眼。二、强感知+强智能。大部分车企使用激光雷达：增强感知能力，以补充AI软件智能的不足。

1.3、爆发前夕，车载激光雷达千亿市场弹射起跳

目前车载激光雷达市场处于爆发前夕，千亿市场正在开启。根据我们的测算，预计我国乘用车领域激光雷达市场空间在2025年将达到261亿元，到2030年将达到980亿元。我们预计车载激光雷达市场将受益于高级别自动驾驶渗透，维持高速增长。根据我们的测算，我国乘用车领域激光雷达市场规模未来3年复合增速能达到200%+，2025年至2030年复合增速达到30%以上。

02、模块解构与技术路径拆解

2.1、激光雷达拆解：激光发射+激光接收+扫描系统+信息处理

激光雷达=激光发射+激光接收+扫描系统+信息处理。激光发射系统：激光需要由人为制造生成，由激光发射器发出，通过光束控制器控制发射激光的方向和线数，最后通过发射光学系统发射；激光接收系统：经接收光学系统，光电探测器接受目标物体反射回来的激光，产生接收信号；信息处理系统：接收信号经过放大处理和数模转换，经由信息处理模块计算，获取目标表面形态、物理属性等特性，最终建立物体模型。扫描系统：令发射源以一定轨迹运动，实现对所在平面的扫描，以扩大光源的探测范围，并产生实时的平面图信息。

2.2、激光雷达技术发展现状：MEMS激光雷达为中期主流方案

MEMS激光雷达将是当下及未来5年内的主流方案。虽然业界普遍认为纯固态将是激光雷达的最终形态，从目前产品和技术的成熟度来看，OPA和FLASH方案还有待进一步完善、降本，我们认为，MEMS激光雷达将是当下及未来5年内的主流方案。MEMS激光雷达扫描系统的核心部件是MEMS微镜。MEMS微镜本质上是一种硅基半导体元器件，特点是内部集成了“可动”的微型镜面，采用静电或电磁驱动方式。优势：摆脱了传统旋转电机和扫描镜等机械运动装置，大大减少激光雷达的尺寸，同时也可以减少激光器和探测器的数量，降低成本。劣势：MEMS微镜属于振动敏感性器件，车载环境的振动和冲击容易对它的使用寿命和工作稳定性产生影响，另外MEMS的光学口径、扫描角度、视场角也比较小。

03、产业链梳理：整机厂如何构建护城河？

3.1、整机厂竞争力分析：集成化、芯片化是降本关键

集成化、芯片化是实现激光雷达高性能、低成本、高可靠性的关键效途径。激光雷达的性能主要取决于收发模块；可靠性取决于扫描模块；成本由二者决定。其中扫描模块仍在持续演进，但对激光雷达厂商而言，收发模块技术是相对通用的，可以进行芯片化与集成化。高集成化减少器件数量，降低因单一器件失效而导致系统失效的概率，提升可靠性。光学模块集成化、芯片化是激光雷达降本关键。芯片化将整个系统简化为几颗芯片，装配工艺完全可以自动化；同时大幅降低物料及调试成本。根据禾赛科技招股书，其自研多通道发射芯片使得发射端驱动电路成本降低约70%，自研多通道模拟前端芯片使得接收端模拟电路成本降低约80%。

3.2、整机厂竞争力分析：芯片集成设计能力将成为核心竞争壁垒

FPGA为当前激光雷达主控芯片的主流方案。由于车载激光雷达目前统一的技术路线尚未确定，因此当前厂商在芯片制造上主要以基于FPGA的解决方案为主。FPGA适用于需要频繁 修改和升级的系统架构，芯片可以随算法的开发而定制，以此响应汽车激光雷达系统不断演进的设计与性能要求。主控芯片将从FPGA向高集成度的ASIC/SoC方案发展。基于ASIC的解决方案更适用于永久性应用，使用ASIC芯片则意味着激光雷达厂商对于现阶段的产品系统设计已形成标准化方案，可以利用ASIC大批量量产的成本效益降低激光雷达产品成本。SoC芯片具有集成度高、适合大规模量产、器件自主可控的优势。

3.3、整机厂竞争力分析：禾赛科技将芯片化作为重要战略布局

禾赛科技将芯片化作为其两大战略布局之一，2018年以来持续投入研发SoC芯片。（1）芯片化V1.5架构将完成开发适配VCSEL的多通道驱动芯片、适配SiPM的多通道模拟前端芯片以及高精度TDC芯片。（2）从芯片化V2.0开始，SoC将取代FPGA。芯片化v2.0发射端采用VCSEL线阵，接收端由SiPM升级为SPAD阵列，实现在CMOS工艺下的探测器和电路功能模块的集成，线阵式SoC单片集成光电探测器、前端电路、波形数字化、波形算法处理、激光脉冲控制等功能模块，可以取代FPGA。（3）V3.0接收端采用面阵式SoC芯片，能够实现对单光子信号进行片内处理得到点云数据。

3.4、整机厂竞争力分析：软硬结合提供感知或融合算法

部分激光雷达企业希望通过提供软硬件结合的服务方式提升自身竞争力。从长期看，各车企之间自动驾驶能力的差异点在于决策算法而非感知环节，因此提供感知算法可增加自身产品对未计划或不具备自研感知算法主机厂的附加值。各激光雷达厂商或从硬件供应商向感知解决方案供应商发展。从提供SDK到感知、决策、执行全栈算法模块，其整体目标是向Tier 1供应商靠拢，不仅是单纯的零部件供应商，而是为主机厂提供整套感知解决方案，降低后者的二次开发成本。

报告节选：

编辑：JACK