雷射雷達是一種通過脈沖雷射照射目标并用傳感器測量反射脈沖傳回時間來測量目标距離的測量工具。其核心優勢在于利用雷射的高頻特性進行大量、高速的位置及速度資訊測量，形成準确清晰的物體 3D 模組化。Velodyne 将雷射雷達應用到 DARPA無人駕駛汽車挑戰賽，首次将雷射雷達帶入了自動駕駛領域，其後随着 ADAS等下遊應用的持續發展，行業也迎來了長足的發展。雷射雷達下遊應用廣泛，其中車載領域具備良好的前景，根據 Frost&Sullivan 資料，至 2025 年 ADAS和無人駕駛将成為下遊應用主力，分别占雷射雷達市場的 34.64%和 26.30%。
本期的智能内參，我們推薦華創證券的報告《雷射雷達：汽車智能化加速滲透，雷射雷達賽道有望迎來放量期》，全面論述雷射雷達行業的發展情況和未來趨勢。
來源 華創證券
原标題：
《雷射雷達：汽車智能化加速滲透，雷射雷達賽道有望迎來放量期》
作者：耿琛 嶽陽 高遠
一、雷射雷達，車載領域具備良好前景
雷射雷達(LiDAR，Laser Detecting and Ranging)是一種通過脈沖雷射照射目标并用傳感器測量反射脈沖傳回時間來測量目标距離的測量工具。其工作原理是向目标發射探測信号（雷射束），然後将接收到的從目标反射回來的信号（目标回波）與發射信号進行比較，作适當處理後，就可獲得目标的有關資訊，進而對周圍環境進行探測、跟蹤和識别。它由雷射發射機、光學接收機、轉台和資訊處理系統等組成。其核心優勢在于利用雷射的高頻特性進行大量、高速的位置及速度資訊測量，形成準确清晰的物體 3D 模組化。
雷射雷達 21 世紀初引入汽車領域，随 ADAS 滲透率提升迎來快速發展。雷射雷達最先用于地圖測繪領域，高精度要求使得雷射雷達成本居高不下。Velodyne 将雷射雷達應用到 DARPA 無人駕駛汽車挑戰賽，首次将雷射雷達帶入了自動駕駛領域。其後随着 ADAS等下遊應用的持續發展，雷射雷達領域企業不斷增多，随着研發的持續進行，雷射雷達的産品性能穩步提升，成本大幅下降，行業也迎來了長足的發展。
雷射雷達行業發展曆程
雷射雷達産品可以從顯性參數、實測性能表現及隐性名額等方面進行評估和比較。顯性參數主要指列示在産品參數表中的資訊，主要包含測遠能力、點頻、角分辨率、視場角、精準度、功耗和內建度等。實測性能表現則主要指在實際使用雷射雷達的過程中所測得的産品性能，其決定了無人駕駛汽車和服務型機器人對周圍環境的有效感覺距離。相比于顯性參數，使用者會更加關注實測性能，但雷射雷達作為近年來才在市場獲得較高關注度的新興産品，能夠參考的公開測試資料有限。隐性名額包含雷射雷達産品的可靠性、安全性、使用壽命、成本控制、可量産性等，這些名額更加難以量化，也缺乏公開資訊。
雷射雷達主要參數對應性能說明
雷射雷達的技術路線有四個主要的次元：測距原理、光源、探測器、光束操縱。雷射雷達主要包括雷射發射、掃描系統、雷射接收和資訊處理四大系統，四個系統相輔相成。根據這四個系統的不同特征，可以從四個不同次元來闡述雷射雷達技術路線。其中光源和探測器即雷射雷達的發射端與接收端，光束操縱即雷射雷達的掃描方式，測距則為資訊處理提供距離資訊。根據四個主要的次元可以将雷射雷達進行分類，每個不同分類方式又可進一步細分為不同的技術路線，不同路線之間存在較大差異。
雷射雷達分類
根據測距方法分類，雷射雷達可分為 4 種類型。雷射雷達根據測距原理主要有四類：飛行時間法（ToF，Time of Flight）、調頻連續波（FMCW，Frequency Modulated ContinuousWave）、三角測距法和相位法。最主要的兩種測量方法是 ToF 和 FMCW。ToF 測量原理是通過記錄短脈沖發射到接收到反射光之間的時間來測量距離，并在測量過程中通過反射光的角度來測量物體的位置。FMCW 的測量原理是将發射雷射的光頻進行線性調制，使回波信号與參考光進行相幹拍頻得到頻率差來間接獲得飛行時間反推目标物距離，優點是抗幹擾強、可直接測量速度。
測距方法的主要類型
雷射雷達測距方法中 ToF 與 FMCW能夠實作室外陽光下較遠的測程（100~250m），是車載雷射雷達的優選方案。ToF 是目前車載中長距雷射雷達市場的主流方案，有非常高的雷射發射頻率，具備高精度探測優勢，但 ToF 雷射雷達最大雷射功率受到限制，探測距離存在瓶頸，在白天會受到陽光幹擾，在接收信号過程中産生噪音。而 FMCW 雷射雷達除了成本高外具有可直接測量速度資訊以及抗幹擾、遠端性高的優勢，未來随着 FMCW 雷射雷達整機和上遊産業鍊的成熟，其占比有望獲得提升，成為和 ToF 并存的主要測距方式。
ToF 與 FMCW 測距方法對比
雷射雷達裡的探測器即光電探測器可分為 PIN PD、APD、SPAD、SiPM 四類，APD 為目前主流。
PIN PD（PIN 光電二極管）适用于 FMCW 測距雷射雷達，成本低；
APD（Avalanche Photo Diode），即雪崩式光電二極管，較為成熟的 APD 被廣泛采用在 ToF 類雷射雷達上，是目前使用最為廣泛的光電探測器件；
SPAD（單光子雪崩二極管）具有低雷射功率下遠距離的探測能力，但缺點是過于靈敏的接收性能會帶來通道串擾大、寄生脈沖等問題，另外其電路設計等工藝難題也帶來了較高的制造成本；
SiPM（矽光電倍增管）是多個 SPAD 的陣列形式，可通過多個 SPAD 獲得更高的可探測範圍以及配合陣列光源使用，更容易內建 CMOS 技術。
可用于雷射雷達的光半導體探測器對比
EEL 制作工藝複雜，VCSEL 未來有望迎來快速發展。雷射器光源方面，從發射次元看可以分為兩大類：邊發射（EEL）和垂直腔面發射（VCSEL）。據禾賽科技招股書，EEL作為探測光源具有高發光功率密度的優勢，但因為其發光面位于半導體晶圓的側面，使用過程中需要進行切割、翻轉、鍍膜、再切割的複雜工藝步驟，而且每顆雷射器極大地依賴産線勞工的手工裝調技術，生産成本高且一緻性難以保障。而 VCSEL 因為發光面與半導體晶圓平行，其所形成的雷射器陣列易于與平面化的電路晶片鍵合，無需再進行每個雷射器的單獨裝調，且易于和面上工藝的矽材料微型透鏡進行整合，能有效提升光束品質。近年來國内外多家VCSEL雷射器公司紛紛開發了多結VCSEL雷射器，使得VCSEL光功率密度得到有效提升，VCSEL 得以被運用在長距雷射雷達領域。從生産成本和産品性能可靠性看，VCSEL 未來将有望逐漸取代 EEL。
905nm 屬于近紅外雷射，容易被人體視網膜吸收并造成視網膜損傷，是以 905nm 方案隻能以低功率運作，安全探測距離不超過 200m，但其成本相對較低。
1550nm 遠離人眼可見光波長，大部分光在到達視網膜之前就會被眼球的透明部分吸收，安全功率上限是 905nm 的 40 倍，安全探測距離可達到 250 米，甚至 300 米以上，但其需要使用光纖雷射器，成本較 905nm 更高。
總體而言，905nm 和 1550nm 的雷射器在目前時間點來看各有優缺點，兩個波段對于車載傳感器來說是一個互補共存的狀态。
905nm 方案和 1550 方案對比
機械式雷射雷達仍占據行業主要地位，半固态/固态式具備良好前景。根據掃描方式分類，雷射雷達主要分為機械式雷射雷達、半固态式雷射雷達以及固态式雷射雷達。長期來看，固态雷射雷達由于不存在可活動部件，在成本和穩定性方面都有較大潛力，是技術上的最優解。而目前三種技術路線中，機械式最為常用，已經廣泛應用于 Robotaxi 等領域；混合式雷射雷達是機械式和純固态式的折中方案（較機械式隻掃描前方一定角度内的範圍；較純固态式仍有一些較小的活動部件），是目前階段乘用車量産裝車的主流産品。
機械式雷達發展較為成熟，但因成本和部件冗雜難以實作車規級量産。機械式雷射雷達的技術方案主要是高線數機械式方案。通過電機帶動光機結構整體旋轉的機械式雷射雷達是雷射雷達經典的技術架構，其技術發展的創新點展現在系統通道數目的增加、測距範圍的拓展、空間角度分辨率的提高、系統內建度與可靠性的提升等。相比于半固态式和固态式雷射雷達，機械旋轉式雷射雷達的優勢在于可以對周圍環境進行 360°的水準視場掃描，在視場範圍内測距能力更強。但旋轉部件體積和重量龐大，且高頻轉動和複雜機械結構讓其内部的旋轉部件容易損壞，使用壽命相對較短，難以滿足車規的嚴苛要求。此外它靠增加收發子產品的數量來實作高線束，使得成本較高，亦限制了其大規模使用。
機械式雷射雷達内部結構圖
半固态方案主要包括微振鏡（MEMS）方案、轉鏡方案。半固态方案的特點是收發單元與掃描部件解耦，收發單元（如雷射器、探測器）不再進行機械運動，由掃描部件的活動來實作部分視場角（如前向）的探測，體積相較于機械旋轉式雷達更緊湊。轉鏡方案成熟度相對較高，可靠性已得到車規驗證。
轉鏡方案固定了收發模組，用 360°高速旋轉的多面棱形反射鏡來反射光束，完成雷射雷達視野範圍内全視場角掃描。轉鏡的優點在于棱鏡、電機和發射器有更好的耐熱性和耐用性，是以更容易過車規，目前 Valeo的運用轉鏡方案的 Scala 1 已經通過車規認證。轉鏡被視為機械式向純固态進軍的必經之路，是短期上車主流，且未來很長一段時間半固态和純固态都将并行。
MEMS 雷達受限于振鏡偏轉範圍視場角較小，量産性強帶來低成本優勢。MEMS 振鏡是一種矽基半導體元器件，屬于固态電子元件，它在矽基晶片上內建了體積十分精巧的微振鏡，其核心結構是尺寸很小的懸臂梁，通過懸臂梁的抖動來實作鏡片的偏轉。MEMS微振鏡擺脫了馬達等機械運動裝置，毫米級尺寸的微振鏡大大減小了雷射雷達的尺寸。由于其內建度較高，在工藝成熟後預期會在成本和可靠性方面具備較大的優勢。MEMS方案的技術創新展現在開發口徑更大、頻率更高、可靠性優于振鏡，以适用于雷射雷達的技術方案。但現在市面上 MEMS 偏轉角度隻有 10-30 度，為了解決視場角較小問題，往往需要多個收發模組拼接而成。
固态式方案不含機械部件更易通過車規，但技術成熟度相對較低仍需進一步發展。固态式方案的特點是不再包含任何機械運動部件，适用于實作部分視場角（如前向）的探測，具體包括相控陣（Optical Phased Array, OPA）方案、Flash 方案、電子掃描方案等。因為其不含機械掃描器件，内部結構相較于其他架構最為緊湊，在體積方面具備優勢。
OPA 尚處于起步階段，制造難度和成本較高。光學相控陣技術(OPA)通過施加電壓調節每個相控單元的相位關系，利用相幹原理實作發射光束的偏轉，進而完成系統對空間一定範圍的掃描測量。在 OPA 系統中，光學相位調制器用于控制通過透鏡的光束。OPA 具備精度高、掃描快、體積小等優勢，內建度高且量産标準化程度高，具備較強的技術優勢，但由于目前 OPA 産業鍊尚處于起步階段，且制造技術複雜，量産性方面仍存在問題，另外由于其結構較為複雜，還存在控制複雜度高、功耗較高等問題。
Flash 雷射雷達能快速記錄場景，但探測距離短闆導緻其應用受限。Flash 型雷射雷達由于不存在掃描系統、機械運動部件被歸類為固态雷射雷達。Flash 型雷射雷達可以通過短時間内向各個方向發射大覆寫面陣雷射來快速記錄整個場景，避免了掃描過程中目标或雷射雷達移動帶來的各種麻煩。它運作起來比較像攝像頭，雷射束會直接向各個方向漫射，隻要一次快閃就能照亮整個場景。随後，系統會利用微型傳感器陣列采集不同方向反射回來的雷射束。其缺點在于一旦傳播距離超過幾十米，傳回的光子就大大減少，使得無法進行可靠的探測，同時也增加了對接收端和功率的高度要求，提高了成本。
雷射雷達內建銜接産業鍊上下遊，具備較強産業附加價值。雷射雷達主要包括雷射發射、掃描系統、雷射接收和資訊處理四大系統，四個系統需要的不同電子零部件和光學系統共同構成了産業鍊的上遊。具體而言，雷射雷達行業的上遊産業鍊主要包括雷射器、探測器、掃描鏡、FPGA 晶片、模拟晶片，以及光學部件生産和加工商，是雷射産業的基石，準入門檻較高；産業鍊中遊利用上遊雷射晶片及光電器件、模組、光學元件等作為泵浦源進行各類雷射雷達的制造與銷售；産業鍊下遊主要為各類雷射雷達的應用領域，包括無人駕駛汽車、進階輔助駕駛、服務機器人、測繪、高精度地圖等。雷射雷達産業鍊公司分工明确，中遊內建企業在産業鍊中起到了承上啟下的作用，具備較強的産業地位。
雷射雷達産業鍊情況
産業鍊上遊由國外廠商主導，下遊國内外廠商差距不斷縮小。雷射雷達上遊的核心元器件為雷射器和探測器，國外供應商在雷射器和探測器行業耕耘較久，在産品方面具備競争優勢。國内供應商近些年發展迅速，已經有通過車規認證的國産雷射器和探測器上市。雷射雷達下遊産業鍊按照應用領域主要分為無人駕駛、進階輔助駕駛、服務機器人和車聯網等行業。國外無人駕駛技術研究起步較早，相比國内仍具有一定的領先優勢，但國内無人駕駛技術研究發展迅速，不斷有應用試點和項目落地，與國外公司的差距在不斷縮小；得益于國内快遞和即時配送行業的高度成熟，服務機器人領域國内技術發展水準與國外相當，從機器人種類的豐富度和落地場景的多樣性而言，國内企業更具優勢；車聯網行業更是在“新基建”等國家政策的大力推動下發展較國外更加迅速。
雷射雷達産業鍊
雷射雷達成本中雷射收發子產品成本占比大，後續随着量産推進的整體成本有望進一步下探。将機械式雷射雷達各部件的成本進行拆分，根據汽車之心的資料，Velodyne 的機械式雷射雷達 VLP-16 的成本拆解後雷射器、探測器、光學部件、電路闆、電機外殼及結構件成本占比分别為 40%、35%、10%、10%、5%。進一步以法雷奧 Scala 轉鏡雷射雷達為例，其雷射收發相關子產品雷射闆、機械鏡和機械雷射部件合計成本占比可達 46%。無論是機械式還是半固态式雷射雷達，雷射收發相關子產品成本占比均較高，這部分原因是因為目前雷射雷達整體出貨量較小，固定成本相對較高，後續随着雷射雷達量産的推進，産品整體成本有望進一步下降。
目前測繪領域主導下遊應用，汽車駕駛領域未來有望成為主力。雷射雷達下遊應用領域廣泛，主要涉及無人駕駛、高階輔助駕駛、服務機器人和智慧城市及測繪等行業。根據Yole Intelligence 的《2022 年汽車與工業領域雷射雷達應用報告》資料，2021 年雷射雷達應用中地形測繪仍是最大的應用領域，占據 60%的市場佔有率；緊随其後的是工業領域，占據 27%的份額；無人駕駛計程車、ADAS（進階駕駛輔助系統）、風能和國防等領域占據剩下的 13%。但近年來，随着全球各國對智能駕駛的政策支援，以及車載雷射雷達行業的快速發展，無人駕駛和進階輔助駕駛中雷射雷達的滲透率呈高速增長的态勢。Frost&Sullivan 預測至 2025 年進階輔助駕駛、無人駕駛将成為下遊應用主力，分别占雷射雷達市場的 34.64%和 26.30%，車載雷射雷達領域對整體市場的增長貢獻達到 61%。
二、 智能化與電動化雙輪驅動，雷射雷達市場廣闊
ADAS（Advanced Driving Assistance System，進階駕駛輔助系統）能夠利用安裝在車上的各式各樣的傳感器（毫米波雷達、雷射雷達、單\雙目攝像頭以及衛星導航）收集資料，并結合地圖資料進行系統計算，進而預先為駕駛者判斷可能發生的危險，保證行車的安全性。ADAS 技術大大降低了駕駛的複雜性，其功能包括車道監測、緊急制動、穩定性控制等。ADAS 是無人駕駛的第一步，要想實作無人駕駛需要先普及 ADAS。
ADAS 功能示意圖
“三電”系統加強智能汽車與電動汽車協同關系，電動汽車增長有望帶動智能汽車增長。相比于燃油車複雜的機械系統和電控系統配合，電動車由電池、電機、電控組成的“三電”系統使得車輛的控制邏輯更加簡單，在設計架構上有更大的開放性，天然地比燃油車更比對汽車智能化的發展。随着電動汽車行業的快速發展，智能汽車也有望迎來增長。
新能源車“三電”系統與燃油車比較
受補貼、産品力提升多種因素驅動，大陸新能源電動汽車滲透率快速增長。2022 年以來，受供給端的持續強化以及國家補貼、免征購置稅等多項新能源推廣政策影響，新能源汽車銷量迎來快速增長。根據中汽協資料，22H1 大陸實作新能源車銷量 260 萬輛，市場滲透率高達 21.6%，提前完成國務院在《新能源汽車産業發展規劃（2021—2035 年）》中提出的 2025 年新能源汽車滲透率 20%的目标。展望後續，随着汽車電動化和智能化的進一步推進，大陸新能源汽車滲透率有望進一步增長，根據億歐智庫研究資料，預計 2025 年大陸新能源汽車銷量将到達 1137.6 萬輛，市場滲透率超過 37%。
大陸新能源汽車銷量及滲透率情況/萬輛
自動駕駛可分為 6 個級别，目前大陸汽車行業正處于 L2 向 L3 過渡的階段。2021 年 8 月20 日中國工信部發表《汽車駕駛自動化分級》國家标準，并确定于 2022 年 3 月 1 日起實行，與國際汽車工程師學會（SAE）分類标準 SAEJ3016 大體相一緻。具體到分類等級來看，IDC 認為 L3 級是自動駕駛智能程度的重要分水嶺，L3 級别及以上自動駕駛主要決策責任由駕駛員轉移為作業系統。2020 年 2 月，發改委、網信辦、工信部等 11 部委聯合釋出《智能汽車創新發展戰略》指出要從多個次元確定 2025 年實作 L2 級自動駕駛規模化生産，L3 級在特定環境下市場化應用。目前，大陸量産汽車的自動駕駛等級正在從 L2向 L3 過渡。
駕駛自動化分類标準
汽車電動化推動智能化發展，ADAS 具備良好前景。根據 IDC 資料，2021 至 2025 年中國 ADAS 市場出貨量 CAGR 可達 15.44％；到 2025 年，L1－L5 級自動駕駛汽車出貨量預計将達到約 1362 萬輛，其中 L3-L5 級自動駕駛在 2025 年的自動駕駛市場佔有率預計達到 2.5%。随着 ADAS 的快速發展，市場規模也有望迎來快速增長，根據中汽協資料，2020年 ADAS 主要功能市場規模為 844 億元，至 2025 年市場規模有望達到 2250 億元。
自動駕駛系統由三個部分構成，感覺層為資訊擷取核心入口。自動駕駛可分為感覺層、決策層、執行層三大層次。其中感覺層負責資訊的擷取，其通過各類傳感器擷取周邊資訊的收集，并将資訊傳遞至中央處理器（決策層），由中央處理器（決策層）判斷做出決策，并由執行層進行制動、驅動、轉向等操作。感覺層中的傳感器将資訊準确無誤地輸入是實作 ADAS 的第一步，在 ADAS 中起到至關重要的作用。
ADAS 系統構成
非 自動駕駛車輛占比持續降低，各級别智能駕駛滲透率高速增長。根據 RolandBerger 預計，到 2025 年，全球 L1+L2 智能駕駛功能的滲透率将達到 76%，其中 L2 功能滲透率将達到36%，并且 L3 及以上層級将在 2025 市場滲透率可達 9%，實作從無到有的突破。而不具備 自動駕駛功能的汽車占比将從 2020 年的 42%下降到 14%。未來，随着智能駕駛功能被越來越多人接受，智能駕駛的市場滲透率有望實作快速提升，取得更高的市場佔有率。
2020-2025 年全球不同等級智能駕駛滲透率情況
中國自動駕駛市場高速發展，感覺層中的傳感器貢獻重要市場增量。根據車百智庫和羅蘭貝格共同發表的《順應變革大勢，擁抱創新機遇——颠覆趨勢下的全球與中國汽車行業展望》報告資料，預計中國自動駕駛市場在未來将快速發展，到 2030 年中國自動駕駛車端系統市場規模将達約 5000 億元，其中傳感器、晶片和軟體算法是主要貢獻者，傳感器市場預計到2030年将達到近1312億元的市場規模，占自動駕駛市場整體規模達26.5%。
自動駕駛和傳感器市場規模/億元
純視覺方案與混合傳感方案并行，采用雷射雷達的混合傳感方案當下被更多廠商采用。不同傳感器可以組合形成不同的傳感器方案，目前主要有兩種方案。
一種是以攝像頭主導，搭配毫米波雷達，使用視覺晶片來實作自動駕駛的純視覺方案；純視覺方案中，攝像頭相當于人的眼睛，将拍攝到的圖像通過深度學習神經網絡進行像素分割、物體分類、模型标定和目标跟蹤，其優勢在于分辨率高，可直接獲得現實場景資訊識别。但過度依靠相關場景下資料積累和與之對應的深度學習，在現有的技術水準上有時會出現故障。
另一種是以雷射雷達為主，同時搭載毫米波雷達、超音波傳感器和攝像頭的混合傳感方案。目前混合傳感方案綜合多種傳感器資料，傳感器之間優勢互補，在遠距離全方位探測方面和抗環境影響的能力更強，測量精度更高，但成本相對較高。近年來，随着關鍵技術的突破和光電半導體成本的下降，雷射雷達的體積和價格都在不斷降低，以雷射雷達為主的混合傳感方案成為目前階段更多車廠的選擇。
兩種自動駕駛傳感器方案對比
雷射雷達是自動駕駛的核心傳感器之一，在性能、防幹擾和資訊量優勢明顯。目前行業内主流使用的自動駕駛汽車傳感器為車載攝像頭、超音波雷達、毫米波雷達、雷射雷達等。由于不同傳感器的原理和功能各不相同，可以分别在不同場景中發揮其特定優勢，是以目前暫時難以完全互相替代。但相比于毫米波雷達，雷射雷達可實作更遠的探測距離和更高的精度；相比于攝像頭，雷射雷達的探測對算法及算力要求較低，并且可以區分緩慢移動的人和其它靜止物體。相較于超音波雷達，雷射雷達測量距離更長，在高速下能正常使用。随着高等級自動駕駛對于傳感器要求的不斷提升，雷射雷達将作為傳統傳感器的重要補充，支撐自動駕駛的資訊擷取。
主要傳感器對比
随着 ADAS 的持續發展，作為環境資訊擷取視窗之一的雷射雷達的需求也相應提升。根據觀研天下資料，一般情況下在汽車的 L3 級中，雷射雷達的搭載數量要求為 1 個；在L4/L5 級中，雷射雷達的搭載數量要求分别為 2-3 個和不少于 4 個。雖然實際應用中車輛搭載的雷射雷達個數往往由具體的車型的設計決定，數量上并不存在明顯的規律，但整體上還是與 ADAS 駕駛的級别呈正相關關系。
各主要車型搭載雷射雷達情況
目前 905nm 和機械式雷射雷達占據優勢地位，1550nm 和半固态 MEMS 雷射雷達具備良好前景。
從波長角度來看，按雷達雷射發射器發射的波長分類可以分為 340nm、640-670nm、750-780nm、885nm、905nm、1064nm、1550nm 等波段。由于成本低和技術成熟，使用 905nm 雷射器的雷射雷達系統已然在市場中占據主導地位，成為大多數雷射雷達廠商的第一選擇。但 1550nm 光纖雷射器功率大，光束品質好，擁有更高的人眼安全門檻值，随着技術的不斷進步，未來成本降低後，有望逐漸成為主流。
從技術路線來看，雷射雷達按照掃描系統的技術路徑分類，可分為機械式、混合固态、全固态。雷射雷達廠商一般以機械式起步，普遍在往固态式發展。半固态式雷射雷達主要分為轉鏡式雷射雷達、MEMS 振鏡雷射雷達和雙棱鏡式雷射雷達，其中MEMS 雷射雷達目前落地最多産品，成熟度已滿足規模量産。
未來消費更新、無人駕駛的需求增加，有望帶動雷射雷達市場快速擴張。雷射雷達應用場景廣泛，從細分市場無人駕駛領域來看，根據 Yole 資料，2020-2025 年全球雷射雷達在無人駕駛市場的出貨量将從 14 萬個增長至 130 萬個，CAGR 達到 56.2%，預計到 2032年将達到 740 萬個；從銷售額來看，2020 年全球雷射雷達在無人駕駛市場的銷售額約為12 億美元，預計到 2032 年将超過 82 億美元。
2020-2032 年全球雷射雷達在無人駕駛領域銷售額及出貨量（右軸）
ADAS 市場滲透率穩步提升，雷射雷達作為核心傳感器之一出貨量有望進一步增長。随着智能化技術的持續突破和更新，ADAS 市場滲透率将會進一步提升，進而使得雷射雷達市場增長。根據 Yole 資料，全球雷射雷達在 ADAS 市場的出貨量将從 2020 年 20 萬個增長至 2025 年 340 萬個，CAGR 達 76.2%；預計到 2032 年出貨量将達到 2660 萬個。全球雷射雷達 2020 年在進階輔助駕駛系統市場的銷售額約為 0.95 億美元，預計到 2032 年将超過 96 億美元。
2020-2032 年全球雷射雷達在進階輔助駕駛領域銷售額及出貨量（右軸）
雷射雷達在汽車和工業中應用廣泛，ADAS 和無人駕駛受益下遊需求快速增長占比持續提升。根據 Yole 資料，汽車和工業應用中的雷射雷達市場預計将從 2020 年的 18 億美元達到 2026 年的 57 億美元，期間 CAGR 可達 21%。在汽車市場，2020 年 ADAS 中的雷達市場占汽車和工業 LiDAR 市場的 1.5%，這一比例在 2026 年預計将為 41%，達到 23億美元的市場規模。機器人汽車領域，包括無人駕駛計程車和無人駕駛班車，預計将在2026 年達到 5.75 億美元，CAGR 可達 33%。
全球汽車和工業應用雷射雷達細分市場規模/百萬美元
在各個應用領域高速發展的助推之下，全球雷射雷達市場規模有望迎來高速增長。随着智能化技術的持續突破和更新，受無人駕駛車隊規模擴張、進階輔助駕駛中雷射雷達應用滲透率提升、以及服務型機器人及智能交通建設等領域需求的推動，預計雷射雷達市場規模将實作快速擴容。據沙利文資料，2021 年全球雷射雷達市場規模達到 20 億美元，同比增長 100%，預計 2025 年全球雷射雷達市場規模将達到 135.4 億美元，2019-2025 年的 CAGR 為 64.6%。
2017-2025 年全球雷射雷達市場規模及增速情況/億美元
雷射雷達技術持續更新，有望推動雷射雷達價格下降。前期由于雷射雷達整體使用量較小，固定成本相對較高，故而整體價格較高。具體到各類型來看，前期機械式雷射雷達受限于自身結構較複雜，故而整體成本最高，價格可達上萬美元；而半固态式雷射雷達經過近幾年的發展，技術已經相對比較成熟，成本已經降至 1000-1500 美元左右，未來随着車企的大規模使用，成本還有望進一步降低；固态式雷射雷達成本最低，僅需 200-500美元左右，但短時間内因為技術尚未成熟，很難大規模推廣普及。未來随着技術進一步成熟，有望帶來生産成本的下降，進而推動價格下降。
雷射雷達價格下降與出貨量提升互相促進的邏輯已初步建立，産品價格有望進一步下行。目前行業内逐漸形成共識，當雷射雷達規模達到 10 萬的量級，價格将降至 1000 美元左右。以法雷奧為例，從其公布的資料來看，2021 年出貨 16 萬隻，價格已經低于 1000 美元。随着技術更新帶來的成本下降和雷射雷達的需求增長，雷射雷達的生産規模有望持續擴大。根據觀研天下資料，雷射雷達的平均單價預計将從 2021 的 6500 元下降到 2022年的 4550 元，預計到 2030 年車載雷射雷達單價将進一步下降到 1719 元。
雷射雷達單車搭載量上升疊加價格下降，單車雷射雷達價值量整體呈下降态勢。根據觀研天下資料，L3 級雷射雷達車型平均約搭載 1 顆雷射雷達，L4/L5 級雷射雷達車型平均搭載雷射雷達不少于 4 顆。随着技術進步雷射雷達滲透率不斷提升，車載雷射雷達平均單價呈下降趨勢，單車雷射雷達用量有望提升，預計到 2025 年 L3 級雷射雷達車型平均約搭 2 顆雷射雷達，L4&L5 級雷射雷達車型平均搭載雷射雷達 5 顆；2030 年 L3 級雷射雷達車型平均約搭 2.5 顆雷射雷達，L4&L5 級雷射雷達車型平均搭載雷射雷達 5.5 顆。受單價下降的影響，雖然搭載的雷射雷達數量增多，但單車價值量整體呈下降态勢。
預計 2025 年中國車載雷射雷達市場規模和全球車載雷射雷達市場規模分别為 22.6億美元、48.9 億美元。2030 年中國車載雷射雷達市場規模和全球車載雷射雷達市場規模分别為 69.4 億美元、135.7 億美元。主要假設如下：
1）乘用車銷量：根據 OCIA 資料，2021 年全球乘用車銷量為 5640 萬輛，2021 年中國乘用車銷量為 2148 萬輛。中國乘聯會預計未來幾年，中國乘用車銷量增速為 5%，按此速度計算，2025 年中國乘用車銷量為 2611 萬輛。考慮到之後，需求增長空間有限，市場發展動力不足，對 2025-2030 年給予 2%增速，預計 2030 年中國乘用車銷量為 2883 萬輛。全球乘用車銷量方面，近些年全球汽車工業出現了一定幅度的下降，疊加 2020 年新冠疫情和戰争沖突對全球汽車行業生産和需求的打擊，全球汽車産量持續低迷，考慮到大環境的低迷和自身需求乏力，我們估計 2025、2030 年全球乘用車銷量維持不變，與 2021年全球乘用車的銷量值預計為 5640 萬輛持平。
2）各個類别智能車滲透率：參考 IHS Markit 釋出的《中國自動駕駛市場和未來出行市場展望》報告中關于中國各個類别的智能車滲透率，假設全球智能車滲透率相同。
3）單車雷射雷達搭載量和單顆雷射雷達價值量：使用上文預測的單車雷達價值量和搭載輛的資料。上文中關于 2025、2030 年單顆雷射雷達的價值量預測為 2475 元、1719 元，按匯率 7 進行計算，折合為美元約 354 美元和 246 美元。
車載雷達市場規模測算
三、終端廠商競争激烈，各種技術路線百花齊放
國外的雷射雷達産業起步較早，在技術和客戶群等方面具有優勢。雷射雷達的傳統應用領域由傳統測繪技術公司 Trimble、Hexagon、Topcon 和 Sick 等主導，而車載雷射雷達作為新興領域，存在較多新入局企業，國外主要企業包括 Velodyne、Luminar、Aeva、Innoviz、Ouster 等。其中 Velodyne 在機械雷達領域具有顯著優勢，Luminar 和 Innoviz 在 MEMS雷射雷達方面較為領先，Aeva 最早采用 FMCW 技術路徑，Ouster 則主要走 Flash 路線。
市占率高的廠商以外國廠商為主，速騰聚創為占比最高的中國企業。根據 Yole 釋出的《汽車和工業應用的雷射雷達 2021》報告，中國雷射雷達企業 RoboSense(速騰聚創)市場占比10%排名中國第一、世界第二；全球雷射雷達供應商市場占比排名第一的是傳統 Tier1 大廠法雷奧，占比 28%。其他企業還包括北美的雷射雷達企業 Luminar 與 Cepton、老牌 Tier1企業電裝與大陸、以及大疆旗下的 Livox 等，但占比均不到 10%。
各廠商市占率情況
車載雷射雷達仍處于行業早期，各主要廠商均處于定點數量快速上升階段。從定點情況來看，由于前期雷射雷達價格過高且車規級認證需要較長周期，車載雷射雷達仍處于行業早期階段，目前各主要雷射雷達廠商定點仍相對較少。從各廠商目前已定點情況來看，海外廠商客戶主要以奔馳、奧迪等海外傳統車企為主；國内企業則主要以國内車企和造車新勢力為主，其中速騰聚創為目前國内定點數量最多的廠商，具備一定的競争優勢。
目前主要雷射雷達廠商情況對比
1 、海外終端廠商情況介紹
Valeo （法雷奧） ：Valeo 成立于法國巴黎郊區的聖旺，是一家專業緻力于汽車零部件、系統、子產品的設計、開發、生産及銷售的工業集團。公司早期在英國菲羅多公司授權下，主要從事刹車内襯和雨刷的銷售。公司于 1960 年開始了多元化經營，産品範圍持續拓展：刹車系統（1961年）、空調系統（1962 年）、照明系統（1970 年）和汽車電子系統（1978 年）。公司業務涉及前裝業務及售後業務，是世界領先的汽車零部件供應商，為世界上所有的主要汽車廠提供配套。法雷奧由四大事業部(動力總成系統、熱系統、舒适及駕駛輔助系統和視覺系統)及售後事業部組成。2021 年公司實作營收 172.62 億歐元，同增 5%；實作歸母淨利潤 1.75 億歐元，同增 116%。
法雷奧在雷射雷達行業耕耘多年。公司自 2010 年開始研發面向量産車的雷射雷達産品SCALA 1，并在 2017 年實作量産，為較早通過車規認證的雷射雷達型号。法雷奧在 2021年 11 月釋出了 SCALA 第三代，預計在 2024 年投産，與第二代雷射雷達相比，第三代擁有更高階的性能：分辨率提高 12 倍，探測距離增加 3 倍，視野範圍擴大 2.5 倍。截至2022 年 2 月底，法雷奧已累計生産超過 16 萬顆雷射雷達，是市場上唯一一家實作車規級雷射雷達大規模量産的供應商。
Velodyne：Velodyne成立于1983年，總部位于加利福尼亞州聖何塞。公司成立之初主營業務為音響，随後逐漸将業務拓展至雷射雷達領域。2016 年 Velodyne 将核心業務雷射雷達部門剝離，成立新公司 Velodyne LiDAR。Velodyne Lidar 憑借其機械式雷射雷達的開發，成為了雷射雷達行業主要企業之一。通過多年的深耕和發展，公司與谷歌、通用汽車、福特、Uber、百度等全球自動駕駛領軍企業建立了合作關系。
公司産品在基于定制化晶片基礎上，提供“硬體+軟體”的一體化解決方案。Velodyne為自動駕駛汽車、駕駛輔助、送貨解決方案、機器人、工業、基礎設施、導航、測繪等領域提供智能、強大的雷射雷達解決方案。
公司産品主要為包括環視混合固态雷射雷達和定向固态雷射雷達，其中環視混合固态雷射雷達量産的産品包括 HDL-64E/32E、Puck、UltraPuck 和 AlphaPrime 等系列；定向固态雷射雷達量産的産品為 Velarray。另外公司還提供軟體解決方案。
Velodyne 主要産品
Luminar：Luminar 于 2012 年在美國矽谷創立。2020 年底，Luminar 通過與殼公司 Gores Metropoulos合并，在納斯達克上市。截至 2022 年 12 月 28 日，Luminar 市值達 18 億美元。Luminar通過與 Black Forest Engineering 合作，解決了铟镓砷成本昂貴的問題，進而讓其以低成本雷射雷達傳感器技術而著名。通過多年的發展，公司已獲得豐田、奧迪、大衆、沃爾沃、Mobileye 等合作客戶的認可。2021 年 Luminar 實作營收 3194 萬美元，同增 129%，淨利潤-2.38 億美元。
Luminar 的産品包括硬體傳感器、軟體系統，以及向 OEM 廠商提供完整的解決方案。硬體方面，公司目前主要産品為 Iris 和 Hydra，兩者均為采用 ToF 測距原理，1550nm 波長雷射光源的産品。其中 Hydra 是一種用于測試和開發項目的高性能雷射雷達,主要針對在陽光直射、雨、雪、霧和其他具有挑戰性的天氣條件下的高精度雷射雷達的研究和開發。公司車規級産品 Iris 于 2019 年投産，計劃于 2022 年量産，其 L1-L2 級别的産品售價能夠下探至 500 美元，L3-L5 級别的産品單價約至 1000 美元。軟體方面，公司提供的配套軟體可以覆寫高速公路上夜間或惡劣環境下的感覺和識别，為自動駕駛的路徑規劃和決策提供額外的資訊。解決方案方面，Luminar 緻力于提供一站式解決方案，公司推出的軟體産品套件 Sentinel 是首款用于量産的全棧自動駕駛解決方案，能夠為每個 OEM 提供高速公路自動駕駛和主動安全功能。
AEVA：Aeva 由兩位蘋果前工程師于 2017 年創立，是一家主營 FMCW 4D 雷射雷達的科技公司。2021 年通過 SPAC 方式與 Inter Private Acquisition Corp. 合并後在美股上市。截至 2022年 12 月 28 日，公司市值 2.7 億美金，在已上市的 8 家純雷射雷達公司中位列第二，僅次于 Luminar。
Aeva 主營産品為 4D FMCW Lidar，包括硬體系統和軟體算法。Aeva 的 4D FMCW Lidar使用連續的低功率雷射束來測量波形從物體反射時的頻率變化。可以以厘米/秒的精度檢測每個點的瞬時速度，且最遠探測距離高達 500m，并且具備較強的抗幹擾能力。目前公司已經釋出第二款車載雷達産品 Aries II，是世界上第一個具有相機級别分辨率的 4DFMCW Lidar。
根據公司的規劃，預計 2022 年 Q2 推出樣機，2023 年 Q4 完成 SOP。公司産品主要覆寫三大應用方向：1）
汽車領域：包括乘用車、商用車（如 Robotrunk）、移動出行（如 Robotaxi）；2）
消費類裝置：消費電子（3D 投影、AR/VR）、消費健康市場（非接觸式健康監測，如監測脈搏率和呼吸率）；3）
工業自動化：為機器人、工業計量機器和其他自動化裝置提供一種更清晰、更準确和更具成本效益的感覺周圍環境的方式。
2 、國内終端廠商情況介紹
速騰聚創：速騰聚創成立于 2014 年 8 月，總部位于深圳，是全球領先的雷射雷達企業。速騰聚創産品技術包括：MEMS 與機械式雷射雷達硬體、硬體融合技術、AI 感覺算法等。公司緻力于通過雷射雷達硬體、AI 算法與晶片三大核心技術閉環，為市場提供具有資訊了解能力的智能雷射雷達系統，颠覆傳統雷射雷達硬體純資訊收集的定義，賦予機器人和車輛超越人類眼睛的感覺能力。
公司主營産品可分為雷射雷達和感覺方案。其中雷射雷達包括 RS-LiDAR-M1(MEMS 固态雷射雷達 ) 、 RS-Ruby(128 線雷射雷達 ) 、 RS-Bpearl( 近距離補盲雷射雷達 ) 、RS-LiDAR-16(16 線雷射雷達)和 RS-LiDAR-32(32 線雷射雷達)；感覺方案産品包括RS-Cube(感覺算法單元)、中低速雷射雷達感覺方案 RS-P1、中高速雷射雷達感覺方案RS-P2、RoboTaxi 雷射雷達感覺方案 RS-Fusion-P3 和 RoboTaxi 雷射雷達感覺方案RS-Fusion-P5。
公司主要客戶包括上汽、吉利、一汽、AutoX、小馬智行等。2021 年速騰聚創釋出了車規級固态雷射雷達 RS-LiDAR-M1 的 SOP 版本。公司第二代智能固态雷射雷達RS-LiDAR-M1 獲得大量車企定點，包括 L3 重卡方案科技企業、北美新能源車企、中國造車新勢力車企、傳統主機廠、頂級超跑品牌等，覆寫了從超跑到家用車、從乘用車到商用車的多種車型。其中，廣汽埃安已于 2021 年 7 月官宣将在多款車型上搭載 M1。2020年 12 月，M1 樣件批量出貨給北美車廠，成為全球首款批量傳遞的車規級 MEMS 固态雷射雷達。
禾賽科技：禾賽科技于 2014 年在上海成立。公司于 2017 年 4 月推出 40 線機械雷射雷達 Pandar 40，其後公司于 2017 年末釋出了基于百度 Apollo 平台的自動駕駛開發者套件 Pandora，将雷射雷達 Pandar 40 與多個全景攝像頭裝入同一器件，進行同步感覺工作，實作了雷射雷達和其他傳感器資料的底層同步和融合，表明公司可幫助下遊客戶解決調教感覺系統硬體的行業痛點。公司緻力于成為系統解決方案的提供商。經過多年深耕，禾賽在核心元器件、自研晶片、車規級生産能力、功能安全、主動抗幹擾技術以及基于深度學習的雷射雷達感覺方面都有深厚的積累。
禾賽的客戶包括全球主流自動駕駛公司和頂級汽車廠商、一級供應商、機器人公司等，遍及全球 40 個國家、90 多個城市。公司目前主要客戶包括北美三大汽車制造商中的兩家、德國四大汽車制造商之一、美國加州 2019 年 DMV 路測裡程前 15 名中過半的自動駕駛公司和大多數中國領先的自動駕駛公司。
公司的雷射雷達産品主要為基于 ToF 測距法的機械式及半固态式雷射雷達。公司機械式雷射雷達産品已經在無人駕駛領域得到了廣泛應用，而半固态式雷射雷達主要面向即将興起的量産乘用車進階輔助駕駛市場。2017 年底公司開始部署晶片自研，根據産品需求設計晶片，目前晶片化 V1.0 成果多通道雷射驅動晶片及多通道模拟前端晶片已完成量産，并應用于多個雷射雷達研發項目和 Pandar、XT 的量産項目。另外，公司也開展了對 FMCW雷射雷達和電子掃描方案的固态式雷射雷達的技術布局和積累，具有新技術方案雷射雷達的産品開發能力。
公司核心技術為雷射雷達整機系統+晶片化研究。公司以雷射雷達專用晶片、光電器件以及微光學工藝為核心基礎，發展機械式雷射雷達、基于微振鏡方案和轉鏡方案的半固态式雷射雷達、以及基于電子掃描方案的固态式雷射雷達，以适應不同應用場景對雷射雷達的差異化需求。同時，公司積極發展 FMCW 雷射雷達技術，為未來推出該方案産品做好準備。
圖達通：圖達通（Innovusion）于 2016 年成立，是全球領先的圖像級雷射雷達提供商。公司在矽谷、蘇州和上海設有研發中心，在甯波和武漢擁有高度工業化的車規級雷射雷達制造基地。圖達通潛心緻力于雷射雷達的探索與創新，不斷提供高性能的雷射雷達産品及多樣化的應用解決方案。其圖像級超遠距雷射雷達獵鷹（Falcon）已于 2022 年 3 月作為蔚來ET7 自動駕駛超感系統的标配量産傳遞，這是全球首款量産的 1550nm 雷射雷達。
圖達通雷射雷達産品分為獵豹、捷豹、獵鷹系列，獵豹和捷豹系列産品是 300 線 1550nm的雷射雷達，探測距離可達 280 米，應用于智慧城市和高速公路以及軌道和礦山領域；獵鷹系列（1550nm）為車載雷射雷達，将搭載于蔚來 ET7 中，探測距離可達 500 米，是目前車載雷射雷達中探測距離最遠的，同時具有 120°的超廣視角以及 300 線等效分辨率。
從客戶來看，公司為蔚來提供的雷射雷達擁有 120 度的超廣視角、等效 300 線的超高分辨率、最遠可達 500 米的超遠探測距離、采用 1550mn 雷射，提升性能的同時兼顧了安全名額。未來，公司與均勝電子、蔚來汽車将在雷射雷達感覺融合、V2X 資料融合、自動駕駛域控制器決策算法等方面深度合作，共同推進智能網聯汽車産業化和國際化落地。
鐳神智能：鐳神智能于 2015 年成立，總部位于深圳。公司是全球領先的雷射雷達及整體解決方案提供商,緻力于以穩定、可靠的雷射雷達環境感覺技術賦能産業更新，下遊應用覆寫自動駕駛、智慧交通、軌道交通、機器人、物流、安防、測繪、港口和工業自動化等九大産業生态圈。公司主要客戶包括富士康、格力、美的、海爾、東風汽車、陝汽重卡等。技術層面上，鐳神智能為廣東省科技廳唯一認定的“廣東省雷射雷達工程技術研究中心”，以完整的自主産權以及在雷射雷達核心硬體、專用晶片、AI 算法上的創新技術，打造了市面最齊全的雷射雷達産品矩陣，不僅是全球唯一一家同時掌握了 ToF 時間飛行法、相位法、三角法和調頻連續波等四種測量原理的雷射雷達公司，也是國内唯一一家自主研發出雷射雷達專用 16 通道 TIA 晶片、雷射雷達自動化及半自動化生産線、1550nm 光纖雷射器的雷射雷達公司。
公司産品有雷射雷達（包含 ToF 32 線、16 線及單線、MEMS 固态雷射雷達、遠距離雷射雷達、雷射三維成像雷射雷達、3D FLASH、相控陣、三角法、相位法雷射雷達）、三維雷射掃描器、雷射位移傳感器、高精度雷射傳感器、雷射滅蚊炮、雷射滅蚊機器人、特種光纖雷射器等硬體産品。以及自動駕駛、智慧交通、智慧物流、軌道交通、測繪、高端安防、橋梁防撞、工業自動化等多種領域的系統解決方案。
大疆覽沃：大疆旗下的覽沃科技有限公司(LivoX)成立于 2016 年。公司緻力于提供高性能、低成本的雷射雷達傳感器。通過降低使用門檻和生産成本，Livox 将雷射雷達技術內建到更多産品和應用之中，進而為自動駕駛、智慧城市、測繪、移動機器人等行業帶來創新性改變。Livox 産品已銷往包括美國、加拿大、中國、日本和歐盟在内的 26 個國家和地區。Livox 主要客戶包括自動駕駛公司 AutoX 和希迪智駕，商用移動機器人公司 Refraction AI和高仙機器人，以及專注于空中、地面和移動雷射掃描技術的數字綠土。
公司的技術核心是非重複式掃描，是指随着雷射束在視場（FOV）内非重複式掃描，雷射雷達掃描的區域面積會随着時間增大。非重複掃描方式相比于傳統機械式雷射雷達線性重複式掃描，主要優勢有三個方面：1）掃描軌迹不會重複；2）可實作随着掃描時間增加，達到近 100％的視場覆寫率；3）沒有電子元器件的旋轉磨損，可靠性更高。總的來說，非重複式掃描可以減小視場内物體被漏檢的機率，有助于探測視場中的更多細節。Livox 通過這種方式，在保證産品可靠性的同時，也在一定程度上降低了雷射雷達的成本。
華為：華為雷射雷達産品的研發始于 2016 年。作為華為打造的 MDC 智能駕駛平台建構的四個生态中的重要組成，雷射雷達也是華為正在布局的一個領域。華為團隊通路了大量的 TOP車企，明确了自身的産品研發方向，要做一款高性能、車規級、能夠大規模量産的雷射雷達。基于此定位，雷射雷達團隊啟動“爬北坡戰略”，公司并沒有選擇從傳統旋轉機械式雷射雷達切入，而是選擇從難度比較大的前裝量産的産品進行開發。據其官方資料顯示，華為已按照年産 10 萬套/線在推進，以适應未來大規模量産需求。
華為首發的車規級 96 線中長距雷射雷達雷射雷達，具備橫向 120°縱向 25°的大視野，可應對城區、高速等場景的人、車測距需求，産品全視場測距可達 150 米。對比同類産品，華為雷射雷達在 FOV、角精度方面處于行業領先水準。
車東西認為，盡管國外雷射雷達市場發展較早，但目前國内雷射雷達市場已經開始呈現百花齊放的局面，不少初創企業在機械雷達方面較為領先，并向固态雷達發展。未來随着量産雷射雷達成本的降低，出于安全考慮雷射雷達有望成為中高端汽車标配，車載雷射雷達市場規模有望進一步擴大。