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車載激光雷達(dá)將逐步成為車載雷達(dá)主力。根據(jù)Yole計(jì)算及預(yù)測(cè)，2021年車載雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模為58億美元，2027年將達(dá)到128億美元（約合人民幣856億元）,CAGR為14%。國(guó)際電聯(lián)(ITU)預(yù)測(cè)，2030年，歐洲的車載雷達(dá)滲透率將達(dá)到65%，美國(guó)將達(dá)到50%。其中，2021年車載激光雷達(dá)（無(wú)人駕駛+ADAS）市場(chǎng)規(guī)模為2億美元，2026年將超過(guò)28.75億美元（約合人民幣192億元），約占比整個(gè)車載雷達(dá)市場(chǎng)的26%，比2021年高出22個(gè)百分點(diǎn)，CAGR高達(dá)66%。乘用車和Robotaxi/Robotruck持續(xù)增長(zhǎng)的需求成為車載激光雷達(dá)市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)因素。

激光雷達(dá)的分類：從機(jī)械式到固態(tài)化

機(jī)械式激光雷達(dá)技術(shù)成熟度較高，供應(yīng)鏈成熟，但由于固有缺陷（機(jī)械部件壽命短、成本高、體積大、調(diào)試裝配復(fù)雜等），目前車企宣布的L3量產(chǎn)車項(xiàng)目均選用固態(tài)/混合固態(tài)激光雷達(dá) 方案。目前混合固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)已初步成熟，各家廠商量產(chǎn)項(xiàng)目陸續(xù)落地。

固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)方案包括光相控陣（OPA）和FLASH兩種，具有數(shù)據(jù)采集速度快、分辨率高、成本低等特點(diǎn)，但目前技術(shù)成熟度較低。

激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈——上游

激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈上游包含激光發(fā)射、激光接收、掃描系統(tǒng)和信息處理四大部分，分別對(duì)應(yīng)激光器、探測(cè)器、掃描器(及其它光學(xué)組件)、芯片等零部件。

激光雷達(dá)工作原理和組成

激光雷達(dá)由發(fā)射模塊、接收模塊、主控模塊以及掃描模塊（如有）構(gòu)成。主控模塊首先發(fā)射信號(hào) 到發(fā)射模塊，激光驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)激光器(如EEL、VCSEL等)發(fā)射激光脈沖，再通過(guò)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)發(fā)射激光，到達(dá)物體返回后接收模塊接收回波，經(jīng)由接收光學(xué)系統(tǒng)到達(dá)探測(cè)器(如APD、SiPM、SPAD等), 最終傳至模擬前端，再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，到達(dá)主控模板。部分激光雷達(dá)擁有掃描模塊，則主控模塊可直接到達(dá)掃描器或激光器先經(jīng)過(guò)掃描器再回到發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)。

激光雷達(dá)革命性技術(shù)架構(gòu)

根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研和專家交流，招商通信團(tuán)隊(duì)認(rèn)為：機(jī)械式激光雷達(dá)被普遍認(rèn)為無(wú)法達(dá)到上車標(biāo)準(zhǔn)。短期內(nèi)，以TOF方式為測(cè)距原理的半固態(tài)激光雷達(dá)仍將占據(jù)市場(chǎng)的主要份額，一維、二維或MEMS等掃描方式的技術(shù)路徑將會(huì)共存；長(zhǎng)期來(lái)看，固態(tài)FMCW是未來(lái)的技術(shù)路徑。

激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模&原材料BOM拆分

激光雷達(dá)出貨量&市場(chǎng)規(guī)模：根據(jù)沙利文預(yù)測(cè)，受無(wú)人駕駛車隊(duì)規(guī)模擴(kuò)張、激光雷達(dá)在ADAS中滲透率增加等因素推動(dòng)，激光雷達(dá)整體市場(chǎng)預(yù)計(jì)將呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，至2025年全球市場(chǎng)規(guī)模為135.4億美元（約合914億元）；其中，中國(guó)激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到43.1億美元（約合291億元）；基于蔚來(lái)ET7、小鵬G9等熱款車型的交付，預(yù)計(jì)22年車載激光雷達(dá)出貨量為15萬(wàn)臺(tái)，23年激光雷達(dá)出貨量規(guī)模在30~60萬(wàn)臺(tái)。

Flash 的成本結(jié)構(gòu)按發(fā)射模組、接受模組、光學(xué)系統(tǒng)、核心 IC 分類；根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研，如果整個(gè)雷達(dá) $1000 ： (1)發(fā)射模組即 VCSEL 加驅(qū)動(dòng)$100-$200,占比 20%；(2)接收端占 30%，對(duì)應(yīng)$300；(3)光學(xué)系統(tǒng)占比15-20%，對(duì)應(yīng)$150~$200；(4)剩下的一些 IC 部分成本，像 FPGA、跨阻放大器、AD 芯片、點(diǎn)云管理、memory 等加起來(lái)占比 30%，對(duì)應(yīng)$300。

發(fā)射模塊：VCSEL逐步取代EEL，905、1550或?qū)⒐泊?/span>

激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈——發(fā)射系統(tǒng)

激光發(fā)射系統(tǒng)：系激勵(lì)源周期性地驅(qū)動(dòng)激光器，發(fā)射激光脈沖，激光調(diào)制器通過(guò)光束控制器控制發(fā)射激光的方向和線數(shù)，最后通過(guò)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)，將激光發(fā)射至目標(biāo)物體。激光雷達(dá)發(fā) 射模組：包含激光雷達(dá)面光源和激光雷達(dá)線光源，以激光光源和光學(xué)整形元器件為主要組成部分，負(fù)責(zé)產(chǎn)生激光雷達(dá)探測(cè)所需要的特定形態(tài)和功率的激光光斑。

激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈——發(fā)射系統(tǒng)-激光器

激光的產(chǎn)生來(lái)自于激光發(fā)射器，有半導(dǎo)體激光器、固體激光器、光纖激光器和二氧化碳?xì)怏w激光器四種類型。激光雷達(dá)的光源選擇需要關(guān)注人眼安全問(wèn)題、穩(wěn)定性和可靠性、成本、量產(chǎn)的可能性。

無(wú)人駕駛大多采用半導(dǎo)體激光器，?從驅(qū)動(dòng)方式來(lái)看主要包括：邊緣發(fā)出的邊緣發(fā)射激光器（EEL）和激光垂直于頂面的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）；?從光源波長(zhǎng)來(lái)看主要包括：905nm光源和 1550nm光源。不同光源及發(fā)射形式的選擇影響射出光的能量大小，繼而影響光源可達(dá)到的探測(cè)范圍深度。目前1550nm激光器一般配備光纖激光器，EEL和VCSEL適合的波長(zhǎng)仍為905nm。

激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈——發(fā)射系統(tǒng)-激光器-驅(qū)動(dòng)

垂直腔面發(fā) 射激光器（ VCSEL ， Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）：的激光發(fā)射方向垂直于半導(dǎo)體襯底表面，激光束呈圓形對(duì)稱。VCSEL 主要結(jié)構(gòu)由p型和n型兩個(gè)分布式布拉格反射鏡（DBR）及中間的有源區(qū)構(gòu)成。 VCSEL腔長(zhǎng)量級(jí)與波長(zhǎng)相近，容易實(shí)現(xiàn) 單縱模激射，并具有出色的光束質(zhì)量，適用于數(shù)據(jù)通信及各種傳感領(lǐng)域。

激光雷達(dá)廠商有轉(zhuǎn)向VCSEL激光器的優(yōu)勢(shì)：VCSEL 相較于傳統(tǒng)的IRLED、EEL半導(dǎo)體芯片而言，它具有窄光譜、低功耗、低溫漂等特點(diǎn)；采用VCSEL激光器作為面光源的電光轉(zhuǎn)換效率、集成度和可制造性更高。VCSEL封裝與LED一樣簡(jiǎn)單，成本優(yōu)勢(shì)明顯。綜合上述優(yōu)勢(shì)， VCSEL定會(huì)成為3D傳感市場(chǎng)潛力最大的產(chǎn)品。

VCSEL激光器集合了紅外邊發(fā)射激光器的很多優(yōu)點(diǎn)，采用更優(yōu)質(zhì)的激光源，既像紅外LED非常適合大規(guī)模晶圓級(jí)生產(chǎn)，工藝和封裝成本較低，又有邊發(fā)射激光器非常好的光譜和較高的光密度特性；它還有溫度漂移非常低的特征，從低溫到高溫每組VCSEL的典型漂移僅為0.07nm/K。這是其他光源很難做到的，這也是被蘋果選中作為Face ID光源的重要原因。這是用于VCSEL的架構(gòu)決定了它可以在許多光源的選擇中勝出。

VCSEL芯片具有光電轉(zhuǎn)換效率高、發(fā)散角小、光束質(zhì)量好、波長(zhǎng)穩(wěn)定性好、可靠性高、閾值電流小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，且易于與光纖耦合，易于單縱模發(fā)射和實(shí)現(xiàn)高調(diào)制頻率，加上易于制備二維發(fā)光陣列，大批量生產(chǎn)成本可控，但輸出功率及電光效率較邊發(fā)射激光芯片低。

光學(xué)系統(tǒng)：國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈優(yōu)勢(shì)顯著，壁壘在于質(zhì)量管控&一致性

光學(xué)部分——ONE PAGE SLIDES

國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈優(yōu)勢(shì)顯著，壁壘在于質(zhì)量管控&一致性。光學(xué)部分是以發(fā)射和接收這兩個(gè)二極管展開(kāi)的光通道，包括反射鏡，透鏡，棱鏡還有窗口玻璃等。光學(xué)部分在整個(gè)激光雷達(dá)BOM成本的占比在10%~15%左右。其中，轉(zhuǎn)鏡50%；窗口片：20%；透鏡、準(zhǔn)直鏡、濾光片30%。

光學(xué)部分供應(yīng)商主要有兩類玩家：（1）一類是消費(fèi)電子光學(xué)廠商（舜宇光學(xué)、永新光學(xué)等），在部分精度和壁壘不高的光學(xué)元件的量產(chǎn)控本方面有一定優(yōu)勢(shì)；（2）另一類是光通信領(lǐng)域的廠商（天孚通信、中際旭創(chuàng)、騰景科技等），更擅長(zhǎng)波的控制，濾光片、窗口片等產(chǎn)品更具性能優(yōu)勢(shì)；并且在光電封裝及光路設(shè)計(jì)方面優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)，產(chǎn)線和技術(shù)均可復(fù)用。

激光雷達(dá)光子傳輸原理

激光雷達(dá)(含掃描模塊)光子傳輸原理為：發(fā)射單元激光器發(fā)射激光束，通過(guò)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)--激光擴(kuò)束器改變光斑的空間形狀分布，分束鏡通過(guò)折射分出多束光束，經(jīng)過(guò)反光鏡和準(zhǔn)直鏡到達(dá)窗口片并傳輸光束到目標(biāo)物體上；光束到達(dá)物體返回后由窗口片接收回波，通過(guò)掃描器后再次途經(jīng)準(zhǔn)直鏡維持光束的準(zhǔn)直性，由環(huán)形鏡傳輸?shù)綖V光片(允許特定光纖通過(guò)）并進(jìn)入到光闌，通過(guò)長(zhǎng)焦鏡頭聚焦光束至光電探測(cè)器，最終可由模擬前端芯片或其它主控模塊硬件處理信息。

激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈——光學(xué)組件

車載激光雷達(dá)和光通信-光器件實(shí)際上有很多相似之處。激光雷達(dá)中的激光器、探測(cè)器和光學(xué) 組件等核心器件與光通信領(lǐng)域中的器件非常相似，除了各自的性能要求和可靠性要求存在一定的差異外，產(chǎn)品的基本形態(tài)及功能基本一致。根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研，目前從事激光雷達(dá)領(lǐng)域的研發(fā)人員有一半來(lái)自于光通信領(lǐng)域。通過(guò)對(duì)表現(xiàn)、封裝、可靠性標(biāo)準(zhǔn)、量?jī)r(jià)等多維度對(duì)比，激光產(chǎn)業(yè)研究專家羅百輝認(rèn)為車載激光雷達(dá)同早期的光器件比較類似，但發(fā)展前景廣闊。透鏡和棱鏡等傳統(tǒng)光學(xué)元器件，定制化加規(guī)?；?yīng)有望帶來(lái)行業(yè)新增量。作為傳統(tǒng)的光學(xué)器件，透鏡和棱鏡等產(chǎn)品工藝相對(duì)成熟。但是客戶側(cè)定制化的需求旺盛，將顯著增加產(chǎn)品附加值，同時(shí)大客戶帶來(lái)的出貨規(guī)?；?yīng)將進(jìn)一步降低產(chǎn)品成本，提升競(jìng)爭(zhēng)力。

接收模塊：國(guó)內(nèi)廠商走向車規(guī)，從APD向SPAD、SiPM進(jìn)階

探測(cè)器——激光雷達(dá)光電探測(cè)器發(fā)展歷程

在激光接收層面，根據(jù)光電探測(cè)器性能主要分為PIN PD、APD、SPAD和SiPM四類。

1. PIN PD增益很小、成本更低，適用于存在相干增益且不帶噪聲FMCW測(cè)距。

2. APD技術(shù)較為成熟，是使用最為廣泛的光電探測(cè)器件。

3. SPAD理論增益能力是APD的一百萬(wàn)倍以上，探測(cè)器效率的提高直接提高了激光雷達(dá)的探測(cè) 范圍和分辨率，適合面光源，能量較為發(fā)散，難以到達(dá)遠(yuǎn)距離探測(cè)的Flash激光雷達(dá)。

4. SiPM是多個(gè)SPAD的陣列形式，通過(guò)大尺寸陣列獲得更高的可探測(cè)范圍以及配合陣列光源使用，采用成熟CMOS半導(dǎo)體工藝制造，且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作電壓較低，用于高級(jí)激光雷達(dá)。

探測(cè)器——市場(chǎng)規(guī)模

雪崩光電二極管（APD）適用于激光測(cè)距儀、基于aid的控制算法的量子傳感、遠(yuǎn)程光纖通信和正電子發(fā)射層析成像等，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航空航天、國(guó)防、商業(yè)、電信、醫(yī)療保健等下游領(lǐng) 域。這些領(lǐng)域和技術(shù)的蓬勃發(fā)展，為APD行業(yè)創(chuàng)造了新的增長(zhǎng)空間。根據(jù)Maximize Market Research，2019年全球雪崩光電二極管（APD）市場(chǎng)估值為13013萬(wàn)美元，預(yù)計(jì)到2027年將達(dá)到17598萬(wàn)美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為3.85%。

SiPM采用大批量CMOS工藝生產(chǎn)，成本較低。SiPM應(yīng)用領(lǐng)域包括生物光子學(xué)、激光雷達(dá)和3D 測(cè)距、高能物理、空氣粒子物理、分類和回收、危險(xiǎn)和威脅檢測(cè)、熒光光譜、閃爍體、醫(yī)學(xué)成像等，尤其在汽車激光雷達(dá)和工業(yè)激光雷達(dá)領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。根據(jù)kbvresearch，預(yù)計(jì) 2027年全球SiPM市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1億9080萬(wàn)美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為7%。

探測(cè)器——單光子雪崩光電二極管（SPAD）

單光子雪崩光電二極管（Single Photon Avalanche Diode，SPAD）是工作在蓋革模式下的 APD，器件兩端的反向偏壓高于其擊穿電壓。此時(shí)器件內(nèi)部電場(chǎng)極高，單個(gè)光子就可觸發(fā)雪崩效應(yīng)產(chǎn)生能被外部探測(cè)的雪崩電流，因此被稱為單光子雪崩光電二極管。

在雪崩倍增效應(yīng)下，電流隨著時(shí)間呈指數(shù)級(jí)增加，從而產(chǎn)生雪崩電流脈沖。理論上雪崩倍增過(guò)程一旦被觸發(fā)便不會(huì)停止，光生電流在納秒內(nèi)被增加到毫安培量級(jí)，因此需要在光生電流增大到損壞器件之前結(jié)束雪崩。

SPAD以極快的響應(yīng)速度和極高的靈敏度等特性，成為弱光探測(cè)和高速成像研究領(lǐng)域的熱點(diǎn) 技術(shù)之一。但SPAD芯片技術(shù)難點(diǎn)較多，既包括器件物理層面的問(wèn)題，如提升小像素的光子探測(cè)效率（PDE），也涵蓋電路設(shè)計(jì)和制造工藝方面的問(wèn)題。

本報(bào)告主要分析了中國(guó)激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品、市場(chǎng)規(guī)模、市場(chǎng)應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r及行業(yè)主要企業(yè)發(fā)展情況，行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)等內(nèi)容，總結(jié)分析了激光雷達(dá)在各領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展情況，并提供切實(shí)可行投資建議。

報(bào)告目錄

第一章激光雷達(dá)行業(yè)概況

第一節(jié) 激光雷達(dá)定義及原理

一、激光雷達(dá)定義

二、激光雷達(dá)原理

第二節(jié) 激光雷達(dá)分類

一、按功能用途分類

二、按工作體制分類

三、按載荷平臺(tái)分類

四、按工作介質(zhì)分類

五、按探測(cè)技術(shù)分類

第三節(jié) 激光雷達(dá)發(fā)展歷史

第四節(jié) 激光雷達(dá)發(fā)展模式

第二章激光雷達(dá)行業(yè)市場(chǎng)分析

第一節(jié) 激光雷達(dá)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模分析

第二節(jié) 激光雷達(dá)行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

一、激光雷達(dá)企業(yè)區(qū)域分布及圖譜

三、激光雷達(dá)企業(yè)市場(chǎng)份額占比

第四節(jié) 激光雷達(dá)行業(yè)投融資情況

第三章激光雷達(dá)行業(yè)主要企業(yè)分析

第一節(jié) 鐳神智能

一、企業(yè)基本情況

二、主要激光雷達(dá)企業(yè)產(chǎn)品分析