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这是“汽车人参考”第293篇原创文章 “推动智能电动汽车向前进” 当前应用于L2级别乘用车的超声波雷达探测距离小，毫米波雷达角分辨力弱、对行人探测效果不佳，摄像头受光照影响大，且依赖深度学习。而激光雷达兼具了测距远、角分辨率优、环境光照影响小的优点，但同时又是我国汽车领域“被卡脖子”的核心技术。 禾赛科技是国内激光雷达的龙头，有百度和博世的背书，汽车人参考结合其425页招股书，对当前激光雷达的市场、应用场景、技术路线、战略、产品、商业等一条故事线有更清晰的认识，全文共计2632个字，与读者分享。
四大应用场景，五年高于60%的CAGR 据预测，2025年全球激光雷达的市场规模达135.4亿美元，较2019年可实现64.5%的年均复合增长率。
主要受益于以下四个应用场景的增长： 第一，无人驾驶领域（市场占比25.8%） 针对L4/L5级别的运送乘客Robotaxi和运送货物Robotruck，由于驾驶责任完全归属汽车本身，对激光雷达探测性能要求最高，同时车辆所有者为运营公司，对激光雷达价格及与车身集成度要求较低。
据预测，2025年全球Robotaxi和Robotruck的L4/L5无人驾驶汽车，数量为53.5万辆，对应的激光雷达市场规模35亿美元（假设一辆车一套，单价为6542美元），2019年至2025年的年均复合增长率达80.9%。 第二，高级别自动驾驶ADAS （市场占比34%） 针对L2/L3级别的自动驾驶乘用车，直接面向用户，因此，激光雷达与车身融为一体的美观性要求和价格敏感度都较高。
据预测，2025年全球乘用车新车L3渗透率6%，即每年近600万辆新车将搭载激光雷达，对应的市场规模为46.1亿美元（单价768美元），2019年至2025年复合增长率达83.7%。 第三，服务机器人（市场占比5%） 非汽车应用的服务机器人，包括了无人配送、清扫、仓储、巡检，移动速度慢、场景复杂度低，对激光雷达的性能要求适中，但对价格比较敏感。
据预测，2025年激光雷达在该细分市场规模为7亿美元，2019年至2025年的复合增长率为57.9%。
第四，车联网（市场占比33%） 在智慧城市和测绘领域，使用激光雷达完成高精地图数据采集，或安装在路端用于实时交通监控，该领域对激光雷达的车规化和集成度要求较低，但对其感知算法要求更高。
据预测，至2025年，激光雷达在该领域的市场规模为 45亿美元，2019年至2025年复合增长率为 48.48%。
中国市场（占全球31%） 据预测，至2025年，中国激光雷达市场规模43.1亿美元，较2019年实现63.1%的年均复合增长率。
技术路线，ToF固态化，FMCW开始受到关注 按照测距方式，当前车载激光雷达分为ToF和FMCW两种方式。 ToF，基于飞行时间测距，是目前车载主流方案，如汽车人参考预测，发射端从边发射激光器EEL发展为平面化的垂直腔面发射激光器VCSEL。
而接收端会从APD线性雪崩二极管发展为采用CMOS工艺的单光子探测器。 收发模块逐步从“点对点”、“线对线”向“面阵对面阵”的方向发展，面阵的发射激光器搭配面阵的探测器，再加镜头组，构成固态激光雷达。 从机械式（整体旋转）、半固态式（收发模块静止，扫描器运动，分为微振镜和转镜），最终走向固态式（没有机械运动部件，分为光学相控阵OPA和电子扫描）的。
连续波调频FMCW激光雷达，则是另外一个发展分支。FMCW基于相干测距，可直接测量速度信息，可抗环境光和其他激光雷达的干扰。 总结起来，激光雷达整体朝着高性能、低成本、高集成、高可靠方向发展。 ToF的收发器件面阵化和核心模块芯片化是两个大趋势，同时FMCW激光雷达技术方案开始受到市场关注，目前仅有美国的Aeva公司选择FMCW路线。 市场策略“三步走” 禾赛进入激光雷达市场采取三步策略： 第一步，以高产品性能的机械旋转激光雷达，入手无人驾驶市场。该市场客户多为头部科技公司，对成本敏感度低、性能要求高，可根据客户反馈和技术迭代，加深对系统理解，积累开发经验，形成技术护城河，同时实现较高毛利率的销售收入、占领市场份额、积累品牌口碑。 第二步，根据产品累计的需求，自研芯片，增加产品集成度和降低成本，进军客户分散、性能要求低、成本敏感度高的服务机器人市场，以及开发周期漫长、对集成度、可靠性、成本、规模化生产要求严苛的ADAS乘用车市场。 第三步，研发感知算法、即时定位与高精地图构建、感知数据管理平台，进军车联网市场。
禾赛科技的产品 基于以上策略，禾赛科技的产品如下：
（激光雷达核心技术逻辑框图） 第一，核心零部件； 禾赛基于ToF测距原理的机械式产品和半固态微振镜产品已经成熟；半固态的转振镜的产品部分成熟；而固态的电子扫描方案、以及基于FMCW测距原理的方案还在开发中。 第二，芯片； 禾赛自研的发射端驱动芯片（替代TI）和接收端模拟前端芯片（替代ADI）已经量产，接收端的模拟数字转换芯片（替代TI）已进入开发后期。
禾赛的芯片集中在收发端，在集成度、测距精准度、测远能力、功耗、编码抗干扰、成本上相比于德州仪器TI和亚诺德ADI均有优化。 同时也大力布局线阵式SoC芯片，集成了光电探测器、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，目的是为了取代FPGA（Xilinx赛灵思，Intel英特尔）的主控单元。 第三，算法； 二是与摄像头的融合算法，包括时间同步与空间标定方案、数据级前融合感知方案与对象级后融合感知方案。 下图为禾赛激光雷达的技术路线：
V1.0：机械式，发射端EEL激光器，配合多通道驱动芯片、接收端采用APD多通道模拟前端芯片，均是自研； V1.5：微振镜式，发射端升级为VCSEL激光器，接收端升级为SiPM单光子探测器； V2.0：转镜式，发射端采用VCSEL线阵，接收端升级为SPAD阵列，同时集成 线阵式SoC级别芯片； V3.0：固态式，发射端与接收端采用面阵，SoC芯片改为了面阵式，可以通道（像素）从百个升级到上万个通道（像素）。 价格“贵得离谱” 从禾赛科技的招股书中可以看到，其销量从2017年的126套增长到2019年的2890套。 如果结合其营业收入，可以计算出2017年、2018年、2019年和2020年前三季度，激光雷达的单价分别为11.38万元、10.42万元、11.36万元、8.94万元，而且销售均价降幅并不大。
汽车人参考认为，这个价格比较接近于当前L4以上的无人驾驶Robotaxi和Robotruck市场。 这么高的售价应用到乘用车ADAS市场，相信会让目前大多数的车企望而却步，回到文章开头，若2025年针对于乘用车ADAS的单价可以降低到768美元，应该是另外一番景象。 本文为汽车人参考第293篇原创文章，如果您觉得文章不错，“推荐和关注”是对我最大的支持。 激光雷达全面分析，万字长文汇总，千亿级市场，专利7000项 |
