多技术路线并行我国激光雷达行业国产化进程加快固态和混固态路线或成未来主流

2024-09-24 09:43

手机浏览

1、激光雷达是一种优秀的测距传感器

根据观研报告网发布的《中国激光雷达行业现状深度分析与发展前景预测报告（2024-2031年）》显示，激光雷达是一种利用激光束来计算物体到目标表面距离的传感器。其通过向目标发射激光束，再接收反射回来的信号，测量激光束往返的时间差，计算出目标物体的距离、速度和位置信息。激光雷达探测具备精度高、抗干扰能力强、测量范围广、测量速度快等优势。

1960~1970年，随着激光器的诞生，使用激光进行探测的激光雷达在科研及测绘项目上开始得到应用，截止目前已经逐渐向无人驾驶、机器人等领域延伸。

激光雷达发展历程

时期	激光雷达行业特点	主要应用领域	标志性事件
1960-1970	激光器发明，基于激光的探测技术开始得到发展。	科研及测绘项日	1971年阿波罗15号载人登月任务使用激光雷达对月球表面进行测绘。
1980-1990	激光雷达商业化技术起步，单线扫描式激光雷达出现。	工业探测及早期无人驾驶项力	Sick与Hokuyo等光雷达厂商推出单线扫描式2D激光雷达产品。
2000-2010	高线数激光雷达开始用于无人驾驶的避障和导航，其市场主要是因外厂商。	无人驾驶测试项目等	2010年Ibeo与法国Tier1公司Valeo开始合作开发面向量产车的激光雷达产SCALA。
2016-2018	国内激光雷达厂商入局，技术水平赶超国外厂商。激光雷达技术方案呈现多样化发展趋势。	无人驾驶、高级辅助驾驶、服务机器人等，且下游开始有商用化项目落地	采用新型技术方案的激光雷达公司同样发展迅速，如基于MEMS方案的Innoviz，基于1550nm波长方案的Luminar等。
2019年至今	市场发展迅速，应用领域持续拓展。激光雷达技术朝向芯片化、阵列化发展。激光雷达公司迎来上市热潮。	无人驾驶、高级辅助驾驶、服务机器人、车联网等	2020年9月Velodyne完成NASDAQ上市，2020年12月Luminar完成NASDAQ上市。2023年2月，禾赛科技美股上市。2024年1月，速腾聚创港交所上市。

资料来源：观研天下整理

2、智能驾驶市场越来越热，国产激光雷达玩家迅速崛起

随着智能驾驶市场持续火热，激光雷达技术和成本不断迭代，正逐渐成为自动驾驶和高级驾驶辅助系统的关键组成部分。据不完全统计，2023年，我国有20款以上新车型搭载激光雷达上市；2024年后，宝马、奔驰、沃尔沃等外资品牌也将加入到激光雷达上车潮中。激光雷达密集上车带动其出货量的快速增长。根据数据显示，2023年中国乘用车前装激光雷达出货57.09万颗，同比增长341.19%；2024年全年交付有望到150-180万颗，行业正加速成长。

我国部分主流车厂车型普遍提供配备激光雷达情况

汽车厂商	车型	上市时间	价格（万元）	是否有激光雷达选项	销量（万辆，2023）
极氪	极氪001	2023年	26.90-32.90	是	7.62
	极氪007	2023年	20.99-29.99	是	0.09
	极氪X	2023年	20.00-22.00	是	2.24
	极氪009	2023年	50.00-78.90	否	1.92
	极氪001FR	2023年	76.9	是	/
蔚来	蔚来ET5T	2023年	29.80-35.60	是	2.14
蔚来	蔚来ET7	2023年	42.80-51.60	是	0.56
小鹏	小鹏G6	2023年	19.99-27.69	是	4.45
小鹏	小鹏X9	2024年	35.98-41.98	是	/
理想	理想L6	2024年	24.98-27.98	是	/
	理想L7	2023年	30.18-35.98	是	13.41
	理想MEGA	2024年	52.98	是	/
比亚迪	海鸥	2023年	6.98-8.58	否	28.02
	秦PLUSDM-I	2023年	7.98-12.58	否	32.74
	秦PLUSEV	2023年	10.98-13.98	否	12.85
	秦LDM-I	2024年	9.98-13.98	否	/
	海豹06DM-I	2024年	9.98-13.98	否	/
	元UP	2024年	9.68-11.98	否	/
	宋PLUSEV	2023年	14.98-18.98	否	9.38
	海豹dmi	2023年	14.98-21.98	是	4.30
	唐dmi	2023年	17.98-21.98	否	12.40
	宋L	2023年	18.98-24.98	否	1.00
	海狮07EV	2024年	18.98-23.98	否	/
	腾势N7	2024年	23.98-32.98	是	/
	腾势D9	2023年	33.98-44.98	是	11.92
	方程豹豹5	2023年	28.98-35.28	否	0.57
哪吒	哪吒L	2024年	12.99-17.89	是	/
	哪吒AYA	2023年	6.58-8.08	是	1.47
	哪吒GT	2023年	18.88-22.68	是	0.86
	哪吒X	2023年	9.98-15.18	是	0.71
零跑	零跑C16	2024年	15.58-18.58	是	/
	零跑C11	2023年	14.88-20.98	是	8.06
	零跑C10	2024年	12.88-16.88	是	/

资料来源：观研天下整理

市场潜力下，激光雷达作为智能汽车的关键零部件之一，逐渐被消费者接受。竞争方面，2022年国内激光雷达市场主要玩家是Innovusion（图达通）、Valeo（法雷奥）、Hesai（禾赛科技）和RoboSense（速腾聚创）。不过，随着国产激光雷达厂商相继入局，以及主流新能源车企与激光雷达厂加速推进激光雷达的商业化落地，带动国内车载激光雷达在全球市占率不断攀升，国内厂商快速崛起。根据数据显示，2024年1-5月，我国激光雷达供应商装机量超44.5万颗，其中速腾聚创以43%市占率位居首位。

数据来源：观研天下整理

具体来看，截至2024年6月30日，速腾聚创已获得22家汽车整车厂及一级供应商的80款车型的量产定点订单，并为其中12家客户的29款车型实现大规模量产落地；在2016年，华为开始研发激光雷达产品，并于2018年开始进入汽车领域，2023年华为和赛力斯力推的问界系列车型的销量爆发，华为的车载激光雷达产品出货量也开始跟着爆发，截止2024年上半年，鸿蒙智行全系累计交付了194207辆，即半年时间实现了超越去年全年的交付量。

目前，外资激光雷达企业已经无法在国内市场占据较大份额，开始逐渐退出自研技术。例如，2023年，德国零部件巨头博世集团完全放弃开发自动驾驶激光雷达；采埃孚已经退出激光雷达市场，日本先锋电子Pioneer也放弃了。

而在国内市场，部分车企也逐渐加入激光雷达市场，现有传统玩家开始采用低成本作为销售手段，车企可能会进一步压价，行业竞争将进入真正白热化阶段。比亚迪董事长兼总裁王传福曾公开表示：“我们还有很多技术会陆续投入应用，比如激光雷达，如果市场行情3000元一颗，我们可能只需要900元的成本。”

在此背景下，技术升级成为另一条路。例如，2024年4月，速腾聚创发布的新一代中长距激光雷达MX，搭载速腾聚创全自研专用SoC芯片M-Core，还沿用M平台同款二维MEMS扫描芯片，同时实现收发系统的芯片迭代升级，是其激光雷达芯片化设计的集大成之作，首次将激光雷达的价格打到了200美元以内，引领行业进入“千元机”时代。

3、多技术路线并行，固态和混合固态路线或成为激光雷达行业未来主流

近几年，激光雷达技术也一直在演进，朝向远距离、大范围、高分辨率、低成本的方向发展。按照测距方法，激光雷达对物体的测距方式主要分为飞行时间（ToF）和调频连续波（FMCW）两种方式。其中，ToF和FMCW方法在室外阳光下能够实现100~250米的测程，被广泛认为是车载激光雷达的优选方案。目前，ToF是车载中长距激光雷达的主流方案，随着FMCW激光雷达技术的成熟，未来市场上可能会出现ToF和FMCW激光雷达并存的情况。

ToF和FMCW法的比较

测距方法	主要特点	优点	缺点
ToF	通过直接测量发射激光与回波信号的时间差，基于光在空气中的传播速度得到目标物的距离信息	技术成熟、成本低、功耗低	测距准确性受限、容易受太阳光子干扰
FMCW	将发射激光的光频进行线性调制，通过回波信号与参考光进行相干拍频得到频率差，从而间接获得飞行时间反推目标物距离	抗干扰能力强、测距准确的高、能够直接测量速度	制造成本高、功耗大

资料来源：观研天下整理

根据扫描方式的不同，激光雷达可以分为固态激光雷达、混合固态激光雷达、机械式激光雷达。其中，混合固态激光雷达包括转镜式、色散棱镜式、MEMS，固态式激光雷达包括Flash、光学相控阵（OPA）式激光雷达。相比机械式激光雷达结构复杂、体积庞大、价格昂贵、在极端的环境中可靠性较低等特点，固态和混合固态激光雷达更可靠、尺寸更小、更经济，更能满足客户对感知性能的需求，也更容易通过车规级相关标准。长期来看，固态（Flash）和混合固态（转镜式、MEMS）激光雷达预期在许多应用场景中会逐步取代机械式激光雷达，成为未来的主流。

激光雷达按扫描方式分类

类别	子类	技术原理	优点	缺点	应用场景
机械式激光雷达	机械旋转（一维扫描）	激光发生器垂直布置，通过360度物理旋转扫描，全面覆盖周围环境	360度视场、扫描速度快、精度高、技术成熟	需要复杂的人工调教、制造周期长；可靠性差，难以量产；体积过大；寿命较短。	机器人、智慧城市及V2X
混合固态激光雷达	转镜式（一维扫描）	发射器发射激光照射镜面，镜面不断旋转完成扫描工作	可靠性高，利于车规级量产；成本低；功耗低；	长期运行后稳定性和准确度下降；探测角度有限；探测距离短。	汽车、机器人、智慧城市及V2X
	色散棱镜式（二维扫描）	色散棱镜围绕同一轴旋转产生花状扫描图案	点云密度高、探测距离远、可靠性高、利于车规级量产；	单个雷达视场角较小；对电机轴承等部件的可靠性提出了挑战。	汽车、机器人、智慧城市及V2X
	MEMS（二维扫描）	基于MEMS的反射镜将激光反射到不同的角度	运动部件少；体积小；成本低。	探测距离和视场角有限；寿命较短。	汽车、机器人、智慧城市及V2X
固态激光雷达	Flash（无扫描）	再一时间点发射出激光束来探测整个周边区域	体积小、结构简单、信息量大、技术成熟。	功率密度低；分辨率低；探测距离短。	汽车、机器人
固态激光雷达	光学相控阵（OPA）（无扫描）	紧密间隔的光学天线阵列在宽角度范围内辐射相干光	精度高、扫描速度快、可控性好、抗震性能好；体积小。	抗环境干扰性差；光信号覆盖有限；加工难度大；成本较高，处于早研状态。	汽车

资料来源：观研天下整理

2021年8月，Quanergy Systems发布全球首款车载固态OPA激光雷达S3系列，此前市场中的纯固态激光雷达多用于测绘、机器人等非车规级终端当中。2022年11月，禾赛科技与公司先后发布车载固态Flash激光雷达产品。2022年以来，国内主流车载激光雷达厂商陆续布局固态激光雷达产品。

我国车载纯固态激光雷达产品

厂商	产品型号	产品类别	发布时间
QuanergySystems	S3系列	固态-OPA	2021年8月（全球首款）
禾赛科技	FT120	固态-Flash	2022年11月
芯探科技	XT系列	固态-Flash	2023年9月
速腾聚创	RS-LiDAR-E1	固态-Flash	2022年11月
力策科技	XT系列	固态-OPA	2023年1月
亮道智能	LDSatellite	固态-Flash	2022年5月（国内首款）
北醒光子	众多产品	固态-Flash	/

资料来源：观研天下整理

根据相关资料预计，混合固态激光雷达（转镜式）占比预计将从2023年的68%下降到2033年的56%；MEMS方案从2023的30%下降到2033年的7%；固态Flash方案迎来大发展，预计将从2023年的2%大幅增长到2033年的33%。

4、激光雷达降本和技术成熟度提升下融合方案有望成为市场主流

当前，我国激光雷达行业在漫长的资本寒冬洗牌之后，具备量产能力的企业逐渐上“牌桌”，市场格局趋于稳定。未来，随着AIGC、具身智能等浪潮袭来，我国车载激光雷达市场规模仍然在高速增长。同时，激光雷达企业开始在车载智驾领域之外寻找市场机会，机器人、Robotaxi成了当下的新方向。

在技术方面，智能驾驶感知方案主要分为纯视觉感知和多传感器融合感知两条技术路线，自动驾驶技术方案需要对每种技术路线的优缺点进行选择，面对当前自动驾驶视觉方案的技术路线之争，无论是哪一种方案，本质希望智驾将车开得更好。再多传感器融合感知方案中，激光雷达、摄像头、超声波雷达、毫米波雷达等不同传感器的优劣势可进行互补，能够进一步提升方案精度，显著提升自动驾驶系统的可靠性，有效弥补纯视觉方案的不足，可见多传感器融合方案或将是未来主流方向。根据禾赛科技数据，截止2023H1，纯视觉方案和融合方案（激光雷达+摄像头）对目标物追踪准确度（AMOTA）上仍有较大差距，二者相差接近20个百分点（56%VS75%）。预计随着激光雷达降本&技术成熟度的提升，融合方案有望成为市场主流。

主要智能驾驶感知方案对比情况

方案名称	简介
纯视觉感知方案	以摄像头为主导感知外界信息，通过单个或多个相机实现对人眼睛的模拟，希望模仿人开车时候的感知过程，特斯拉主要采用纯视觉方案。
多传感器融合感知方案	是以激光雷达为核心，同时辅以摄像头、超声波雷达、毫米波雷达等多种传感器协同配合来感知外界信息，不同传感器的优劣势可进行互补，国内电动车厂商普遍采用多传感器融合方案。