激光雷达是自动驾驶的眼睛，这项技术已经成为智能驾驶旗舰车型准标配。现在这双眼睛长什么样？以镭神车规混合固态激光雷达CH128X2为例，尺寸比上一代更缩小了，高度仅仅45mm，适合把激光雷达嵌入车顶。

现阶段，市面上已经有不同尺寸、用于不同应用场景的激光雷达，围绕“眼睛”的讨论，多是关于激光雷达的数量和摆放位置。

大公司总能给出参考答案：2022年百度推出第六代量产无人车——Apollo RT6，搭载了8颗激光雷达，共38个传感器，可以更大程度适应复杂的道路交通。

激光雷达市场需求正在暴增。仅在去年，就有多家车企发布了搭载激光雷达的车型。比如，量产车小鹏P5搭载了2颗激光雷达，整车价格不足20万；长城 WEY 摩卡、威马M7，同样将激光雷达的搭载数量增加到了3颗；Waymo第五代自动驾驶平台搭载的Pacifica运营车，搭载了5颗激光雷达，其与Zeekr合作的无人驾驶车，预测搭载了6颗……

激光雷达越来越被需要了，这也促进着激光雷达技术的快速发展。如果把时间轴调回到 2016 年，全球仅有一家能够量产64线激光雷达的制造商。当时，这种技术稀缺，不仅售价超过 7 万美元，且供货周期长达半年之久。而6年后的今天，在经历了技术迭代、资本热捧之后，多家咨询机构在研究报告中将2022年预判为激光雷达量产元年。

那么，激光雷达走向量产的背后需要哪些支撑？需求高起的同时，又如何降低成本实现量产？在激光雷达创造的巨大市场空间中，想要抓住中国市场的结构性机会又要具备什么条件？

索尼在2021年9月6日，推出车规级激光雷达用SPAD传感器，这将彻底改变激光雷达产业。

激光雷达实际是个系统集成商，激光雷达主要由激光发射、接收、光束旋转或扫描仪和后端数据处理电路构成。激光发射和接收都不是激光雷达厂家能做的，或者说擅长的，特别是发射，激光发射产业规模远比激光雷达产业要大，历史也更悠久。后端处理电路中的ADC、TIA、FDA、TDC主要元件也是德州仪器、ADI大厂的天下，激光雷达厂家最多也就是做个激光二极管驱动芯片的设计，通常是GaN的。激光雷达的核心是光束旋转或扫描仪。

激光反射信号的接收，也就是光电变换二极管，一般缩写为PD，通常有4种。

第一种PIN，这是最老式的，现在几乎看不到了，这个接收和传统的CMOS数码相机完全相同，激光雷达和数码相机实际是一回事。

第二种是APD，是目前的主流。

第三种是SiPM或MPPC，高级激光雷达使用。

最后一种是SPAD，即单光子阵列探测仪。性能最好，价格最高，车规级的只有索尼的IMX459和安森美的Padion SPAD，IMX459将于2022年3月量产，样品价格为15000日元，大概是880元人民币。正式产品价格估计是200-400元人民币。安森美目前主推SiPM，国内广汽和上汽前装量产车都选择速腾聚创的激光雷达，有一个关键原因就是接收部分采用了SiPM。安森美的技术来源是2018年初收购的SenSL，SenSL主要技术集中在SiPM。SPAD的制造工艺难度极高，拥有CCD制造经验的日本厂家最擅长，松下、佳能、索尼、富士胶卷都能做，松下、佳能和索尼的试验产品已经可以到百万像素，意味着可以轻松做上千线的激光雷达。

四种光电接收元件对比，SiPM与SPAD一样都具备高增益，是目前主流的APD的1万倍效率，高增益意味着高信噪比，信噪比是任何传感器最重要的指标，没有之一，提高信噪比的常用方法一是从发射端入手，如Luminar采用光纤激光，使用掺铒放大器（EDFA），发射功率是传统激光二极管的100倍，再有就是从接收端入手，提高接收端效率，就是用SPAD。不过SiPM通常只是一个线阵列，像安森美主推的是1*16的阵列。而SPAD的像素要高得多。

SPAD另一个好处是让点云处理失业下岗，它可以直接输出图像，无需任何后端处理，它就是个3D相机。SPAD有两种输出，一是光子计数器，二是飞行时间。SPAD因为具备高灵敏度，可以检测到单个光子，因此可以做成光子计数器，光子计数器可以直接转换为强度图像，原理类似普通的数码相机，传统数码相机上的PIN二极管检测到自然光反射后的光线，光电变换将光强变为电流信号，TIA放大器将电流信号转换为电压信号，电压信号再经ADC处理，最终生成图像。

SPAD 技术是激光雷达成本降低的关键支撑

与其他视觉方案相比，激光雷达仍存在量产上的致命缺点：好货不便宜。2022 年能否如预期一样实现大批量生产，壁垒仍在于激光雷达成本的高低。

价格水平适中是实现量产的前提，激光雷达的价位也确实在逐年下降。比如，2017年，镭神智能将16线机械式激光雷达成本降低了 57%，而单机价格仍高达 2.2 万元；2019 年，其生产的 32 线激光雷达再次将成本拉低到市面价格的 50%，但仍不便宜；直到2020 年，32 线机械式激光雷达价格降至 3 万元、16线激光雷达降至6500元以内，才具备了实现量产装车的基础。

即使价位持续下降，现阶段车载激光雷达的单价仍普遍处于2000美元到上万美元的高位，哪怕实现量产也是一笔不小的成本。

那么，如何降低成本呢？首先需要对激光雷达产业链上游进行拆解。具体来说，按照此前媒体对 Velodyne（最早的激光雷达公司） VLP-16 BOM的成本拆解数据，预计激光器、探测器、光学部件、电路板、电机外壳及结构件成本占比分别为40%、35%、10%、10%和5%。

其中，在占比35%的探测器领域，技术突破可以实现降本增效目的。如果按照器件结构分类，探测器可以分为APD 探测器（雪崩式光电二极管）、SPAD 探测器（单光子雪崩二极管）以及 SiPM 探测器 （硅光电倍增管，是集成了多个单光子雪崩二极管的光电探测器件）等。目前，车载领域的探测器以APD为主，其他应用领域以SiPM居多。

就车载领域来说，想要降本，从 APD 向 SPAD 的研发创新几乎是探测器行业公认的发展方向。一方面是因为对车载领域的探测器提出了更高的要求，采用APD的激光雷达，存在体积大、成本高、不稳定的局限性，所以在相当长的一段时间内，APD都难以成为车载领域普及型的标准配置。

另一方面，SPAD在性能上要明显优于APD。APD（雪崩二级管）需要几百个光子才能有效检测，而SPAD（单光子雪崩二极管）仅需要一个光子就能有效检测。国金证券也曾在报告中指出，SPAD工作具有单光子探测能力，比传统APD增益能力提高约10万倍，可实现低激光功率下的远距离探测，功耗、体积较小，已成为研发创新方向。

但硬骨头难啃，SPAD 的制造工艺难度极高。具体来说，由于SPAD过于灵敏、受环境影响大，所以此前在科研领域研究较多，大规模民用的案例仍是空白。

SPAD 芯片厂商阜时科技创始人莫良华告诉 36 氪，SPAD 器件的研发落地有三个难点：一是 SPAD 器件是集材料、工艺、设计于一体的综合性课题，需要多种技术基础才能研发；二是芯片设计难度高，光子飞行速度很快，波长较短，要同时接收多个光子，在高速电路上将芯片做到低功耗；三是必须具备抗干扰能力。SPAD有高灵敏的优点，环境光和其他激光雷达发射信号均会对 SPAD 器件造成干扰，影响功效甚至失效。

因此，阜时科技从2019年开始布局激光雷达SPAD芯片研发，引入海外专家团队，联合内部资深芯片设计团队，用两年多的时间攻克工艺、器件和电路集成的难点，2021年成功流片，2022年批量交付客户。

因为入局门槛太高，所以研发SPAD的企业数量少、产品稀缺。目前市面上真正可以看到的车规级传感器，只有安森美的 Padion SPAD 和索尼的IMX459，而在中国市场，曾在国信证券研究报告中提及的SPAD 芯片企业，也只有阜时科技、灵明光子、芯辉科技、宇称电子等。

2022 年初，阜时科技已成功拿到头部车企激光雷达厂商的SPAD芯片定制订单，在国内先一步迈进车载激光雷达供应链，也是目前全球为数不多有能力量产车规级 SPAD 芯片的公司。

在这个玩家数量极少的领域，无论从技术先进性，还是专利数量角度，阜时科技都属业界头部。目前，阜时科技已开始向客户批量交付芯片，是国内最早交付激光雷达接收芯片的公司之一。截至7月，阜时已申请知识产权 749件，获授权 397件，全面覆盖 SPAD 芯片及激光雷达领域。

份额分散百家争鸣，技术演进或为胜负手

激光雷达市场参与者众多，竞争格局较为分散，具有较强竞争力的厂商主要集中 在中国、美国和欧洲。由于激光雷达尚处在量产初期，不同厂商选择不同技术路 线进行探索时或存在随技术演进取得性能及成本优势的可能性，竞争格局仍不稳 定。当前激光雷达市场具有较强竞争力的厂商主要集中在中国、美国和欧洲。

激光雷达市场份额分布较为分散。VALEO 为激光雷达头部企业，占据 28%的市 场份额，而中国企业速腾聚创、大疆、图达通、华为和禾赛科技分别占据 10%、7%、3%、3%和 3%的市场份额。

激光雷达扫描系统的固态化进程或将影响激光雷达市场未来竞争格局。扫描系 统的固态化是激光雷达提高性能降低成本的重要路径，部分机械式激光雷达厂商 在 MEMS 激光雷达以及固态激光雷达领域有所布局。重要激光雷达厂商如 Valeo、 Velodyne、速腾聚创在机械式激光雷达、MEMS 激光雷达和纯固态激光雷达领 域均有所布局，Quanergy 等企业则直接瞄准纯固态激光雷达领域。

FMCW 激光雷达的量产或对激光雷达市场未来竞争格局有较大影响。AEVA、 Aurora、SiLC、Mobileye、光勺科技等企业对 FMCW 激光雷达有所布局。目前， AEVA 已宣布将于 2022 年完成 C 样的开发和测试验证，并将于 2023 年底实现 量产，Mobileye 预计将于 2024 年实现 FMCW 激光雷达的量产，光勺科技则预 计将于 2025 年实现 FMCW 激光雷达的芯片化。

激光雷达技术密集度较高，已授权专利数量和申请中专利数量或能一定程度上反 映公司技术储备、科研能力和发展潜力。据 Knowmade 统计，海外厂商 Velodyne、 ibeo、Luminar 及中国厂商禾赛科技、速腾聚创在专利储备中处于领先地位。

变量之下必有生机。随着电动化、智能网联化转型的加速，汽车行业迎来变革，产业格局也将发生变化。一直处于领先地位的欧美燃油车企将迎来转型挑战，与此同时，巨大的中国 C 端市场为中国企业创造了技术的创新实验田和丰收地。

谁能定义未来出行工具的样子？激光雷达量产的此刻，又如何能抓住结构性创新的中国机会呢？“扛旗者”不仅要有长期主义的坚定，也能抓得住批量交付的当下。

来源：晓曦，佐思汽车研究，未来智库