一、激光雷达介绍
激光雷达（LaserDetecting and Ranging，Lidar），是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理与雷达类似，是向目标发射探测信号（激光束）,然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发射信号进行比较,作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，实现对目标的探测、跟踪和识别。早期，激光雷达主要用于科研及测绘项目。上世纪80年代，激光雷达的商用产品如激光测距仪开始起步。2000年以后激光雷达的系统架构得到拓展，从单线扫描逐渐发展到多线扫描，激光雷达对环境三维高精度重建的应用优势被逐渐认可，并被Waymo引入无人驾驶汽车开发中。
二、激光雷达核心技术
激光雷达核心技术聚焦于测距原理、发射、扫描、探测和数据处理等五大个方面。LiDAR系统的核心组件主要有激光器、扫描器及光学组件、光电探测器及接收IC，以及位置和导航器件等。
1、测距原理
激光雷达按照测距原理可以分为飞行时间（Time of Flight，ToF）测距法、基于相干探测的FMCW 测距法、以及三角测距法等。ToF 与FMCW 能够实现室外阳光下较远的测程（100~250m），是车载激光雷达的优选方案。ToF 是目前市场车载中长距激光雷达的主流方案，未来随着FMCW 激光雷达整机和上游产业链的成熟，ToF 和FMCW 激光雷达将在市场上并存。
2、扫描方式
激光雷达按照扫描方式有无机械转动部件可以分为机械旋转、混合固态、纯固态。机械式指整体360°旋转，半固态式指收发模块静止、仅扫描器发生机械运动，固态式指无任何机械运动部件。混合固态分为MEMS、转镜，纯固态分为相控阵OPA、Flash。
车载激光雷达需要面临振动、低温、雨水等恶劣情况考验，固态化被认为是车载激光雷达的发展方向。目前，不同公司的产品开发侧重点不同，能够接近的商业化的产品以半固态为主。
3、ELL
EEL(Edge Emitting Laser,边缘发射激光器)作为探测光源具有高发光功率密度的优势，但由于其工艺步骤的复杂和繁琐，极大的依赖产线工人的手工装调技术，生产成本高且一致性难以保障。VCSEL(Vertical-CavitySurface-Emitting Laser,垂直腔面发射激光器)发光面与半导体晶圆平行，其形成的激光阵列易于与平面化的电路芯片键合，精度层面由半导体加工设备保障，无需对激光器单独装调，易于和面上工艺的硅材料整合，提升光束质量。传统VCSEL激光器存在发光密度功率低的缺陷，近些年多家激光器公司开发出多层结VCSEL激光器，将发光功率密度提升了5-10倍。随着苹果在消费电子上应用VCSEL，其成本以及可靠性方面优势被市场认可，我们预计VCSEL有望逐步取代EEL。
汽车激光雷达产品收敛方向为能够满足量产的成本要求、能够满足性能需求、能够满足车规要求的可靠性。成功的激光雷达产品是在三个方面达到均衡，并能够实现持续迭代，这需要激光雷达公司对下游厂商的需求有深入的理解。
因此，争取进入整车客户项目，或者与整车经验丰富的Tier1合作，成为汽车激光雷达供应商的重要工作目标。随着Waymo、百度、福特、奥迪、宝马、蔚来、小鹏、奔驰等整车企业相继采用激光雷达的感知解决方案，各家激光雷达企业纷纷争取进入供应商之列，实现首先搭载。
三、激光雷达性能参数
衡量LiDAR主要性能参数包括测远能力、测距精度、集成度、角分辨率、视场角范围、光源波长以及点频等。
四、激光雷达产业链
激光雷达的上游组件主要包括激光器和探测器、主控芯片、模拟芯片以及光学部件，海外优势明显。由于起步较早，具备一定先发优势，当前上游核心元器件主要由海外厂商主导，产品可靠性高，技术成熟，客户群体广泛。
国内厂商奋起追赶，性能差距逐渐缩小，有望改善上游格局。伴随技术资金和资源的不断投入，近几年国内上游厂商正在崛起，与海外龙头企业的性能差距逐渐缩小，同时兼具成本优势。我们认为，在中 美贸易摩擦大背景下，供应链风险将推动高科技零部件本土化，加上激光雷达厂商也在布局自主研发设计，未来有望打破海外*垄断的格局，实现国产替代。
激光雷达系目前仍处于成长期，尚未实现统一的标准和技术路径，未来将呈现百花齐放的竞争格局。面临特斯拉视觉系的先发优势壁垒以及激光雷达成本下降速度加快，越来越多车企、包括华为、大疆等科技巨头选择以激光雷达作为核心传感器的自动驾驶感知技术路线。
目前，激光雷达系参与风格主要分成两类。一种是从机械式起步、逐渐向固态过渡风格，主要面向Robotaxi/Robotruck或者智能驾驶实验场景，产品技术要求高、单价贵，客户对于价格不敏感，以Velodyne、禾赛科技、速腾聚创为代表；另一种是瞄准半固态和固态风格，直接定位乘用车ADAS应用场景，力求降本、量产、上车，以Luminar、Innoviz，以及科技巨头华为、大疆为代表。
国产厂商加码布局崛起可期，全球范围充分竞争。根据2021年9月Yole的最新统计数据，目前在激光雷达市场中游，中国厂商例如速腾聚创、禾赛科技的竞争力正在加速提升，逐渐挤压头部厂商Velodyne的市场份额，其中速腾聚创的已获客户订单数已经位居全球第二，占据所有厂商订单总数的10%。
性能方面，随着激光雷达厂商研发投入与研究的升级，核心产品的性能不断提升，华为、大疆等科技巨头的进入更是推动了整个产业的发展，凭借其在光学电子等领域的优势与研发能力，持续为激光雷达加码。另一方面，制造工艺的升级、规模经济逐渐显现，未来激光雷达的价格有望下探至商业化量产上车的水平。其中，国产厂商在追求性价比方面表现亮眼。
五、行业生态
1.国外厂商
Velodyne（VLDR）：全球*家激光雷达公司，开创自动驾驶的新时代。Velodyne成立于1983年，前身为一家专门从事低音炮设计和生产的音频公司，公司创始人DavidHall于2005年发明了360°旋转式激光雷达，为参加DARPA挑战赛的自动驾驶汽车提供了精确的视觉系统，从而开创了自动驾驶的新时代。这项技术彻底颠覆了汽车、新移动、地图、机器人和安防领域的感知方式和自主性，Velodyne从此作为激光雷达专业生产商而名声大噪。2020年9月，Velodyne与GrafIndustrialCorp.宣布业务合并，成功在纳斯达克上市，股票代码为VLDR。目前，Velodyne已经为全球300多家客户提供服务，其中包括几乎所有全球*的汽车OEM。
截止到2021年6月30日，Velodyne激光雷达产品的累计销售额已经达到7亿美元，全部出货量大约5.8万件，其中2021年Q1出货量超过2600个，其中包括600个固态激光雷达，35%的产品出售给签订了多年协议的客户；2021年Q2出货量超过3800个，其中包括260个固态激光雷达，28%的产品出售给签订了多年合作客户。根据公司最近公告显示，截至21年8月，多年期已签订协议已达到34个，预计将带来10亿美元收入；在手进展合作项目（包括客户初始验证、进阶软硬件验证、已签订协议）总数达到179个，预计将带来45亿美元收入。在手商用项目合计达到213个，覆盖ADAS、自动驾驶、物流交付、地图测绘、机器人及工业应用、智慧城市多个领域。其中机器人及工业用途、ADAS、自动驾驶三大方向项目数量*。
Luminar（LAZR）：Luminar由天才少年AustinRussell于2012年创立，2017年公司收购铟镓砷接收器生产商BlackForestEngineering（BFE），布局1550nm激光雷达并将接收器成本大幅降低至3美元/个，2019-2020年相继发布两款核心产品Iris和Hydra，并于2020年12月在纳斯达克以SPAC方式上市，成为继Velodyne全球第二家上市的激光雷达厂商。目前，Luminar已经拥有超过50家商业合作伙伴，包括知名车企丰田、戴姆勒、沃尔沃、上汽集团等。截止2021年9月30日，公司市值达到53.4亿美元，处于行业*位置。
Innoviz（INVZ）：Innoviz总部位于以色列，于2016年1月由以色列国防军精锐技术部队（81部队）的前成员创立，成立当年发布产品MEMS激光雷达InnovizOne，以价格低廉的显著优势与麦格纳建立合作关系。2017年公司与宝马达成了系列生产协议，成为业内*个获得系列生产合同的激光雷达企业。2020年公司推出InnovizTwo，并在2021年通过SPAC上市。截至2021年6月，公司已获得来自德尔福、麦格纳、三星电子、软银韩国、耀途资本、高榕资本等投资机构超过2.5亿美元融资，并与汽车Tier1厂商MAGNA、Aptiv、恒润科技、Harman等达成战略合作关系，潜在及在手订单价值合计超过50亿美元。
2.国内厂商
禾赛科技：禾赛科技为中国机械式激光雷达解决方案主要厂商。2014年成立于上海，致力于开发基于激光的机器人传感技术。依靠500多人的团队打造出一系列创新型传感器解决方案，兼顾业内*的产品性能、可量产的设计以及出众的可靠性。禾赛凭借自主研发的微振镜和波形加密技术，始终引领传感器创新的发展方向。经过多年深耕，禾赛在核心元器件、自研芯片、车规级生产能力、功能安全、主动抗干扰技术以及基于深度学习的激光雷达感知方面都有深厚的积累。目前公司在全球范围内均有专利布局，客户遍布全球30个国家和地区的70+座城市。迄今为止，禾赛已完成累计数亿美元融资，投资方包括德国博世集团、高瓴、小米、美团、CPE、光速、百度等全球知名的行业企业和投资机构。
禾赛科技主营业务为研发、制造、销售高分辨率3D激光雷达以及激光气体传感器产品。目前公司激光雷达主要市场集中于无人驾驶领域，并逐渐向服务机器人领域拓展；公司激光气体传感器产品主要应用于气体检测领域，主要包括激光甲烷遥测仪和激光氧气传感器。公司凭借在无人驾驶领域激光雷达的技术积累，针对不同场景的特点与需求，陆续开发了多个产品线，如适用于无人驾驶领域的Pandar128、PandarQT等，适用于ADAS领域的PandarGT等，适用于机器人领域的PandarXT，适用于车联网领域的PandarMind，不断丰富产品类型和应用场景。2021年8月13日，禾赛正式公布面向ADAS前装量产的长距混合固态激光雷达——AT128，根据公司官网介绍，AT128是ADAS激光雷达的各项核心指标一次质的飞跃，也是市场上*同时满足远距（200m@10%）和超高点频（153万每秒，单回波）的车规级前装量产激光雷达。根据公司官网介绍，截至2021年8月13日，AT128已获得多家*汽车厂商总计超过150万台的定点订单，将在2022年大规模量产交付。
速腾聚创：速腾聚创创立于2014年8月，是全球*的智能激光雷达系统科技企业，服务于自动驾驶车辆及专业机器人，赋予机器超越人类眼睛感知能力，曾获得来自阿里巴巴集团旗下物流行业领军企业菜鸟网络、上汽、北汽、宇通的战略投资。公司于2016年完成多线激光雷达RS-LiDAR-16 Demo和RS-LiDAR-32的设计；2017年实现RS-LiDAR-16和RS-LiDAR-32的量产，并于同年发布MEMS固态激光雷达RS-LiDAR-M1 Pre Demo；2020年RS-LiDAR-M1正式发售；在CES 2022上，速腾聚创宣布其发布的RS-LiDAR-M1型号激光雷达已于1H21经过一系列严格的车规测试，完成车规级量产并成功交付客户，成为全球*实现车规前装量产交付的第二代智能固态激光雷达。根据速腾聚创官网，公司的合作伙伴包括上汽集团、吉利汽车、中国一汽、广汽埃安、比亚迪、威马汽车、宇通、地平线、斑马智行、阿里巴巴、京东、嬴彻科技、Webasto、Balyo、AutoX、现代摩比斯等。据TechWeb报道，2021年12月23日，比亚迪股份有限公司与速腾聚创正式达成战略合作。
华为：华为激光雷达产品于2016 年开始预研，并于2020年12月首次向公众正式发布车规级高性能激光雷达产品和解决方案。华为针对MEMS激光雷达功率较低的问题，采用多线程微振镜激光测量模组技术做了改进，在提升功率和控制成本之间实现了平衡。华为基于该种技术模式可以快速推出多种用途的激光雷达，适应不同的市场需求。得益于ICT领域光学设计、信号处理、整机工程等长期积累，华为重构了激光雷达的核心部件，包括发送模块，接收模块和扫描器，例如华为选择微转镜扫描器架构，通过解构电机、轴承等关键部件，以及精准的扫描控制，提升点云精度的稳定性与一致性。华为激光雷达的下游厂商包括长安、北汽ARCFOX等，其中极狐HBT为*搭载华为激光雷达的车型。极狐阿尔法SHI 版搭载了三颗华为的内置旋转棱镜式激光雷达，单颗雷达分辨率为96线，水平测距角度120度，垂直角度25度，最远测距距离150米。
大疆览沃：览沃科技有限公司（Livox）是大疆旗下孵化的激光雷达公司，成立于2016年。Livox效仿了大疆在无人机领域将前沿技术平民化的战略，围绕高性能、低成本、可量产这三个关键词打造激光雷达产品，产品的性价较高。在技术上，Livox使用了独特的非重复式扫描技术，在保证产品可靠性的同时，也在一定程度上降低了激光雷达的成本。Livox 的产品属于旋镜式激光雷达，在原理上靠近MEMS，二者都属于类固态激光雷达。Livox HAP是Livox *面向智能辅助驾驶市场研发的车规级激光雷达，HAP 于2021 年在全新自建的车规级智能制造中心进行批量生产，可满足74 项严苛的车规可靠性要求，现已成功获得小鹏汽车和一汽解放量产项目的定点。根据大疆览沃官网，公司主要下游客户有挚途科技、小鹏汽车、宇通客车、一汽南京等。
一径科技：一径科技成立于2017年11月，致力于提供国际*的全固态激光雷达解决方案。一径科技是国内较早做面向车载应用的固态激光雷达的团队，2019年1月首次推出固态激光雷达ML-30，2020年1月发布MEMS激光雷达全套解决方案，并推出全球*视场角MEMS激光雷达ML-30s。一径科技的技术优势有车规级可靠性、端到端激光雷达产品设计及研发能力和专有光电及集成电路开发能力。目前量产落地的主攻方向为向特定区域的各种场景的相关车辆提供整体激光雷达解决方案，如L3+ADAS、高速物流、智慧矿区、智慧港口、智慧园区、智能公交、Robotaxi等。一径科技重点服务汽车主机厂、自动驾驶公司，标杆客户有京东、元戎启行、嬴彻，和三一等公司。
六、投资分析
随着未来自动驾驶覆盖率不断提高，车载激光雷达会实现快速放量，包括激光器、驱动芯片、接受模块探测器等产业链各环节存在较大的国产替代空间。国内激光雷达厂商主要集中在机械式和半固态雷达，重点关注激光雷达产业链核心部件厂商，聚焦核心高技术团队，未来价值量巨大。目前国内龙头激光雷达厂商速腾聚创估值已达100多亿，最近一轮已经获得比亚迪、小米等投资。
