激光雷達當前被廣泛用于無人駕駛汽車和機器人領域，和視覺一起被譽為廣義機器人的“眼睛”。作為移動機器人和自動駕駛車輛的關鍵傳感器，激光雷達賽道近年來熱鬧非凡，過去一年，激光雷達迎來資本市場和商業(yè)化應用的雙重利好。

2020年下半年，國內(nèi)就有超過200家激光雷達廠商，除一眾創(chuàng)業(yè)公司外，大疆、華為、科沃斯等各領域巨頭也已相繼入局，國內(nèi)的激光雷達廠商禾賽科技已經(jīng)提交了科創(chuàng)板招股書，其估值達到133億元人民幣。而在國外，Velodyne和Luminar則先后登陸美股，后者市值已經(jīng)高達百億美元；Aeva、Innoviz和Ouster三家也正在SPAC上市的進程中。

激光雷達的市場也確實有非常大的利潤空間。于 2020 年 9 月完成 NASDAQ 上市的Velodyne 作為激光雷達行業(yè)龍頭，預計 2020 財年營收0.94 億美元，市值 40 億美元左右；在營收規(guī)模方面，禾賽科技 2019 年營收增長率為 162.3%，達到3.48 億元，2020 前三季度達到 2.53 億元。在毛利率方面，禾賽科技的毛利率2017-2019也均高于 70%。

廣闊的市場空間

下游市場的膨脹是促進激光雷達這個細分領域被資本密切關注并蓬勃發(fā)展的基本原因。

根據(jù)應用分類，激光雷達將分別應用于自動駕駛汽車、工業(yè)、無人機、機器人和 3D 繪圖等終端市場之中。其中，自動駕駛領域的市場規(guī)模占比最大，預計2022 年將達到72 億美元，占比約為 60.5%，而激光雷達是高級別無人駕駛技術實現(xiàn)的關鍵。

服務型機器人也是激光雷達使用的主要領域，目前主要應用范圍包括無人配送、無人清掃、無人倉儲、無人巡檢等。機器人需求爆發(fā)，是2020年激光雷達應用場景的一大亮點。

目前機器人裝載激光雷達的應用主要出于2方面考慮：

1)需要避障功能。例如AGV多采用磁軌導航技術，無法自主避障，而激光雷達可解決該短板。

2)導航視覺方案需優(yōu)化。激光雷達可實現(xiàn)路徑規(guī)劃，不用額外安裝反光板，定位精度、路徑柔性高。據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，激光雷達在工業(yè)領域持續(xù)放量，2020年AGV市場規(guī)模將較上年增長20%。

同時，激光雷達在C端應用場景需求一路走高。其中，掃地機器人銷量暴增，據(jù)京東(JD.US)數(shù)據(jù)，1-9月掃地機器人銷量同比增長91%。科沃斯、小米(01810)、美的、云鯨等激光導航式掃地機，主流都采用EAI激光雷達方案

2020年，隨著機器人應用持續(xù)起量，激光雷達逐漸從自動駕駛的“神壇“，走向更大眾化應用場景，需求快速攀升，同時，部分車型自動駕駛方案落地，也為該賽道帶來進一步利好。

難點與困境

但市場飛速發(fā)展下，有三點原因卻依然是主機廠、自動駕駛公司、機器人、投資人公認的共同煩惱。這幾個原因也導致行業(yè)無法快速進步，使得工程師們無法充分探索下游市場的應用技術和場景開拓。

1、價格，激光雷達動輒數(shù)萬數(shù)十萬的價格。

2、車規(guī)級和壽命問題。激光雷達產(chǎn)品達到車規(guī)級，需通過3個標準認證，進行車規(guī)振動、沖擊、溫度循環(huán)等試驗。

3、性價比，滿足車規(guī)級的同時要滿足上百線數(shù)、數(shù)百萬點頻、百元美金級。

其中，成本是激光雷達最大痛點，因為成本直接影響了量產(chǎn)。早在2007年，Velodyne就推出64線機械式激光雷達，但售價高達8萬美元，主要因為機械式的結構復雜、精密光學元件多，成本高昂，2019年，Velodyne宣布退出中國市場。

而車規(guī)級的認證限制也非常明顯，激光雷達由于其應用范圍的廣泛與技術結構的復雜性，在實際應用中有著多種分類方式，按照功能用途、工作體制、載荷平臺、工作介質(zhì)、探測技術等分類方式均可得到不同的結果。雖然全球激光雷達多種多樣，但過車規(guī)級的只有轉鏡式SCALA一種。

從技術上來看，OPA技術難度大，成本高昂，多用于航空、軍工領域，商業(yè)化難度較大；成像式激光雷達的關鍵是面陣發(fā)射或探測芯片，其中被最多提及的flash方案探測距離受限、視場角和點頻不足。混合固態(tài)激光雷達多數(shù)以犧牲分立模組旋轉式的水平視場角，點頻等性能參數(shù)，來換取成本降低和體積與重量等參數(shù)的優(yōu)化。

要解決這些問題，滿足大規(guī)模前裝量產(chǎn)的要求，激光雷達新老玩家“同場競技”，技術、量產(chǎn)是未來行業(yè)公認的2大競爭力。材料、工藝、光源集成這3大要素，依然是目前全球硅光技術普遍面臨的難點。

但要快速實現(xiàn)應用推動，最快速的解決辦法則是做到集成化。

集成為激光雷達帶來什么？

為什么說集成化將會帶來這么大的優(yōu)勢呢？回顧很多產(chǎn)品的發(fā)展歷史來看，集成是改變產(chǎn)品發(fā)展路徑的可行方法。

當前時代，芯片已經(jīng)無處不在，利用半導體技術將分立芯片進行高度集成，不但使得很多早已存在的產(chǎn)品有了全新的形態(tài)，也直接催化誕生了很多顛覆性的新產(chǎn)品。縱觀計算機、照相機、收音機等科技產(chǎn)品，集成化都是從初代產(chǎn)品邁向次世代產(chǎn)品的關鍵進化。

集成化使得企業(yè)更注重對材料體系、集成工藝、流片工藝、封裝工藝等全流程的把控能力，快速打通產(chǎn)業(yè)鏈、技術水準壁壘、技術創(chuàng)新壁壘。激光雷達也必將邁向集成化。

然而在激光雷達行業(yè)，并不是所有的芯片化集成技術都能給激光雷達帶來大幅度的性能提升和成本下降，只有將分立光學芯片及其配套元器件高度集成，才能帶來產(chǎn)品形態(tài)及生產(chǎn)工藝的躍遷、大幅度降低生產(chǎn)成本、快速擴充產(chǎn)能，才能完成從分立式激光雷達向集成式激光雷達的進化。

激光雷達從1.0時代跨進2.0時代，真正的進入大規(guī)模商業(yè)應用的黃金時代，最關鍵的路徑是光學芯片層面的集成化

從激光雷達的核心構造說起，本質(zhì)上，激光雷達是一個由很多部件構成的光機電系統(tǒng)。其中，光電系統(tǒng)成本約占激光雷達整機成本的七成。光電系統(tǒng)由激光雷達發(fā)射模組、激光雷達接收模組，測時模組（TDC、ADC）、控制模組四部分構成。

其中，在光電系統(tǒng)中，測時模組與控制模組的占比，無論從體積、成本還是重量上來看，都是極小的部分，驅動、測時、控制模塊這些輔助光學芯片工作的模組，其占據(jù)成本的比例很小，而光學芯片屬性的集成激光發(fā)射芯片模組及接收芯片模組無論在成本還是體積、重量等維度上都起著至關重要的作用。

簡單芯片化無法帶來激光雷達產(chǎn)品形態(tài)和成本的質(zhì)變，激光雷達最核心的是光學芯片。因此，業(yè)界也大多數(shù)人認為，下一個階段激光雷達要實現(xiàn)小型化、輕量化、滿足車規(guī)要求，并且推動降本，不僅僅是要實現(xiàn)測時模組和控制模組的芯片化，更重要的是要實現(xiàn)光學芯片的集成化，只有對光學芯片進行了集成的激光雷達，才可以稱為是集成式激光雷達。

再將光學芯片的集成化細分來看，人工其實是原先激光雷達成本居高不下的原因之一，要想降本增效，要求產(chǎn)品內(nèi)部模塊在設計時，需考慮適應量產(chǎn)的模塊，減少人工介入環(huán)節(jié)，并在后期大批量生產(chǎn)的供應鏈上，做好儲備。

相較于傳統(tǒng)分立式激光雷達，搭載集成激光收、發(fā)模組的集成式激光雷達，在生產(chǎn)工藝上，是通過光刻機直接將數(shù)十個光學通道在集成芯片上精確光刻而成，這替代60%以上的分立器件模組成本，同時不用人工膠粘逐線進行光學校準，節(jié)省掉原先占比25%的高額人工調(diào)試成本，同時由于減少了人力的因素，也能提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性、一致性。

在產(chǎn)品形態(tài)上，通過芯片高度集成化，還減少了60%以上的非機械部分的體積和重量。這意味著隨著激光雷達線數(shù)的增加，光學芯片集成帶來的優(yōu)勢會更加明顯。因為大幅度降本提質(zhì)解決了當前激光雷達面臨價格高、可靠性差、產(chǎn)能低下的核心痛點。

同時，集成激光雷達的體積、重量、光電系統(tǒng)成本遠遠小于傳統(tǒng)分立式激光雷達，并且線數(shù)提升時保持不變或者小幅提升。因為集成激光雷達不論多少線數(shù)只需1-2次調(diào)試，占成本1%左右，這克服了原先傳統(tǒng)分立式激光雷達隨線數(shù)增加調(diào)試成本、調(diào)試難度和調(diào)試時間劇增的痛點。

疫情期間出現(xiàn)一個特殊現(xiàn)象，部分激光雷達價格上漲，導致下游應用產(chǎn)品成本波動，這是由于線數(shù)指數(shù)波動、供貨周期變長導致。而由于集成激光雷達價格隨著線數(shù)增加增幅不大，解決了分立式激光雷達價格隨線數(shù)指數(shù)上升的問題，因而集成激光雷達能滿足真正能實現(xiàn)高的性價比。

這些優(yōu)勢同時也會帶來產(chǎn)能優(yōu)勢，迅速增加產(chǎn)能。在去年9月，銳馳智光（曾用名飲冰科技）就已經(jīng)成功實現(xiàn)32線的集成收發(fā)芯片量產(chǎn)，其集成式激光雷達系列產(chǎn)品也將在近期推出，這可能是現(xiàn)階段業(yè)內(nèi)唯一的集成式激光雷達產(chǎn)品。

銳馳智光在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，集成多線激光雷達的生產(chǎn)甚至比工業(yè)級單線還要簡單，這也是銳馳智光能夠快速實現(xiàn)量產(chǎn)的主要原因。據(jù)了解，銳馳智光發(fā)現(xiàn)，因為芯片層面的集成使得零部件大量減少，調(diào)試工作減少，組裝簡單，因而十萬臺百萬臺級別的擴產(chǎn)對于集成式激光雷達來說也不再是難事。而隨著后續(xù)技術創(chuàng)新及成本的大幅下降，也必將帶來價格下降，解決激光雷達動輒數(shù)萬數(shù)十萬的價格問題。

車規(guī)級與壽命密碼

集成解決了最大的成本問題，那么集成式激光雷達能否解決車規(guī)級和壽命問題呢？答案也是必然的。

提到車規(guī)級和壽命問題就不得不提一下激光雷達的分類，市場對于激光雷達的分類紛繁復雜，目前主流的激光雷達分類標準大致有光束掃描方法（機械裝置部分運動維度）、測距原理及激光波長三種。

現(xiàn)階段，分立模組旋轉式、MEMS、轉鏡式、棱鏡式等技術路線百花齊放，可謂激光雷達1.0時代機械裝置層面的進步，但卻無法帶來本質(zhì)性的質(zhì)量提升和大幅度的成本下降，集成式激光雷達通過將光學芯片集成大幅降低了產(chǎn)品運動部分重量和體積（解決分立旋轉式軸承受力過大問題），提升壽命；基于光學芯片集成的收發(fā)模組可應用旋轉式、多種鏡子式激光雷達，解決車規(guī)級問題。

不僅于此，集成式激光雷達還包含集成旋轉式激光雷達、多種反射鏡集成激光雷達，可解決車規(guī)級問題，同時線數(shù)和點頻增加時，價格波動幅度不大，因而可以解決高性能高性價比車規(guī)級產(chǎn)品問題。

結語

作為移動機器人和自動駕駛車輛的關鍵傳感器，激光雷達無疑已經(jīng)進入了發(fā)展的快車道，而移動機器人與特定場景下的自動駕駛也是目前新戰(zhàn)略的兩大業(yè)務中心。

隨著智能服務機器人技術的成熟，擁有低成本高性價比的激光雷達業(yè)務范圍和輻射半徑必然將不斷增強，無人運送、無人清掃、無人巡檢機器人在運營成本降低及服務效率提升等方面的優(yōu)勢將得以顯現(xiàn)，對此類設備的需求也將不斷提升。

根據(jù)沙利文的統(tǒng)計及預測，伴隨全球服務型機器人出貨量的增長以及激光雷達在服務型機器人領域滲透率的提升，至 2025 年激光雷達在機器人領域的細分市場預計達到 7 億美元市場規(guī)模，2019 年至 2025 年的復合增長率為 57.9%。

同時，受無人駕駛車隊規(guī)模擴張、激光雷達在高級輔助駕駛中滲透率增加、以及服務型機器人及智能交通建設等領域需求的推動，激光雷達整體市場預計將呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢，至 2025年全球市場規(guī)模為135.4 億美元，較 2019 年可實現(xiàn) 64.5%的年均復合增長率。

政策層面，激光雷達是自動駕駛技術實現(xiàn)的關鍵技術設備，國家在自動駕駛領域頒布的規(guī)范化扶持政策，也助力國內(nèi)激光雷達市場進一步擴張。未來，在系列移動機器人平臺之外，新戰(zhàn)略還將會以“園區(qū)無人駕駛”微信公眾號和“無人駕駛網(wǎng)”這兩大平臺為載體，聚焦無人駕駛在園區(qū)、礦區(qū)、景區(qū)、港口、樓宇及機場等半封閉場景的落地應用及相關產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展現(xiàn)狀。

可以說，集成激光雷達通過光學芯片等集成，將激光雷達帶入2.0時代。

作為一類高性能傳感器，在無人駕駛的浪潮下，激光雷達無疑迎來了歷史性的巨大發(fā)展機遇。激光雷達的代表企業(yè)銳馳智光在光學芯片等芯片設計和集成方面已經(jīng)布局和研發(fā)了十余年，2020年5月在蘇州完成了規(guī)模化生產(chǎn)工廠建設，并于2020年9月成功量產(chǎn)了32元集成激光收發(fā)芯片，銳馳智光的集成激光雷達系列產(chǎn)品將于近期陸續(xù)推出，這或許又是一個革命性改變的開始。

審核編輯：符乾江