前日集度汽車(chē)發(fā)布首款量產(chǎn)概念車(chē)ROBO-01。除了前衛(wèi)的造型設(shè)計(jì)與無(wú)拼接的超大屏幕以外，這款車(chē)型最值得期待的當(dāng)屬自動(dòng)駕駛了，畢竟集度是全行業(yè)唯一擁有百度Apollo高階自動(dòng)駕駛加持的品牌。

ROBO-01自動(dòng)駕駛硬件拉滿，兩顆英偉達(dá)Orin X芯片，31個(gè)傳感器。激光雷達(dá)一定不會(huì)缺席。有創(chuàng)意的是ROBO-01將兩枚激光雷達(dá)做成“跳燈式”放在前機(jī)蓋兩邊，使用時(shí)自動(dòng)彈出，不用的話可以收在里面。

我們看到，不光是集度，其他標(biāo)榜智能汽車(chē)的品牌，在今年都開(kāi)始配備激光雷達(dá)。比如小鵬P5，高階版搭載了兩顆激光雷達(dá)。蔚來(lái)ET7在車(chē)頂搭載了一顆遠(yuǎn)距離激光雷達(dá)。極狐阿爾法S華為HI版，更是搭載了3顆華為自研的激光雷達(dá)。

業(yè)內(nèi)大佬紛紛看好激光雷達(dá)技術(shù)，這個(gè)激光雷達(dá)到底有沒(méi)有用？未來(lái)將如何發(fā)展？股票市場(chǎng)有哪些核心標(biāo)的？今天我們來(lái)聊聊這些話題。

激光雷達(dá)與自動(dòng)駕駛的關(guān)系：

激光雷達(dá)簡(jiǎn)單理解就是發(fā)射激光的一種雷達(dá)。工作原理是通過(guò)發(fā)射、接受激光束，測(cè)算激光信號(hào)的時(shí)間差或相位差，達(dá)到判斷物體與車(chē)輛距離的目的。相當(dāng)于是自動(dòng)駕駛的“眼睛”。

但大家可能知道，自動(dòng)駕駛的“眼睛”可不止激光雷達(dá)一種技術(shù)，目前應(yīng)用最廣泛的是攝像頭與毫米波雷達(dá)。

想要挑戰(zhàn)既定技術(shù)路線，激光雷達(dá)一定要有過(guò)人之處。相比于其他傳感器，激光雷達(dá)最大的優(yōu)勢(shì)在于能夠描繪出清晰的3D點(diǎn)云圖像。像攝像頭只能識(shí)別二維圖像，對(duì)于深度數(shù)據(jù)無(wú)能為力。

有了激光雷達(dá)的汽車(chē)，能夠獲取周?chē)繕?biāo)更加完整的空間信息，為識(shí)別、跟蹤物體提供更充分的數(shù)據(jù)支持。提高探測(cè)的準(zhǔn)確性、靈敏度，同時(shí)也能降低算法難度。

想要實(shí)現(xiàn)真正意義上的自動(dòng)駕駛，而不是汽車(chē)輔助你去駕駛，必須要有冗余設(shè)計(jì)。打個(gè)比方，在汽車(chē)完全自己駕駛時(shí)候，如果電子系統(tǒng)突然失效了，又沒(méi)有駕駛員去機(jī)械接管怎么辦呢？那就得備份一個(gè)多余的電子系統(tǒng)。

在自動(dòng)駕駛感知層面也是一樣的道理，需要采用多種傳感器來(lái)獲取冗余數(shù)據(jù)，這樣就能大大提升系統(tǒng)的魯棒性。

攝像頭、激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)，他們各自有不同的工作原理、能夠收集不同維度的環(huán)境信息，能夠取長(zhǎng)補(bǔ)短適應(yīng)各種環(huán)境路況。因此采用多種傳感器融合的方案可以更好應(yīng)對(duì)可能發(fā)生的各種場(chǎng)景狀況，保證系統(tǒng)冗余。

目前業(yè)內(nèi)觀點(diǎn)比較統(tǒng)一，要想實(shí)現(xiàn)L3級(jí)別及以上的自動(dòng)駕駛能力，必須要有激光雷達(dá)的加持。雖然目前自動(dòng)駕駛技術(shù)還比較早期，激光雷達(dá)沒(méi)有用武之地。但長(zhǎng)期看，只要自動(dòng)駕駛技術(shù)還在不斷精進(jìn)，激光雷達(dá)的普及是確定性事件。

激光雷達(dá)的發(fā)展瓶頸：

在系統(tǒng)之美一書(shū)中，提到了“看清限制因素”的概念。就是說(shuō)系統(tǒng)中如果缺少一種要素，其他要素再多也不管用。如果能找到限制因素并解除它，系統(tǒng)成長(zhǎng)就會(huì)啟動(dòng)。這跟“木桶原理”比較像。

按照這個(gè)理論，我們想要分析激光雷達(dá)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，先要弄清它的限制因素。個(gè)人認(rèn)為當(dāng)前制約激光雷達(dá)發(fā)展的因素大致有三點(diǎn)。

首先是自動(dòng)駕駛的體驗(yàn)與效果不佳。實(shí)事求是來(lái)說(shuō)，目前自動(dòng)駕駛技術(shù)還不夠成熟，在特定的一些使用場(chǎng)景下，比如高速或者堵車(chē)時(shí)，用一用輔助駕駛功能或許體驗(yàn)比較絲滑。但如果徹底解放雙手雙腳，讓汽車(chē)完全接管，體驗(yàn)會(huì)非常差。

激光雷達(dá)與高階自動(dòng)駕駛有硬捆綁關(guān)系。高階自動(dòng)駕駛技術(shù)不夠成熟，自然對(duì)于激光雷達(dá)就沒(méi)有迫切需求。

其次是激光雷達(dá)成本居高不下。激光雷達(dá)本質(zhì)是一個(gè)由多種部件構(gòu)成的光機(jī)電系統(tǒng)，包括發(fā)射、接收、掃描、控制四部分模組。里面有半導(dǎo)體、光學(xué)等多方面部件。此外還要想辦法縮小激光雷達(dá)的體積，保證其壽命與穩(wěn)定性能通過(guò)車(chē)規(guī)要求。

總而言之，激光雷達(dá)是個(gè)由很多部件組成的東西，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此制造成本居高不下。

目前主流的半固態(tài)激光雷達(dá)，905nm波長(zhǎng)的平均價(jià)格在4-5千元一顆。1550nm波長(zhǎng)的價(jià)格要達(dá)到萬(wàn)元。

由于光電系統(tǒng)成本占比高，且不遵循摩爾定律。未來(lái)激光雷達(dá)的價(jià)格很難快速下降，預(yù)計(jì)到2025年，半固態(tài)激光雷達(dá)單顆也要2千元以上水平。除非短時(shí)間內(nèi)有新的技術(shù)路徑實(shí)現(xiàn)快速突破。

大家想想，如果一輛車(chē)配備兩顆激光雷達(dá)，成本要增加萬(wàn)元。這還不算自動(dòng)駕駛芯片、域控制器增加的成本。所以現(xiàn)今配備激光雷達(dá)的車(chē)型基本都定位在中高端。

小鵬P5應(yīng)該是售價(jià)最便宜的配備激光雷達(dá)的車(chē)型了，460P版本售價(jià)也超過(guò)20萬(wàn)元，并且要比無(wú)激光雷達(dá)版本貴1.2萬(wàn)元，需要消費(fèi)者買(mǎi)單。

最后是自動(dòng)駕駛法規(guī)沒(méi)跟上。雖然國(guó)內(nèi)有很多企業(yè)在北京、上海等地開(kāi)展無(wú)人駕駛路測(cè)，但目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有L3級(jí)別自動(dòng)駕駛的法律文件正式出臺(tái)。大家知道L3級(jí)別是輔助駕駛與自動(dòng)駕駛的分水嶺，就算有些車(chē)企具備了L3級(jí)別的自動(dòng)駕駛能力，也沒(méi)有用武之地。

這就導(dǎo)致務(wù)實(shí)的車(chē)企不愿意增加短期看不到收益的投入，開(kāi)發(fā)激光雷達(dá)。消費(fèi)者呢，很多也不愿意自掏腰包購(gòu)買(mǎi)激光雷達(dá)版本的車(chē)型。這就影響了激光雷達(dá)發(fā)展的步伐。

據(jù)說(shuō)深圳有望在年內(nèi)通過(guò)L3自動(dòng)駕駛管理?xiàng)l例，如果真的開(kāi)放L3自動(dòng)駕駛上路，對(duì)于激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)是個(gè)好事情。

當(dāng)我們把這三點(diǎn)因素放在一起來(lái)分析時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)它們形成了一個(gè)反饋回路。

激光雷達(dá)高成本、高研發(fā)投入的特性導(dǎo)致下游難以大規(guī)模商用。而沒(méi)有大規(guī)模的商用就無(wú)法得到足夠的數(shù)據(jù)去優(yōu)化自動(dòng)駕駛算法。結(jié)果是自動(dòng)駕駛能力沒(méi)長(zhǎng)進(jìn)，體驗(yàn)上去不。這樣一來(lái)，政府也不敢放開(kāi)自動(dòng)駕駛合法化。

這就是一個(gè)惡性循環(huán)，企業(yè)不愿參與、消費(fèi)者不愿買(mǎi)單、政府不溫不火。

其實(shí)一個(gè)新技術(shù)在發(fā)展初期都有這樣的困局。只不過(guò)自動(dòng)駕駛技術(shù)涉及到生命安全，又顛覆了時(shí)代，“破局”的難度自然大一些。

激光雷達(dá)的終局思維：

激光雷達(dá)既然是自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展的必然依賴，就算困難重重，也必然會(huì)有轉(zhuǎn)折點(diǎn)，判斷的只不過(guò)是時(shí)間問(wèn)題。

我們看到目前激光雷達(dá)已經(jīng)商業(yè)化落地。雖然自動(dòng)駕駛技術(shù)不一定好用，但廠商可以從高端車(chē)型開(kāi)始滲透，通過(guò)激光雷達(dá)制造營(yíng)銷噱頭，抓住喜歡“嘗鮮”的用戶，反哺其銷量。

從產(chǎn)業(yè)生命周期理論來(lái)評(píng)估，2022年應(yīng)該是激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)從初創(chuàng)期向成長(zhǎng)期轉(zhuǎn)折的變盤(pán)點(diǎn)。特點(diǎn)是規(guī)?；鶖?shù)小，每年的增長(zhǎng)速度快，技術(shù)路徑多元化。

預(yù)計(jì)今年激光雷達(dá)出貨量能達(dá)到50萬(wàn)左右，也就是二十幾萬(wàn)量車(chē)的水平，基數(shù)很小。未來(lái)幾年每年都有可能保持成倍的增長(zhǎng)速度。

那10年以后的終局如何？新技術(shù)的突破會(huì)大幅降低激光雷達(dá)的成本，可能從目前的5千元下降到500元。激光雷達(dá)也將得到全面普及，就像現(xiàn)在的攝像頭一樣，一輛汽車(chē)裝配3顆甚至5顆激光雷達(dá)，每年出貨量可能達(dá)到億顆。那就是500億的市場(chǎng)，距現(xiàn)在有20倍的成長(zhǎng)空間。

激光雷達(dá)的技術(shù)發(fā)展方向：

聊技術(shù)之前先簡(jiǎn)單普及下激光雷達(dá)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。激光雷達(dá)內(nèi)部分為四個(gè)模塊，發(fā)射、掃描、接收與控制。

大致的工作原理是這樣。發(fā)射模塊發(fā)射出激光束。通過(guò)掃描部件來(lái)控制激光的傳播方向。在碰到物體后，由接收模塊接收回光。其后來(lái)到控制模塊，通過(guò)算法處理數(shù)據(jù)。最終形成點(diǎn)云圖像。

激光雷達(dá)所有的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)都遵循兩大原則，一是降本，二是增效。

趨勢(shì)1：發(fā)射芯片由VCSEL替換EEL

激光雷達(dá)發(fā)射端激光器目前有三種，光纖激光器先不提。

剩下兩種都是半導(dǎo)體激光器，一個(gè)叫EEL是邊緣發(fā)射激光器，激光是從芯片側(cè)面發(fā)出的，或者理解為平行于芯片發(fā)出激光。另個(gè)一叫VCSEL是垂直腔面發(fā)射激光器，激光是垂直于芯片表面發(fā)出的。

VCSEL相比EEL有兩大優(yōu)勢(shì)，其一是制造成本低，其二是VCSEL由于是垂直發(fā)光的，因此就可以做成條形或一個(gè)平面的芯片組，發(fā)出陣列光源，相比EEL不用再做準(zhǔn)直等工作，集成度更高。

趨勢(shì)2：激光波長(zhǎng)1550nm與905nm組合使用

目前主流的激光雷達(dá)發(fā)射有905nm與1550nm兩種波長(zhǎng)。

905波長(zhǎng)是目前大部分廠商選擇的方案。原因在于1550波長(zhǎng)成本高了不少。比如1550波長(zhǎng)的激光器不能選擇半導(dǎo)體激光器，只能選擇功率更大的光纖激光器。還有1550波長(zhǎng)的探測(cè)模組必須使用昂貴的InGaAs材料。

目前1550波長(zhǎng)的激光雷達(dá)要比905波長(zhǎng)的產(chǎn)品貴一倍左右。

雖然1550波長(zhǎng)激光雷達(dá)造價(jià)高，但有個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)，就是探測(cè)距離遠(yuǎn)，目前能夠達(dá)到500米水水平。

而905波長(zhǎng)激光雷達(dá)要想增加探測(cè)距離就得提高發(fā)射功率，而這905波長(zhǎng)與可見(jiàn)光范圍接近，功率太高就會(huì)損傷視網(wǎng)膜。因此目前905波長(zhǎng)激光雷達(dá)的探測(cè)距離只能做到150-200米。

蔚來(lái)ET7別看只用了一顆激光雷達(dá)，但確實(shí)實(shí)在在用了1550波長(zhǎng)的長(zhǎng)距離激光雷達(dá)。

增加探測(cè)距離對(duì)于自動(dòng)駕駛大有裨益。在成本下行的趨勢(shì)下，未來(lái)大概率是1550波長(zhǎng)與905波長(zhǎng)組合使用的模式。比如安裝一顆長(zhǎng)距離主激光雷達(dá)，再配備兩顆短距離的輔激光雷達(dá)。

趨勢(shì)3：掃描方式半固態(tài)仍為主流，F(xiàn)LASH方案替代可期

激光雷達(dá)按照掃描方式可劃分為三代。

第一代掃描技術(shù)是機(jī)械式掃描法，發(fā)射部件垂直排列成陣列，在電機(jī)帶動(dòng)下快速旋轉(zhuǎn)，形成360度面光掃描。外觀上就像個(gè)“大鍋”放在車(chē)頂。優(yōu)勢(shì)在于視場(chǎng)角廣，但造價(jià)太高且外形難看。由于生成點(diǎn)云質(zhì)量高，適合訓(xùn)練算法，一般在商用車(chē)領(lǐng)域使用較多。

而想要在民用車(chē)領(lǐng)域商用化，機(jī)械掃描方案肯定行不通。核心要解決的問(wèn)題是減小體積。所以就產(chǎn)生了第二代掃描技術(shù)，統(tǒng)稱為半固態(tài)掃描方式。簡(jiǎn)單理解就是掃描模塊與發(fā)射模塊分離出來(lái)，單獨(dú)運(yùn)動(dòng)。

其中主流的掃描方式有兩種，一種是轉(zhuǎn)鏡式，一種是MEMS微振鏡式。

轉(zhuǎn)鏡式原理顧名思義，發(fā)射模組不動(dòng)，前面放一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的棱鏡，將激光束反射出去。這種形式的優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，容易通過(guò)車(chē)規(guī)要求。缺點(diǎn)是體積偏大，能耗較高。

MEMS式激光雷達(dá)相比于轉(zhuǎn)鏡式就是把轉(zhuǎn)鏡部件換成了MEMS微振鏡。MEMS微振鏡是一種硅基芯片，里面由很多“小鏡子”組成，這些小鏡子可以在一定范圍內(nèi)震動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)激光束的反射。

相比于轉(zhuǎn)鏡，MEMS激光雷達(dá)減少了電機(jī)、軸承等部件，同時(shí)光源數(shù)可以優(yōu)化，導(dǎo)致體積更小，成本更低一些。

但缺點(diǎn)也存在。一個(gè)是MEMS有共振問(wèn)題，過(guò)車(chē)規(guī)難度大。一個(gè)是在距離與視場(chǎng)角上需要取舍。如果增加探測(cè)距離，振鏡面積就要增大，這就導(dǎo)致懸臂負(fù)荷增加，只能減小震動(dòng)角度，激光雷達(dá)的視場(chǎng)角就會(huì)變窄。反之亦然。

目前單個(gè)MEMS激光雷達(dá)的視場(chǎng)角在120度左右，因此一般需要配備兩顆才可以。

下面說(shuō)說(shuō)第三代掃描技術(shù)，叫做全固態(tài)方式?？梢岳斫鉃橥耆サ暨\(yùn)動(dòng)的掃描部件，由發(fā)射端直接把光源投出去。

這種終極形態(tài)優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。首先去掉復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)模塊，同時(shí)把發(fā)射與接收模塊整合到一個(gè)芯片上去，這樣大大縮小了的尺寸，降低了成本，并且穩(wěn)定性更高。

其次發(fā)射模組與接收模組不放在一起，屬于異軸狀態(tài)，探測(cè)距離越大，信號(hào)越弱，精度就越低。純固態(tài)下發(fā)射與接收模組放在一起，就解決了這一問(wèn)題。

純固態(tài)模式目前有兩個(gè)技術(shù)路徑，一個(gè)是Flash，一個(gè)是相控陣OPA。

Flash激光雷達(dá)是直接發(fā)射一片面陣光源進(jìn)行探測(cè)。是比較理想的掃描方式。但目前半導(dǎo)體激光器功率不夠，有效探測(cè)距離只有50米，只能作為輔助激光雷達(dá)使用。但未來(lái)性能發(fā)掘的潛力還是比較大的。

OPA相控陣技術(shù)原理類似于相控雷達(dá)，通過(guò)施加電壓調(diào)節(jié)每個(gè)相控單元的相位關(guān)系，利用相干原理，完成掃描測(cè)量。速度快、精度高且可控性強(qiáng)。

雖然OPA是性能最優(yōu)的方案，但硅光芯片技術(shù)還成熟，同時(shí)旁瓣問(wèn)題也沒(méi)有得到解決?？赡?0年內(nèi)難以大規(guī)模商業(yè)化。

目前大部分車(chē)企都選擇半固態(tài)技術(shù)路線。3-5年內(nèi)，半固態(tài)掃描方式仍然會(huì)是激光雷達(dá)主流技術(shù)。其中轉(zhuǎn)鏡與MEMS各有千秋，會(huì)同步發(fā)展。

Flash是最有潛力的全固態(tài)激光雷達(dá)方案，未來(lái)5-10年有望成為激光雷達(dá)主流技術(shù)。那個(gè)時(shí)候，激光雷達(dá)的價(jià)格也會(huì)大幅下降，進(jìn)入千元以下時(shí)代。OPA技術(shù)太過(guò)早期，商業(yè)化進(jìn)程難以預(yù)測(cè)。

趨勢(shì)4：測(cè)距方法由FMCW逐漸替代ToF

激光雷達(dá)目前主流的測(cè)距方法是ToF飛行時(shí)間法。通過(guò)測(cè)算激光發(fā)出到探測(cè)器接收回波的時(shí)間，來(lái)推算車(chē)與目標(biāo)的距離。

更先進(jìn)的測(cè)距方法是FMCW調(diào)頻連續(xù)波?？梢赃B續(xù)發(fā)射激光束，利用調(diào)整光的頻率差，測(cè)算車(chē)與目標(biāo)的距離。FMCW相比ToF，在靈敏度、抗干擾等能力上強(qiáng)的多。還有一點(diǎn)是ToF無(wú)法做到的，就是FMCW不光可以測(cè)算距離，還可以測(cè)算速度值。

FMCW還無(wú)法快速普及的問(wèn)題在于成本高。目前需要使用1550波長(zhǎng)光纖激光器，同時(shí)接收端要使用硅光器件。目前英特爾的Aeva做的最好，未來(lái)大眾將采用Aeva的FMCW激光雷達(dá)。FMCW技術(shù)會(huì)逐漸占據(jù)主流。

激光雷達(dá)的投資機(jī)會(huì)：

最后聊聊市場(chǎng)機(jī)會(huì)。上圖對(duì)激光雷達(dá)各環(huán)節(jié)、各技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)于企業(yè)做了拆解，很詳細(xì)、很清晰。我就說(shuō)一些“干貨”吧。

首先在中游環(huán)節(jié)，國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)整機(jī)雙龍頭分別是速騰聚創(chuàng)與禾賽科技。速騰主攻MEMS技術(shù)，禾賽主攻轉(zhuǎn)鏡式技術(shù)。兩家企業(yè)都不錯(cuò)，不光有硬件也有算法積累?？梢赃€沒(méi)有上市。

上游發(fā)射端VCSEL芯片國(guó)內(nèi)兩家企業(yè)做的還行，分別是縱慧新光與長(zhǎng)光華芯。發(fā)射端芯片價(jià)值量較高，大概在3-4百元，未來(lái)替代EEL的趨勢(shì)比較確定，是一個(gè)不錯(cuò)的細(xì)分賽道。其中長(zhǎng)光華芯的VCSEL芯片據(jù)說(shuō)已經(jīng)定點(diǎn)禾賽科技與華為做認(rèn)證，具備國(guó)產(chǎn)替代的邏輯。公司目前已經(jīng)上市，可以關(guān)注。

發(fā)射端模組環(huán)節(jié)也有上市公司涉足，名叫炬光科技。主要給華為做供應(yīng)商。如果華為在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域能夠鋪開(kāi)，公司激光雷達(dá)業(yè)務(wù)有望放量。

主控芯片目前主流采用FPGA芯片，基本被賽靈思獨(dú)占。國(guó)內(nèi)上市公司安路科技在做激光雷達(dá)芯片的研發(fā)，但距離產(chǎn)品上市還需要較長(zhǎng)時(shí)間。

最后是光學(xué)器件，不管是在掃描端、接收端甚至保護(hù)罩，激光雷達(dá)都要用到各種光學(xué)部件，林林總總加起來(lái)價(jià)值量能有千元。涉足光學(xué)部件的上市公司包括舜宇光學(xué)、永新光學(xué)、水晶光電、福晶科技等等。

要提醒大家的是，這些上游部件企業(yè)，只是涉足而非專營(yíng)激光雷達(dá)業(yè)務(wù)。因此對(duì)于個(gè)股還是要綜合各方面業(yè)務(wù)全盤(pán)分析，切不可以偏概全、舍本逐末。

$長(zhǎng)光華芯(SH688048)$ $炬光科技(SH688167)$ $永新光學(xué)(SH603297)$ #否極泰來(lái)？半導(dǎo)體板塊強(qiáng)勢(shì)反彈#