作為一項尖端技術(shù)，激光雷達(dá)通過使用激光脈沖來精確測量距離，本質(zhì)上是一種能夠提供三維深度信息的傳感器，常被比作“機(jī)器之眼”。自激光雷達(dá)技術(shù)問世以來，該領(lǐng)域始終緊跟底層組件的最新進(jìn)展，展現(xiàn)出技術(shù)先進(jìn)性的顯著特征。

從最初的單點(diǎn)激光雷達(dá)到后來應(yīng)用于自動駕駛領(lǐng)域的多線掃描激光雷達(dá)，再到持續(xù)推陳出新的固態(tài)激光雷達(dá)、FMCW激光雷達(dá)等，激光雷達(dá)技術(shù)不斷演進(jìn)，成為新興技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的標(biāo)桿。

中信證券的分析師丁奇和楊澤原發(fā)布的報告中，《拆解五款激光雷達(dá)：探尋智能駕駛投資機(jī)遇》，對激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈的投資潛力進(jìn)行了深入分析，涵蓋了整機(jī)、發(fā)射芯片、接收端、校準(zhǔn)端、TEC（熱電冷卻器）和掃描端等多個環(huán)節(jié)。

雖然眾多企業(yè)紛紛進(jìn)入激光雷達(dá)市場，但中信證券分析指出，這一行業(yè)的進(jìn)入門檻實際上相當(dāng)高，預(yù)計將導(dǎo)致市場集中度提升和毛利率保持在較高水平。具體來說，前五名企業(yè)的市場集中度可能超過85%，而毛利率有望達(dá)到35%以上。這些門檻主要體現(xiàn)在以下三個方面：

1）車規(guī)級激光雷達(dá)的開發(fā)難度大，要求高度精密的機(jī)械設(shè)計、光學(xué)系統(tǒng)和電子技術(shù)，同時產(chǎn)品認(rèn)證周期漫長。從第一款車規(guī)級激光雷達(dá)的研發(fā)到最終上車，整個過程可能需要四年半到五年的時間。此外，根據(jù)我們掌握的信息，汽車制造商的DV（設(shè)計驗證）測試周期通常在三個月到半年之間，且至少需要完成兩輪DV測試才能滿足認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。

2）激光雷達(dá)獨(dú)特的光學(xué)路徑設(shè)計要求算法與硬件緊密耦合，這與攝像頭的軟硬件解耦特性不同，這也是激光雷達(dá)產(chǎn)品能夠享有較高毛利率的原因之一。激光雷達(dá)算法的開發(fā)涉及四個主要領(lǐng)域：（1）光源生成：通過FPGA、Laser Driver及相關(guān)算法實現(xiàn)，同時FPGA還負(fù)責(zé)生成抗干擾編碼等；（2）光源掃描：涉及電機(jī)、MEMS等部件的掃描算法，以及DSP等處理器用于ROI（感興趣區(qū)域）的生成；（3）光源接收：包括信號檢測、放大、噪聲濾除和近距離增強(qiáng)等，這些由DSP算法完成；（4）信號處理：涉及點(diǎn)云生成、狀態(tài)數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)處理等。

3）芯片技術(shù)的集成壁壘也在提高。領(lǐng)先的激光雷達(dá)企業(yè)正在將TIA（跨阻放大器）、ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）、FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）和DSP（數(shù)字信號處理器）集成到單一的SOC（系統(tǒng)級芯片）中，這樣做不僅降低了成本和提高了效率，同時也提高了行業(yè)的技術(shù)門檻。

發(fā)射端：國內(nèi)激光芯片行業(yè)從VCSEL技術(shù)開始實現(xiàn)突破，快慢軸準(zhǔn)直技術(shù)壁壘較高。

在激光雷達(dá)系統(tǒng)中，發(fā)射端是價值和技術(shù)壁壘都極高的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)中信證券的觀點(diǎn)，發(fā)射端正在經(jīng)歷技術(shù)變革。隨著國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的興起和整體技術(shù)路線的調(diào)整，905nm VCSEL激光芯片等產(chǎn)品有望在市場上取得重要突破。同時，1550nm光源也具有顯著的優(yōu)勢，與主流的905nm技術(shù)形成互補(bǔ)，預(yù)計隨著FMCW測距技術(shù)的發(fā)展，其市場份額將進(jìn)一步擴(kuò)大。

光源：905nm向VCSEL技術(shù)轉(zhuǎn)變趨勢明顯，1550nm實現(xiàn)差異化競爭

發(fā)射端的核心是光源。目前，光源技術(shù)路線主要受發(fā)光波長和激光器結(jié)構(gòu)兩大因素影響。從波長角度看，905nm和1550nm是最常見的兩種波長。從結(jié)構(gòu)上看，主要包括EEL（邊發(fā)射激光器）、VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）以及1550nm所使用的光纖激光器。

選擇光源時需要考慮性能、成本、產(chǎn)業(yè)鏈成熟度和人眼安全等多個因素。在選擇光源之后，還需要解決光源校準(zhǔn)、溫漂和無熱化等問題。以下是對不同技術(shù)路線的優(yōu)勢、特點(diǎn)以及相應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的技術(shù)壁壘和價值的概述：

1.為何激光雷達(dá)采用905nm和1550nm波長？

這一選擇與產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度密切相關(guān)。1550nm光纖激光器在光通信領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，而905nm與消費(fèi)電子領(lǐng)域共享產(chǎn)業(yè)鏈（例如手機(jī)中的3D ToF傳感器通常使用940nm光源，與905nm屬于同一類型的半導(dǎo)體激光器，并可利用GaAs材料體系），因此這兩種技術(shù)都有良好的發(fā)展基礎(chǔ)。

2.905nm與1550nm的選擇依據(jù)

考慮到人眼限制，1550nm波長在探測距離上具有明顯優(yōu)勢，而905nm則在成本上具有優(yōu)勢，兩者形成了互補(bǔ)的競爭格局。預(yù)計1550nm激光雷達(dá)將主要應(yīng)用于注重安全性的車輛（如沃爾沃）、高端定位的車輛（如蔚來、奔馳、上汽飛凡R等）以及特殊定位的重卡（如奔馳重卡，其剎車距離較長，因此采用1550nm激光雷達(dá)）。而成本較低的905nm激光雷達(dá)則更適合其他車輛。1550nm激光的高功率特性在一定程度上縮小了與905nm的成本差距。

3.905nm EEL技術(shù)現(xiàn)狀
在905nm技術(shù)路徑中，EEL（邊發(fā)射激光器）和VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）是兩種主要結(jié)構(gòu)。目前，全球和國內(nèi)大多數(shù)905nm EEL光芯片都依賴于歐司朗的產(chǎn)品。這不僅是因為歐司朗擁有先發(fā)優(yōu)勢，還因為其在低溫漂EEL技術(shù)上通過專利建立了自己的優(yōu)勢，而激光雷達(dá)面臨的一個重大挑戰(zhàn)就是溫漂問題。

4.VCSEL成為成本優(yōu)勢明顯的替代品

VCSEL之所以能夠替代EEL，首要原因是其成本優(yōu)勢。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，EEL的后道處理工序成本是VCSEL的兩倍以上。如果給EEL增加DBR（分布式布拉格反射器），則需要在EEL側(cè)面沉積多層晶體，進(jìn)一步增加成本。

VCSEL的第二個優(yōu)勢在于，過去其發(fā)光功率低的問題已通過新型“多結(jié)”工藝得到解決。過去，VCSEL主要用于消費(fèi)電子，對大功率需求不高，因此多數(shù)是單層結(jié)設(shè)計，功率有限。但隨著VCSEL結(jié)數(shù)的增加，其功率問題已得到解決，現(xiàn)在完全可以在激光雷達(dá)領(lǐng)域替代EEL。