去年，Velodye、速騰聚創、大疆等多家廠商發布了新一代車載激光雷達，價(jia) 格明顯下探均在 1000 美元以下，其中Velodyne 推出新品 Velabit，僅(jin) 一副撲克牌大小，價(jia) 格為(wei) 100美元，全車需要裝 5 個(ge) ；大疆內(nei) 部孵化出來的子公司覽沃 Livox 新推出兩(liang) 款激光雷達Horizon 和 Tele-15，價(jia) 格分別為(wei) 999 美元、1499 美元，頗受市場關(guan) 注……

但新推出的激光雷達鮮有真正意義(yi) 上能過車規的，無法在前裝量產(chan) 車上大規模商用。

根據要求，所有前裝量產(chan) 裝車的汽車電子零部件必須要滿足車規級要求，即必須通過《道路車輛電氣及電子設備的環境條件和試驗（ISO16750）》中的所有規定（可靠性、壽命、精度、強度、溫度、振動等等）。激光雷達雖然價(jia) 格下探明顯，但是車規級要求仍然是激光雷達前裝裝車的最大障礙。

激光雷達必須解決(jue) 兩(liang) 個(ge) 核心的問題：高線數高點頻激光雷達當前價(jia) 格動輒數十萬(wan) 元，價(jia) 格亟需降低；必須滿足車規要求，使用壽命和耐用性需要大幅提升。

要解決(jue) 這兩(liang) 個(ge) 問題，滿足大規模前裝量產(chan) 的要求，最關(guan) 鍵的路徑是芯片化，甚至更進一步，做到集成化。

激光雷達的芯片化進程

目前，包括 Velodyne、Luminar 以及禾賽科技在內(nei) ，國內(nei) 外多家主流的激光雷達公司都在進行芯片化的研發工作。

比如 Velodyne 在 2017 年發布的 Velarray。Velarray 采用了其自研的 Resonant Mirror 共振鏡技術。同時，Velodyne 還與(yu) EPC 合作開發了激光發射器的驅動與(yu) 電源管理模塊。

禾賽科技在今年 1 月提交的招股書(shu) 則透露了，其正在研發多通道激光驅動芯片、多通道模擬前端芯片以及高速高精度波形數字化技術與(yu) 芯片。

激光雷達上遊的感知元件供應商，在芯片化方麵也早有大量的實踐。比如，意法半導體(ti) 的 VL6180X，就可以看作是一個(ge) 激光雷達。VL6180X這顆芯片最早被用在蘋果的 iphoness 7 Plus 中，其有效測量距離隻有 10 厘米，主要是貼近耳朵時手機將自動關(guan) 閉屏幕。這顆芯片的價(jia) 格大約 1 美元。

索尼也在 2020 年 12 月也推出 120 萬(wan) 像素的 ToF 相機傳(chuan) 感器，如此高的像素，其潛在用途自然包含了車載激光雷達方麵的應用。

因此，無論從(cong) 激光雷達廠商的角度，還是上遊供應商的角度，目前針對激光雷達芯片化的技術已有普遍的投入。

高度集成是激光雷達降本王道？

說回降本途徑，如果我們(men) 對激光雷達的成本構成進行分析，會(hui) 發現並非所有芯片化技術都能給激光雷達帶來大幅性能提升和成本下降。

激光雷達降本的關(guan) 鍵，並不是對電學芯片的集成，而在於(yu) 對光學芯片的集成。

激光雷達本質是一個(ge) 由多種部件構成的光機電係統。其中，光電係統包括發射模組、接收模組、測時模組（TDC/ADC）和控製模組四部分構成。

從(cong) 下圖我們(men) 可以看到，光電係統成本約占激光雷達整機成本的70%。

在光電係統中，測時模組與(yu) 控製模組的占比，無論從(cong) 體(ti) 積、成本還是重量上來看，都是極小的部分。

我們(men) 甚至可以進一步理解為(wei) ，激光雷達最核心的是光學芯片，驅動、測時、控製都是輔助光學芯片工作的模組，其占據成本的比例也很小。

所以驅動、測時、控製模塊的芯片化無法帶來激光雷達產(chan) 品形態和成本的質變。

換句話說，下一個(ge) 階段激光雷達要實現小型化、輕量化、滿足車規要求，並且推動降本，不僅(jin) 僅(jin) 是要實現測時模組和控製模組的芯片化，更重要的是要實現光學芯片的集成化——隻有對光學芯片進行集成的激光雷達，才可以稱為(wei) 是集成式激光雷達。

據了解，目前在業(ye) 內(nei) ，僅(jin) 有少數廠商在進行光學芯片的集成化工作，比如激光雷達創業(ye) 公司銳馳智光。

銳馳智光自主研發的集成芯片及收發模組

如圖所示，左上為(wei) 一元硬幣及 32 線集成發射芯片，左下為(wei) 32 線集成發射芯片；中上為(wei) 32 線集成發射模組，中下為(wei) 32 線集成接收模組右上為(wei) 64 線集成發射模組，右下為(wei) 64 線集成接收模組。相較於(yu) 傳(chuan) 統分立式激光雷達，搭載集成收發模組的激光雷達。

在生產(chan) 工藝上，將數十個(ge) 光學通道在集成光學芯片上一次製作完成，用集成式模組替代了需要逐一通道進行調試的分立式模組，大幅度降低了物料成本和調試成本，降本幅度達到 70% 以上，並同時提高產(chan) 品的穩定性、可靠性、一致性。在產(chan) 品形態上，通過高度集成化，將減少 60% 以上的非機械部分的體(ti) 積和重量。

隨著激光雷達線數的增加，光學芯片集成化帶來的優(you) 勢則更加明顯。

集成式激光雷達的體(ti) 積、重量、成本遠遠小於(yu) 分立式激光雷達，並且線數提升時基本保持不變。

集成式激光雷達不論線數多少，隻需 1 到 2 次調試，其調試成本僅(jin) 占總成本的 1% 左右，克服了傳(chuan) 統分立式激光雷達隨線數增加調試成本劇增的痛點。

這些技術進步將為(wei) 激光雷達的大規模量產(chan) 和降本帶來質變。

假如我們(men) 將基於(yu) 分立發射、接收模組的分立式激光雷達的階段，稱為(wei) 激光雷達的 1.0 時代。

那麽(me) ，基於(yu) 集成發射、接收模組的集成式激光雷達，則開啟了激光雷達的2.0 時代。

而集成度更高的全固態激光雷達，將帶我們(men) 進入激光雷達的 3.0 時代。

激光雷達何時大規模量產(chan) ？

雖然現階段，旋轉式、MEMS、轉鏡式、棱鏡式等技術路線的激光雷達多種多樣，百花齊放。但真正通過車規級驗證實現大規模量產(chan) 的，僅(jin) 有2017年投產(chan) 的轉鏡式的Valeo SCALA一款。

半固態激光雷達，多數以犧牲激光雷達的水平視場角、點頻等性能參數，來換取成本降低，以及體(ti) 積與(yu) 重量等參數的優(you) 化。而全固態激光雷達的技術路線則隻有成像式（含 Flash 激光雷達）和OPA兩(liang) 種。OPA在收發單元上實現的技術難度大，成本高昂，尚未走出實驗室，短期內(nei) 商業(ye) 化難度巨大。

這也是此前激光雷達領域的獨角獸(shou) 公司 Quanergy 走向沉默的原因之一。

成像式激光雷達的關(guan) 鍵，是麵陣發射或接收芯片，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。

集成式激光雷達通過將光學芯片集成化，大幅降低了產(chan) 品運動部分的重量和體(ti) 積，從(cong) 而避免旋轉式激光雷達中軸承受力過大的問題，可以提升激光雷達的使用壽命。

基於(yu) 光學芯片集成的收發模組，可應用於(yu) 旋轉式、轉鏡式等激光雷達，推動集成式激光雷達產(chan) 品滿足車規級要求，並且集成光學芯片由光刻機實現標準化、高產(chan) 能，結合其隻需一次調試的優(you) 勢使得高線數高點頻的激光雷達量產(chan) 不再困難。

同時在線數和點頻增加時，價(jia) 格漲幅不大，從(cong) 而使高性能的車規級產(chan) 品也可以具備高性價(jia) 比。

據透露，銳馳智光已經於(yu) 去年9月成功實現32線的集成收發芯片量產(chan) ，其集成式激光雷達係列產(chan) 品將在近期推出。

這可能是現階段業(ye) 內(nei) 唯一的集成式激光雷達產(chan) 品。真正的車載級別實用激光雷達，距離我們(men) 越來越近……