一、激光雷達(dá)整機(jī)的投資價(jià)值

1）車規(guī)壁壘：激光雷達(dá)是一款“機(jī)械+光學(xué)+電子”產(chǎn)品，車規(guī)難度高，上車周期長(zhǎng)。廠商的第一款車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)，總歷時(shí)可能接近四年半到五年時(shí)間。此外，根據(jù)我們的了解，車廠的DV測(cè)試周期三個(gè)月到半年不等，一般需要至少兩輪DV才能滿足認(rèn)證要求。

2）算法壁壘：由于激光雷達(dá)光學(xué)路徑設(shè)計(jì)非標(biāo)，使得算法和整機(jī)必須是耦合的關(guān)系，而不是像攝像頭模組一樣軟硬件解耦，從而有更高的毛利率。激光雷達(dá)算法包含四個(gè)方面：

（1）光源生成：由 FPGA、 Laser Driver 及相關(guān)算法生成，同時(shí)由 FPGA 形成抗干擾編碼等；（2）光源掃描：電機(jī)、MEMS 等相關(guān)部件的掃描算法、ROI 區(qū)域形成由 DSP 等器件來(lái)完成；（3）光源接收：信號(hào)檢測(cè)、放大、噪聲濾除、近距離增強(qiáng)由 DSP 算法完成；（4）信號(hào)處理：點(diǎn)云生成、狀態(tài)數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)等。

3）芯片壁壘：頭部激光雷達(dá)公司正在將TIA、ADC、 FPGA、DSP集成到一個(gè)SOC里，降本增效的同時(shí)提升行業(yè)門檻。

二、激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈的投資價(jià)值

在發(fā)射端中，隨著國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈崛起以及產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)路線調(diào)整，905nm VCSEL激光芯片等產(chǎn)品有望在市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)突破。此外，1550nm光源也具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，與主流的905nm形成錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)，未來(lái)隨著FMCW測(cè)距路線的逐步發(fā)展，預(yù)計(jì)其份額還有進(jìn)一步增長(zhǎng)的空間。

1、為什么激光雷達(dá)會(huì)選擇在905nm和1550nm發(fā)光？

這與現(xiàn)存的產(chǎn)業(yè)鏈成熟度有關(guān)。1550nm光纖激光器是光通信領(lǐng)域應(yīng)用最廣的光源之一，而905則與消費(fèi)電子共用產(chǎn)業(yè)鏈（手機(jī)上的3D ToF傳感器通常使用940nm光源，與905基本屬于同種半導(dǎo)體激光器，可以共用 GaAs 材料體系），所以都有一定的發(fā)展基礎(chǔ)。

2、選擇905nm還是1550nm？

受到人眼限制，1550nm 路線的探測(cè)距離優(yōu)勢(shì)明顯，而受到材料限制， 905nm路線的成本優(yōu)勢(shì)也同樣明顯，因此二者構(gòu)成錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)。預(yù)計(jì)1550nm激光雷達(dá)將主要要用于以安全性為核心賣點(diǎn)的車輛（如沃爾沃等）、價(jià)位和品牌定位較為高檔的車輛（如蔚來(lái)、奔馳、上汽飛凡R等）、重卡（剎車距離較長(zhǎng)，奔馳重卡采用 1550nm 激光雷達(dá)） 等特殊定位的車輛。其余車輛受限于成本，則更適合采用905nm激光雷達(dá)。1550nm激光的高功率特性在一定程度上縮小了與905的成本差距。

3、905nm EEL，歐司朗一家獨(dú)大局面暫難改變

905nm 路線又分為 EEL 和 VCSEL，目前全球和國(guó)內(nèi)的 905nm EEL 的光芯片基本采用了歐司朗的光芯片。除了有先發(fā)優(yōu)勢(shì)外，另一大原因就是歐司朗后來(lái)在低溫漂EEL 上通過(guò)專利構(gòu)筑了自己的優(yōu)勢(shì)，而溫漂是激光雷達(dá)的一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

4、低成本，VCSEL取代EEL大勢(shì)所趨

VCSEL取代EEL的首要原因是成本，按照Yole的統(tǒng)計(jì)，EEL的后道處理工序成本比VCSEL高了一倍以上。如果再考慮給EEL增加DBR， 就需要在EEL側(cè)面沉積多層晶體，成本會(huì)進(jìn)一步提高。

VCSEL取代EEL的第二大原因是因?yàn)檫^(guò)去VCSEL發(fā)光功率低的問(wèn)題已經(jīng)被新的 “多結(jié)”工藝所解決。

此前由于VCSEL發(fā)展較晚，而且更多用于消費(fèi)電子，對(duì)大功率沒(méi)有需求，所以此前的VCSEL大多都是單層結(jié)的，功率較小。此隨著近年來(lái)VCSEL結(jié)數(shù)的不斷增加，最后一塊短板已經(jīng)被補(bǔ)齊，在激光雷達(dá)領(lǐng)域替代 EEL已經(jīng)完全可行。

APD：低成本高可靠仍有價(jià)值，1550路線需使用APD

目前APD與SiPM相比靈敏度上存在較大差距，因此在較新的追求探測(cè)距離的905路線激光雷達(dá)上已經(jīng)出現(xiàn)了被替代的趨勢(shì)。但APD受自然光和環(huán)境溫度干擾程度更輕， 在強(qiáng)烈陽(yáng)光等場(chǎng)景下也具有其價(jià)值。

目前在1550nm APD領(lǐng)域，我國(guó)已有企業(yè)布局，例如芯思杰為鐳神智能開(kāi)發(fā)陣列SPAD，也正在和國(guó)內(nèi)其余頭部激光雷達(dá)在合作。

SPAD/ SiPM：905nm路線替代APD已成大勢(shì)，關(guān)注PDE與可靠性

SPAD/SiPM路線面臨的一個(gè)比較明顯的問(wèn)題是自然光干擾，尤其是強(qiáng)烈日光的干擾。由于日光是連續(xù)譜，幾乎涵蓋了所有激光雷達(dá)的工作波長(zhǎng)，所以僅靠濾光片是無(wú)法完全濾除陽(yáng)光的，強(qiáng)烈的陽(yáng)光入射會(huì)導(dǎo)致SiPM中多個(gè)SPAD單元飽和，并且在恢復(fù)初始狀態(tài)前都無(wú)法吸收光子，因而有可能漏掉真正的反射信號(hào)。

與單獨(dú)的轉(zhuǎn)鏡方案不同，轉(zhuǎn)鏡+振鏡方案靈活度較高，能夠支持ROI設(shè)計(jì)（密集掃描重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域，其他區(qū)域保持常規(guī)掃描頻率）。圖達(dá)通的falcon激光雷達(dá)采用的就是轉(zhuǎn)鏡+振鏡方案，轉(zhuǎn)鏡負(fù)責(zé)水平掃描，振鏡負(fù)責(zé)垂直掃描。

另外一種是轉(zhuǎn)鏡與線光斑的組合。線光斑路線的優(yōu)勢(shì)在于發(fā)射的是連續(xù)的線光斑，因此垂直方向的分辨率非常高，而且如果需要進(jìn)一步增加垂直分辨率，只需增加接收端的分辨率，無(wú)需增加激光器（發(fā)射端分辨率約等于無(wú)限），升級(jí)成本更低。

目前高速運(yùn)放領(lǐng)域主要被TI、ADI等國(guó)外廠商占據(jù)，但國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)廠商表現(xiàn)出一些自研的趨勢(shì)，例如鐳神智能與禾賽科技等公司都在自研TIA。根據(jù)禾賽科技招股說(shuō)明書(shū)， 其自研的TIA在通道數(shù)、功耗、展寬、通道隔離度方面都比ADI的產(chǎn)品占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

目前高速ADC主要由國(guó)外廠商生產(chǎn)，但國(guó)產(chǎn)也有望在未來(lái)進(jìn)行自研。根據(jù)禾賽科技招股說(shuō)明書(shū)，其自研的高速 ADC 芯片性能超越 TI 的同類產(chǎn)品，在采樣率不變的前提下， 分辨率、功耗、信噪比都有改善，并且還內(nèi)置了 PLL 鎖相環(huán)。

相較于CPU，激光雷達(dá)需要進(jìn)行大量的信號(hào)處理、電機(jī)時(shí)序控制等，CPU雖然也能做，但如果采用專用的算法以及為算法專門優(yōu)化設(shè)計(jì)的電路，F(xiàn)PGA的效率會(huì)高得多。