據麥姆斯咨詢報道，激光雷達（LiDAR）廠商AEye已經收到了來自高級輔助駕駛系統（ADAS）汽車廠商的15~16份激光雷達報價請求。顯然，激光雷達正開始打入ADAS市場。然而，汽車行業觀察員警告：不要指望某家激光雷達供應商能夠在該市場“一家獨大”。

在所有旨在增強傳感和目標檢測的汽車傳感器模組中，激光雷達提供了迄今為止最復雜且多樣化的選擇。每種激光雷達系統所采用的技術往往不僅在光源選擇上不同，而且在“測距”和“成像”方式上也大相徑庭。一些成熟的激光雷達正進入量產階段。但許多新型激光雷達技術（通常被認為是更有發展前途的技術）還在研發或概念驗證階段。不可避免地，這些激光雷達在成本、尺寸和性能上存在巨大差異。

更為復雜的是，越來越多的激光雷達廠商（預估有70~80家）擠占了該市場。并購行為大量涌現。部分激光雷達公司通過選擇SPAC（特殊目的收購公司）的方式獲得了改變現狀的新生機。許多初創企業將SPAC視為融資和進入公開股票市場的另一種方式。

全球激光雷達企業上市進展（麥姆斯咨詢總結）

更為撲朔迷離的在激光雷達應用市場。由于各家激光雷達廠商所追求的技術不同，汽車制造商和汽車一級供應商（Tier 1）在如何將激光雷達應用于各類場景方面也存在分歧。

“我們最近采訪了部分激光雷達廠商，他們表示，每家汽車原始設備制造商（OEM）和汽車一級供應商均有著不同的要求（視場角、探測距離等參數，以及安裝激光雷達的位置）。”Yole固態光源和光源系統分析師Pierrick Boulay在接受EE Times采訪時表示。

“這不會是一家獨大的市場。”AEye首席營銷官Stephen Lambright表示。Lambright指出，“許多激光雷達公司仍在試驗更多想法，這與生物技術行業狀況非常相似。”

當然，將激光雷達與生物技術等同，讓人很難安心。

但汽車行業對激光雷達的需求是真實存在的。Lambright發現，僅在ADAS領域，AEye就收到了15~16份不同激光雷達的報價請求，這些需求都是針對計劃在2025~2026年生產的ADAS汽車。Lambright指出，“盡管激光雷達市場出現了分化，但汽車制造商將在18個月內下注未來四至五年的激光雷達產品部署。”

本文將主要介紹當前和未來激光雷達市場發展情況，包含AEye等成熟企業和Opsys等初創企業情況。

激光雷達的技術分析

檢驗激光雷達技術多樣性的最佳方法是繪制一張二維圖表：一個維度是成像，另一個維度是測距。從機械式、MEMS、光學相控陣到閃光式（Flash），激光雷達的成像技術千差萬別。同時，測距技術也五花八門，主要有脈沖測距、調頻連續波（FMCW）測距以及相移測距。

不同激光雷達使用的光源不同。大多數激光雷達制造商使用905 nm的邊發射激光器和雪崩光電二極管（APD），因為這些器件易于量產。還有部分激光雷達制造商，例如Luminar，已經開始使用1550 nm的全光纖激光源。全光纖激光源面臨的挑戰是降低成本。然而，1550 nm激光器在符合人眼安全標準下能夠實現更長的測量距離。困擾905 nm激光器的主要問題，除了分辨率低和測量距離短外，人眼安全問題是關鍵。

但是，邊發射激光器（EEL）和光纖激光器并不是唯一的選擇。目前，激光雷達公司正在迅速采用垂直腔面發射激光器（VCSEL），該器件是由蘋果公司最先應用在iPad Pro 11的激光雷達掃描儀引發熱潮的。德國Ibeo采用奧地利ams的VCSEL技術設計了新款固態激光雷達，并與中國長城汽車簽訂供貨合同，計劃于2022年發布。Ouster則是從機械式激光雷達起家，去年宣布將VCSEL與單光子雪崩二極管（SPAD）相結合，推出用于ADAS的激光雷達，計劃于2024年量產。以色列Opsys也在開發一款固態掃描式激光雷達，該激光雷達采用完全可尋址的VCSEL和SPAD探測器，計劃將于今年發布。該款Opsys激光雷達的探測距離為200米，掃描頻率為1000 Hz。

不同激光雷達技術的利弊分析

激光雷達技術的發展歷程經歷著從機械式到MEMS，再到Flash和FWCW。然而，這種發展并非是簡單的直線式進程。

例如，許多機械式激光雷達至今仍占據市場主導地位，很大程度上是因為它們成本更低。然而，Boulay指出，機械式激光雷達最大的缺點是，機械部件可能成為故障的來源。而MEMS激光雷達的主要優勢就是體積小。Boulay認為，MEMS激光雷達的固態化使其更加可靠，但這類激光雷達仍然使用了微小的活動部件。

相比之下，Flash激光雷達沒有任何活動部件。Boulay補充道：“全固態被認為更為可靠，但目前這一代Flash激光雷仍然受制于其有限的探測范圍。”

Yole將FMCW技術放入了研發一類，稱之為“待定”。Boulay認為，“預計在2025年之前，FMCW激光雷達不會實現量產。”去年，Waymo公司曾談到未來自產的FMCW激光雷達。最引人注目的是，Mobileye今年年初討論了FMCW，稱它是其正在研發的全自動駕駛汽車激光雷達的選擇。

相干探測比直接探測靈敏得多，而且性能更佳，如單脈沖速度測量與眩光及其他光源（包括其他汽車使用的激光雷達）的抗干擾性。然而，Boulay解釋道，FMCW激光雷達面臨的嚴峻挑戰包括“硅光子學的制造能力”以及技術成本。然而，Mobileye認為自己可以通過利用英特爾的硅光子學專業技術（包括其自有代工廠、制造能力以及知識產權）來克服這一難點。

激光雷達當前的技術成果

預測激光雷達市場發展趨勢的最佳方法就是研究當前的技術成果。目前宣布搭載激光雷達的車型包括：法雷奧（Valeo）激光雷達——奧迪A8、法雷奧（Valeo）激光雷達——奔馳、Innoviz激光雷達——寶馬，以及Luminar激光雷達——沃爾沃。雖然這里提到的許多技術成果都是在ADAS或全自動駕駛汽車上搭載的某款激光雷達，但最新趨勢是汽車制造商直接將短程、中程和遠程激光雷達融合在同一輛汽車上。

ADAS激光雷達發展路線圖
（圖片來源：Yole）

ADAS激光雷達典型用例：雷克薩斯汽車部署了4臺激光雷達（1臺日本電裝 + 3臺大陸集團），現代汽車部署了2臺激光雷達（原來是Velodyne，現正換為法雷奧），本田汽車部署了5臺法雷奧激光雷達，長城汽車部署了3臺Ibeo激光雷達。融合是自動駕駛汽車的新趨勢。Boulay透露，雷克薩斯汽車將部署1臺日本電裝的遠程激光雷達，同時部署3臺大陸集團的中程激光雷達。

ADAS汽車采用的新激光雷達技術主要包括MEMS、光纖激光器以及用于Flash激光雷達的SPAD陣列。

“高速公路自動駕駛”時代來了！

直到幾年前，激光雷達還被認為是一項昂貴的技術，只有機器人出租車（Robotaxi）行業才能負擔得起。現在情況已經改變。盡管Elon Musk曾有一句名言，稱激光雷達是“愚蠢的差事”，但如今激光雷達已成為新型ADAS汽車的首選。

從原始設備制造商的詢價情況來看，ADAS市場對“高速公路自動駕駛”的需求正在攀升。AEye的Lambright解釋道，原始設備制造商希望ADAS汽車能讓駕駛員“充滿信心地”將手從方向盤上移開。Lambright補充：“我們從原始設備制造商了解到，在高速公路上快速行駛的自動駕駛汽車，需要能夠探測150至200米以外的如輪胎、磚塊等可能存在的小物體。”

雖然小于300米的探測距離對于許多應用來說都夠了，但激光雷達應用仍渴求能夠實現探測精度更高、距離更遠，以便提升其性能和安全性。

Lambright表示，高速公路場景的自動駕駛汽車可能會被納入SAE的L3級，這種情況下，汽車與駕駛員之間的切換就“變得至關重要”。他指出，“自動駕駛汽車能夠探測的距離越遠，就能給駕駛員更多的時間完成接管，并提供安全的解決方案。”Lambright將“遠距離小目標探測”視為“原始設備制造商為激光雷達設計提出的主要挑戰”。

VSI Labs是一家專注于主動安全和自動駕駛控制技術的應用研究公司，近日在美國加州拜倫監督了AEye激光雷達性能測試的全過程。VSI Labs的驗證報告證實，AEye激光雷達可探測1000米處未改裝的雪佛蘭Bolt車上的幾十個點。

VSI Labs負責人Phil Magney表示，“我們認為激光雷達能夠探測到1公里的物體是難以置信的。此前我們還從未見過這樣的情況。”

Magney認為，在高速公路自動駕駛方面，激光雷達與其他傳感器相比，其他傳感器存在的主要問題有：“攝像頭探測距離不夠遠。來自攝像頭的信息是估算出來的。”雷達能否彌補這一問題？“盡管雷達很好，但在橫向定位方面的表現很糟糕。”因此，激光雷達是“一種能給出精確判斷的傳感器”。

應用場景對激光雷達位置及規格的影響示例
（圖片來源：Yole）

但是，如果一輛在高速公路自動駕駛的ADAS汽車必須改變車道，Boulay明確表示，需要在車輛側面安裝中短程激光雷達。

多場景應用要求激光雷達更具靈活性

考慮到激光雷達的多種應用場景，在架構、波長和視場角等方面的靈活性設計變得愈加重要。

盡管Opsys不是第一家追求高性能SPAD和VCSEL的激光雷達公司，但該公司聲稱，其Micro-flash激光雷達可提供比Flash激光雷達分辨率和掃描速率高四倍的性能。Opsys董事會執行總裁Eitan Gertel在接受采訪時表示，將推出一款純固態Micro-flash激光雷達，探測距離為200米，并且能以每秒1000幀的速度進行全視場角掃描。

Opsys的Micro-flash激光雷達介紹
（圖片來源：Opsys）

“Opsys比Ouster更年輕，”Boulay指出，“但Opsys也擁有深厚的技術背景。Opsys的領導團隊來自光通信器件和子系統制造商Finisar，他們是光電系統方面的專家，對自己公司的產品非常了解。”Opsys執行總裁Eitan Gertel曾在2008年至2015年期間擔任Finisar的首席執行官。

Opsys的Micro-flash激光雷達的關鍵技術是將多種基礎傳感器整合到一臺激光雷達系統中，提供了集成的單幅4D點云并具備靈活的視場角。Gertel表示，該特點使得Micro-flash激光雷達“可定制”，對于汽車制造商和汽車一級供應商來說，他們需要為不同類型汽車提供不同視場角的激光雷達。

更勝一籌的是，Opsys的多波長專利技術可實現在一輛汽車上安裝多種傳感器，并且相互不受干擾。

激光雷達應該安裝在汽車的什么位置？

最后但同樣重要的一點，無論是從外形美觀還是從實際探測精度考量，激光雷達的安裝位置都非常重要。“我們通常將激光雷達安裝在車輛頂部。”VSI Labs的Magney表示，“但當我們開車遇到雨雪天氣時，激光雷達將可能是第一個無法使用的傳感器。”

Magney繼續解釋道，“這很大程度上與傳感器能夠產生多少熱量來融化冰凍物質有關。但是當激光雷達在汽車頂部時，就會完全暴露在惡劣天氣中。這種情況下，傳感器清潔就成了一個問題。”

VSI Labs在評估AEye激光雷達的性能時，令其印象深刻的是，AEye可將激光雷達置于擋風玻璃后，這對激光雷達性能的影響很小。AEye表示，測試結果發現安裝在擋風玻璃后的激光雷達性能下降了不到10%。AEye的Lambright猜測，考慮到玻璃（尤其是擋風玻璃）的色散性非常強，可能會對依靠頻率的FMCW激光雷達產生“巨大干擾”。

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