一、激光雷達整機的投資價值

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

2）算法壁壘：由于激光雷達光學(xué)路徑設(shè)計非標(biāo)，使得算法和整機必須是耦合的關(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。激光雷達算法包含四個方面：

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

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

二、激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈的投資價值

在發(fā)射端中，隨著國內(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)品有望在市場實現(xiàn)突破。此外，1550nm光源也具備獨特優(yōu)勢，與主流的905nm形成錯位競爭，未來隨著FMCW測距路線的逐步發(fā)展，預(yù)計其份額還有進一步增長的空間。

1、為什么激光雷達會選擇在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則與消費電子共用產(chǎn)業(yè)鏈（手機上的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 路線的探測距離優(yōu)勢明顯，而受到材料限制， 905nm路線的成本優(yōu)勢也同樣明顯，因此二者構(gòu)成錯位競爭。預(yù)計1550nm激光雷達將主要要用于以安全性為核心賣點的車輛（如沃爾沃等）、價位和品牌定位較為高檔的車輛（如蔚來、奔馳、上汽飛凡R等）、重卡（剎車距離較長，奔馳重卡采用 1550nm 激光雷達） 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。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，歐司朗一家獨大局面暫難改變

905nm 路線又分為 EEL 和 VCSEL，目前全球和國內(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)勢外，另一大原因就是歐司朗后來在低溫漂EEL 上通過專利構(gòu)筑了自己的優(yōu)勢，而溫漂是激光雷達的一個很大的挑戰(zhàn)。

4、低成本，VCSEL取代EEL大勢所趨

VCSEL取代EEL的首要原因是成本，按照Yole的統(tǒng)計，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，成本會進一步提高。

VCSEL取代EEL的第二大原因是因為過去VCSEL發(fā)光功率低的問題已經(jīng)被新的 “多結(jié)”工藝所解決。

此前由于VCSEL發(fā)展較晚，而且更多用于消費電子，對大功率沒有需求，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VCSEL結(jié)數(shù)的不斷增加，最后一塊短板已經(jīng)被補齊，在激光雷達領(lǐng)域替代 EEL已經(jīng)完全可行。

APD：低成本高可靠仍有價值，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距離的905路線激光雷達上已經(jīng)出現(xiàn)了被替代的趨勢。但APD受自然光和環(huán)境溫度干擾程度更輕， 在強烈陽光等場景下也具有其價值。

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

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

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

與單獨的轉(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（密集掃描重點關(guān)注區(qū)域，其他區(qū)域保持常規(guī)掃描頻率）。圖達通的falcon激光雷達采用的就是轉(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，而且如果需要進一步增加垂直分辨率，只需增加接收端的分辨率，無需增加激光器（發(fā)射端分辨率約等于無限），升級成本更低。

目前高速運放領(lǐng)域主要被TI、ADI等國外廠商占據(jù)，但國內(nèi)激光雷達廠商表現(xiàn)出一些自研的趨勢，例如鐳神智能與禾賽科技等公司都在自研TIA。根據(jù)禾賽科技招股說明書， 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。

目前高速ADC主要由國外廠商生產(chǎn)，但國產(chǎn)也有望在未來進行自研。根據(jù)禾賽科技招股說明書，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，激光雷達需要進行大量的信號處理、電機時序控制等，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)計的電路，F(xiàn)PGA的效率會高得多。