2021年全國兩會于3月4日正式拉開帷幕，如何化解科技領域的“卡脖子”難題，將成為全國兩會代表委員關注的話題之一。
《科技日報》曾在2018年梳理過總共35項“卡脖子”技術，其中“激光雷達”與半導體核心設備“光刻機”、芯片、核心算法等共同出現在這份名單之中，位列第10項。
從產業應用及市場占有率來看，美國Velodyne在無人駕駛激光雷達領域深耕了10多年時間，占據了近80%的市場份額。尤其在2017年前，Velodyne幾乎是市場上唯一的高線數激光雷達廠商。
不過，近年來，激光雷達行業涌現出一批包括禾賽科技、華為、大疆、速騰聚創等中國公司，這些公司面向的市場以及技術積累各有不同。其中，成立于2014年的禾賽科技已成長為國內激光雷達頭部企業，后者也是全球無人駕駛領域銷售金額最高的激光雷達供應商之一。目前正在科創板IPO，有望成為國內激光雷達行業第一股。
針對激光雷達行業現狀，以及國內各激光雷達廠商背后的技術路線、產品布局等，記者進行了深入采訪。
應用：場景多樣，從“天上”到“地面”
激光雷達的應用場景較多。就在近日，全國政協委員、國家衛星氣象中心衛星氣象研究所所長、國家大氣環境監測衛星工程應用系統副總師張興贏在接受采訪時透露，我國將在今年7月發射全球首顆主動激光雷達二氧化碳探測衛星。
上述激光雷達的作用主要用于氣體檢測。張興贏稱，這顆大氣環境監測衛星最大的特點是搭載主動激光雷達載荷，從天上往下發射一束激光雷達，可以獲取全球大氣二氧化碳、云和氣溶膠的垂直分布信息。
此外，激光雷達還可用于測繪。據了解，1971年阿波羅15號載人登月任務使用激光雷達對月球表面進行測繪。 在2020年全國兩會期間，全國政協委員、成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室常務副主任許強呼吁：盡快在我國推動實施“激光雷達計劃”，加強地質災害防治。
與上述應用場景相比，目前激光雷達更大、更具前景的應用領域則是無人駕駛。
2000年至2010年早期，高線數激光雷達開始用于無人駕駛的避障和導航，彼時其市場主要是國外廠商。典型的應用案例是，2010年Ibeo與法國Tier 1公司Valeo（法雷奧）開始合作開發面向量產車的激光雷達產品SCALA，這是最早量產的車規級激光雷達。
從2016年開始，國內激光雷達廠商逐步入局，行業的技術方案呈現多樣化的特點，并且國內激光雷達廠商在部分技術研發上，呈現趕超國外廠商的趨勢。
2019年至今，激光雷達行業開始迎來上市潮，一批境外激光雷達公司通過借殼方式爭相上市，而國內公司禾賽科技也在申報科創板，激光雷達這一細分行業正逐漸被外界所熟知。
技術：多路線，各有各的覆蓋產品
值得注意的是，無人駕駛市場對激光雷達需求的技術路線不盡相同。
激光雷達按照技術架構劃分可分為：機械式、半固態式以及固態式。機械式指在垂直方向上排布多束激光器、通過電機帶動光電結構360度旋轉，其特點在于具有高分辨率、高測距等，“機械式是過去幾年市場比較成熟的技術，這個市場的主要收入也都來自于機械式”，一位業內人士表示。
記者獲悉，國外機械式激光雷達的代表企業是Velodyne，后者在2005年推出的64線激光雷達在第二屆 DARPA挑戰賽中得到廣泛關注，此后Velodyne在高線數激光雷達市場深耕多年。
而在國內市場，禾賽科技亦推出多款機械式激光雷達，其中公司于2020年9月推出Pandar128激光雷達，該款產品的點頻（激光雷達性能的主要參數指標之一）為 Pandar64的三倍，然而重量和體積的增加均不超過10%，這是當前市場性能和集成度領先的旗艦級激光雷達。
但機械式激光雷達也非技術完美。
國金證券發布研報指出，為實現高頻準確轉動，其機械結構復雜，平均失效時間僅1000-3000小時，與車規要求的最低13000小時差距明顯，難以實現前裝量產；激光器堆疊需要人工操作，早期高線數機械式激光雷達成本高企成為最大痛點。
在成本方面，Velodyne2014年推出的HDL-64售價為75000美元，2019年推出的HDL-32售價為29000美元；禾賽科技2017年激光雷達銷售均價為11.38萬元，但2020年1至9月，其激光雷達銷售單價已降低至8.94萬元。
總體來看，后期隨著系統通道數目、集成度提高及規?；a，行業ASP顯著降低。
記者了解到，由于當前行業尚沒有“完美”的方案，因此主機廠需進行取舍，由此也有廠商選擇研發用于以轉鏡或者振鏡為掃描原理的半固態激光雷達產品。
中金公司在其發布的研報中認為，轉鏡方案是當前最接近同時滿足：1，可過ISO26262安全認證并過車規；2，成本可控；3，性能滿足需求門檻；4，可批量穩定供貨，這四大條件方案。
據了解，國內廠商中，華為、大疆亦依托轉鏡方案推出各自的產品，并將在北極狐、小鵬等搭載。而禾賽科技也有在半固態方案進行布局，公司2019年1月推出的PandarGT ，即是應用于高級輔助駕駛的半固態式激光雷達。
而固態式激光雷達是指無任何機械運動部件的激光雷達類型，雖然該技術方案被部分業界專家認為是激光雷達最終的主流形態。但目前技術尚不成熟，“固態式不會是一兩年內就會成熟的產品，并且固態式成熟后，半固態或機械式也不會被淘汰，這幾個路線各有各的覆蓋范圍和特性”，上述業內人士認為。
趨勢：芯片化，布局競爭正式開啟
自激光雷達產業誕生以來，就呈現出技術水平高的特點：從激光器發明之初的單點激光雷達到后來的單線掃描激光雷達，再到多線掃描激光雷達、固態式激光雷達等。而目前行業正在經歷芯片化的發展趨勢。
記者了解到，基于飛行時間（ToF）測距是激光雷達當前技術的主流，大部分ToF激光雷達產品采用分立器件，但分立器件存在零部件多、生產成本高、可靠性低等問題。而芯片化架構的激光雷達可將數百個分立器件集成于一顆芯片，實現收發單元陣列化、核心模塊芯片化，即SoC。此架構的優勢在于：降低物料、人力安裝成本、提升可靠性。
目前國外廠商Luminar、Innoviz、Ouster、Aeva、Quanergy等都在布局芯片化技術，其中Ouster從創立開始就選擇數字化的芯片方案。有觀點認為，該方案架構先進，但產品的整體性能非常依賴芯片架構和器件的成熟度，其當前的產品性能和成本尚不具備優勢。
國內廠商中禾賽科技則走在芯片化布局前列。
據了解，禾賽科技于2020年10月發布基于芯片架構的中距旋轉式激光雷達PandarXT，該款產品用于對成本較為敏感的低速服務型機器人應用領域。該款產品的優勢也較為明顯：自研多通道發射芯片使得發射端驅動電路成本降低約 70%，自研多通道模擬前端芯片使得接收端模擬電路成本降低約80%。
另外禾賽科技在其招股書中透露，其基于微振鏡架構的低成本方案以及基于轉鏡方案的PandarST將搭載公司自研的V1.0 多通道激光驅動芯片以及多通道模擬前端芯片，截至招股書披露，相關產品處于樣機迭代及OEM洽談階段。
此次公司申報科創板的募投項目之一也用于專屬芯片的研發。
值得注意的是，除了自研SOC芯片外，亦有部分廠商選擇研發固態式激光雷達芯片—OPA芯片。 國金證券發布研報指出，OPA產業鏈培育不足，零部件大部分需要自研、制造工藝要求高，對激光雷達廠商而言難度較大。
目前國內廠商力策科技已成功自研OPA芯片，但目前未有車企合作消息。另外揚州群發換熱器有限公司也有OPA芯片的研發，公司于2020年12月初樣品測試數據符合設計要求。
總體來看，國金證券在研報中指出，目前，激光雷達市場還處于百花齊放的階段，技術路線繁多，即將迎來規模放量。激光雷達廠商需要各領域業務共同推進，在布局創新技術及上游核心器件的同時，需要加快推進芯片架構研究及工廠規?；a，與車企積極接洽，提供創新型、定制化、高性價比的產品。
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