一、激光雷達整機的投資價值
1）車規壁壘：激光雷達是一款“機械+光學+電子”產品，車規難度高，上車周期長。廠商的第一款車規級激光雷達，總歷時可能接近四年半到五年時間。此外，根據我們的了解，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才能滿足認證要求。 2）算法壁壘：由于激光雷達光學路徑設計非標，使得算法和整機必須是耦合的關系，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 等相關部件的掃描算法、ROI 區域形成由 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、狀態數據、消息數據等。 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門檻。
二、激光雷達產業鏈的投資價值
在發射端中，隨著國內產業鏈崛起以及產業的整體技術路線調整，905nm VCSEL激光芯片等產品有望在市場實現突破。此外，1550nm光源也具備獨特優勢，與主流的905nm形成錯位競爭，未來隨著FMCW測距路線的逐步發展，預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發光？ 這與現存的產業鏈成熟度有關。1550nm光纖激光器是光通信領域應用最廣的光源之一，而905則與消費電子共用產業鏈（手機上的3D ToF傳感器通常使用940nm光源，與905基本屬于同種半導體激光器，可以共用 GaAs 材料體系），所以都有一定的發展基礎。 2、選擇905nm還是1550nm？ 受到人眼限制，1550nm 路線的探測距離優勢明顯，而受到材料限制， 905nm路線的成本優勢也同樣明顯，因此二者構成錯位競爭。預計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，目前全球和國內的 905nm EEL 的光芯片基本采用了歐司朗的光芯片。除了有先發優勢外，另一大原因就是歐司朗后來在低溫漂EEL 上通過專利構筑了自己的優勢，而溫漂是激光雷達的一個很大的挑戰。 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發光功率低的問題已經被新的 “多結”工藝所解決。 此前由于VCSEL發展較晚，而且更多用于消費電子，對大功率沒有需求，所以此前的VCSEL大多都是單層結的，功率較小。此隨著近年來VCSEL結數的不斷增加，最后一塊短板已經被補齊，在激光雷達領域替代 EEL已經完全可行。
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出現了被替代的趨勢。但APD受自然光和環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領域，我國已有企業布局，例如芯思杰為鐳神智能開發陣列SPAD，也正在和國內其余頭部激光雷達在合作。 SPAD/ SiPM：905nm路線替代APD已成大勢，關注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致SiPM中多個SPAD單元飽和，并且在恢復初始狀態前都無法吸收光子，因而有可能漏掉真正的反射信號。
與單獨的轉鏡方案不同，轉鏡+振鏡方案靈活度較高，能夠支持ROI設計（密集掃描重點關注區域，其他區域保持常規掃描頻率）。圖達通的falcon激光雷達采用的就是轉鏡+振鏡方案，轉鏡負責水平掃描，振鏡負責垂直掃描。 另外一種是轉鏡與線光斑的組合。線光斑路線的優勢在于發射的是連續的線光斑，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（發射端分辨率約等于無限），升級成本更低。
目前高速運放領域主要被TI、ADI等國外廠商占據，但國內激光雷達廠商表現出一些自研的趨勢，例如鐳神智能與禾賽科技等公司都在自研TIA。根據禾賽科技招股說明書， 其自研的TIA在通道數、功耗、展寬、通道隔離度方面都比ADI的產品占據優勢。
目前高速ADC主要由國外廠商生產，但國產也有望在未來進行自研。根據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，并且還內置了 PLL 鎖相環。
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化設計的電路，FPGA的效率會高得多。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
