（报告出品方/作者：中信证券，丁奇、杨泽原）
1、直观展示了激光雷达的关键结构。投资人对各家激光雷达的扫描方式、激光器、以及其它核心零部件缺乏系统、直观的认知，为此我们拆解了五款激光雷达，包含镭神智能C16（机械式）、镭神智能CH32（转镜式，主要用于路侧和物流车）以及三款车规级产品，即图达通falcon（转镜+振镜二维扫描，搭载在蔚来ET7、ET5、ES7上）、速腾聚创M1（MEMS，搭载在小鹏G9、智己L7、长城Wey等一系列车型上）、大疆览沃HAP（双楔形棱镜，搭载在小鹏P5上）。对于无法用肉眼看清楚的激光发射芯片、APD接收芯片、微透镜、MEMS镜片等结构我们采用了高倍电子显微镜放大，以期让投资人有更直观、更清晰的认知。
2、深入解答了投资人的多个疑问。a)集中度问题：针对投资人担心激光雷达市场参与者众多，行业集中度会比较分散，我们在第三章通过和摄像头、毫米波雷达的对比，分析了激光雷达的车规难度，认为激光雷达壁垒高于另外几类传感器，预计将有较高的集中度，国内CR5的稳态集中度可能在80%以上。b)毛利率问题：针对投资人关心的激光雷达毛利率问题，我们复盘了过去三年国内主要汽车零部件的毛利率、净利率区间，以及海外功率芯片、大算力芯片的毛利率区间，结合我们预计激光雷达的车规、算法和整机耦合、头部厂商会进行垂直一体化的观点，给出激光雷达在完成不同价值量工作时可能对应的毛利率。c)供应链投资问题：正因为我们认为激光雷达整机将有较高的集中度，我们提出激光雷达产业链的投资应该围绕头部激光雷达公司的供应链展开，而不是围绕什么公司做了什么产品展开。由于激光雷达目前处于发展早期，供应链的变化具有很大的不确定性，寻找头部激光雷达公司供应链的变化或将成为未来几年激光雷达投资的重点。
价值辨析：激光雷达是L4收敛CornerCase的关键手段
目前高级驾驶辅助系统中普遍应用的传感器有摄像头和毫米波雷达。在物体的拍摄上，摄像头主要缺点是在暗光环境切换至亮光环境时易出现过曝光、在逆光条件下或摄像头被污渍遮挡便会严重影响其信息采集效果。同时，在物体识别上，由于智能汽车ADAS前置摄像头的主流产品是单目和三目摄像头，其测距原理都是先通过图像匹配进行目标识别（各种车型、行人、物体等），再通过目标在图像中的大小去估算目标距离。在估算距离之前，首先要求准确识别目标，是车、行人、卡车、SUV还是轿车，因此正确识别是正确估计距离的第一步，为此，需要建立并持续维护巨大的示例特征数据库以确保它包含要识别的所有特征数据。在此背景下，遇到未训练过的场景，摄像头很难对距离进行有效判断，从而容易发生事故。
市场空间：远期千亿美金空间，2027年中国市场空间预计超过50亿美金
那么中期的发货量和市场规模会是怎样呢？根据Yole的数据，从出货量来看：2018-2021年，与ADAS有关的激光雷达出货量总共约15.6万件，Yole预计2022年出货量约19.4万件，2027年达到446.1万件，2022-2027年复合增长率87.1%。从市场规模来看：2021年全球激光雷达市场规模约20.7亿美元，其中ADAS市场约1.1亿美元。Yole预计到2027年全球激光雷达市场规模约63.1亿美元，其中ADAS和自动驾驶汽车会分别以73%和28%的年复合增长率增长至20.1/7.0亿美元。
从实际落地情况来看，据我们统计，至2022年底，全球预计共有32款车型发布并搭载激光雷达，其中售价或预计售价在35万以上的为26款，25-35万为5款，25万以下仅1款，其中有近三分之二方案由国内激光雷达厂商提供。同时，激光雷达已成为国内新能源品牌高端车型的普遍配置，平均搭载价格随着国内激光雷达厂商的崛起已有明显下探。我们认为，随着智能化浪潮的进一步深化，激光雷达的渗透率将得以迅速提升。我们通过拆分价格区间，以汽车销售量XL2级以上ADAS渗透率X激光雷达在ADAS方案中渗透率X单车价值量的方法，测算得出2022/2023/2024/2025/2026/2027年国内激光雷达市场规模分别对应2.26/11.37/15.65/21.26/33.92/53.42亿美元。
我们预测的渗透率及市场空间高于Yole的预期：1）由于激光雷达主要用于智能驾驶，所以我们首先估算所有乘用车中L2以及L2+级别辅助驾驶的渗透率；2）然后在配备L2及以上级别辅助驾驶的车辆中估算激光雷达的渗透率，从而算出激光雷达在乘用车整体中的渗透率；3）根据乘用车整体出货量数据以及激光雷达渗透率数据即可得到激光雷达预期出货量；4）最后，量价相乘，根据激光雷达预期售价和预期出货量，测算预期市场空间。我们主要采用以下五点核心假设：
1.价格方面，根据Yole的ASP数据（包含905nm前向雷达与补盲雷达）与我们产业调研数据（1550nm前向雷达），2022年前向905/前向1550/补盲三种雷达ASP分别为600/1150/300美金。随着VCSEL光源逐步替代EEL光源带来成本下降，以及激光雷达大规模量产带来的成本摊薄，我们预计三种激光雷达价格将逐步下降至2027年的476/780/228美金。
2.数量方面，首先预测L2及以上级别辅助驾驶渗透率。根据高工智能研究院2022H1的数据，我们假设2022年L2以及L2+渗透率与上半年保持稳定，预计2022年价位在10万以下/10-15万/15-20万/20-25万/25-35万/35万以上L2及L2+ADAS渗透率分别为0.85%/20.41%/32.55%/53.24%/49.53%/27.41%，我们根据近年来ADAS渗透率提升速度，假设2027年达到25%/45%/65%/82.5%/82.5%/55%，总体渗透率从2022年的26.64%增长至2027年的55.75%。
3.更进一步估算激光雷达在搭载L2以上辅助驾驶车型中的渗透率。根据我们统计，2022年以来，国内新能源厂商35万以上新车型基本做到标配激光雷达或提供激光雷达选项，蔚小理等新势力和北汽、上汽、广汽等厂商均是如此；而国外厂商如BBA、大众、通用、日产等厂商激光雷达量产上车规划集中在2024、2025年。因此我们预计2025年左右，在配备L2的中高端车型中，激光雷达会接近成为标配。我们预计2023年，10-15万/15-20万/20-25万/25-35万/35万以上L2及L2+ADAS方案中激光雷达的渗透率分别为0%/0%/5%/30%/60%，2027年达到10%/25%/50%/85%/90%，对应全部乘用车中激光雷达分价位渗透率4.5%/16.3%/41.3%/70.1%/49.5%，总体乘用车渗透率从2022年的0.70%增长至2027年的23.61%。
4.数量方面除了渗透率，还需要估算单车配备激光雷达的数量。我们预计，到2027年，ADAS雷达方案根据市场定位将主要分为单前向雷达、1前向+2补盲雷达两种方案。
5.最后，乘用车总销量近年来保持相对稳定。中信证券研究部汽车组预计随着疫情与经济情况改善，乘用车整体销量和价格区间将有小幅上升，预计销量将从2021年的2148.2万辆增长至2027年的2507.4万辆。
随着固态雷达方案的持续发展以及部件集中度的提高，单车价值量将会进一步下降，有利于激光雷达的量产使用，同时，随着L2+渗透率的提升以及L3方案的逐渐渗透，我们预计2030年全球激光雷达市场规模将逐步扩大。
我们认为激光雷达行业拐点已至，从定点订单、车型上市量、预计发货量来看，今年较以前均有较大提升，可以说2022年为激光雷达上车元年。根据Yole的统计，从定点订单来看：2018-2021年激光雷达公司共收获29个定点，2022年截至目前已有26个新定点。从搭载车型上市情况来看，从奥迪A8搭载车载激光雷达算起，截至2021年底共有13款上市车型搭载激光雷达。2022年预计有22款搭载激光雷达的新车上市。同样根据Yole，从ADAS发货量来看，截止2021年底，全球共有15.6万台ADAS激光雷达发货，Yole预计2022年有22.1万台。
结合IHSMarkit对于原材料的成本预测，即2025年，一方面由于SPAD和VCSEL的快速降本，另一方面由于扫描结构相对简单，悲观/乐观情况下激光雷达成本会降至305.1/182.2美元，35%毛利率对应单价469/280美元。
我们认为，激光雷达的上车会首先集中在新能源厂商。传统主机厂如奔驰、宝马、奥迪、大众、通用、日产等节奏相对较慢，除在高端车型进行一定试点外，目前量产规划都在2024、2025年。而目前国内新能源厂商在35万以上的高端车上已经做到了普及，如蔚来、理想近年上市的车型ET7、ES7、ET5、L9等都全线标配激光雷达。小鹏、上汽、北汽、广汽的高端车型也都具有搭载激光雷达选项，我们预计这部分市场会在2023年开始集中兑现，并随着传统主机厂的加入在2024-2025年持续增长，参考毫米波雷达以及L2方案的渗透过程，接下来有望下沉到20-35万价格区间，并预计在2025年在该区间达到约31.2%的渗透率。根据高工智能研究院的数据，2022年上半年，中国市场（不含进出口）乘用车搭载前向ADAS上险量为416.7万辆，前装搭载率达到46.8%，L2级上险量237.0万辆，前装搭载率达到26.6%。2019-2022H1，L2渗透率从3.5%增长至26.6%，主要由其价格区间的快速下探导致。根据高工智能研究院的预测，L2的渗透率会在2025年至少达到50%，我们保守估计约43.71%。届时，激光雷达会成为高价格区间内L2级ADAS的标配。
虽然目前激光雷达行业参与者众多，格局看起来非常分散，但是在整个产业链条里，我们依然认为整机是最有投资价值的方向。除了整机的单车价值量高以外，我们还认为长期来看整机的集中度会相对集中，国内CR5可能会高达85%，毛利率可能会达到35%-40%，虽然参与厂商众多，但预计会逐步走向集中化。
第一，激光雷达的上车难度远高于另外两类传感器和众多零部件。第二，由于光学路径设计的非标，激光雷达的算法和整机是一个耦合的关系。第三，头部公司在进行电芯片的SOC整合，长期来看会通过SOC构筑竞争壁垒。投资价值：高壁垒带来高集中度，软硬件耦合预计毛利率区间35%-40%无论是车规难度，还是算法耦合、芯片自研，从投资的视角它们有一个共同的属性，即什么会形成激光雷达行业的壁垒。我们希望通过和其它汽车零部件尤其是摄像头、毫米波雷达、超声波雷达等几类传感器的对比来判断激光雷达未来可能的行业集中度和毛利率区间。对比不同的传感器，我们发现，从摄像头到毫米波雷达，产品复杂度提升，壁垒越来越高，市场集中度也越来越高。在毫米波雷达市场内部也有类似现象，难度较高的前向毫米波雷达市场集中度明显高于角雷达。与之对应，壁垒越高毛利率也越高，例如4D毫米波雷达技术难度和壁垒比普通毫米波雷达更高，对应领域的Arbe公司毛利率也达到了70%附近。
激光雷达与这些传感器对比有更高的技术壁垒和车规级难度，因此我们认为长期来看，激光雷达整机将具有比毫米波雷达和摄像头模组更高的市场集中度，也应当有更高的毛利率。关于激光雷达和毫米波雷达、摄像头的对比，我们会在接下来三节里详细地阐述。如果将视野扩大到整个汽车产业链，激光雷达又应当处于何处？我们对汽车产业链上的A股上市公司以及部分海外公司分行业进行了统计。将公司聚类为20余个行业，制作气泡图，横轴为三年加权平均毛利率，纵轴为三年加权平均净利率，气泡大小为三年行业营收总和（由于海外公司规模较大，业务范围较广，汽车业务通常仅为营收的一部分，我们仅统计了部分汽车业务占比较高的公司）。对比结果呈现的规律仍旧是高壁垒带来高毛利，例如功率半导体、车灯控制等。此外，汽车芯片和算力芯片则有高毛利率。在整个汽车产业链中，我们认为激光雷达整机的壁垒比当前A股大多功率半导体产品（芯片产品较少，模组封装公司占比更高）更高，且也应当高于车灯控制等行业。我们认为，激光雷达的毛利率区间可能在35%-40%左右，净利率约为12%-15%。
此外，如果激光雷达公司能够进一步提供上层算法或ADAS解决方案，其毛利率可能更高。根据各家公司投资者交流会，多数美股激光雷达公司展望未来毛利率处于50%-60%区间。我们理解其毛利率可以拆分为软件和硬件两部分。硬件可以参考Velodyne传感器业务的毛利率，预期在45%左右；软件则主要包含高级ADAS功能，毛利率可以参考经纬恒润的智能驾驶软件方案和Mobileye的芯片加算法方案，分别约为80%和75%。但这一预期的主要问题在于，主机厂未必乐于使用激光雷达厂商提供的ADAS解决方案或算法方案，如果车企更倾向于自己掌握智能驾驶核心算法，则来自于算法的高毛利或难以实现。
车规壁垒：由于复杂的光学和机械结构，激光雷达的DV、PV有着高门槛
极高的上车门槛也使得各厂商在当前没有能力并行开发多款车规级激光雷达。从其它两类传感器来看，前向传感器的规格和性能会远高于侧向和后向传感器，如毫米波雷达，车的正前方一般会搭载LRR（LongRangeRadar，覆盖距离约200-250米），而在侧向会搭载MRR（MiddleRangeRadar，覆盖距离约100米）或SRR（ShortRangeRadar，覆盖距离小于30米）；又如摄像头，特斯拉的前摄达到130万像素，而侧向翼子板和B柱的摄像头仅为30万像素。然而我们在激光雷达上看到了不一样的配置。比如长城的沙龙机甲龙上搭载了4颗华为的激光雷达，前向、侧向、后向为完全相同的规格；广汽埃安上搭载了3颗速腾聚创的激光雷达，前向和两个侧向激光雷达的规格也完全一样。这从侧面也验证了当前车规级激光雷达确实有着很高的门槛。
算法壁垒：光学路径设计非标使得激光雷达整机和算法必须是耦合的关系
投资者比较关心的一个问题是摄像头模组没有高毛利率，激光雷达与摄像头模组有多大区别，会不会和摄像头模组一样没有高毛利？应该说两者的本质差异比较大。摄像头的封装比较简单，标准化程度很高。
芯片壁垒：头部的激光雷达公司将在电芯片层面进行垂直一体化
随着激光雷达自身的不断发展，算法不断成熟，其算法演进也比以前更加稳定。随着大量车型开始搭载，激光雷达也开始从实验性质的产品逐渐转变成工业产品，客观上软件的变动也变得更小。在这样的情况下，用SoC的形式将相对成熟的算法固化在电路中，提升集成度，降低成本成为当前激光雷达厂商的考量。而且，随着出货量增加，为其专门设计一款SoC也成为了可行的选择。在可见的未来，诸多固化在FPGA中的算法、用于电机控制的DSP等都可能集成到SoC中，从而减少FPGA的使用量，降低成本。在毫米波雷达中，SOC化的过程早已完成。
由于FMCW激光雷达面临激光器成本高、窄线宽线性、光波导器件表面公差难控制等一系列问题，我们认为3-5年之内难以成为实际落地方案，因此在供应链的探讨中，我们只讨论TOF激光雷达，不对FMCW的激光器、调制器等部件展开论述。如上一章所述，我们认为激光雷达整机将有较高的集中度，因此供应链投资应当围绕头部激光雷达公司的供应链中有核心壁垒的器件展开。由于激光雷达目前处于发展早期，供应链的变化具有很大的不确定性，因此寻找头部激光雷达公司供应链的变化或将成为未来几年激光雷达投资的重点工作。
发射端：国产激光芯片从VCSEL开始突破，快慢轴准直有较高壁垒
在激光雷达中，发射端是价值量最高、壁垒最高的环节之一。在发射端中，随着国内产业链崛起以及产业的整体技术路线调整，905nmVCSEL激光芯片等产品有望在市场实现突破。此外，1550nm光源也具备独特优势，与主流的905nm形成错位竞争，未来随着FMCW测距路线的逐步发展，预计其份额还有进一步增长的空间。
光源：905nm走向VCSEL大势所趋，1550nm实现错位竞争
1、为什么是905nm与1550nm？自然传播窗口与产业链成熟度共同决定
首先，为何有905nm与1550nm两条路线，而不是其他波长？这首先受到激光传播窗口的限制。大气吸收谱限制了哪些激光波长能够在空气中使用，比如300nm以下的短波会被臭氧吸收，1微米以上的红外波长又经常会被水蒸气吸收，所以激光器通常只能在少数特定窗口工作。
2、选择905nm还是1550nm？允许的峰值功率高使得1550nm有探测优势，材料体系使得905nm有成本优势
在905nm与1550nm光源中如何做选择？主要还是取决于需求。激光雷达用户对激光雷达的首要需求就是看得远（发光功率大）、看得清（分辨率高，激光器点频高）。激光雷达需要看多远？主要取决于制动距离。在通常的柏油路面上，120km/h条件下，制动距离接近130米，所以需要确保探测距离在制动距离之上，才能在高速场景下保障安全。
既然探测距离主要跟激光的功率有关，那么905nm激光雷达为什么不通过增加功率来提升探测距离呢，这里遇到的主要挑战是人眼安全。所谓人眼安全就是激光雷达不能明显加热人的眼球结构，不能烧坏视网膜、晶状体、玻璃体、角膜等重要的光学结构。视网膜是视神经的延伸，如果损坏将直接导致视力永久性损失。晶状体、玻璃体等前部光学部件如果损坏，则可能导致白内障等病症，同样会导致视力严重损失。
基于以上原因，在连续波情况下，1550nm激光的人眼安全功率达到905nm的10倍，如果是瞬间发光则倍数更多，如果发光控制在纳秒级别（激光雷达通常一个脉冲只有几个纳秒），那么1550nm激光人眼允许的强度可以更高。
所以，905nm激光功率不能再大幅增加的原因在于人眼安全，1550nm的探测距离优势将继续保持。然而，1550nm激光器的短板是其成本更高。905体系近红外激光器发展较早，是基于GaAs材料体系的（其他近红外激光器如850/865nm、1064nm等也使用GaAs类材料），最早的LED（半导体发光二极管）、最早的半导体激光器都是基于GaAs开发的，可以说产业十分成熟，成本已经很低。而另一条路线1550所使用的激光器种子光源材料为InGaAsP，需要基于InP体系开发，一方面其发展比GaAs要晚一些，另一方面In元素本身也更稀有，成本也更高。根据ChemicalBook网站的数据，铟的地壳丰度只有百万分之0.05，与银相近，其稀有性决定了其价格必然较高。Yole对InPEEL、GaAsVCSEL、GaAsEEL的成本进行了对比（由于反射效率、散热效率等物理层面问题，InP体系目前没有实用的VCSEL激光器）。橙色部分显示的是晶圆基片的成本，从中可见，虽然6寸晶圆的面积是4寸晶圆的2.25倍，但是4寸的InP晶圆基片成本却比6寸GaAs晶圆基片贵3倍多，如果换算成单位面积成本，那么差距就更大了。
3、905nmEEL，欧司朗一家独大局面暂难改变
905nm路线又分为EEL和VCSEL，目前全球和国内的905nmEEL的光芯片基本采用了欧司朗的光芯片。除了有先发优势外，另一大原因就是欧司朗后来在低温漂EEL上通过专利构筑了自己的优势，而温漂是激光雷达的一个很大的挑战。
4、低成本，VCSEL取代EEL大势所趋
虽然目前激光雷达领域的光源还是以EEL为主，但在905nm波长上，随着多结工艺提升了发光功率，VCSEL替换EEL的趋势越来越明显，国内激光芯片企业迎来发展机遇。VCSEL取代EEL的首要原因是成本，由于VCSEL是上表面发光而不是侧面发光，不需要在侧面进行太多加工，只需要按照正常的半导体加工工艺批量处理即可。而EEL是侧面发光，所以在形成晶圆后还需要进行切割，分别对每个激光器的侧表面进行处理、镀膜，无法按照现有半导体工艺来一次性处理整个晶圆的激光器，成本较高。按照Yole的统计，EEL的后道处理工序成本比VCSEL高了一倍以上。如果再考虑给EEL增加DBR，就需要在EEL侧面沉积多层晶体，成本会进一步提高。
5、为什么激光雷达里不需要加装TEC
另一种解决温漂的思路就是主动对激光器进行温度调节，正如现在的新能源车往往会对锂电池进行热管理。但这一思路更加凸显了VCSEL路线的优越性。在需要维持光波长精确的场合主动进行热管理往往需要增加TEC（半导体制冷器，Thermo-ElectricCooler）。针对激光雷达进行冷却，然而加装单个TEC的功耗往往在2-3W的水平，多个激光器这一功耗水平对于平均功耗只有十几瓦水平的激光雷达来说是一个不小的负担。此外，增加TEC本身也会带来额外的成本开支，由于目前EEL激光器已经解决了温漂问题，VCSEL激光器天然温漂就比较小，因此与光模块不同，在激光雷达里不再需要加装TEC。
6、快慢轴准直：单激光器配备1-2个准直镜，市场规模有望媲美手机镜头
发射端除了光源以外，另一类重要部件就是光学器件，其中最重要的一类就是用于对激光器的光路进行校准的器件，在激光雷达整机中的价值量通常能够达到10-20美金的水平，市场空间也较为广阔。为什么需要对激光器发出的光进行校准？因为真实的激光并不是许多人想象当中的笔直的光束，而是存在着发散角的，尤其是半导体激光器，发散角非常大。由于半导体激光器体积小，谐振腔小，对光束的筛选作用比较弱，而且发光面积小，发出的光线会发生衍射，所以对于EEL来说通常射出的都是椭圆锥形光束，如果对着墙面照射则会打出一个椭圆形光斑，其中椭圆形长轴通常称为快轴，短轴通常称为慢轴，快轴方向发散角可能达到25-50度左右，慢轴方向发散角也可能有十几度到二十度。VCSEL激光器的光束也会呈现圆锥形发散，发散角可以达到20度左右。如果采取这样的光束直接照射，则能量会很快分散殆尽，无法进行有效探测。
另外，半导体激光器由于谐振腔的筛选能力不够强，还存在光束质量问题，也就是光斑的强弱分布不均（存在多横模），且在主要光斑周围还有少量剩余能量（拖尾效应），所以有时也需要进行调整。针对拖尾问题，经常采用光阑将主光斑之外的少量光束舍弃。
镭神智能的一款激光雷达发射模组中采用8个EEL激光器，在每个激光器的出光口直接安装1个快轴准直镜，体积更小，仅有亚毫米尺度，肉眼基本无法直接分辨。
而针对光学校准，1550nm路线再次展现了其优势。由于1550激光雷达使用光纤激光器，而光纤（通常使用单模光纤）本身就具有极强的光学校准能力，因此1550nm激光器的光束质量较高，输出的几乎是完美的圆形高斯光斑。同时其发散角也较小，根据武汉理工大学张睛等人的研究，圆光纤的发散角只有6度多，通常只需要在光纤后加一个普通的球面凸透镜即可。
此外，对于绝大多数激光雷达，在接收光路上通常都需要用凸透镜进行光线汇聚，将从目标处反射回来的平行光汇聚在接收器所在的较小面积上。对于部分短距离flash激光雷达，准直需求将变为光场强度均匀化以及光束视场角扩大的需求，因此会对光场匀化器、光束扩散器等光学元件产生需求。随着激光雷达行业发展，预计对光学器件的需求将稳定持续增长。快轴准直镜将有较大需求，此外慢轴准直镜、快慢轴准直一体化透镜、球面透镜等也将有较多市场需求。未来若激光雷达达到较高渗透率，按照单车1前向2侧向的配置，单台激光雷达光学元件价值按照10美元计算，则全球市场规模有望超过百亿人民币，与手机镜头相近。
散热与无热化设计：避免产生光路变化，保障激光器高点频
发射端除了发光、校准光之外，还需要保障持续可靠工作，最主要的就是尽量避免发热的影响。如果发热得不到有效控制，则温度上升，不仅会导致激光器温漂，还会导致其他元件变形，对光路产生影响。由于功耗原因，通常不在激光雷达中进行主动降温，因此就需要考虑散热设计与无热化设计。所谓无热化，主要是指补偿设计，当温度发生改变，光学器件发生形变，但系统中不同部件的形变效果几乎恰好抵消，使得光学系统的效果几乎不受温度影响。在激光雷达中，通常主要的发热部件就是芯片和激光器，针对芯片，通常采用导热胶或导热硅脂等方式进行充分散热，以免热量影响自身以及其他部件工作。
实现良好的散热对于提高激光器点频具有重要意义，从而能够打破帧率、分辨率、视野构成的不可能三角。针对大功率激光器主要是采用热沉进行散热，此处热沉（heatsink）通常是指一些能够持续吸收热量或者将热量传导走而又保持温度稳定的物体，在激光器当中通常指散热材料。无热化的方法不尽相同，例如可以采取径向折射率不同的材料制作透镜来减弱温度的影响，或者采用带有记忆特性的材料来让光学元件之间产生相对位移，从而抵消形变的影响等。
接收端：905nm走向SiPM，1550nm使用APD，PDE与可靠性是关键
而SiPM（SiliconPhoto-Multiplier，硅光电倍增管，滨松也称为MPPC，多像素光子计数器）就是一组并联的SPAD，用于弥补SPAD对光强感知能力不足的问题。由于SPAD只需1个光子就会发生雪崩，同时有100个光子入射和1个光子入射并不会带来什么区别。为了解决这一问题，直接将大量SPAD并联，通过发生雪崩的SPAD数量即可判断光强。如今使用SPAD探测器的激光雷达通常都会直接使用SiPM，而不是单个的SPAD。
APD：低成本高可靠仍有价值，1550路线需使用APD
早期由于SPAD技术成熟度不足，激光雷达通常使用APD作为接收器。本次拆解的较早型号的镭神CH32，其接收端芯片使用了一列APD。
展望未来，APD一个较为确定的应用场景是1550路线的激光雷达。由于硅材料的限制，SiPM通常只能探测波长在1100nm以下的光子，对于1550nm的光子力有不逮。探测1550nm的光子通常需要InGaAs/InP系列材料，此类材料内部缺陷相对较多，如果制程SPAD，则其暗计数率（DCR，每秒在无光条件下由于材料内部热载流子自行引发雪崩的次数）较高，所以通常采用APD。目前在1550nmAPD领域，我国已有企业布局，例如芯思杰为镭神智能开发阵列SPAD，也正在和国内其余头部激光雷达在合作。
近年来SiPM技术成熟度日渐提高，其高灵敏度的特性已经得到业界充分认知，越来越多的激光雷达接收端开始采用SiPM。例如速腾M1的接收端就采用了滨松的SiPM。
SPAD/SiPM路线面临的一个比较明显的问题是自然光干扰，尤其是强烈日光的干扰。由于日光是连续谱，几乎涵盖了所有激光雷达的工作波长，所以仅靠滤光片是无法完全滤除阳光的，强烈的阳光入射会导致SiPM中多个SPAD单元饱和，并且在恢复初始状态前都无法吸收光子，因而有可能漏掉真正的反射信号。
所以在强烈的日光下，使用SPAD/SiPM的激光雷达经常会出现探测距离明显下降的问题。虽然目前已有一些算法进行日光干扰的处理，但往往效果并不完美，有时还会引入额外噪声，所以SPAD对自然光的处理仍然是一个难题。目前SPAD/SiPM领域主要被索尼和滨松占据，安森美也有一定份额。国际厂商在光子探测效率PDE（PhotonDetectionEfficiency）、可靠性（包括暗计数率DCR、后脉冲、串扰等）方面占据领先优势，其中索尼在PDE和分辨率方面占据优势，推出了100k像素的IMX459，而滨松在可靠性方面积累深厚，新产品串扰发生率只有前代的不到十分之一，暗计数也实现了减半。
扫描端：转镜的核心壁垒在时序控制算法，MEMS振镜有较高难度
目前市面上主流的长距离激光雷达扫描方式为转镜类和MEMS类，我们预计在短期内这一局面仍将持续。
转镜：简单可靠，目前最容易通过车厂认证的路线
转镜是目前应用最广的路线，包括禾赛、华为、图达通、镭神智能等大多数厂商都有采用转镜路线的产品。转镜路线的核心要素是电机以及针对特定波长高反射率的镀膜反射镜，通常转镜只需保证匀速旋转即可，无需变速或其他特殊控制，整体难度不高。具体方案上，转镜可以单独工作，也可以搭配振镜，或采用线光斑扫描等方式。我国市场上，鸣志电器、湘油泵等厂商得益于电机技术基础，在转镜领域有一定储备。
单一转镜：采用不规则棱镜方式实现多线束扫描
单个转镜是最为简单的方案，比如镭神智能的32线转镜雷达，就是通过8个EEL激光器和一个四面倾角略有不同的转镜来实现的32线扫描。从测量数据可见，其使用的转镜底边各个棱长略有不同，导致每一面并不是规整的矩形，四面镜子存在大小不同的倾角。
转镜+振镜扫描：改变振镜转速与激光器点频制造ROI
图达通的此种设计的一大优势在于能够灵活调节ROI。垂直方向上，可以设定振镜在某一角度区间内旋转较慢，则对应的范围内扫描点将会更密集。同时在一个特定的水平视场角内也可以设定ROI，这是通过改变激光器点频来实现的，由于转镜的转速是恒定不变的，因此只需周期性提升激光器点频。
转镜+线光源：华为/禾赛的新路线
转镜与线光斑的组合是一种较新的组合。华为在其新款激光雷达上采用该路线，由8个半导体激光器充当光源，并经过光学器件的整型成为均匀的线光斑。根据禾赛科技招股说明书，其芯片化V1.5方案与当前的AT128较为相似，而芯片化V2.0产品采用的是转镜+线光源方案，意味着禾赛科技也有意向开发线光斑产品。
线光斑路线的优势在于发射的是连续的线光斑，因此垂直方向的分辨率非常高，而且如果需要进一步增加垂直分辨率，只需增加接收端的分辨率，无需增加激光器（发射端分辨率约等于无限），升级成本更低。线光斑路线的挑战在于，一方面需要全新的光学设计和算法设计，另一方面线光斑要求较大的出入光窗口，因此受到外界自然光的干扰也相对强烈一些。由于光路的可逆性，点光源路线的激光雷达，只有与当前发射光线角度近乎完全相同的外界光线才能进入接收端，而对线光源激光雷达而言，当前扫描到的一条竖线上的外界光线都可以进入接收端，显然干扰光的数量远多于点光源路线。而且由于线光斑的能力更为均匀，也就更为分散，因此接收端往往也需要使用更为灵敏的SPAD/SiPM，受到阳光的干扰也就更为严重，会出现强光下探测距离下降的情况。
MEMS振镜：尺寸较小，平衡性能与体积
MEMS振镜是另一种主流路线，具备体积较小的优势。按照驱动方式，MEMS可以分为静电式、电磁式、电热式、压电式，但目前市面上主要只有静电式和电磁式两类，后两类属于实验室产品。在这两类之中，电磁式无需高电压驱动，无需升压电路，而且驱动力明显大于静电式（可以驱动更大的镜片，使激光束可以始终完全击中大幅摆动的镜片），扫描范围也明显更大，所以目前电磁式MEMS是激光雷达的主流。
由于MEMS振镜振动的角度范围比较有限，通常只有10余度，带动光线扫过的角度也只有二十几度，所以需要5个激光器各自负责20多度的一个扇区，拼合起来实现与转镜路线相同的水平视场角。
MEMS领域，国内希景科技、英唐智控、知微传感等公司都有产品发布。国际上诸如滨松、Mirrorcle，以及被英飞凌收购的innoluce等都有产品发布，但滨松的产品直径较小，频率较高，并非直接面向激光雷达场景，innoluce产品也是小直径高频率的类型，Mirrorcle则主要擅长静电驱动型MEMS。国内厂商中，希景科技是速腾的全资子公司，也是其产品提供方，根据我们的现场测量，其产品长轴直径达到7毫米，官网显示其快轴频率为1.2-1.3kHz，抗50个g以上的冲击，较为适合激光雷达的需求。
双楔形棱镜：低成本设计，最有利于低价的方案
双楔形棱镜是大疆主要采用的扫描方案，其由两块同轴放置的楔形棱镜组成，随着两个棱镜以不同速度旋转，将在前方扫出类似菊花的图样，其原理类似万花筒。这一方案最大的优势在于成本低、节约激光器和接收器，LivoxMid-40官网售价仅599美金，而其最大的劣势在于帧率不足，外圈扫描点数不足。大疆新推出的高端车载产品LivoxHAP（官网售价1389/1599美金）仍采用这一原理，不同点在于水平方向的扫描宽度明显增加了。
信号处理：LD驱动与TIA属必需品，FPGA主要进行时序控制和算法
LDDriver：越快越好，最大化利用瞬时功率的选择
TIA：高速运放，SiPM仍需使用
在接收端，APD或SiPM接收到光子后产生电流，理论上通过这个电流即可获知光强，然而实际上尽管反射光信号已经经过了SiPM或APD的放大，却仍然较小，通常需要再次放大。而且光电传感器输出的是电流信号，不利于与数字电路相融合，如果将其转化为电压信号，则一方面方便数字电路处理，另一方面也能够减小功耗。完成放大和电流转电压（“跨阻抗”或“跨阻”的由来）任务的就是跨阻放大器TIA（transimpedanceamplifier），属于高速运放的一种。