国内汽车激光雷达龙头（Flash激光雷达的五个核心问题）

Flash激光雷达从原理上来讲类似于摄像头，不同点在于Flash激光雷达接收其发射的主动光，而摄像头是接收环境反射的被动光，所以前者多了一个发射模块，今天小编就来说说关于国内汽车激光雷达龙头?下面更多详细答案一起来看看吧!

国内汽车激光雷达龙头

Flash激光雷达从原理上来讲类似于摄像头，不同点在于Flash激光雷达接收其发射的主动光，而摄像头是接收环境反射的被动光，所以前者多了一个发射模块。

由于Flash激光雷达没有任何扫描部件，所以相比于机械旋转和半固态激光雷达非常容易过车规。大陆集团推出的SRL121、HFL110（搭载至丰田雷克萨斯），ibeo推出的三款next长中短距激光雷达（获得长城汽车定点）、Ouster推出的DF系列激光雷达均属于Flash激光雷达。

对于用于前向远距离探测的激光雷达，如果能够同时实现“看得远”、“看得清”、“看得广”即为性能优异。“看得远”要求探测距离至少达到150m@10%反射率及以上，探测距离主要受VCSEL芯片光功率密度、SPAD灵敏度（PDE、暗计数率）、光学系统准直效果（发散角）、角分辨率四大因素影响；“看得清”要求角分辨率要达到0.2°及以下，帧率要足够高至少为10Hz以上，角分辨率主要受接收视场角和SPAD像素数影响；“看得广”指视场角足够大，要求水平和垂直视场角至少达到120°×20°，主要由焦距和SPAD尺寸所决定，但同时会受角分辨率约束。Flash激光雷达现在还无法在保证“看得清”的前提下，同时达到“看得远”和“看得广”，因此作为前向主雷达技术还未成熟，但作为中短距补盲激光雷达技术上已经成熟。

Flash激光雷达更适合用VCSEL主要原因在于：VCSEL相较于EEL具备更大的发光面积，视场角可以做得比较大；如果把EEL用在Flash上则光学设计会很复杂，需要好的光学设计去扩散EEL发出来的光。但是VCSEL作为Flash激光雷达光源最大的问题在于光功率密度不够，目前最高水平的VCSEL光功率密度为1400W/mm2（Lumentum5层结VCSEL），而EEL最高已经到60000W/mm2（欧司朗3层结EEL）。而发射功率每提高1倍，则激光雷达探测距离将提升19%。

激光雷达厂商在选择光电探测器时，有三种选择：APD（雪崩二极管）、SPAD（单光子雪崩二极管）和SiPM（硅光电倍增管）。APD最大的问题在于增益不够，典型增益是100倍；而SPAD和SiPM的光电增益在106以上，可以提高光电探测器的信噪比，十分灵敏。另一方面，由于Flash激光雷达角分辨率主要受限于像素数量，因此单位面积能够达到很多像素数量的SPAD是更优于SiPM的选择。

（1）Flash没有扫描模块。（2）Flash激光雷达发射光学系统相比于其他种类激光雷达，对发射视场角和光的均匀度有比较高的要求，但是不需要“准直”减小发散角；但是机械旋转和半固态激光雷达要求尽可能准直光束。（3）三类激光雷达接收光学系统差不多。

我们认为要达到以下几个条件，Flash激光雷达才能作为前向主雷达：（1）VCSEL光功率密度提升至1750 W/mm2，SPAD的PDE提升至30%时，Flash激光雷达的探测距离可以提升至200m（以Ibeo Next为基准）。（2）SPAD像素数达到44万像素以上，可以在保证远距离探测所需要的角分辨率0.09°x0.07°的前提下，FOV能提升至120°x25°，而目前像素数最高的是索尼IMX459，仅11万像素。但是Flash作为中短距补盲激光雷达技术上已经成熟，我们测算规模化量产价格为1500元，是整车厂相对还能够接受的价格。

VCSEL芯片主推长光华芯（申万电子覆盖），SPAD和 Flash激光雷达Tier1建议关注奥比中光，VCSEL面阵发射模组主推炬光科技（申万电子覆盖），光学元器件主推永新光学（申万通信覆盖）、炬光科技、舜宇光学（申万电子覆盖）。

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我们认为Flash激光雷达作为中短距补盲雷达技术上已经成熟；但是如果作为长距离探测的前向主雷达，技术上成熟还需满足一下条件：（1）VCSEL光功率密度提升至1750 W/mm2，SPAD的PDE提升至30%时，Flash激光雷达的探测距离可以提升至200m（以Ibeo Next为基准）。（2）SPAD像素数达到44万像素以上，可以在保证远距离探测所需要的角分辨率0.09°x0.07°的前提下，FOV能提升至120°x25°，而目前像素数最高的是索尼IMX459，仅11万像素。

经测算我们认为未来Flash激光雷达规模化量产价格大约接近1500元（假设毛利率30%），其中950元是BOM成本（发射、接收、光学、IC分别为200元、300元、300元、150元）、18元是人工费用、55元为制造费用。

由于将EEL用于Flash激光雷达很难用好的光学设计去扩散EEL发出来的光，所以一般选择VCSEL作为Flash激光雷达光源。但是VCSEL由于发光面积是EEL的几十倍，因此光功率密度远不及EEL（VCSEL目前最高为1400W/mm2，而EEL最高已经到60000W/mm2），因此导致其探测距离受限。另一方面，SPAD的灵敏度还有提升空间，若PDE提高1倍，即最小可探测功率减小50%，则激光雷达探测距离将提升19%。滨松光子计划将PDE从2019年的7%在2023年提升至20%以上，后续Flash激光雷达的探测距离有希望进一步提升。

由于APD增益不如SPAD，SiPM像素数不如SPAD，因此一般选择SPAD作为Flash激光雷达的探测器。如果要看清150m处及更远物体，角分辨率需要保证在0.1°左右，但是角分辨率是视场角和像素数之比，现在像素数最高的SPAD是索尼IMX459，为11万像素，还无法在保证足够角分辨率的情况下，使得视场角达到120°x25°。

整车厂所普遍愿意往中低端车去渗透的激光雷达价格为100-200元，经测算我们认为Flash激光雷达由于没有扫描部件容易芯片化和规模化量产，其大规模量产价格大约在1500元，如果上述技术条件成熟，可作为理想的前装量产激光雷达。

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