激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈上游主要有激光器、探測(cè)器、模擬芯片、FPGA主控芯片、光學(xué)組件，這些元件構(gòu)成了激光雷達(dá)的激光發(fā)射系統(tǒng)、光電接收系統(tǒng)、信號(hào)采集處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，共同實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)對(duì)目標(biāo)物體的探測(cè)功能。中游市場(chǎng)按照所生產(chǎn)激光雷達(dá)在掃描系統(tǒng)所使用不同技術(shù)路線(xiàn)可分為機(jī)械式激光雷達(dá)、MEMS激光雷達(dá)、Flash激光雷達(dá)和OPA激光雷達(dá)等，最后應(yīng)用到下游汽車(chē)行業(yè)等領(lǐng)域。

（2）測(cè)距方式：ToF為當(dāng)前主流，F(xiàn)MCW仍處于發(fā)展期

ToF與FMCW能夠?qū)崿F(xiàn)室外陽(yáng)光下較遠(yuǎn)的測(cè)程（100~250m），是車(chē)載激光雷達(dá)的優(yōu)選測(cè)距方法。ToF即飛行時(shí)間測(cè)距方法，通過(guò)測(cè)量光等信號(hào)在發(fā)射器和反射器之間的“飛行時(shí)間”來(lái)計(jì)算出兩者間距離。FMCW測(cè)距方法通過(guò)發(fā)送和接收連續(xù)激光束，把反射光和本地光做干涉并利用混頻探測(cè)技術(shù)來(lái)測(cè)量發(fā)送和接收的頻率差異，再通過(guò)頻率差換算出目標(biāo)物的距離。

ToF是目前市場(chǎng)上車(chē)載中長(zhǎng)距激光雷達(dá)的主流方案，ToF激光雷達(dá)系統(tǒng)主要包括發(fā)射模塊、接收模塊、控制及信號(hào)處理模塊和掃描模塊。FMCW激光雷達(dá)整機(jī)和上游產(chǎn)業(yè)鏈仍處于發(fā)展期。FMCW與ToF技術(shù)相比具備靈敏度高、探測(cè)距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、能夠直接測(cè)速的優(yōu)點(diǎn)，但在短期很難達(dá)到較高集成度的情況下，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)成本較高，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)的硅光芯片化有望推動(dòng)成本下降或?yàn)榘l(fā)展趨勢(shì)。

（3）發(fā)射模塊：有望實(shí)現(xiàn)發(fā)射端的VCSEL取代EEL，F(xiàn)MCW光源處于發(fā)展期

在激光雷達(dá)芯片化架構(gòu)趨勢(shì)下，發(fā)射端逐漸采用平面化的激光器器件。EEL因具備高發(fā)光功率密度被廣泛用作激光發(fā)發(fā)射器器件，EEL發(fā)光面位于半導(dǎo)體晶圓的側(cè)面，需經(jīng)過(guò)繁復(fù)地處理后才能使用，工藝上依賴(lài)人工裝調(diào)難以標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。而VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）發(fā)光面與半導(dǎo)體晶圓平行，在工藝上與EEL相比更具優(yōu)勢(shì)；并且近年來(lái)國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)了多層結(jié)VCSEL激光器將其發(fā)光功率密度提升了5~10倍，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的VCSEL激光器發(fā)光密度功率低的缺陷。未來(lái)VCSEL有望逐漸取代EEL，并且激光發(fā)射器的波長(zhǎng)有望從905nm向1550nm演進(jìn)。

FMCW激光雷達(dá)的光源不同于ToF激光雷達(dá)，窄線(xiàn)寬的線(xiàn)性調(diào)頻光是實(shí)現(xiàn)相干檢測(cè)的基礎(chǔ)。目前商用的能夠?qū)崿F(xiàn)窄線(xiàn)寬輸出的激光器有四種類(lèi)型：分布式反饋激光器（DFB）、分布式布拉格反射激光器（DBR）、外腔激光器以及通過(guò)窄線(xiàn)寬激光器的種子元加上外調(diào)制的方案。

上述四種解決方案各自存在問(wèn)題，DFB激光器、DBR激光器頻率功率起伏大、線(xiàn)性度差，外腔激光器量產(chǎn)困難，外調(diào)制方案各項(xiàng)性能最優(yōu)，但成本過(guò)高難以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。同時(shí)，以上方案還共同存在功率不足的問(wèn)題。FMCW激光雷達(dá)的光源解決方案仍處于發(fā)展期。

（4）掃描模塊：混合固態(tài)方案是當(dāng)前上車(chē)的主流

根據(jù)掃描系統(tǒng)方案，激光雷達(dá)可分為機(jī)械式、混合固態(tài)（包括轉(zhuǎn)鏡式、MEMS）和全固態(tài)（包括Flash和OPA）。基于ToF方案的混合固態(tài)方案是當(dāng)前上車(chē)的主流。混合固態(tài)激光雷達(dá)比機(jī)械式成本低、比純固態(tài)(OPA、FLASH)方案成熟，易實(shí)現(xiàn)商業(yè)化推廣，是第一個(gè)通過(guò)車(chē)規(guī)級(jí)規(guī)定、成本可控、滿(mǎn)足車(chē)企性能要求、可實(shí)現(xiàn)批量供貨的技術(shù)方案。目前混合固態(tài)激光雷達(dá)包括轉(zhuǎn)鏡、棱鏡、MEMS等，均采用ToF方案。

（5）探測(cè)模塊：SPAD/SiPM具有更高靈敏度

激光探測(cè)的核心器件是光電探測(cè)器，能把光能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，主要要求包括頻帶寬、靈敏度高、線(xiàn)性輸出范圍寬、噪聲低等。激光雷達(dá)探測(cè)器主要分為光電二極管（PD）、雪崩二極管（APD）、單光子雪崩二極管（SPAD）和硅光電倍增管（SiPM）四種，APD目前是激光雷達(dá)的主流探測(cè)器。

SPAD工作在蓋革模式，能夠達(dá)到106量級(jí)的增益。SiPM由SAPD陣列并聯(lián)組成，與APD相比，SPAD/SiPM具有靈敏度高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。SPAD/SiPM可探測(cè)距離超過(guò)200m、5%的低反射率目標(biāo)，在明亮的陽(yáng)光下也能工作，在具備較高分辨率的同時(shí)可采用小光圈與固態(tài)設(shè)計(jì)集成到汽車(chē)中，正成為新興激光雷達(dá)探測(cè)器。