一文聊聊禾賽科技激光雷達(dá)技術(shù)

禾賽科技（HesaiTechnology）最初是一家專注于激光氣體分析儀的企業(yè)，利用激光遙測(cè)原理進(jìn)行天然氣泄漏檢測(cè)。2015年底，公司果斷“轉(zhuǎn)道”，將手頭在光學(xué)和電路設(shè)計(jì)上的技術(shù)積累應(yīng)用到車載激光雷達(dá)領(lǐng)域。2016年10月，禾賽發(fā)布了國內(nèi)首款32線激光測(cè)距雷達(dá)Pandar32，正式進(jìn)軍智能駕駛賽道。隨著2017年4月推出的Pandar4040線高性能產(chǎn)品問世，禾賽打破了美國Velodyne和德國Ibeo的壟斷地位，在美國加州L4自動(dòng)駕駛市場(chǎng)贏得了超過三分之一的客戶。同年7月，公司成為百度Apollo自動(dòng)駕駛計(jì)劃的50家戰(zhàn)略合作伙伴之一，為百度定制開發(fā)環(huán)境感知套件。

此后，禾賽延續(xù)“由高打低”的戰(zhàn)略，專注于高線數(shù)、高性能激光雷達(dá)，不斷累積技術(shù)優(yōu)勢(shì)。到2021年，公司推出了面向高級(jí)輔助駕駛（ADAS）前裝量產(chǎn)的半固態(tài)激光雷達(dá)AT128，并在同年底宣布獲得理想汽車、集度汽車、高合汽車、路特斯等國內(nèi)外主機(jī)廠共計(jì)數(shù)百萬臺(tái)的定點(diǎn)訂單。這一系列關(guān)鍵決策和產(chǎn)品積累，使得禾賽很快崛起為“智駕之眼”領(lǐng)域的巨頭。

從“氣體檢測(cè)設(shè)備生產(chǎn)商”到“智駕之眼巨頭

憑借敏銳的戰(zhàn)略眼光和扎實(shí)的技術(shù)積累，禾賽迅速確立了全球龍頭地位。根據(jù)行業(yè)研究機(jī)構(gòu)Yole的數(shù)據(jù)，2024年公司在全球L4自動(dòng)駕駛和ADAS激光雷達(dá)市場(chǎng)的份額分別達(dá)到61%和26%，均居行業(yè)首位。2020–2024年間，禾賽的激光雷達(dá)出貨量連續(xù)4年翻倍增長，2024年實(shí)現(xiàn)了非公認(rèn)會(huì)計(jì)準(zhǔn)則（Non-GAAP）年度盈利，是全球首家也是唯一一家在激光雷達(dá)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全年盈利的上市公司。這一成績(jī)既得益于市場(chǎng)對(duì)高端感知系統(tǒng)需求的急劇增長，也歸功于禾賽持續(xù)的自主研發(fā)和成本優(yōu)化，使其產(chǎn)品在性能和價(jià)格上兼具競(jìng)爭(zhēng)力。在公司不斷擴(kuò)大的業(yè)務(wù)版圖中，智能汽車感知是核心。

2024年中國乘用車前裝搭載ADAS激光雷達(dá)約160萬臺(tái)，其中禾賽以約28.7%的市場(chǎng)份額位列第二，僅次于速騰聚創(chuàng)；公司預(yù)計(jì)2025年出貨量將達(dá)到120–150萬臺(tái)，同比顯著增長。與此同時(shí)，禾賽在高級(jí)自動(dòng)駕駛（L4）領(lǐng)域與全球前10強(qiáng)的8家合作，自動(dòng)駕駛感知方案客戶遍布北美、歐洲和中國。在海外市場(chǎng)，禾賽始終堅(jiān)持全球化拓展策略：公司在歐美等地實(shí)現(xiàn)規(guī)?；杖?，2024年海外收入占比達(dá)25.7%（其中北美約占13.5%）；近期還與一家歐洲頂級(jí)主機(jī)廠達(dá)成多年獨(dú)家定點(diǎn)合作（覆蓋燃油車和新能源車多個(gè)車型），最新款奔馳CLAL2++高階駕駛系統(tǒng)就采用了禾賽的激光雷達(dá)?？梢哉f，禾賽憑借全球化布局與技術(shù)優(yōu)勢(shì)，正成為自動(dòng)駕駛和汽車安全領(lǐng)域不可或缺的感知系統(tǒng)供應(yīng)商。

激光雷達(dá)的核心原理是發(fā)射激光脈沖、接收反射信號(hào)并測(cè)量飛行時(shí)間來計(jì)算距離，從而構(gòu)建空間點(diǎn)云。每發(fā)出一束激光并成功接收，就能感知到空間中的一個(gè)點(diǎn)；為了精細(xì)刻畫周邊環(huán)境，激光雷達(dá)通常需要每秒掃描上百萬個(gè)點(diǎn)。禾賽的激光雷達(dá)包含兩個(gè)核心模塊：發(fā)射模塊（TX）和接收模塊（RX）。

激光雷達(dá)模塊組成

TX模塊包括激光器及其驅(qū)動(dòng)電路，用于發(fā)射光脈沖；RX模塊包含光電探測(cè)器以及信號(hào)放大和處理電路，用于接收反射光并提取距離信息。無論是機(jī)械旋轉(zhuǎn)式雷達(dá)，還是半固態(tài)、純固態(tài)雷達(dá)，其TX/RX模塊的功能都是相通的。禾賽強(qiáng)調(diào)TX/RX的芯片化設(shè)計(jì)，通過專用半導(dǎo)體芯片將傳統(tǒng)架構(gòu)中上百個(gè)分立元件高度集成。這種集成化帶來多重優(yōu)勢(shì)：一方面，大量分立器件被集成到幾顆芯片上（包括激光發(fā)射、接收、驅(qū)動(dòng)和信號(hào)處理等功能），顯著縮小了硬件體積；另一方面，集成化使得裝配工藝實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，減少了人工調(diào)試工作（據(jù)估計(jì)可節(jié)省雷達(dá)成本中約20%的人工調(diào)試開支），從而降低生產(chǎn)成本；高度自動(dòng)化的裝配也提高了產(chǎn)品良率和可靠性，避免了繁瑣人工裝配中難以控制的誤差。

禾賽的芯片化思路不止于提高單個(gè)模塊集成度，更體現(xiàn)在架構(gòu)演進(jìn)上。公司從2017年就成立了芯片研發(fā)部門，制定了多代芯片的開發(fā)路線圖。在此框架下，禾賽的激光雷達(dá)收發(fā)單元經(jīng)歷了從“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”到“線對(duì)線”再到“面對(duì)面”的形態(tài)演進(jìn)：第一代到第三代芯片通過自研驅(qū)動(dòng)芯片、模擬前端芯片、波形數(shù)字化芯片和SoC等，不斷提升系統(tǒng)性能和集成度，同時(shí)降低成本。到2024年，禾賽推出第四代芯片架構(gòu)，采用3D堆疊技術(shù)，在單板上集成了512個(gè)通道，進(jìn)一步壓縮了體積并降低了成本。借助這一芯片化優(yōu)勢(shì)，全新的AT512激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了線數(shù)翻16倍、點(diǎn)云密度翻80倍的同時(shí)，與十年前的典型32線雷達(dá)相比價(jià)格不到當(dāng)時(shí)的1%。這些進(jìn)展使得禾賽的產(chǎn)品在性能、體積和成本上都有質(zhì)的飛躍。

在掃描方式上，禾賽早期與其他廠商一樣，考慮過EEL（EdgeEmittingLaser）+MEMS振鏡的方案。此方案核心是一塊厘米級(jí)的微振鏡在兩個(gè)軸上高速擺動(dòng)，將若干EEL激光器的光束扭轉(zhuǎn)到不同角度，實(shí)現(xiàn)掃描。相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械式旋轉(zhuǎn)，MEMS方案減少了機(jī)械部件，僅需很少的EEL激光器就能覆蓋廣闊視場(chǎng)并獲得較高點(diǎn)云密度。然而MEMS振鏡的擺角極限較小，為了擴(kuò)大視場(chǎng)往往需要使用多臺(tái)振鏡級(jí)聯(lián)拼接，導(dǎo)致圖像邊緣出現(xiàn)畸變或重疊，還增加了后端算法處理的難度。在成本方面，一個(gè)可行的路徑是提高振鏡振動(dòng)頻率以減少激光器數(shù)量（理論上可將EEL激光器數(shù)量精簡(jiǎn)至1顆），但MEMS振鏡技術(shù)的可靠性和壽命仍是考驗(yàn)。

禾賽最終選擇了另一條技術(shù)路線，即VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）+SPAD（單光子雪崩二極管）結(jié)合的TX/RX方案。在這種半固態(tài)架構(gòu)中，發(fā)射端使用陣列化的VCSEL射出激光，接收端采用靈敏度極高的SPAD探測(cè)反射光信號(hào)。激光發(fā)射和掃描分離設(shè)計(jì)：禾賽采用一維轉(zhuǎn)鏡，即讓一塊反射鏡僅在水平方向上緩慢旋轉(zhuǎn)，將線陣激光束覆蓋成寬闊的視場(chǎng)。這種方案機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性更高；不過其局限在于每一條垂直線都需要對(duì)應(yīng)一個(gè)真實(shí)的VCSEL光源，所以早期如果仍使用離散元件成本會(huì)很高。禾賽通過芯片化和自動(dòng)化裝配不斷提升VCSEL的集成度，成功降低了成本。可以說，經(jīng)過迭代優(yōu)化后，VCSEL+一維轉(zhuǎn)鏡已成為兼顧性能與成本的主流方案。目前，禾賽全系半固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)品以及競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手速騰聚創(chuàng)的M3型號(hào)都已采用這一方案。

在實(shí)際應(yīng)用中，禾賽的激光雷達(dá)產(chǎn)品已經(jīng)展現(xiàn)出卓越的性能優(yōu)勢(shì)。根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，64線級(jí)別的Pandar64擁有業(yè)內(nèi)最長的實(shí)測(cè)測(cè)距能力；在40線級(jí)別產(chǎn)品中，同距離下Pandar40P的點(diǎn)云數(shù)量最多，公司旗下L4級(jí)別的激光雷達(dá)產(chǎn)品在各線數(shù)層面都取得了最佳的綜合性能。這些高端雷達(dá)主要用于無人車、高級(jí)自動(dòng)駕駛測(cè)試等場(chǎng)景，為客戶提供了極高的遠(yuǎn)距分辨率和豐富點(diǎn)云。在面向汽車消費(fèi)市場(chǎng)的高性價(jià)比產(chǎn)品線上，禾賽也取得了成本突破，以AT512為例，線數(shù)提高到512線后，單位價(jià)格卻比10年前典型的32線雷達(dá)降低了100倍以上。憑借這些優(yōu)勢(shì)，禾賽自2019年以來整體毛利率一直保持在35%以上，明顯高于全球所有上市友商，充分體現(xiàn)了其技術(shù)與成本雙重競(jìng)爭(zhēng)力。

禾賽的激光雷達(dá)已經(jīng)在眾多典型場(chǎng)景中獲得應(yīng)用，早在2018年美國硅谷的無人配送車公司Nuro就與Kroger合作，率先推出了面向消費(fèi)者的無人送貨服務(wù)，采用的正是禾賽的Pandar40P激光雷達(dá)。截至2018年末，Pandar40已有約70%出口到美歐東南亞市場(chǎng)，并且全球超過三分之一持有無人車測(cè)試牌照的美國自動(dòng)駕駛公司都是禾賽的付費(fèi)客戶。2023年，全球前十家L4自動(dòng)駕駛公司中有8家使用禾賽高性能激光雷達(dá)（包括Aurora、Zoox、國內(nèi)百度Apollo等）。這些案例表明，在頂級(jí)自動(dòng)駕駛感知領(lǐng)域，禾賽已成為主要的技術(shù)供應(yīng)商。ADAS及乘用車高級(jí)駕駛輔助方面，禾賽的產(chǎn)品也在持續(xù)普及，根據(jù)高工智能汽車數(shù)據(jù)，2024年中國乘用車前裝標(biāo)配ADAS激光雷達(dá)約160萬臺(tái)，禾賽約占28.7%市場(chǎng)份額（僅次于速騰聚創(chuàng)的32.7%），2024年禾賽出貨量約45.6萬顆。進(jìn)入2025年，隨著更多車型搭載激光雷達(dá)，禾賽預(yù)計(jì)出貨量將超過百萬級(jí)。

值得一提的是，2024年第四季度禾賽贏得了迄今為止海外前裝激光雷達(dá)領(lǐng)域規(guī)模最大的訂單，與某歐洲頂級(jí)主機(jī)廠達(dá)成多年獨(dú)家定點(diǎn)合作（覆蓋燃油車和新能源車多個(gè)車型），最新發(fā)布的奔馳CLAL2++高階輔助駕駛系統(tǒng)就配備了禾賽激光雷達(dá)。由此可見，激光雷達(dá)在高端燃油車及新能源車的L2+、L3自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中都發(fā)揮著越來越關(guān)鍵的作用，市場(chǎng)需求廣闊。同時(shí)，禾賽積極開拓多元化場(chǎng)景——比如將自主技術(shù)應(yīng)用于激光氣體監(jiān)測(cè)儀器等領(lǐng)域，與歐洲Gazomat等合作伙伴實(shí)現(xiàn)了國際化應(yīng)用推廣。總體來看，禾賽的激光雷達(dá)產(chǎn)品已在L4自動(dòng)駕駛、城市無人配送和車規(guī)級(jí)ADAS等典型場(chǎng)景中全面鋪開，為自動(dòng)駕駛和智能汽車提供了“探測(cè)之眼”。

綜上所述，禾賽科技通過自主芯片研發(fā)、前沿硬件架構(gòu)和規(guī)?；a(chǎn)，形成了覆蓋從高性能到高性價(jià)比的全線激光雷達(dá)產(chǎn)品體系。其技術(shù)路線從早期的EEL+MEMS向當(dāng)前的VCSEL+SPAD轉(zhuǎn)變，充分利用了芯片化帶來的集成度提升和成本下降。目前，禾賽所有半固態(tài)雷達(dá)產(chǎn)品均采用VCSEL線陣配合一維轉(zhuǎn)鏡方案，在保證高性能的同時(shí)成本持續(xù)降低，毛利率長期領(lǐng)先同行。

隨著技術(shù)不斷演進(jìn)，禾賽將有望向純固態(tài)方向邁進(jìn)：可以預(yù)見，當(dāng)TX/RX架構(gòu)進(jìn)一步擴(kuò)展到二維面陣，實(shí)現(xiàn)全固態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，將完全消除機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件。此外，無論是電動(dòng)汽車還是傳統(tǒng)燃油車，只要集成了高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)，激光雷達(dá)都是通用而有效的傳感方案，這意味著市場(chǎng)的總規(guī)模遠(yuǎn)大于單一車系應(yīng)用。隨著自動(dòng)駕駛路線日趨清晰、成本快速下降和更多國際合作（如歐洲頂級(jí)OEM的定點(diǎn)生產(chǎn)），激光雷達(dá)滲透率還將顯著提升。未來，禾賽有望持續(xù)依托技術(shù)優(yōu)勢(shì)，推出更多高集成度、低成本的雷達(dá)傳感器，為智能駕駛、智慧城市和工業(yè)應(yīng)用提供更豐富的場(chǎng)景解決方案，夯實(shí)其在全球激光雷達(dá)領(lǐng)域的龍頭地位。