整体发展趋势：发射端由EEL向VCSEL发展；接收端由PD/APD向SPAD/SiPM发展；芯片端由FPGA向SoC进化；扫描端由机械式-半固态（中短期）-纯固态（长期）。
（一）发射模块
激光雷达芯片结构
图片来源：阜时科技
发射模块包含激光器、激光器驱动芯片。接收模块包含高度ADC、跨导放大器TIA、时间转换器TDC等。主控芯片当前主要是FPGA，后期激光雷达厂商会往SOC方向自研。当前后端处理ADC、TIA、FDA、TDC等元件基本是TI、ADI在供。
1. 激光器
（1）光源波长
目前激光雷达应用的主要包括905nm与1550nm光源。同时也有850nm等波长的光源（ouster）。
a. 905nm：
• 优点：光噪声和控制信号是比较好；基于Si材料及在光通信的成熟应用，产业链成熟，价格便宜。
• 缺点：最大问题是905nm未满足人眼安全功率等级，发射的脉冲激光若功率过大会伤害人眼。而在功率受限的情况下当前的探测距离限制在150m（后续可能有所进步）。
905nm光源一般采用EEL或者VCSEL，其中VCSEL主要是基于砷化镓衬底。
b. 1550nm：
• 优点：光束质量极佳，脉宽较窄，激光人眼安全功率等级更高，可以使用更大的功率以获得更强的穿透能力，平均发射功率可达 905nm 的 40 倍，探测距离更远，探测分辨率更精确；
• 缺点：相较于905 nm激光雷达，使用光纤激光器、InGaAs 探测器，价格昂贵；高功率需考虑散热需求；需要外部电源和复杂的电子控制装置，体积较大。
1550nm波段主要是光纤激光器形式，在光通信领域应用比较成熟。光纤激光器为掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，其特点在于电光效率高、输出功率高、光束质量好、速度快等。光通信应用的光纤激光器功率是比较小的，提升功率才能在激光雷达上应用。而功率达标的光纤激光器成本高达100美金（有的认为高达数百美金）。价格昂贵也是当前业界未大批量采用1550nm光源的原因。
EEL也可以做到1550nm波长，如深圳瑞波光电开发了车载应用的1550nmEML半导体激光器产品；但VCSEL目前很难做1550nm波长，目前做到的非常少，且成本很高，技术方面主要原因跟其材料有关，1550nmVCSEL发光材料即有源层材料需采用四种InGaAsP（铟镓砷磷，不常见，四种复合材料）、衬底材料InP（常见），但InP衬底的反射率很低，需要做很多层的生长才能达到总折射率，这就涉及工艺、设备成本、人工成本、生产周期；且InP导热率很差，很容易烧坏。
当前车载1550nm光纤激光器产品性能并非很成熟，905nm仍有较大的应用潜力，一是随着905nm光源上游元器件的发展，10%反射率下的探测距离提升到200m以上；二是905nm方案的温升表现会优于1550nm光源。
激光雷达厂商从905nm切换到1550nm，产品设计差别不大，包括控制算法，一般切换只需要2-3月时间。
关于905nm光源向1550nm光源的发展趋势，最近1-2年内国内有批量交付的主要是图通达、国外主要就是Luminar。2022年国内开始有采用1550nm波长光源的激光雷达开始交付。从下表可以看出，目前采用1550nm波长光源的主要为图通达猎鹰激光雷达，2022年Q1开始给蔚来ET7交付；一径科技ML-XS，应用于嬴彻科技干线物流车上，预计2022年-2023年才交付；而镭神智能自研光纤激光器，但其1550nm激光雷达LS21G于2021年H2才发布样机，距离批量交付预计最早也需要至2023年；昂纳科技2014年开始布局1550nm光纤激光器，2022年发布1550nm激光雷达产品，距离批量订单交付最快也需至22、23年；禾赛也有在自研光纤激光器，但未有产品推出。
国内主流激光雷达产品情况
图片来源：滴水石开
（2）激光器类型
激光器是激光雷达发射模块的重要组成部分，主要方案有边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)和光纤激光器三种，其中EEL和VCSEL属于半导体激光器。当前VCSEL的应用仍处于起步阶段，随着VCSEL功率逐步提升、阵列化的成熟，VCSEL渗透率逐步提升。
• EEL：作为探测光源具有高发光功率密度的优势，但 EEL 激光器因为其发光面位于半导体晶圆的侧面，使用过程中需要进行切割、翻转、镀膜、再切割的工艺步骤，往往只能通过单颗一一贴装的方式和电路板整合，而且每颗激光器需要使用分立的光学器件进行光束发散角的压缩和独立手工装调，极大地依赖产线工人的手工装调技术，生产成本高且一致性难以保障。但在光通信行业应用多年，产业链成熟，成本低。
• VCSEL：发光面与半导体晶圆平行，具有面上发光的特性，其所形成的激光器阵列易于与平面化的电路芯片键合，在精度层面由半导体加工设备保障，无需再进行每个激光器的单独装调，且易于和面上工艺的硅材料微型透镜进行整合，提升光束质量。
图片来源：国信证券
传统的 VCSEL 激光器存在发光密度功率低的缺陷，导致只在对测距要求近的应用领域有相应的激光雷达产品（通常<50 m）。EEL功率密度更高，125W激光器的光功率密度可以高达60,000W/mm2；而1000W的VCSEL，其光功率密度仅能做到1,000W/mm2。近年来国内外多家 VCSEL 激光器公司纷纷开发了多层结 VCSEL 激光器，将其发光功率密度提升了 5~10 倍。
2020-2021年，全球主要厂商陆续发布了双结和三结VCSEL产品，而头部厂商Lumentum则在2021年3月首发五结和六结VCSEL阵列，每个发射孔的光功率超过2W，从而使得1平方毫米VCSEL阵列的峰值功率超过800W。而国内进展最快的纵慧芯光已开发开发了2结、3结和5结产品。目前在VCSEL领域上车的包括Lumentum、AMS。
（3）竞争格局
现阶段发射端激光器仍由国外厂商主导，代表企业有滨松光子、Lumentum、ASRAM、Lumibird等。
