一文聊聊禾赛科技激光雷达技术

[首发于智驾最前沿微信公众号]禾赛科技（HesaiTechnology）最初是一家专注于激光气体分析仪的企业，利用激光遥测原理进行天然气泄漏检测。2015年底，公司果断“转道”，将手头在光学和电路设计上的技术积累应用到车载激光雷达领域。2016年10月，禾赛发布了国内首款32线激光测距雷达Pandar32，正式进军智能驾驶赛道。随着2017年4月推出的Pandar4040线高性能产品问世，禾赛打破了美国Velodyne和德国Ibeo的垄断地位，在美国加州L4自动驾驶市场赢得了超过三分之一的客户。

同年7月，公司成为百度Apollo自动驾驶计划的50家战略合作伙伴之一，为百度定制开发环境感知套件。此后，禾赛延续“由高打低”的战略，专注于高线数、高性能激光雷达，不断累积技术优势。到2021年，公司推出了面向高级辅助驾驶（ADAS）前装量产的半固态激光雷达AT128，并在同年底宣布获得理想汽车、集度汽车、高合汽车、路特斯等国内外主机厂共计数百万台的定点订单。这一系列关键决策和产品积累，使得禾赛很快崛起为“智驾之眼”领域的巨头。

从“气体检测设备生产商”到“智驾之眼巨头

凭借敏锐的战略眼光和扎实的技术积累，禾赛迅速确立了全球龙头地位。根据行业研究机构Yole的数据，2024年公司在全球L4自动驾驶和ADAS激光雷达市场的份额分别达到61%和26%，均居行业首位。2020–2024年间，禾赛的激光雷达出货量连续4年翻倍增长，2024年实现了非公认会计准则（Non-GAAP）年度盈利，是全球首家也是唯一一家在激光雷达领域实现全年盈利的上市公司。这一成绩既得益于市场对高端感知系统需求的急剧增长，也归功于禾赛持续的自主研发和成本优化，使其产品在性能和价格上兼具竞争力。在公司不断扩大的业务版图中，智能汽车感知是核心。

2024年中国乘用车前装搭载ADAS激光雷达约160万台，其中禾赛以约28.7%的市场份额位列第二，仅次于速腾聚创；公司预计2025年出货量将达到120–150万台，同比显著增长。与此同时，禾赛在高级自动驾驶（L4）领域与全球前10强的8家合作，自动驾驶感知方案客户遍布北美、欧洲和中国。在海外市场，禾赛始终坚持全球化拓展策略：公司在欧美等地实现规模化收入，2024年海外收入占比达25.7%（其中北美约占13.5%）；近期还与一家欧洲顶级主机厂达成多年独家定点合作（覆盖燃油车和新能源车多个车型），最新款奔驰CLAL2++高阶驾驶系统就采用了禾赛的激光雷达。可以说，禾赛凭借全球化布局与技术优势，正成为自动驾驶和汽车安全领域不可或缺的感知系统供应商。

激光雷达的核心原理是发射激光脉冲、接收反射信号并测量飞行时间来计算距离，从而构建空间点云。每发出一束激光并成功接收，就能感知到空间中的一个点；为了精细刻画周边环境，激光雷达通常需要每秒扫描上百万个点。禾赛的激光雷达包含两个核心模块：发射模块（TX）和接收模块（RX）。

激光雷达模块组成

TX模块包括激光器及其驱动电路，用于发射光脉冲；RX模块包含光电探测器以及信号放大和处理电路，用于接收反射光并提取距离信息。无论是机械旋转式雷达，还是半固态、纯固态雷达，其TX/RX模块的功能都是相通的。禾赛强调TX/RX的芯片化设计，通过专用半导体芯片将传统架构中上百个分立元件高度集成。这种集成化带来多重优势：一方面，大量分立器件被集成到几颗芯片上（包括激光发射、接收、驱动和信号处理等功能），显著缩小了硬件体积；另一方面，集成化使得装配工艺实现自动化，减少了人工调试工作（据估计可节省雷达成本中约20%的人工调试开支），从而降低生产成本；高度自动化的装配也提高了产品良率和可靠性，避免了繁琐人工装配中难以控制的误差。

禾赛的芯片化思路不止于提高单个模块集成度，更体现在架构演进上。公司从2017年就成立了芯片研发部门，制定了多代芯片的开发路线图。在此框架下，禾赛的激光雷达收发单元经历了从“点对点”到“线对线”再到“面对面”的形态演进：第一代到第三代芯片通过自研驱动芯片、模拟前端芯片、波形数字化芯片和SoC等，不断提升系统性能和集成度，同时降低成本。到2024年，禾赛推出第四代芯片架构，采用3D堆叠技术，在单板上集成了512个通道，进一步压缩了体积并降低了成本。借助这一芯片化优势，全新的AT512激光雷达实现了线数翻16倍、点云密度翻80倍的同时，与十年前的典型32线雷达相比价格不到当时的1%。这些进展使得禾赛的产品在性能、体积和成本上都有质的飞跃。

在扫描方式上，禾赛早期与其他厂商一样，考虑过EEL（EdgeEmittingLaser）+MEMS振镜的方案。此方案核心是一块厘米级的微振镜在两个轴上高速摆动，将若干EEL激光器的光束扭转到不同角度，实现扫描。相对于传统机械式旋转，MEMS方案减少了机械部件，仅需很少的EEL激光器就能覆盖广阔视场并获得较高点云密度。然而MEMS振镜的摆角极限较小，为了扩大视场往往需要使用多台振镜级联拼接，导致图像边缘出现畸变或重叠，还增加了后端算法处理的难度。在成本方面，一个可行的路径是提高振镜振动频率以减少激光器数量（理论上可将EEL激光器数量精简至1颗），但MEMS振镜技术的可靠性和寿命仍是考验。

单颗EEL+MEMS振镜方案

禾赛最终选择了另一条技术路线，即VCSEL（垂直腔面发射激光器）+SPAD（单光子雪崩二极管）结合的TX/RX方案。在这种半固态架构中，发射端使用阵列化的VCSEL射出激光，接收端采用灵敏度极高的SPAD探测反射光信号。激光发射和扫描分离设计：禾赛采用一维转镜，即让一块反射镜仅在水平方向上缓慢旋转，将线阵激光束覆盖成宽阔的视场。这种方案机械结构更简单、稳定性更高；不过其局限在于每一条垂直线都需要对应一个真实的VCSEL光源，所以早期如果仍使用离散元件成本会很高。禾赛通过芯片化和自动化装配不断提升VCSEL的集成度，成功降低了成本。可以说，经过迭代优化后，VCSEL+一维转镜已成为兼顾性能与成本的主流方案。目前，禾赛全系半固态激光雷达产品以及竞争对手速腾聚创的M3型号都已采用这一方案。

VCSEL+一维转镜方案

在实际应用中，禾赛的激光雷达产品已经展现出卓越的性能优势。根据实测结果，64线级别的Pandar64拥有业内最长的实测测距能力；在40线级别产品中，同距离下Pandar40P的点云数量最多，公司旗下L4级别的激光雷达产品在各线数层面都取得了最佳的综合性能。这些高端雷达主要用于无人车、高级自动驾驶测试等场景，为客户提供了极高的远距分辨率和丰富点云。在面向汽车消费市场的高性价比产品线上，禾赛也取得了成本突破，以AT512为例，线数提高到512线后，单位价格却比10年前典型的32线雷达降低了100倍以上。凭借这些优势，禾赛自2019年以来整体毛利率一直保持在35%以上，明显高于全球所有上市友商，充分体现了其技术与成本双重竞争力。

禾赛的激光雷达已经在众多典型场景中获得应用，早在2018年美国硅谷的无人配送车公司Nuro就与Kroger合作，率先推出了面向消费者的无人送货服务，采用的正是禾赛的Pandar40P激光雷达。截至2018年末，Pandar40已有约70%出口到美欧东南亚市场，并且全球超过三分之一持有无人车测试牌照的美国自动驾驶公司都是禾赛的付费客户。

2023年，全球前十家L4自动驾驶公司中有8家使用禾赛高性能激光雷达（包括Aurora、Zoox、国内百度Apollo等）。这些案例表明，在顶级自动驾驶感知领域，禾赛已成为主要的技术供应商。ADAS及乘用车高级驾驶辅助方面，禾赛的产品也在持续普及，根据高工智能汽车数据，2024年中国乘用车前装标配ADAS激光雷达约160万台，禾赛约占28.7%市场份额（仅次于速腾聚创的32.7%），2024年禾赛出货量约45.6万颗。进入2025年，随着更多车型搭载激光雷达，禾赛预计出货量将超过百万级。

值得一提的是，2024年第四季度禾赛赢得了迄今为止海外前装激光雷达领域规模最大的订单，与某欧洲顶级主机厂达成多年独家定点合作（覆盖燃油车和新能源车多个车型），最新发布的奔驰CLAL2++高阶辅助驾驶系统就配备了禾赛激光雷达。由此可见，激光雷达在高端燃油车及新能源车的L2+、L3自动驾驶系统中都发挥着越来越关键的作用，市场需求广阔。同时，禾赛积极开拓多元化场景——比如将自主技术应用于激光气体监测仪器等领域，与欧洲Gazomat等合作伙伴实现了国际化应用推广。总体来看，禾赛的激光雷达产品已在L4自动驾驶、城市无人配送和车规级ADAS等典型场景中全面铺开，为自动驾驶和智能汽车提供了“探测之眼”。

综上所述，禾赛科技通过自主芯片研发、前沿硬件架构和规模化生产，形成了覆盖从高性能到高性价比的全线激光雷达产品体系。其技术路线从早期的EEL+MEMS向当前的VCSEL+SPAD转变，充分利用了芯片化带来的集成度提升和成本下降。目前，禾赛所有半固态雷达产品均采用VCSEL线阵配合一维转镜方案，在保证高性能的同时成本持续降低，毛利率长期领先同行。

随着技术不断演进，禾赛将有望向纯固态方向迈进：可以预见，当TX/RX架构进一步扩展到二维面阵，实现全固态设计时，将完全消除机械运动部件。此外，无论是电动汽车还是传统燃油车，只要集成了高级驾驶辅助系统，激光雷达都是通用而有效的传感方案，这意味着市场的总规模远大于单一车系应用。随着自动驾驶路线日趋清晰、成本快速下降和更多国际合作（如欧洲顶级OEM的定点生产），激光雷达渗透率还将显著提升。未来，禾赛有望持续依托技术优势，推出更多高集成度、低成本的雷达传感器，为智能驾驶、智慧城市和工业应用提供更丰富的场景解决方案，夯实其在全球激光雷达领域的龙头地位。

审核编辑 黄宇