我們已經(jīng)多次見證了「數(shù)字化」如何重塑行業(yè)格局：數(shù)碼相機終結了膠卷時代，智能手機取代了功能手機，曾經(jīng)的「奢侈品」由此迅速進入大眾市場。

如今，這股變革的浪潮正洶涌地沖擊著智能汽車感知系統(tǒng)的核心——激光雷達。

未來智能汽車的競爭，真正的分水嶺不是更快的百公里加速或更豪華的內(nèi)飾，而是它們究竟有多「聰明」。這種「聰明」很大程度上取決于汽車能否「看清」周圍的世界。

激光雷達作為自動駕駛系統(tǒng)的「眼睛」，正是賦予智能汽車超越人類感官極限「視力」的關鍵技術。但要讓這雙「慧眼」從少數(shù)高端車型的專配，成為大眾車型的標配，「數(shù)字化」是一道必須邁過去的坎。

數(shù)字化的必然性

傳統(tǒng)的模擬激光雷達使用雪崩光電二極管（APD）或PIN光電二極管或SiPM硅光電倍增管作為探測器，將接收到的光信號轉換成模擬電流或電壓信號。這些微弱的模擬信號需要經(jīng)過一系列模擬電路進行放大、濾波等處理，然后才通過模數(shù)轉換器（ADC）轉換成數(shù)字信號，以便后續(xù)處理。

從特征上看，模擬激光雷達通常采用機械旋轉的方式進行掃描，這也是早期激光雷達體積較大、成本較高、可靠性相對較低的原因之一。模擬信號傳輸和處理過程中容易引入噪聲干擾，降低測量精度，同時復雜的模擬電路鏈路也限制了系統(tǒng)集成度和小型化程度，也就是說模擬架構的激光雷達無法在小尺寸產(chǎn)品中實現(xiàn)高線數(shù)，性能上限低。

▲ 傳統(tǒng)模擬激光雷達架構與數(shù)字激光雷達架構對比

激光雷達數(shù)字化就是接收端去掉了「模擬信號轉數(shù)字信號」的過程，接收光后直接生成數(shù)字信號，然后傳輸數(shù)字、處理數(shù)字信號，輸出點云。 這種從源頭數(shù)字化的方式，大大簡化了信號處理鏈路，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和信號完整性。

數(shù)字激光雷達的核心在于它的光電探測和信號處理方式發(fā)生了根本性變革，力求在信號產(chǎn)生的最前端就實現(xiàn)數(shù)字化。它采用了單光子雪崩二極管（SPAD）或類似的數(shù)字陣列探測器，當單個或極少數(shù)光子到達時，它會產(chǎn)生一個雪崩效應，直接輸出一個數(shù)字脈沖信號。

由于探測器直接輸出數(shù)字信號，后續(xù)的信號處理可以更多地在數(shù)字域進行。通常SPAD陣列會與時間數(shù)字轉換器（TDC）等電路集成在同一塊芯片上，直接計算光子飛行時間，輸出數(shù)字化的距離信息。

這種架構不僅大大簡化了后續(xù)的模擬信號處理鏈路，還提高了集成度。通過半導體工藝（如CMOS），可以將大量的SPAD單元、TDC以及其他數(shù)字邏輯電路集成到一顆或少數(shù)幾顆芯片上，大幅降低尺寸、功耗和成本，并且易于大規(guī)模量產(chǎn)。

▲采用dToF技術的深度傳感器使用SPAD（單光子雪崩二極管）數(shù)字陣列探測器，這種探測器可以檢測到單個光子，因此即使在遠距離也能實現(xiàn)高精度的深度測量

從應用角度看，數(shù)字激光雷達在駕駛輔助系統(tǒng)和Robotaxi應用中扮演著關鍵角色。它提供的密集點云能夠精確感知前方車輛、加塞車輛以及車道邊界，使得ACC啟停更平順，車道保持更穩(wěn)定，變道決策更安全。

在高階自動駕駛中，高分辨率的數(shù)字激光雷達能提供更早的預警和更精細的物體輪廓，大幅提升系統(tǒng)的感知能力和安全冗余。一些高性能數(shù)字激光雷達，比如支持定制化的速騰聚創(chuàng)EM4甚至可實現(xiàn)1080線甚至2160線的超高分辨率，將感知精度提升到前所未有的水平。

隨著激光雷達大規(guī)模商用，整個行業(yè)的發(fā)展趨勢是向數(shù)字化和固態(tài)化協(xié)同發(fā)展，為當前的數(shù)字化浪潮奠定了關鍵基礎。

而且最重要的是，只有數(shù)字架構才能實現(xiàn)高線數(shù)。

傳統(tǒng)模擬架構在線數(shù)擴展上存在根本限制，數(shù)字化架構通過芯片級集成和信號處理優(yōu)勢，打破了這一限制，使千線級激光雷達成為可能，為感知系統(tǒng)提供了前所未有的分辨率和精度。

激光雷達的數(shù)字化進程

激光雷達從傳統(tǒng)走向數(shù)字，是一個技術、市場和產(chǎn)業(yè)鏈共同驅動的過程：

1. 技術萌芽與早期探索（2004 年 — 2009 年）

2004-2007年：DARPA Grand Challenge & Urban Challenge (美國國防高級研究計劃局挑戰(zhàn)賽): 這是車載激光雷達發(fā)展的關鍵催化劑。參賽隊伍（許多來自高校和研究機構）廣泛采用激光雷達進行環(huán)境感知。

Velodyne Acoustics (后來的Velodyne Lidar): David Hall在參加DARPA挑戰(zhàn)賽時，為其團隊車輛開發(fā)了標志性的64線機械旋轉式激光雷達 (HDL-64E)。這款產(chǎn)品成為早期自動駕駛研發(fā)的「標配」。雖然開創(chuàng)了3D感知先河，但其復雜結構導致體積大、成本高、功耗大、可靠性低等問題，難以滿足車規(guī)級應用需求。

單光子雪崩二極管（SPAD）技術在科研領域的持續(xù)突破，以及CMOS工藝的不斷進步，為激光雷達「數(shù)字化」奠定了堅實基礎。車企和自動駕駛公司對更高性能、更低成本激光雷達的持續(xù)需求，推動了行業(yè)不斷探索新技術路線。斯坦福大學、卡內(nèi)基梅隆大學等高校在激光雷達數(shù)據(jù)處理、SLAM算法等方面做出了開創(chuàng)性貢獻。

2.「數(shù)字激光雷達」概念提出與技術探索（2010 年 — 2019 年）

隨著CMOS工藝的進步，將SPAD與讀出電路集成在同一芯片上成為可能，這為低成本、高集成度的數(shù)字激光雷達奠定了基礎。全球許多大學和研究機構（如瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院EPFL、代爾夫特理工大學等）在SPAD器件物理、電路設計方面有深入研究。

自動駕駛商業(yè)化的需求，迫使產(chǎn)業(yè)界對「芯片化」和「數(shù)字化」進行初步嘗試，尋找降低激光雷達成本和尺寸的路徑。

成立于2015年的Ouster較早提出并推廣「數(shù)字激光雷達」架構，將SPAD探測器陣列和VCSEL激光器陣列與定制CMOS系統(tǒng)級芯片結合，為數(shù)字激光雷達的商業(yè)化指明了方向。其他激光雷達公司也開始積極探索數(shù)字化路線，嘗試將先進半導體技術引入傳統(tǒng)光學系統(tǒng)，推動行業(yè)技術革新。

數(shù)字芯片制造工藝的持續(xù)進步，使得高性能SPAD陣列和配套芯片的成本持續(xù)下降，性能不斷提升，為數(shù)字激光雷達大規(guī)模應用掃除了技術障礙。

3. 產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與技術成熟（2019 年 — 至今）

數(shù)字化進程并非由單一企業(yè)推動，而是產(chǎn)業(yè)鏈上眾多企業(yè)共同參與的結果。SPAD-SoC作為數(shù)字激光雷達的核心組件，其供應商日益豐富，代表性企業(yè)的包括索尼、安森美、濱松等國際巨頭，以及中國的識光、阜時科技、靈明光子等新興企業(yè)。

這些關鍵芯片技術的逐步成熟，極大地簡化了激光雷達產(chǎn)品的開發(fā)流程，支持不同形態(tài)激光雷達的定制開發(fā)，為車企自研激光雷達提供了可能。近年來「車企自研激光雷達」的說法開始變得常見，正是源于此。

越來越多的激光雷達公司開始轉向或部分采用數(shù)字化的設計理念，SPAD芯片技術、VCSEL陣列技術、SoC設計與制造能力等關鍵技術日趨成熟。

中國的激光雷達企業(yè)，如速騰聚創(chuàng)，華為等，也迅速抓住數(shù)字化和芯片化趨勢，投入自研芯片，將數(shù)字激光雷達技術應用于產(chǎn)品線并實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。

4. 商業(yè)化突破與規(guī)模應用

嚴格來說，第一個量產(chǎn)的數(shù)字激光雷達是華為的 192線激光雷達產(chǎn)品D3，證明了數(shù)字激光雷達技術路線的可行性。隨后出現(xiàn)的更高性能數(shù)字激光雷達，如即將量產(chǎn)的速騰聚創(chuàng)的EM4（1080線），甚至可定制到2160線，進一步突破了激光雷達性能天花板。

數(shù)字激光雷達逐漸從技術驗證階段過渡到規(guī)模化應用階段，開始大規(guī)模用于量產(chǎn)車型和自動駕駛車輛。未來自研激光雷達核心SoC芯片成為頭部廠商的核心競爭力。「千線」級別、超遠探測距離、高點頻將成為宣傳熱點，這背后是數(shù)字化帶來的技術潛力。

雖然尚未達到「白菜價」，但數(shù)字激光雷達的成本已顯著低于早期的模擬激光雷達。 未來SPAD芯片、VCSEL芯片等關鍵部件將有更多供應商參與競爭，推動成本持續(xù)下降和技術不斷進步。

▲ 速騰聚創(chuàng)自研SPAD-SoC芯片

相比傳統(tǒng)的模擬激光雷達，數(shù)字激光雷達的架構簡化帶來了幾個系統(tǒng)性的關鍵優(yōu)勢：

高度集成與小型化，成本削減：通過芯片化設計將大量分立元器件集成，顯著縮小體積與重量，降低功耗，提供更靈活的安裝選擇。隨著技術成熟和規(guī)模化生產(chǎn)，數(shù)字激光雷達的成本有望持續(xù)下降。

提升性能和可擴展性：數(shù)字激光雷達可以受益于摩爾定律，實現(xiàn)性能隨時間的指數(shù)級提升。Ouster指出，模擬激光雷達從64線提升到128線花費了近15年，而數(shù)字激光雷達僅用了15個月。

耐用性和可靠性增強：分立部件更少，使用堅固半導體元件，數(shù)字激光雷達傳感器通常比模擬傳感器更耐用、可靠。

卓越信噪比與抗干擾能力：省去了模數(shù)轉換過程，避免了噪聲、失真和量化誤差，確保了信號在復雜環(huán)境下的完整性與處理準確性。

數(shù)據(jù)處理的天然優(yōu)勢：規(guī)整的數(shù)字化點云數(shù)據(jù)與數(shù)字圖像在融合上天然親和，更易于與其他傳感器數(shù)據(jù)進行前融合。

可編程性與智能化：基于SoC的數(shù)字激光雷達可能實現(xiàn)"軟件定義的激光雷達"，通過固件升級優(yōu)化性能、增加功能，甚至根據(jù)不同駕駛場景動態(tài)調整參數(shù)。

正是這些顯著的價值，使得整個產(chǎn)業(yè)鏈——從芯片制造商、激光雷達生產(chǎn)商到汽車主機廠，逐漸對數(shù)字化方向形成共識：數(shù)字化是激光雷達擺脫「昂貴測試設備」標簽，真正成為「大規(guī)模前裝標配」的必要條件。

激光雷達數(shù)字化浪潮中的中國公司

作為中國激光雷達行業(yè)的領軍企業(yè)之一，速騰聚創(chuàng)在推動激光雷達數(shù)字化和產(chǎn)業(yè)化方面發(fā)揮了重要作用。

速騰聚創(chuàng)的數(shù)字化之路并非一蹴而就，而是經(jīng)過了長期技術積累和產(chǎn)品迭代才實現(xiàn)的。公司早期以機械激光雷達起家，但很快認識到固態(tài)化的趨勢，并大力投入MEMS掃描方案的研發(fā)。M系列MEMS激光雷達的推出，標志著其在行業(yè)技術路線選擇上的前瞻性，為后續(xù)的芯片化和數(shù)字化奠定了基礎。

速騰聚創(chuàng)深刻理解芯片對于激光雷達性能提升和成本控制的核心作用，因此在自研SoC芯片上進行了大量投入。M系列MEMS激光雷達搭載的自研SoC（M-Core）將信號處理、點云算法等集成在一起，大幅提升了產(chǎn)品集成度和性能。這是速騰聚創(chuàng)走向數(shù)字化的關鍵技術之一。

▲ E1R搭載了速騰聚創(chuàng)全自研的數(shù)字化SPAD-SoC芯片和2D VCSEL芯片

隨后，公司推出了E平臺，這是速騰聚創(chuàng)首個量產(chǎn)的數(shù)字激光雷達平臺，其核心是一顆將SPAD陣列和高性能SoC通過3D堆疊技術集成到一起的SPAD-SoC芯片。全固態(tài)補盲激光雷達E1于2022年發(fā)布，2024年實現(xiàn)量產(chǎn)，同品類面向機器人的 E1R 全固態(tài)數(shù)字化激光雷達也在2025年初開啟量產(chǎn)交付。基于該平臺的經(jīng)驗和技術積累，速騰聚創(chuàng)進一步推出了全面數(shù)字化的EM平臺，強調從激光發(fā)射、掃描到數(shù)據(jù)處理的全棧芯片化，并采用了SPAD-SoC和VCSEL等關鍵數(shù)字技術。

這種逐步深入、持續(xù)迭代的技術發(fā)展路徑，正是速騰聚創(chuàng)能夠在激光雷達數(shù)字化浪潮中占據(jù)有利位置的關鍵因素。通過兩代產(chǎn)品的技術演進，公司積累了豐富的經(jīng)驗和技術儲備，為后續(xù)高性能數(shù)字激光雷達的研發(fā)和量產(chǎn)打下了堅實基礎。

▲ 速騰聚創(chuàng)激光雷達芯片圖譜

根據(jù)權威市場研究機構Yole Group數(shù)據(jù)顯示，速騰聚創(chuàng)已躍居2024年乘用車激光雷達市場份額全球第一，同時也是2018-2024年ADAS激光雷達累計銷量冠軍。滴滴、小馬等自動駕駛行業(yè)領先者也已搭載其數(shù)字化激光雷達實現(xiàn)前裝量產(chǎn)。

▲ 權威市場研究機構Yole Group數(shù)據(jù)顯示，速騰聚創(chuàng)已躍居2024年乘用車激光雷達市場份額全球第一

數(shù)字激光雷達的未來想象力

作為目前激光雷達最大的市場驅動力，汽車主機廠和Tier 1供應商是推動激光雷達數(shù)字化轉型的重要力量。隨著ADAS滲透率的持續(xù)提升和高階自動駕駛技術的逐步落地，數(shù)字化激光雷達將加速成為智能汽車標配。

車企對激光雷達的性能（探測距離、分辨率、視場角）、成本、可靠性、尺寸、功耗以及車規(guī)級認證提出了嚴苛要求。正是這種需求，倒逼激光雷達向數(shù)字化、芯片化、固態(tài)化方向發(fā)展，以實現(xiàn)大規(guī)模前裝量產(chǎn)。

但數(shù)字激光雷達的的想象空間遠不止于在汽車這個單一領域。小型化、低功耗和高性價比的特性，讓數(shù)字化激光雷達也成為各類服務機器人、物流機器人的理想選擇。

速騰聚創(chuàng)已經(jīng)基于SPAD-SoC芯片技術推出了機器視覺新品類——Active Camera，該品類的首款產(chǎn)品AC1，為機器人提供了更豐富的多模態(tài)感知能力。

▲ 速騰聚創(chuàng)基于自研SPAD-SoC芯片的機器視覺新品類——Active Camera AC1

這款產(chǎn)品可以理解為是E平臺的SPAD-SoC芯片、CMOS圖像傳感器和IMU等傳感器的硬件級深度融合，能夠實現(xiàn)三大信息時間和空間的同步對齊，讓機器人獲得最全面的環(huán)境信息，并且能夠克服陽光、高反等環(huán)境干擾，適應室內(nèi)外各類復雜場景。

數(shù)字SPAD-SoC芯片與相機CMOS芯片的技術同源性，正為是激光雷達的普及化鋪平道路。

未來，得益于此，激光雷達的制造將有望達到攝像頭般的簡易程度與成本效益。這將驅動激光雷達迅速滲透到生活各個層面，實現(xiàn)與攝像頭同等級別的廣泛部署。

立于數(shù)字化浪潮之巔

激光雷達的數(shù)字化，不僅是技術發(fā)展的必然，更是市場選擇的趨勢。它正以前所未有的力量，將這一關鍵感知技術從實驗室推向千家萬戶。

數(shù)字化的意義，對激光雷達而言，不只是讓其變得更為普及，從「奢侈品」轉變?yōu)椤副匦杵贰埂８�重要的是，它能夠讓激光雷達不斷突破性能天花板，做到千線分辨率以上（好比攝像頭可以做到數(shù)億像素一樣），獲得對外部世界更精準的感知。

速騰聚創(chuàng)無疑是這場數(shù)字化浪潮變革中的重要參與者和推動者。

通過在MEMS技術上的早期布局，以及在自研 SPAD、SoC、VCSEL等芯片以及數(shù)字化平臺上的持續(xù)投入，取得了顯著的商業(yè)成就，也為整個激光雷達行業(yè)的技術進步、成本降低和大規(guī)模應用做出了積極貢獻。它和其他中國企業(yè)一起，正在深刻影響全球激光雷達產(chǎn)業(yè)的格局。

在智能汽車的新時代，誰掌握了感知的數(shù)字化變革，誰就掌握了未來的主動權。數(shù)字激光雷達的發(fā)展，值得整個行業(yè)密切關注。

本文來源：HiEV大蒜粒車研所