[首發(fā)于智駕最前沿微信公眾號]自動駕駛技術(shù)的提升很大程度上取決于傳感器技術(shù)的突破。作為自動駕駛感知層級的核心組件，激光雷達(dá)（LiDAR）一直被譽為車輛的“眼睛”。它能夠通過發(fā)射激光束并接收反射信號，在極短的時間內(nèi)構(gòu)建出周圍環(huán)境的高精度三維模型。在激光雷達(dá)的多種技術(shù)路線中，半固態(tài)激光雷達(dá)正逐漸取代傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)機械式激光雷達(dá)，成為乘用車前裝量產(chǎn)市場的主流選擇。

從掃描原理看激光雷達(dá)的分類

激光雷達(dá)的工作原理是飛行時間法（ToF），即通過測量激光脈沖從發(fā)射到接觸物體反射回來的時間差，來計算目標(biāo)的距離。然而，單一的測距點無法構(gòu)成完整的視覺，必須通過某種掃描機制讓激光束覆蓋整個視野。

ToF原理，圖片源自：網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)這種掃描機制的差異，激光雷達(dá)可分為機械旋轉(zhuǎn)式、半固態(tài)以及純固態(tài)三種主流架構(gòu)。

機械式激光雷達(dá)是該領(lǐng)域最早期的成熟方案。它是將激光發(fā)射器和接收器垂直排列成一個陣列，然后讓整個模組在底座上進行360度物理旋轉(zhuǎn)。

這種方案雖然能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的環(huán)境感知，但由于內(nèi)部包含大量精密的機械運動部件，不僅體積碩大、難以集成進車身，而且在長期高速旋轉(zhuǎn)下的可靠性也難以滿足車規(guī)級要求。

圖片源自：網(wǎng)絡(luò)

半固態(tài)激光雷達(dá)的出現(xiàn)，正是為了在性能與車規(guī)可靠性之間尋找一個平衡點。與機械式雷達(dá)“全員運動”的思路不同，半固態(tài)雷達(dá)的核心收發(fā)組件是固定不動的，光束的指向改變依靠內(nèi)部小型的光學(xué)掃描元件來完成。

這種設(shè)計極大地縮小了運動部件的質(zhì)量和體積，使得雷達(dá)可以做得更加扁平化。目前，半固態(tài)方案主要細(xì)分為微機電系統(tǒng)（MEMS）、轉(zhuǎn)鏡式以及棱鏡式三大流派，它們各自在光路操縱上有著獨特的物理邏輯。

下表簡要對比了不同激光雷達(dá)架構(gòu)的核心特征：

特征

機械式激光雷達(dá)

半固態(tài)激光雷達(dá)

純固態(tài)激光雷達(dá)

掃描方式

整體360°物理旋轉(zhuǎn)

內(nèi)部微小光學(xué)件運動，收發(fā)模組固定

無任何運動部件，電子控制或面陣成像

視野范圍

360°水平全覆蓋

通常為120°左右扇形區(qū)域

視場角受限，多用于近距離感知

體積與集成

體積大、多安裝于車頂

體積小，可嵌入車頭或擋風(fēng)玻璃后

極小，易于隱形集成

可靠性

機械磨損大，壽命有限

較高，易通過車規(guī)測試

極高，屬于半導(dǎo)體級別穩(wěn)定性

成本現(xiàn)狀

極高，難以大規(guī)模量產(chǎn)

適中，正快速下降，適合前裝

研發(fā)難度極高，成本仍具挑戰(zhàn)

半固態(tài)技術(shù)的核心流派，MEMS、轉(zhuǎn)鏡與棱鏡

1）MEMS

在半固態(tài)激光雷達(dá)的細(xì)分路線中，MEMS微振鏡技術(shù)被視為代表。MEMS方案的核心是一塊直徑僅為數(shù)毫米的硅基微反射鏡，通過靜電、電磁或壓電驅(qū)動，使鏡面在水平和垂直兩個軸向上進行高頻擺動。當(dāng)激光打在這塊不斷擺動的鏡子上時，微小的偏轉(zhuǎn)角度就能將光束投射到前方寬廣的區(qū)域。

這種方案的優(yōu)勢在于它極大地減少了激光器的數(shù)量，理論上僅需一組光源即可實現(xiàn)高分辨率掃描，顯著降低了物料成本。此外，由于MEMS鏡片是在硅基芯片上加工出來的，其生產(chǎn)過程具有很強的可擴展性，非常符合汽車工業(yè)大規(guī)模制造的邏輯。

當(dāng)然，微振鏡也存在物理局限，其鏡面尺寸越小，能承載的激光功率就越低，進而限制了最遠(yuǎn)探測距離。為了克服這一短板，像是華為等廠商就采用了多線程微振鏡技術(shù)，通過增加收發(fā)模組的數(shù)量來平衡探測精度與功率。

2）轉(zhuǎn)鏡式

轉(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá)是目前量產(chǎn)車裝機量最大、技術(shù)最穩(wěn)健的方案之一。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，它可以進一步分為一維轉(zhuǎn)鏡和二維轉(zhuǎn)鏡。

圖片源自：網(wǎng)絡(luò)

一維轉(zhuǎn)鏡方案讓收發(fā)模組固定，通過一個旋轉(zhuǎn)的多面棱鏡在水平方向上反射激光。在這種架構(gòu)中，掃描的線數(shù)直接取決于激光發(fā)射器的數(shù)量。像是禾賽科技的AT128產(chǎn)品就是典型的一維轉(zhuǎn)鏡方案，它通過在芯片上集成128組收發(fā)模組，配合轉(zhuǎn)鏡的水平掃描，實現(xiàn)了“真128線”點云效果。

二維轉(zhuǎn)鏡則更加復(fù)雜，其是由一個高速旋轉(zhuǎn)的多邊形轉(zhuǎn)鏡負(fù)責(zé)水平掃描，加上一個上下擺動的鏡片負(fù)責(zé)垂直掃描。二維轉(zhuǎn)鏡方案的優(yōu)勢在于其光學(xué)效率高、散熱能力強，且由于旋轉(zhuǎn)部件的質(zhì)心非常平衡，能夠很好地應(yīng)對車輛行駛中的劇烈震動。

3）棱鏡式

棱鏡式激光雷達(dá)（也稱雙楔形棱鏡方案）是近年來由大疆旗下的覽沃（Livox）主導(dǎo)推動并實現(xiàn)車規(guī)級量產(chǎn)的獨特技術(shù)路線。其工作原理是利用兩個相互獨立旋轉(zhuǎn)的棱鏡，激光束在穿過這兩個棱鏡時會由于折射作用產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。

控制兩個棱鏡的相對轉(zhuǎn)速，可以讓激光束在前方視場中畫出類似“菊花瓣”的掃描軌跡。與傳統(tǒng)行掃描方式不同，棱鏡方案具有“非重復(fù)掃描”的特性。

這意味著，只要給予雷達(dá)足夠的觀測時間，其掃描點云就會隨時間累積得越來越密集，幾乎可以覆蓋100%的視場，對檢測靜態(tài)小物體（如路上的雪糕筒或遠(yuǎn)處的行人）非常有效。

棱鏡方案的另一個重要優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)極其簡化，這使其在成本控制上極具競爭力，甚至能將激光雷達(dá)的價格壓低至普通家用車可接受的水平。

結(jié)構(gòu)變革帶來的全方位提升

相較于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式機械激光雷達(dá)，半固態(tài)激光雷達(dá)在汽車工業(yè)應(yīng)用中展現(xiàn)出的提升是多維度的。

隨著半固態(tài)激光雷達(dá)的出現(xiàn)，激光雷達(dá)的可靠性也發(fā)生了質(zhì)變。在自動駕駛中，激光雷達(dá)必須能夠在嚴(yán)苛的環(huán)境下穩(wěn)定工作十年以上，經(jīng)受住顛簸、極溫、鹽霧以及電磁干擾等環(huán)境。

機械式雷達(dá)由于整個模組都在旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)部復(fù)雜的軸承和無線電力傳輸機構(gòu)極易在長期震動中產(chǎn)生磨損和疲勞失效。而半固態(tài)方案將運動部件大幅簡化并微小化，核心的光學(xué)收發(fā)單元是靜止不動的。

以MEMS為例，其微米級的鏡面質(zhì)量極輕，在經(jīng)歷高重力加速度沖擊（如30G以上的沖擊測試）時，依然能保持結(jié)構(gòu)的完整性和掃描的精確度。這種“化繁為簡”的物理特性，使得半固態(tài)激光雷達(dá)更容易通過AEC-Q100等車規(guī)級認(rèn)證。

圖片源自：網(wǎng)絡(luò)

半固態(tài)激光雷達(dá)也讓體積與集成度實現(xiàn)了跨越。對于乘用車而言，外觀的美感和空氣動力學(xué)性能至關(guān)重要。傳統(tǒng)的機械式激光雷達(dá)由于需要360度環(huán)視，通常只能像個“大罐子”一樣安裝在車頂中央，這不僅增加了車輛的高度，還引入了額外的風(fēng)噪和風(fēng)阻，從而影響續(xù)航。

半固態(tài)激光雷達(dá)則只需要覆蓋車輛前方120度左右的扇形核心感知區(qū)。得益于扁平化的設(shè)計，它可以輕易地隱藏在擋風(fēng)玻璃上方、前保險杠側(cè)面甚至是大燈組內(nèi)部。這種“隱形成像”的能力，讓自動駕駛汽車不再顯得突兀，更容易被大眾消費者所接受。

成本的斷崖式下降更是半固態(tài)方案最核心的商業(yè)殺手锏。在機械式雷達(dá)時代，為了提高分辨率，必須物理堆疊更多的激光發(fā)射器，這不僅導(dǎo)致成本呈線性增長，還增加了組裝標(biāo)定的難度。

而半固態(tài)方案，尤其“芯片化收發(fā)組件”技術(shù)，可以將上百組激光通道集成在指甲蓋大小的芯片上，配合轉(zhuǎn)鏡進行掃描。這種從“離散元器件”向“大規(guī)模集成電路”的轉(zhuǎn)變，讓激光雷達(dá)的生產(chǎn)成本從數(shù)萬美元迅速降低到了幾百美元。

根據(jù)市場調(diào)研顯示，到2024年底，主流ADAS激光雷達(dá)的價格已經(jīng)進入1000至1500元人民幣的價格區(qū)間，跌幅超過60%。這種成本紅利直接推動了激光雷達(dá)從30萬元以上的高端車向下滲透至15萬甚至10萬元左右的普及型車市。

市場格局與未來演進的深層邏輯

當(dāng)前，激光雷達(dá)市場已經(jīng)進入了從“選配”向“標(biāo)配”轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵窗口期。在2024年至2025年的市場競爭中，中國自主廠商如禾賽科技、華為、速騰（參數(shù)丨圖片）聚創(chuàng)等已經(jīng)占據(jù)了全球主導(dǎo)地位。這種市場優(yōu)勢的背后，是半固態(tài)激光雷達(dá)在感知性能上的不斷突破。

現(xiàn)在的半固態(tài)雷達(dá)在10%反射率下的探測距離已經(jīng)普遍超過200米，這意味著車輛在高速行駛時能提前更長時間識別出前方的事故車或散落物。此外，系統(tǒng)生成的點云密度也達(dá)到了百萬點級，能夠精確勾勒出遠(yuǎn)處行人的輪廓，為智駕算法提供更可靠的數(shù)據(jù)支撐。

圖片源自：網(wǎng)絡(luò)

在實際裝車案例中，不同車企對半固態(tài)方案的選擇也體現(xiàn)了其產(chǎn)品定位。理想L9采用了禾賽的一維轉(zhuǎn)鏡方案AT128，通過將其置于車頂，獲得了更開闊的視野和更好的防護性。而小鵬G9（2024款及更早的Max版本）則通過在保險杠兩側(cè)布置兩顆速騰聚創(chuàng)M1的雷達(dá)，實現(xiàn)了更大的水平視角覆蓋，甚至能夠應(yīng)對復(fù)雜的十字路口博弈場景。這種靈活的布置方案正是半固態(tài)雷達(dá)相比于機械式雷達(dá)的一大優(yōu)勢。

未來，雖然純固態(tài)激光雷達(dá)（如OPA相控陣或Flash方案）由于沒有任何運動部件而具有極高的理論優(yōu)勢，但受限于技術(shù)成熟度和成本，短期內(nèi)仍難以成為市場主力。目前的趨勢是“智駕平權(quán)”，即通過持續(xù)優(yōu)化半固態(tài)方案的成本和性能，讓激光雷達(dá)成為每輛新車的標(biāo)配安全套件，因此在未來的很長一段時間內(nèi)，半固態(tài)激光雷達(dá)或許依舊是主流。

最后的話

激光雷達(dá)的技術(shù)路線之爭已經(jīng)從單純的“性能競賽”轉(zhuǎn)向了“工業(yè)化能力的較量”。半固態(tài)方案憑借其在量產(chǎn)成本、車規(guī)壽命和感知能力上的卓越平衡，已經(jīng)成為了通往高階自動駕駛過程中最堅實的基石。

它不僅是硬件上的傳感器，更是軟件算法實現(xiàn)環(huán)境理解、預(yù)測和決策的核心物理邊界。隨著感知大模型和視覺語言動作模型（VLA）的普及，激光雷達(dá)提供的精確深度信息將作為“主動眼睛”，繼續(xù)守護著自動駕駛車輛的安全底線。在未來的三五年內(nèi)，半固態(tài)激光雷達(dá)仍將是人類邁向全無人駕駛征途上不可替代的感知利器。