作者 |本一

編輯 |德新

我們已經多次見證了「數字化」如何重塑行業格局：數碼相機終結了膠卷時代，智能手機取代了功能手機，曾經的「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」從少數高端車型的專配，成為大眾車型的標配，「數字化」是一道必須邁過去的坎。

一、數字化的必然性

傳統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過一系列模擬電路進行放大、濾波等處理，然后才通過模數轉換器（ADC）轉換成數字信號，以便后續處理。

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品中實現高線數，性能上限低。

▲傳統模擬激光雷達架構與數字激光雷達架構對比

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

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

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

這種架構不僅大大簡化了后續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以及其他數字邏輯電路集成到一顆或少數幾顆芯片上，大幅降低尺寸、功耗和成本，并且易于大規模量產。

▲采用dToF技術的深度傳感器使用SPAD（單光子雪崩二極管）數字陣列探測器，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高精度的深度測量

從應用角度看，數字激光雷達在駕駛輔助系統和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，車道保持更穩定，變道決策更安全。

在高階自動駕駛中，高分辨率的數字激光雷達能提供更早的預警和更精細的物體輪廓，大幅提升系統的感知能力和安全冗余。一些高性能數字激光雷達，比如支持定制化的速騰聚創EM4甚至可實現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。

隨著激光雷達大規模商用，整個行業的發展趨勢是向數字化和固態化協同發展，為當前的數字化浪潮奠定了關鍵基礎。

而且最重要的是，只有數字架構才能實現高線數。

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

二、激光雷達的數字化進程

激光雷達從傳統走向數字，是一個技術、市場和產業鏈共同驅動的過程：

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賽):這是車載激光雷達發展的關鍵催化劑。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境感知。

Velodyne Acoustics (后來的Velodyne Lidar): David Hall在參加DARPA挑戰賽時，為其團隊車輛開發了標志性的64線機械旋轉式激光雷達 (HDL-64E)。這款產品成為早期自動駕駛研發的「標配」。雖然開創了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，難以滿足車規級應用需求。

單光子雪崩二極管（SPAD）技術在科研領域的持續突破，以及CMOS工藝的不斷進步，為激光雷達「數字化」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需求，推動了行業不斷探索新技術路線。斯坦福大學、卡內基梅隆大學等高校在激光雷達數據處理、SLAM算法等方面做出了開創性貢獻。

2.「數字激光雷達」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。

自動駕駛商業化的需求，迫使產業界對「芯片化」和「數字化」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系統級芯片結合，為數字激光雷達的商業化指明了方向。其他激光雷達公司也開始積極探索數字化路線，嘗試將先進半導體技術引入傳統光學系統，推動行業技術革新。

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

3. 產業鏈協同與技術成熟（2019 年 — 至今）

數字化進程并非由單一企業推動，而是產業鏈上眾多企業共同參與的結果。SPAD-SoC作為數字激光雷達的核心組件，其供應商日益豐富，代表性企業的包括索尼、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。

這些關鍵芯片技術的逐步成熟，極大地簡化了激光雷達產品的開發流程，支持不同形態激光雷達的定制開發，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，如速騰聚創，華為等，也迅速抓住數字化和芯片化趨勢，投入自研芯片，將數字激光雷達技術應用于產品線并實現大規模量產。

4. 商業化突破與規模應用

嚴格來說，第一個量產的數字激光雷達是華為的 192線激光雷達產品D3，證明了數字激光雷達技術路線的可行性。隨后出現的更高性能數字激光雷達，如即將量產的速騰聚創的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。

數字激光雷達逐漸從技術驗證階段過渡到規模化應用階段，開始大規模用于量產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，這背后是數字化帶來的技術潛力。

雖然尚未達到「白菜價」，但數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，推動成本持續下降和技術不斷進步。

▲ 速騰聚創自研SPAD-SoC芯片

相比傳統的模擬激光雷達，數字激光雷達的架構簡化帶來了幾個系統性的關鍵優勢：

1. 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。隨著技術成熟和規模化生產，數字激光雷達的成本有望持續下降
2. 提升性能和可擴展性：數字激光雷達可以受益于摩爾定律，實現性能隨時間的指數級提升。Ouster指出，模擬激光雷達從64線提升到128線花費了近15年，而數字激光雷達僅用了15個月。
3. 耐用性和可靠性增強：分立部件更少，使用堅固半導體元件，數字激光雷達傳感器通常比模擬傳感器更耐用、可靠。
4. 卓越信噪比與抗干擾能力：省去了模數轉換過程，避免了噪聲、失真和量化誤差，確保了信號在復雜環境下的完整性與處理準確性。
5. 數據處理的天然優勢：規整的數字化點云數據與數字圖像在融合上天然親和，更易于與其他傳感器數據進行前融合。
6. 可編程性與智能化：基于SoC的數字激光雷達可能實現"軟件定義的激光雷達"，通過固件升級優化性能、增加功能，甚至根據不同駕駛場景動態調整參數。

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

三、激光雷達數字化浪潮中的中國公司

作為中國激光雷達行業的領軍企業之一，速騰聚創在推動激光雷達數字化和產業化方面發揮了重要作用。

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

速騰聚創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，大幅提升了產品集成度和性能。這是速騰聚創走向數字化的關鍵技術之一。

▲ E1R搭載了速騰聚創全自研的數字化SPAD-SoC芯片和2D VCSEL芯片

隨后，公司推出了E平臺，這是速騰聚創首個量產的數字激光雷達平臺，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。全固態補盲激光雷達E1于2022年發布，2024年實現量產，同品類面向機器人的 E1R 全固態數字化激光雷達也在2025年初開啟量產交付。基于該平臺的經驗和技術積累，速騰聚創進一步推出了全面數字化的EM平臺，強調從激光發射、掃描到數據處理的全棧芯片化，并采用了SPAD-SoC和VCSEL等關鍵數字技術。

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

▲ 速騰聚創激光雷達芯片圖譜

根據權威市場研究機構Yole Group數據顯示，速騰聚創已躍居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領先者也已搭載其數字化激光雷達實現前裝量產。

▲權威市場研究機構Yole Group數據顯示，速騰聚創已躍居2024年乘用車激光雷達市場份額全球第一

四、數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字化轉型的重要力量。隨著ADAS滲透率的持續提升和高階自動駕駛技術的逐步落地，數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、功耗以及車規級認證提出了嚴苛要求。正是這種需求，倒逼激光雷達向數字化、芯片化、固態化方向發展，以實現大規模前裝量產。

但數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。

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

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

這款產品可以理解為是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境信息，并且能夠克服陽光、高反等環境干擾，適應室內外各類復雜場景。

數字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，實現與攝像頭同等級別的廣泛部署。

五、立于數字化浪潮之巔

激光雷達的數字化，不僅是技術發展的必然，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」轉變為「必需品」。更重要的是，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億像素一樣），獲得對外部世界更精準的感知。

速騰聚創無疑是這場數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等芯片以及數字化平臺上的持續投入，取得了顯著的商業成就，也為整個激光雷達行業的技術進步、成本降低和大規模應用做出了積極貢獻。它和其他中國企業一起，正在深刻影響全球激光雷達產業的格局。

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