激光雷达（LiDAR）作为自动驾驶车辆感知环境的核心传感器之一，通过激光脉冲实时获取周围物体的三维位置信息，从而为车辆决策和控制提供精准的环境建模。根据扫描方式和结构形式的不同，激光雷达可以大致分为机械式（Mechanical）、半固态（Semi-solid-state）和全固态（Solid-state）三种类型。

机械式激光雷达依靠电机驱动转盘或棱镜实现激光束的360度旋转扫描；半固态激光雷达在接收或发射模块实现静止，只有扫描部件（如转镜或MEMS微型振镜）发生机械运动；而全固态激光雷达则完全取消了任何机械运动部件，依靠相控阵（OpticalPhasedArray，OPA）或Flash（泛光面阵式）技术实现对整个探测场景的瞬时激光扫描。三种架构在技术成熟度、成本、体积、寿命等方面各有利弊，针对不同的自动驾驶场景和级别需求，需要根据性能指标、量产可行性以及车规认证要求进行综合权衡。

各类型激光雷达对比

激光雷达的核心工作原理可归纳为发射器发射激光脉冲，通过光学系统控制脉冲方向；当激光遇到目标物体后反射回接收器，接收器将反射光信号转换为电信号，并由后端处理单元分析光脉冲往返时间（Time-of-Flight，ToF）及强度信息，以获得目标与自身的距离和反射特性。基于相同的原理，不同类型的激光雷达在光学扫描方式、发射与接收模块的集成方式、机械部件数量等方面存在显著差异。机械式产品由于沿用传统“转盘+激光发射器+接收阵列”三大模块结构，具备成熟稳定的技术路线，但也因此产生体积庞大、成本高昂、寿命受限的问题；半固态通过将机械运动限制在更小的部件（如转镜或MEMS微镜）上，实现扫描器与靶材的分离，继而减小体积和减少成本；全固态则通过光学相控阵或泛光面阵解析整个场景的深度信息，无需任何机械运动部件，具备体积小、可靠性高、可量产潜力强等特点，但目前技术尚在快速演进阶段，尚未完全满足车规级大规模量产需求。

机械式激光雷达

机械式激光雷达作为最早实现商业化应用的激光雷达架构，其最典型的技术实现是由电机驱动旋转支架（或包含多个反射棱镜的旋转圆盘），使得固定于支架上的多个激光发射器和接收器能够360度水平扫描周围环境。以Velodyne公司早期推出的HDL-64E为代表，该型号激光雷达采用64线多发多收设计，通过旋转扫描实时生成高密度的点云数据，可在白天和夜晚对车辆周围进行精准的物体检测与分类。机械式激光雷达的技术成熟度相对较高，探测距离远（往往超过200米以上，对10%反射率目标距离可达200米甚至更大）且点云密度大，可满足L4及以上级自动驾驶在复杂环境中对长距离、高精度感知的需求。由于其需要精密的机械结构以及多光学元件协调工作，因此成本居高不下、结构体积大、功耗高、散热难度大，同时旋转部件寿命也难以与车规级使用场景要求完全匹配。

半固态激光雷达

相比之下，半固态激光雷达对机械部件的依赖显著减少，通常仅保留一个或多个小型扫描器（如转镜或MEMS微镜）用于引导激光束在水平或垂直方向扫过一定角度区间，而接收模块则通过固定的光学阵列完成回波信号采集。根据扫描器的不同类型，半固态激光雷达可进一步分为转镜式和MEMS振镜式两种典型路线。转镜式半固态激光雷达通常采用单轴或双轴电动转镜，通过高速旋转或摆动镜面控制激光发射方向，具有成本适中、量产难度相对较低的优势；MEMS振镜则利用微机电系统（Micro-Electro-MechanicalSystems）技术，将微小的反射镜集成在光刻工艺芯片表面，通过静电驱动信号使镜面在微米级尺度内快速振荡，从而实现激光束在预定角度范围内扫过。无论是转镜还是MEMS版本，半固态激光雷达都在体积、功耗和生产成本方面显著优于机械式产品，且相对易于车规级认证。

以转镜式半固态激光雷达为例，当前市场主流水平集中在“百线级”设计，例如万集科技推出的760超薄车载激光雷达，就采用转镜+多发多收的解决方案，实现真192线扫描，10%反射面探测距离可达200米，最远可拓展至300米，水平视场可达120°、垂直视场25°，垂直分辨率0.15°、水平分辨率0.13°，整体机身厚度仅24-30毫米，具备优秀的点云质量与车规可靠性，主要面向高阶辅助驾驶（ADAS）场景。以上优异性能使得转镜式半固态激光雷达成为目前自动驾驶市场的主流选择之一，并陆续应用于多款量产车型上。

MEMS振镜式半固态激光雷达在扫描精度与体积上有更大优势，其通过在硅基片上微缩制造出高速振动的微镜阵列，实现对激光束的精确快速扫射。相较于转镜方案，MEMS振镜结构避免了大型机械零部件带来的惯性与扫描速度限制，同时进一步减小了雷达的厚度和整体体积，更容易与车身设计一体化集成。这种架构目前在国内外多家激光雷达企业中得到关注，例如速腾聚创（RoboSense）的M1系列就基于MEMS振镜实现较宽的水平与垂直视场，具备较高的点云密度与稳定性，已获得多家汽车厂商订单。由于MEMS工艺的特殊性，其产品的批量化成本有望随着工艺成熟度的提升而大幅下降，从而推动半固态激光雷达在L2+和L3级自动驾驶量产车型中的进一步应用。

全固态激光雷达

机械式与半固态激光雷达各有特征，但它们都面临着体积与可靠性等方面的妥协。正是为了彻底消除机械运动部件带来的磨损与寿命限制、进一步降低成本，全固态激光雷达成为行业公认的“终极形态”。全固态激光雷达典型技术路径主要包括光学相控阵（OPA）和Flash两种。OPA技术类似于雷达领域的电子扫描阵列，通过控制相位调制器的相位差，使得发射端激光束能够在不移动任何物理元件的情况下，按照预设方向或图形进行扫射，并将回波信号在接收端的相控阵列中进行相应的相位解算以恢复三维深度信息。由于无需任何机械运动，OPA型激光雷达具有最优的可靠性与潜在最小的体积，理论上可大幅降低量产成本，但其核心挑战在于相控阵芯片的制造良率、相位调制精度以及大规模集成的光电器件封装复杂度。目前，OPA型产品距离规模化车规级量产尚有一定技术障碍。

Flash型全固态激光雷达则采用了类似于相机闪光灯原理的瞬时全场照射方式，即一次性向整个探测场景发射激光脉冲，然后通过大面积接收阵列同步采集反射回波，以获得整个场景的深度图。与OPA技术相比，Flash架构无需依赖相位调制器或复杂的微纳级光学腔，仅需在光学路径中安排一些光学扩束与均匀化组件以及大规模阵列光电接收器即可实现一瞬间的大视场深度采集。此种架构在短距离场景（如智能泊车、无人配送机器人等低速应用）表现突出，因其可实现毫秒级甚至亚毫秒级的全场景深度成像，对于高速行驶的汽车场景而言，目前存在信噪比与接收灵敏度不足的挑战。再加上在长距离探测时对大功率激光发射与高密度接收阵列的双重需求，使得Flash型全固态激光雷达在量产成本、热管理设计和光学系统稳定性方面仍需进一步突破。

各类型激光雷达有何优劣？

从性能指标对比来看，机械式激光雷达在探测距离和点云分辨率方面长期保持领先优势，可支持常见的10%反射率目标在200米以上距离的精确测距；其水平360度、垂直自上而下定角度均衡分布的全方位视场，可为感知算法提供更完整的环境信息，但其单价往往达到数万美金级别，且体积高度达到数十厘米，对车辆外观集成与风阻影响较大。相比之下，半固态激光雷达在探测距离方面通常集中在100~200米之间（转镜设计甚至可突破200米），垂直线数在32线至128线之间，水平扫描视场可通过机械或MEMS微镜灵活设定，但无法实现真正的360度环视，通常需要与其他传感器（如摄像头、毫米波雷达）深度融合补盲。半固态方案的成本已降至千美元级别，整体体积可被压缩至无线电高度类似下摄像头的厚度，可更容易实现隐藏式车身集成。

全固态激光雷达在理论上拥有最小体积、最低成本和最高可靠性的潜力，若量产良率达到目标，其单价可被控制在几百美元甚至更低；同时消除机械部件后，寿命可大幅延长，实现数万小时的无故障运行，有利于真正的车规级批量化应用。此外，除了强调量产的可行性，还必须关注其在远距离探测时的散射衰减、噪声干扰和热效应等问题。OPA受限于相位阵列的相位控制精度，会在实际测距过程中出现斑点效应（Speckle）与旁瓣噪声（Sidelobe），对探测精度与抗干扰能力造成影响；Flash架构若要满足高速行驶场景的探测需求，需在激光发射功率、接收灵敏度与大规模像素阵列的同步读出电路三方面进行协同优化，这对当前CMOS或Geiger模式雪崩光电二极管（GPD）技术的制造工艺提出了更高要求。

应该如何选？

针对不同级别的自动驾驶需求，可将机械式、半固态和全固态激光雷达进行功能匹配。对于L4及L5超高阶自动驾驶，车辆在大多数场景下无需人工干预，其对感知系统的性能和冗余度要求极高。高线数、高分辨率和远距离探测成为必要条件，以确保在复杂城市道路环境或高速公路场景中能够及时发现行人、自行车、其他车辆以及道路障碍物，并进行精确的轨迹预测与路径规划。机械式激光雷达以其成熟稳定的性能，一度成为L4/L5级测试车的首选，但其高成本与车规适配性限制了量产应用的可能性。因此，尽管各大自动驾驶公司在早期曾大量配备机械式Si-LiDAR，如Waymo、Cruise在测试车上采用的VelodyneHDL和QuanergyM8等产品，但在量产车型上逐渐被半固态阵列所替代。

对于L3及以下级别的自动驾驶（包括L2高级驾驶辅助系统ADAS、L2+和L3半自动驾驶），半固态激光雷达由于在性能与成本之间取得较好平衡，成为更合理的选择。以目前市场主流的转镜式半固态产品为例，其能够提供足够的探测距离（一般在150200米范围内，10%反射率目标可达到此距离）以及较高的垂直线数（64128线），配合360度或局部多传感器拼接，可满足城市道路或高速公路场景下的车道保持、自动紧急制动（AEB）等功能需求。MEMS振镜式半固态雷达则通过更小的尺寸实现车内隐藏式安装，减少整车风阻和外观侵入感，适用于对造型有更高要求的量产车型。当半固态激光雷达与摄像头、毫米波雷达、毫米级高精度地图和高性能域控制器配合，可以构建更具冗余安全性的多模态感知系统，为L3级自动驾驶提供足够的性能保证和CostofOwnership（拥有成本）控制。

在近两年，国内外多家汽车厂商和激光雷达企业围绕半固态及全固态技术展开深度合作与量产布局。如华为联合极狐发布的96线半固态雷达已在极狐阿尔法S华为HI版上进行大规模量产测试；小鹏汽车G9与速腾聚创合作，采用了MEMS振镜方案的M1半固态雷达；广汽埃安、威马M7等车型也先后搭载了转镜式半固态激光雷达。再看一看全固态激光雷达，万集科技的750全固态补盲雷达已在国内多家低速无人驾驶场景（如环卫车辆、配送机器人）中得到实际应用，展现出全固态在短距场景的可行性。此外，多家初创企业如Innoviz、Aeva、Hesai（禾赛科技）以及国内的速腾聚创、镭神智能等，正围绕OPA和Flash技术进行产品研发与工艺迭代，力求在2025年—2026年将全固态激光雷达推向具备车规级量产能力的商业化阶段。

机械式激光雷达因其依赖于精密机械加工与高端光学元件，在批量化规模下仍难以降至汽车消费级价格水平。以Velodyne早期的64线机械式雷达为例，单价曾高达5万美元以上；32线款也曾达到2万美元以上，这在量产车型中显然不可持续。半固态激光雷达通过减少机械部件、改进光学与电子集成度，已经实现单价下降至1000美元左右的水平，并随着出货量提升不断降本。当前各大供应商通过与Tier1供应商和整车企业的合作，在车规认证、可靠性测试以及供应链建设方面持续优化，力求将半固态雷达的成本压缩到500~800美元区间。同时，随着MEMS制造工艺成熟，其单片集成化程度与产能良率进一步提升，预计在未来两年内可实现更进一步的成本下降。

全固态激光雷达在理论上最具成本优化潜力，若能够实现高良率的芯片制造与模块化封装，其整体成本将远低于半固态乃至机械式方案。但从当前技术成熟度来看，全固态在量产规模、车规级可靠性以及大规模配套生态链方面仍存在关键瓶颈。OPA架构受限于相控阵芯片辉光效应（Speckle）与温度漂移问题，需要在芯片工艺与系统热设计方面投入更多研发；Flash架构受光功率发散与接收噪声影响，需要更高性能的高速AD（模数转换器）及大规模像素级读出电路支持。目前，无论是OPA还是Flash型全固态雷达，其典型路测部署仍主要集中在低速物流、无人配送、智能制造等场景，而要向L3+或L4级自动驾驶场景大规模应用，还需要在可靠性验证、车规温度适应性以及大功率散热管理等方面取得突破。

未来趋势

未来，激光雷达技术的发展将围绕“更高性能、更低成本、更小体积、更高可靠性”的目标持续推进。在性能方面，高线数（如千线级）高精度设计将成为可能，进一步提高点云密度、降低噪声，帮助自动驾驶系统在极端复杂环境中更精准地识别微小目标和纹理特征；在成本方面，通过与CMOS工艺深度融合，将激光发射与接收模块集成在同一硅基片上，借助半导体巨头的产能与成熟封测工艺，实现批量化价格相对可控；在体积方面，随着光学一体化、电子集成化、散热方案优化等技术日趋成熟，全固态模块尺寸有望缩减到与车头摄像头模组相当的水平，从而极大地提升外观设计灵活性；在可靠性方面，高耐温度、高抗振动的车规认证将成为行业新标杆，各家企业需要在环境适应性测试、EMC（电磁兼容）测试以及长期稳定性验证上进行更全面的投入。

此外，激光雷达也将与其他车载传感器（摄像头、毫米波雷达、超声波等）之间的深度融合，以及与高精度地图、车载边缘计算平台（EdgeComputing）和V2X（Vehicle-to-Everything）通信的协同配合，将共同推动自动驾驶系统感知层的整体升级。未来自动驾驶架构中，传感器融合将不再仅是简单的多重冗余，而是多维度、多模态的信息深度关联与联合推理。如在低照度或雨雾等极端天气条件下，虽然摄像头性能衰减，但毫米波雷达与激光雷达仍可保持较强探测能力；在高速场景下，高线数机械或半固态雷达可提供长距离预警信息；在近距离避障和泊车等低速场景下，全固态Flash雷达可迅速完成短距离深度重建；而相控阵技术则可在未来进一步提升抗干扰能力和目标分类能力，为自动驾驶系统提供更为精准、可靠的深度信息。

机械式、半固态与全固态激光雷达各自代表了激光雷达技术发展不同阶段与侧重点。机械式以技术成熟、探测精度高为优势，但因体积大、寿命短、成本高，正逐步向半固态与全固态过渡；半固态则以成本适中、可靠性可控、性能足以满足L2+至L3级自动驾驶需求而成为当前量产车型的主流选择；全固态则以最小体积、最优可靠性、最强成本优化潜力成为行业最终目标，但仍需在相控阵芯片、Flash探测器件工艺及系统集成等方面攻克关键技术难题。

在选型时，整车企业应基于目标自动驾驶场景、功能需求与成本预算等综合考量，从性能指标、车规认证、量产可行性以及供应链成熟度等多个维度进行评估，以便为不同车系、不同级别的自动驾驶产品匹配最合适的激光雷达方案。随着技术演进与产业链完善，预计2015年至2026年间，半固态与全固态激光雷达将加速向多层级自动驾驶车型渗透，最终实现由高成本实验性产品向低成本批量化组件的全面转变。

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       原文标题 : 机械、半固态、全固态激光雷达有何区别？谁更适合自动驾驶？