1、 证券研究报告证券研究报告 请务必阅读正文之后第请务必阅读正文之后第 53 页起的免责条款和声明页起的免责条款和声明 从拆解五款激光雷达看智能从拆解五款激光雷达看智能驾驶驾驶投资机遇投资机遇 计算机行业“智能网联”系列报告 212022.9.27 中信证券研究部中信证券研究部 核心观点核心观点 丁奇丁奇 云基础设施行业 首席分析师 S03 杨泽原杨泽原 计算机行业首席 分析师 S02 业内预期激光雷达远期全球市场空间约千亿美金，在资本市场备受关注。我们业内预期激光雷达远期全球市场空间约千亿美金，在资本市场备受关注。我们认为，激光雷达产业链条里最具投资

2、价值的是整机，认为，激光雷达产业链条里最具投资价值的是整机，预计将有预计将有较高的集中度和较高的集中度和较好的毛利率。在较好的毛利率。在供应链供应链环节，我们环节，我们建议关注建议关注发射芯片、接收芯片和准直器件。发射芯片、接收芯片和准直器件。推荐推荐长光长光华芯、永新光学、炬光科技华芯、永新光学、炬光科技，建议关注，建议关注禾赛科技、图达通、速腾聚创禾赛科技、图达通、速腾聚创。激光雷达产业的空间、节奏、路线：激光雷达产业的空间、节奏、路线：1）市场空）市场空间：间：业内预期行业远期市场空间千亿美金，市场给予了产业相关公司高估值。2）时间节奏：）时间节奏：2022 年是激光年是激光雷达规模上车

3、元年，雷达规模上车元年，目前相关产品已获得 26 个新定点，预计有 22 款搭载激光雷达的新车上市，超过 2018-2021 年总和，我们认为行业投资窗口期已到。3）路线选择：路线选择：1550nm 探测距离远，在高端车型、注重安全品牌以及商用车、V2X领域更具优势；905nm 成本占优，预计将是多数车型的选择。激光激光雷达整机雷达整机的投资价值：的投资价值：虽然当前入局厂商众多，但我们认为行业门槛较高，最终会有较高的集中度和毛利率，CR5集中度预计会超85%，毛利率预计35%+，门槛我们认为体现在三个方面。1）车规壁垒）车规壁垒：激光雷达是一款“机械+光学+电子”产品，车规难度高，上车周期长

4、。2）算法壁垒）算法壁垒：由于激光雷达光学路径设计非标，使得算法和整机必须是耦合的关系，而不是像摄像头模组一样软硬件解耦，从而有更高的毛利率。3）芯片壁垒）芯片壁垒：头部激光雷达公司正在将 TIA、ADC、FPGA、DSP 集成到一个 SOC 里，降本增效的同时提升行业门槛。激光雷达产业链的投资价值：激光雷达产业链的投资价值：1）发射芯片：）发射芯片：905nm EEL 芯片领域，欧司朗一家独大局面预计短期难以改变，但 VCSEL 通过多结工艺补齐功率短板后，因为其低成本、低温漂特性或将逐步实现对 EEL 的替换，国产芯片企业长光华芯、纵慧芯光迎来发展机遇。2）接收端：）接收端：由于 905n

5、m 路线要提升探测距离，SiPM和 SPAD 将成为大趋势，1550nm 将继续使用 APD，相关产品门槛较高，目前主要被索尼、滨松、安森美垄断，1550nm 路线的芯思杰和 905nm 路线的南京芯视界、灵明光子有望率先突破。3）校准校准端：端：半导体激光器由于谐振腔较小，光斑质量较差，为了达到激光雷达标准需要对快慢轴进行光学校准，线光源方案还需要匀化，单激光雷达价值量上百元，利好永新光学、炬光科技。4）TEC：由于欧司朗解决了 EEL 的温漂，VCSEL 天然具有低温漂特性，因此激光雷达不再需要 TEC。5）扫描端扫描端：转镜主要壁垒在时序控制，MEMS 工艺有较高难度，希景科技最先实现量

6、产。风险因素：风险因素：ADAS 渗透率不及预期风险，激光雷达降本不及预期风险，VCSEL方案渗透率不及预期风险，激光雷达方案渗透率不及预期风险。投资建议：投资建议：激光雷达长期市场空间大，相关公司前景广阔，2022 年迎来规模上车，投资时间窗已到。其中，我们认为整机最具投资价值，建议关注禾赛科技、图达通、速腾聚创。激光雷达供应链中，发射端 VCSEL 替代 EEL 的趋势明显，建议关注长光华芯，纵慧芯光。接收端建议关注芯思杰、南京芯视界。快慢轴准直建议关注永新光学、炬光科技。代工厂商建议关注共进股份。重点公司盈利预测、估值及投资评级重点公司盈利预测、估值及投资评级 简称简称 代码代码 收盘价

7、收盘价 EPS PE 评级评级 21 22E 23E 24E 21 22E 23E 24E 长光华芯 688048.SH 109.49 1.13 1.38 2.11 2.91 97 79 52 38 增持 永新光学 603297.SH 89.76 2.37 2.44 3.17 4.23 51 37 28 21-炬光科技 688167.SH 119.95 0.75 1.48 2.27 3.32 160 81 53 36 买入 资料来源：Wind，中信证券研究部预测 注：股价为 2022 年 9 月 23 日收盘价（CNY），永新光学预测数据采用 wind 一致预期 计算机计算机行业行业 评级评级

8、 强于大市（维持）强于大市（维持）计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 2 目录目录 创新之处创新之处.6 激光雷达：远期想象空间带来高估值，明年有望放量迎来投资时间窗激光雷达：远期想象空间带来高估值，明年有望放量迎来投资时间窗.7 价值辨析：激光雷达是 L4 收敛 Corner Case 的关键手段.7 市场空间：远期千亿美金空间，2027 年中国市场空间预计超过 50 亿美金.9 时间节奏：2022 年是上车元年，2023 年开始集中放量.12 从拆机看整机：整机是最有价值的投资方向，行业将有较高集中度从拆机

9、看整机：整机是最有价值的投资方向，行业将有较高集中度.14 投资价值：高壁垒带来高集中度，软硬件耦合预计毛利率区间 35%-40%.15 车规壁垒：由于复杂的光学和机械结构，激光雷达的 DV、PV 有着高门槛.17 算法壁垒：光学路径设计非标使得激光雷达整机和算法必须是耦合的关系.19 芯片壁垒：头部的激光雷达公司将在电芯片层面进行垂直一体化.21 从拆机看供应链：发射和接收是核心，从拆机看供应链：发射和接收是核心，FMCW 3-5 年内难落地年内难落地.22 发射端：国产激光芯片从 VCSEL 开始突破，快慢轴准直有较高壁垒.22 接收端：905nm 走向 SiPM，1550nm 使用 AP

10、D，PDE 与可靠性是关键.34 扫描端：转镜的核心壁垒在时序控制算法，MEMS 振镜有较高难度.39 信号处理：LD 驱动与 TIA 属必需品，FPGA 主要进行时序控制和算法.45 风险因素风险因素.49 投资策略投资策略.50 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 3 插图目录插图目录 图 1：拆解的五款激光雷达.6 图 2：2010-2020 美国平均安全行驶里程.8 图 3：特斯拉 Autopliot 和 FSD Beta 的 MPD.8 图 4：进出隧道强弱光变换场景、逆光场景.8 图 5：未经训练过

11、的场景（如货车顶部）.8 图 6：3D 毫米波点云缺乏高度信息.9 图 7：毫米波视觉融合算法在经过桥梁可能误判导致急刹.9 图 8：2019-2027 全球与 ADAS 相关激光雷达出货量.10 图 9：2019-2027 全球与 ADAS 相关激光雷达市场规模.10 图 10：2022-2027 中国激光雷达渗透率预测.10 图 11：2022-2027 中国激光雷达市场规模预测.10 图 12：2021-2025 年国内激光雷达上车官宣情况总结.12 图 13：各激光雷达厂商对 ASP 的预期.13 图 14：2021-2032 年 ADAS 激光雷达平均价格.13 图 15：128 通

12、道，905nm，VCSEL+SIPM，固态激光雷达成本预测.13 图 16：30%/35%/40%毛利率对应固态激光雷达 ASP.13 图 17：2019-2022H1 中国 ADAS（L0-L2）/L2 渗透率.14 图 18：2022H1 中国 L2 级 ADAS 分价位搭载量和搭载率.14 图 19：激光雷达参与厂商一览.14 图 20：2021 国内毫米波雷达市场份额.15 图 21：2021 国内前向雷达市场份额.15 图 22：2021 国内角雷达市场份额.15 图 23：2021 国内超声波雷达市场份额.15 图 24：2021 国内前装行泊 ADAS 摄像头市场份额.15 图

13、25：汽车产业链上各细分行业平均毛利率、平均净利率、营收总和.16 图 26：美股激光雷达公司展望毛利率预测.17 图 27：Velodyne 的毛利预期.17 图 28：激光雷达首次上车经历的过程及所需时长.17 图 29：车规认证相关标准.18 图 30：DV 认证需要进行的相关测试.19 图 31：长城沙龙机甲龙搭载了 4 颗华为激光雷达.19 图 32：广汽埃安搭载了 3 颗速腾聚创激光雷达.19 图 33：摄像头模组.20 图 34：激光雷达的算法、硬件实现及毛利率区间预测.21 图 35：大陆 ARS408 拆机图.21 图 36：激光雷达芯片、功能模块和后续 SOC 化方向示意图

14、.22 图 37：大气吸收光谱与电磁波传播窗口.23 图 38：不同车速下的制动距离.24 图 39：不同测距能力的激光雷达对不同反射率物体的探测距离推算.24 图 40：人眼关键光学结构.25 图 41：人眼安全与连续波功率.26 图 42：人眼安全与单次脉冲能量密度.26 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 4 图 43：InP 与 GaAs 激光器成本对比.27 图 44：图达通 falcon 的激光器.28 图 45：速腾聚创 M1 的收发模组.28 图 46：半导体激光在温度变化会产生波长漂移（EEL

15、 如虚线所示，VCSEL 如实线所示）.28 图 47：欧司朗低温漂 EEL 原理示意图.29 图 48：VECEL 的工艺流程与主流半导体工艺完全兼容.29 图 49：多层结 VCSEL 结构示意图.30 图 50：禾赛科技的发射模组以及 VCSEL 示意图.30 图 51：半导体激光器（EEL）的发散角.31 图 52：VCSEL 激光器光斑强度示意图.32 图 53：EEL 激光器光斑强度示意图.32 图 54：速腾 M1 激光收发模块拆解与光学元件明细.32 图 55：镭神智能激光雷达拆解及其光发射模块.33 图 56：光纤激光器输出的圆形高斯光斑.33 图 57：图达通 falcon

16、 光收发模块.33 图 58：速腾 M1 多处使用导热胶（白色）.34 图 59：大疆 Livox HAP 多处使用导热硅脂（蓝色）.34 图 60：三种不同光电探测器的工作区间.35 图 61：三种不同光电探测器的效果.36 图 62：SiPM 原理示意图.36 图 63：镭神智能 CH32 接收端使用 APD.37 图 64：图达通 Falcon 的 APD.37 图 65：图达通 Falcon 的 APD 光纤接口.37 图 66：速腾 M1 的接收端与 SiPM.38 图 67：环境光对 SPAD 可造成明显干扰.38 图 68：滨松产品在减少串扰与后脉冲方面积累深厚.39 图 69：

17、镭神智能 CH32 采用单个转镜扫描，四个面倾角略有不同.40 图 70：图达通激光雷达扫描原理示意图.40 图 71：图达通 falcon 实际扫描结构.41 图 72：图达通激光雷达扫描图样与 ROI 示意图.41 图 73：禾赛科技的激光雷达芯片化发展路线.42 图 74：速腾 M1 扫描相关结构示意图.43 图 75：速腾 M1 扫描原理.43 图 76：速腾 M1 扫描图样示意图.43 图 77：速腾 M1 MEMS 模组拆解.44 图 78：双楔形棱镜扫描示意图.44 图 79：Livox Mid（上）与 Livox HAP（下）扫描图样.44 图 80：菲涅尔棱镜原理.45 图

18、81：大疆 Livox HAP（右）与 Livox Mid（左）对比.45 图 82：镭神智能 CH32 的 LD 驱动和 GaNFET.46 图 83：速腾 M1 的激光器以及 GaNFET.46 图 84：速腾 M1 的接收端 TIA.47 图 85：基于 TDC 的 ToF 方案.48 图 86：基于 ADC 的 ToF 方案.48 图 87：实际场景中的多重反射示意图.49 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 5 图 88：树木的多重反射信号.49 图 89：大疆 Livox HAP 主控板以及两大控制

19、芯片.49 表格目录表格目录 表 1：2025 和 2030 年市场空间（市场规模指包含 ADAS、AGV、机器人、路侧的整体市场）.9 表 2：2027 年各价位激光雷达搭载量预测.11 表 3：2017-2027 乘用车各价位占总销量比例.11 表 4：中国国内市场不同类型车载传感器市场集中度与典型企业毛利率.16 表 5：激光雷达的核心器件适用的车规标准.18 表 6：905nm 与 1550nm 激光对人眼的影响对比.25 表 7：APD 与 SiPM 部分指标对比.36 表 8：国内外主要 SPAD/SiPM 厂商部分产品对比.39 表 9：不同驱动方式的 MEMS 对比.42 表

20、10：禾赛科技自研激光驱动芯片与 TI 产品对比.46 表 11：禾赛科技自研模拟前端芯片与 ADI 产品对比.47 表 12：禾赛科技自研 ADC 与 TI 产品对比.48 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 6 创新之处创新之处 1、直观直观展示了激光雷达的关键结构。展示了激光雷达的关键结构。投资人对各家激光雷达的扫描方式、激光器、以及其它核心零部件缺乏系统、直观的认知，为此我们拆解了五款激光雷达，包含镭神智能 C16（机械式）、镭神智能 CH32（转镜式，主要用于路侧和物流车）以及三款车规级产品，即图达通

21、 falcon（转镜+振镜二维扫描，搭载在蔚来 ET7、ET5、ES7 上）、速腾聚创M1（MEMS，搭载在小鹏 G9、智己 L7、长城 Wey 等一系列车型上）、大疆览沃 HAP（双楔形棱镜，搭载在小鹏 P5 上）。对于无法用肉眼看清楚的激光发射芯片、对于无法用肉眼看清楚的激光发射芯片、APD 接收芯片、接收芯片、微透镜、微透镜、MEMS 镜片等结构我们采用了高倍电子显微镜放大镜片等结构我们采用了高倍电子显微镜放大，以期让投资人有更直观，以期让投资人有更直观、更更清晰的认知。清晰的认知。图 1：拆解的五款激光雷达 资料来源：中信证券研究部 2、深入、深入解答了投资人解答了投资人的的多多个个疑

22、问。疑问。a)集中度问题：集中度问题：针对投资人担心激光雷达市场参与者众多，行业集中度会比较分散，我们在第三章通过和摄像头、毫米波雷达的对比，分析了激光雷达的车规难度，认为激光雷达壁垒高于另外几类传感器，预计将有较高的集中度，国内 CR5 的稳态集中度可能在80%以上。b)毛利率问题：毛利率问题：针对投资人关心的激光雷达毛利率问题，我们复盘了过去三年国内主要汽车零部件的毛利率、净利率区间，以及海外功率芯片、大算力芯片的毛利率区间（图25 所示），结合我们预计激光雷达的车规、算法和整机耦合、头部厂商会进行垂直一体化的观点，给出激光雷达在完成不同价值量工作时可能对应的毛利率（如图 34 所示）。c

23、)供应链投资供应链投资问题：问题：正因为我们认为激光雷达整机将有较高的集中度，我们提出激光雷达产业链的投资应该围绕头部激光雷达公司的供应链展开，而不是围绕什么公司做了什么产品展开。由于激光雷达目前处于发展早期，供应链的变化具有很大的不确定性，寻找头部激光雷达公司供应链的变化或将成为未来几年激光雷达投资的重点。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 7 d)EEL 和和 VCSEL 格局问题，格局问题，TEC 是否是否需要应用需要应用问题：问题：针对投资人不理解为什么欧司朗在 905nm 的 EEL 光源方面有极高的

24、市占率，后续发展趋势会怎样，以及激光雷达后续是否需要 TEC 进行降温，我们在第四章第一节指出，根据欧司朗的专利WO 2021/214174 Al，其在 905nm EEL 低温漂光芯片的专利极难绕过，预计很难有厂商能够颠覆欧司朗在 EEL 上的地位。随着各激光雷达厂商在光源侧纷纷开始选择 VCSEL 光源（比如禾赛科技、华为），我们判断国内 VCSEL 厂商长光华芯、纵慧光芯将迎来发展良机。我们同时指出，由于 EEL 的温漂问题已被欧司朗解决，VCSEL 芯片又天然具有低温漂的特性，TEC 后续在激光雷达上将难有用武之地。e)接收端接收端问题：问题：由于当前二级市场没有 APD、SiPM、S

25、PAD 标的，接收端的研究长期被忽视。实际上，当前 905nm 都开始逐步采用 SiPM、SPAD，相关产品有较高的技术壁垒，目前激光雷达基本采用的是索尼、滨松等海外产品。随着国内激光雷达的发展，接收端相关公司预计将迎来投资机遇。激光雷达：激光雷达：远期想象空间带来高估值远期想象空间带来高估值，明年，明年有望有望放放量量迎来投资时间窗迎来投资时间窗 价值辨析：激光雷达是价值辨析：激光雷达是 L4 收敛收敛 Corner Case 的的关键手段关键手段 激光雷达领域投资第一个遇到的挑战就是特斯拉为什么不用激光雷达？当前全球的自动驾驶（包括特斯拉）应当说都还处于 L2+的水平，遇到遇到无法处理的无

26、法处理的 Corner Case，还，还是交给人来解决。是交给人来解决。到了 L4 之后，不再有人接管的选项就意味着 L4 系统处理 Corner Case的能力要大大的提升。众所周知，对于自动驾驶或者辅助驾驶算法而言，难点首先在感知，多数时候搭载 ADAS 算法的车出现安全事故，主要原因都是对于相关目标物体没有有效识别。那么后续什么零部件对于提升 ADAS 算法对不常见物体的感知最为有效，能够大幅减少 Corner Case 对于安全的影响呢？我们认为安装激光雷达是最为直接有效的手段。我们认为安装激光雷达是最为直接有效的手段。L4 要真正到来，业界普遍认为需要比人驾驶有更高的安全性。从下图

27、2 来看，美国平均安全行驶里程达到 50 万英里。如果自动驾驶平均安全行驶里程能够超过 80 万公里，我们一定程度可以认为它会比人类驾驶有更高的安全系数。根据特斯拉官网发布的特斯拉车辆安全报告，开启 Autosteer（包含 Autopilot 和 FSD）功能的特斯拉在 2021 年 Q1 到Q4 分别平均行驶平均行驶 419、441、497、431 万英里发生一起安全事故万英里发生一起安全事故。然而这个数据并不能说明特斯拉的 FSD 比人类驾驶更为安全，因为更少安全事故的背后是人类高频地对 FSD进行接管。根据 Snow Bull Capital 的数据，FSD 的的 MPD（Miles

28、per Disengagement，即每行驶多少英里需要被人工干预一次）约为即每行驶多少英里需要被人工干预一次）约为 33.3 英里英里/次次。如果到了 L4 不再有人类的接管，那么我们需要有更强的感知系统，更好的算法，更大的算力，从而来解决遇到的各种Corner case。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 8 图 2：2010-2020 美国平均安全行驶里程（英里）图 3：特斯拉 Autopliot 和 FSD Beta 的 MPD 资料来源：美国国家公路交通安全管理局，中信证券研究部 资料来源：FSD B

29、eta Community Tracker，加州 DMV，Snow Bull Capital，twittertaylorogan 目前高级驾驶辅助系统中普遍应用的传感器有摄像头和毫米波雷达。在在物体物体的的拍摄拍摄上上，摄像头主要缺点是在暗光环境切换至亮光环境时易出现过曝光、在逆光条件下或摄像头被污渍遮挡便会严重影响其信息采集效果。同时，在物体识别上在物体识别上，由于智能汽车 ADAS 前置摄像头的主流产品是单目和三目摄像头，其测距原理都是先通过图像匹配进行目标识别（各种车型、行人、物体等），再通过目标在图像中的大小去估算目标距离。在估算距离之前，首先要求准确识别目标，是车、行人、卡车、SUV

30、 还是轿车，因此正确识别是正确估计距离的第一步，为此，需要建立并持续维护巨大的示例特征数据库以确保它包含要识别的所有特征数据。在此背景下，遇到未训练过的场景，摄像头很难对距离进行有效判断，从而容易发生事故。毫米波有测距功能，但当前的毫米波由于缺乏高度信息，毫米波有测距功能，但当前的毫米波由于缺乏高度信息，对于静止物体无法有效进行对于静止物体无法有效进行识别，识别，对图对图 5 这种场景也是无能为力。这种场景也是无能为力。目前高级驾驶辅助系统上应用较多的皆为 3D 毫米波雷达（距离、方向角、多普勒），收发通道较少，信息量有限，因此缺少测高能力。因为 3D 毫米波雷达没有高度信息，在感知层面很难区

31、分桥梁、路牌等悬空物和前方路面障碍，因此在遇到前方静止障碍物的反射信号时，在算法层面一般选择将其过滤掉，从而避-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%00300000400000500000600000700000平均安全行驶里程（英里）同比(%)图 4：进出隧道强弱光变换场景、逆光场景 资料来源：商业派，中信证券研究部 图 5：未经训练过的场景（如货车顶部）资料来源：新浪汽车 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 9 免出现很多的误刹车的情况（如图 7 所示）。市场空间：市

32、场空间：远期千亿美金空间远期千亿美金空间，2027 年中国年中国市场市场空间空间预计预计超过超过 50 亿美金亿美金 资本市场给予了激光雷达的相关公司较高的估值，我们认为这跟激光雷达远期我们认为这跟激光雷达远期（比如2030 年或 2035 年，跟 L4 级自动驾驶落地时间有关）的市场空间有的市场空间有较较强的相关性。强的相关性。美股上市的各家激光雷达公司对 2030 年的市场空间都抱有很高的预期。表 1：2025 和 2030 年市场空间（单位：亿美金，市场规模指包含 ADAS、AGV、机器人、路侧的整体市场）2025 年年 2030 年年 Innoviz 200 550 Quanergy

33、46 106 Luminar/2270 Aeva 1180 2060 Cepton 490 590 平均值 479 1115 资料来源：各公司招股说明书（含预测）、中信证券研究部 那么中期的那么中期的发货量和市场发货量和市场规模会是怎样呢规模会是怎样呢？根据 Yole 的数据，从出货量来看：2018-2021 年，与 ADAS 有关的激光雷达出货量总共约 15.6 万件，Yole 预计 2022 年出货量约 19.4 万件，2027 年达到 446.1 万件，2022-2027 年复合增长率 87.1%。从市场规模来看：2021 年全球激光雷达市场规模约 20.7 亿美元，其中 ADAS 市场

34、约 1.1 亿美元。Yole 预计到 2027 年全球激光雷达市场规模约 63.1 亿美元，其中 ADAS 和自动驾驶汽车会分别以 73%和 28%的年复合增长率增长至 20.1/7.0 亿美元。图 6：3D 毫米波点云缺乏高度信息 资料来源：木牛车载官网 图 7：毫米波视觉融合算法在经过桥梁可能误判导致急刹 资料来源：Tesla 在 CVPR2021 的分享 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 10 从实际落地情况来看，据我们统计，至 2022 年底，全球预计共有 32 款车型发布并搭载激光雷达，其中售价或预

35、计售价在 35 万以上的为 26 款，25-35 万为 5 款，25 万以下仅1 款，其中有近三分之二方案由国内其中有近三分之二方案由国内激光激光雷达厂商提供雷达厂商提供。同时，激光雷达已成为国内新能源品牌高端车型的普遍配置，平均搭载价格随着国内激光雷达厂商的崛起已有明显下探。我们认为，随着智能化浪潮的进一步深化，激光雷达的渗透率将得以迅速提升。我们通过拆分价格区间，以汽车销售量汽车销售量 X L2 级以上级以上 ADAS 渗透率渗透率 X 激光雷达激光雷达在在 ADAS 方案方案中中渗渗透率透率 X 单车价值量单车价值量的方法，测算得出 2022/2023/2024/2025/2026/20

36、27 年国内激光雷达市场规模分别对应 2.26/11.37/15.65/21.26/33.92/53.42 亿美元。我们预测的渗透率及市场空间高于 Yole 的预期：1）由于激光雷达主要用于智能驾驶，所以我们首先估算所有乘用车中 L2 以及 L2+级别辅助驾驶的渗透率；2）然后在配备 L2及以上级别辅助驾驶的车辆中估算激光雷达的渗透率，从而算出激光雷达在乘用车整体中的渗透率；3）根据乘用车整体出货量数据以及激光雷达渗透率数据即可得到激光雷达预期出货量；4）最后，量价相乘，根据激光雷达预期售价和预期出货量，测算预期市场空间。我们主要采用以下五点核心假设：图 8：2019-2027 全球与 ADA

37、S 相关激光雷达出货量 资料来源：Yole（含预测），中信证券研究部 图 9：2019-2027 全球与 ADAS 相关激光雷达市场规模 资料来源：Yole（含预测），中信证券研究部 图 10：2022-2027 中国激光雷达渗透率预测 资料来源：中信证券研究部预测 图 11：2022-2027 中国激光雷达市场规模预测 资料来源：中信证券研究部预测 0%20%40%60%80%100%120%140%160%180%200%0500300350400450500ADAS激光雷达出货量（万件）同比（%）0%50%100%150%200%250%05001000150020

38、002500ADAS激光雷达市场规模（百万美元）同比（%）0.7%4.0%6.2%9.3%14.3%23.6%0%5%10%15%20%25%0500025003000202220232024202520262027乘用车销量(万辆)激光雷达上车数(万辆)渗透率(%)2.26 11.37 15.65 21.26 33.92 53.42 0%50%100%150%200%250%300%350%400%450%00202220232024202520262027市场规模(亿美元)同比（%）计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 21

39、2022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 11 1.价格方面，根据 Yole 的 ASP 数据（包含 905nm 前向雷达与补盲雷达）与我们产业调研数据（1550nm 前向雷达），2022 年前向 905/前向 1550/补盲三种雷达 ASP 分别为 600/1150/300 美金。随着 VCSEL 光源逐步替代 EEL 光源带来成本下降，以及激光雷达大规模量产带来的成本摊薄，我们预计三种激光雷达价格将逐步下降至 2027 年的 476/780/228 美金。2.数量方面，首先预测 L2 及以上级别辅助驾驶渗透率。根据高工智能研究院2022H1 的数据，我们假设 2022 年 L

40、2 以及 L2+渗透率与上半年保持稳定，预计2022 年价位在 10 万以下/10-15 万/15-20 万/20-25 万/25-35 万/35 万以上 L2 及L2+ADAS 渗透率分别为 0.85%/20.41%/32.55%/53.24%/49.53%/27.41%，我们根据近年来 ADAS 渗透率提升速度，假设 2027 年达到 25%/45%/65%/82.5%/82.5%/55%，总体渗透率从2022年的26.64%增长至2027年的55.75%。3.更进一步估算激光雷达在搭载L2以上辅助驾驶车型中的渗透率。根据我们统计，2022 年以来，国内新能源厂商 35 万以上新车型基本做

41、到标配激光雷达或提供激光雷达选项，蔚小理等新势力和北汽、上汽、广汽等厂商均是如此；而国外厂商如 BBA、大众、通用、日产等厂商激光雷达量产上车规划集中在 2024、2025 年。因此我们预计 2025 年左右，在配备 L2 的中高端车型中，激光雷达会接近成为标配。我们预计 2023 年，10-15 万/15-20 万/20-25 万/25-35 万/35 万以上 L2 及L2+ADAS 方案中激光雷达的渗透率分别为 0%/0%/5%/30%/60%，2027 年达到10%/25%/50%/85%/90%，对 应 全 部 乘 用 车 中 激 光 雷 达 分 价 位 渗 透 率4.5%/16.3%

42、/41.3%/70.1%/49.5%，总体乘用车渗透率从 2022 年的 0.70%增长至 2027 年的 23.61%。4.数量方面除了渗透率，还需要估算单车配备激光雷达的数量。我们预计，到 2027年，ADAS 雷达方案根据市场定位将主要分为单前向雷达、1 前向+2 补盲雷达两种方案，各价位平均搭载量预测如下表。表 2：2027 年各价位激光雷达搭载量预测 平均单车搭载量（个）平均单车搭载量（个）10 万以下万以下 10-15 万万 15-20 万万 20-25 万万 25-35 万万 35 万以上万以上 NIR(905)前雷达 0 0 1 0.8 0.5 0 SWIR(1550)前雷达

43、0 0 0 0.2 0.5 1 NIR(905)补盲雷达 0 0 0 1.2 1.5 2 资料来源：中信证券研究部预测 5.最后，乘用车总销量近年来保持相对稳定。中信证券研究部汽车组预计随着疫情与经济情况改善，乘用车整体销量和价格区间将有小幅上升，预计销量将从 2021年的 2148.2 万辆增长至 2027 年的 2507.4 万辆，各价位占比如下表。表 3：2017-2027 乘用车各价位占总销量比例 各价位占总销售量（各价位占总销售量（%）10 万以下万以下 10-15 万万 15-20 万万 20-25 万万 25-35 万万 35 万以上万以上 2017 25.1%37.8%15.8

44、%8.7%7.6%5.1%2021 22.3%31.9%14.6%11.5%11.4%8.4%2027E 18.0%28.0%18.0%13.0%13.0%10.0%资料来源：中汽协，Thinkercar，易车网，中信证券研究部预测 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 12 随着固态雷达方案的持续发展以及部件集中度的提高，单车价值量将会进一步下降，有利于激光雷达的量产使用，同时，随着 L2+渗透率的提升以及 L3 方案的逐渐渗透，我们预计 2030 年全球激光雷达市场规模将逐步扩大。时间节奏：时间节奏：2022

45、 年是上车元年，年是上车元年，2023 年开始集中放量年开始集中放量 我们认为激光雷达行业拐点已至，从定点订单、车型上市量、预计发货量来看，今年较以前均有较大提升，可以说可以说 2022 年年为激光雷达上车元年为激光雷达上车元年。根据 Yole 的统计，从定点订单来看：2018-2021 年激光雷达公司共收获 29 个定点，2022 年截至目前已有 26 个新定点。从搭载车型上市情况来看，从奥迪 A8 搭载车载激光雷达算起，截至 2021 年底共有13 款上市车型搭载激光雷达。2022 年预计有 22 款搭载激光雷达的新车上市。同样根据Yole，从 ADAS 发货量来看，截止 2021 年底，

46、全球共有 15.6 万台 ADAS 激光雷达发货，Yole 预计 2022 年有 22.1 万台。图 12：2021-2025 年国内激光雷达上车官宣情况总结 资料来源：各公司官网，中信证券研究部 我们认为当前搭载激光雷达的驾驶方案正处于降本过程的第一个节点。激光雷达产业链逐渐成熟，各雷达厂商生产良率提升，并随着发射、接收模组成本下降而逐步实现更优性能、更低价格，激光雷达 ASP 也迅速下降，超出 2020 年美股激光雷达厂商 IPO 时的整体预期。根据 Yole 咨询，2022 年截至 9 月，ADAS 功能相关的激光雷达平均价格约 579美元，包括前向主雷达和短距离补盲雷达，其中前向主雷达

47、约 662 美元，短距离补盲约220 美元，预计会在 2027 分别降至 475 美元和 158 美元。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 13 结合 IHS Markit 对于原材料的成本预测，即 2025 年，一方面由于 SPAD 和 VCSEL的快速降本，另一方面由于扫描结构相对简单，悲观/乐观情况下激光雷达成本会降至305.1/182.2 美元，35%毛利率对应单价 469/280 美元。我们认为，激光雷达的上车会首先集中在新能源厂商。传统主机厂如奔驰、宝马、奥迪、大众、通用、日产等节奏相对较慢，除在高

48、端车型进行一定试点外，目前量产规划都在 2024、2025 年。而目前国内新能源厂商在 35 万以上的高端车上已经做到了普及，如蔚来、理想近年上市的车型 ET7、ES7、ET5、L9 等都全线标配激光雷达。小鹏、上汽、北汽、广汽的高端车型也都具有搭载激光雷达选项，我们预计这部分市场会在我们预计这部分市场会在 2023 年开年开始始集中集中兑现兑现，并随着传统主机厂的加入在，并随着传统主机厂的加入在 2024-2025 年持续增长，年持续增长，参考毫米波雷达以及参考毫米波雷达以及L2 方案的渗透方案的渗透过程过程，接下来接下来有望有望下沉到下沉到 20-35 万万价格区间价格区间，并，并预计预计

49、在在 2025 年在该区间达年在该区间达到约到约 31.2%的渗透率的渗透率。根据高工智能研究院的数据，2022 年上半年，中国市场（不含进出口）乘用车搭载前向 ADAS 上险量为 416.7 万辆，前装搭载率达到 46.8%，L2 级上险量 237.0 万辆，前图 13：各激光雷达厂商对 ASP 的预期 资料来源：Velodyne，Ouster，Cepton，Luminar，Innoviz，其中 Luminar为测算，Ouster 包括其他用途雷达（含预测），中信证券研究部 图 14：2021-2032 年 ADAS 激光雷达平均价格（美元）资料来源：Yole（含预测），中信证券研究部 图

50、15：128 通道，905nm，VCSEL+SIPM，固态激光雷达成本预测 资料来源：IHS Markit（含预测）图 16：30%/35%/40%毛利率对应固态激光雷达 ASP（美元）资料来源：IHS Markit（含预测），中信证券研究部测算 5756005705405285004384365350300280266253240228200400500600700前向长距离雷达平均价格（美元）补盲雷达平均价格（美元）5873050020040060080092025E(悲观)202

51、5E(乐观)成本(美元)ASP30%毛利ASP35%毛利ASP40%毛利 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 14 装搭载率达到 26.6%。2019-2022H1，L2 渗透率从 3.5%增长至 26.6%，主要由其价格区间的快速下探导致。根据高工智能研究院的预测，L2的渗透率会在2025年至少达到50%，我们保守估计约 43.71%。届时，激光雷达会成为高价格区间内 L2 级 ADAS 的标配。从从拆机看整机拆机看整机：整机是最有价值的投资方向：整机是最有价值的投资方向，行业将行业将有较高集中度有较高集中度

52、 虽然目前激光雷达行业参与者众多，格局看起来非常分散，但是在整个产业链条里，我们依然认为整机是最有投资价值的方向。除了整机的单车价值量高以外，我们还认为长期来看整机的集中度会相对集中，国内CR5可能会高达85%，毛利率可能会达到35%-40%，虽然参与厂商众多，但预计会逐步走向集中化。图 19：激光雷达参与厂商一览 资料来源：Yole 第一，激光雷达的上车难度远高于另外两类传感器和众多零部件。第二，由于光学路径设计的非标，激光雷达的算法和整机是一个耦合的关系。第三，头部公司在进行电芯片图 17：2019-2022H1 中国 ADAS（L0-L2）/L2 渗透率 资料来源：高工智能汽车研究院，中

53、信证券研究部 图 18：2022H1 中国 L2 级 ADAS 分价位搭载量和搭载率 资料来源：高工智能汽车研究院，中信证券研究部 3%11%18%27%21%31%38%47%0%10%20%30%40%50%0200400600800020212022H1ADAS上险数(万辆)L2上险数(万辆)L2渗透率(%)ADAS渗透率(%)1%20%33%53%46%53%37%22%16%41%0%10%20%30%40%50%60%0010万以下10-15万15-20万20-25万25-30万30-35万35-40万40-45万45-50万50万以上L

54、2级ADAS搭载量（万辆）搭载率 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 15 的 SOC 整合，长期来看会通过 SOC 构筑竞争壁垒。投资投资价值价值：高壁垒带来高壁垒带来高集中度，软硬高集中度，软硬件件耦合耦合预计毛利率区间预计毛利率区间 35%-40%无论是车规难度，还是算法耦合、芯片自研，从投资的视角它们有一个共同的属性，即即什么什么会形成激光雷达行业的会形成激光雷达行业的壁垒。壁垒。我们希望通过和其它汽车零部件尤其是摄像头、毫米波雷达、超声波雷达等几类传感器的对比来判断激光雷达未来可能的行业集中度和毛利率

55、区间。对比不同的传感器，我们发现，从摄像头到毫米波雷达，产品复杂度提升，壁垒越来越高，市场集中度也越来越高。在毫米波雷达市场内部也有类似现象，难度较高的前向毫米波雷达市场集中度明显高于角雷达。与之对应，壁垒越高毛利率也越高，例如 4D 毫米波雷达技术难度和壁垒比普通毫米波雷达更高，对应领域的 Arbe 公司毛利率也达到了 70%附近。国内主要传感器市场格局如下图所示。图 20：2021 国内毫米波雷达市场份额 图 21：2021 国内前向雷达市场份额 图 22：2021 国内角雷达市场份额 资料来源：高工智能汽车研究院，中信证券研究部 资料来源：高工智能汽车研究院，中信证券研究部 资料来源：高

56、工智能汽车研究院，中信证券研究部 图 23：2021 国内超声波雷达市场份额 图 24：2021 国内前装行泊 ADAS 摄像头市场份额 资料来源：高工智能汽车研究院，中信证券研究部 资料来源：高工智能汽车研究院，中信证券研究部 博世大陆安波福Veoneer海拉电装森思泰克法雷奥万都博世大陆电装安波福Venoeer万都采埃孚其他博世海拉安波福veoneer大陆森思泰克法雷奥电装万都现代摩比斯法雷奥TTE博世豪恩汽电珠海上富辉创晟泰克海康威视现代摩比斯松下泰康TTE法雷奥德赛西威博世电装LG智华科技比亚迪采埃孚 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27

57、请务必阅读正文之后的免责条款和声明 16 表 4：中国国内市场不同类型车载传感器市场集中度与典型企业毛利率 毫米波雷达毫米波雷达 毫米波前向雷达毫米波前向雷达 毫米波角雷达毫米波角雷达 超声波雷达超声波雷达 摄像头摄像头 CR5 84%98%85%78%45%CR3 66%88%60%61%30%CR1 32%38%26%25%12%典型企业毛利率 27%22%资料来源：高工智能汽车研究院，中信证券研究部 激光雷达与这些传感器对比有更高的技术壁垒和车规级难度，因此我们认为长期来看，激光雷达整机将具有比毫米波雷达和摄像头模组更高的市场集中度，也应当有更高的毛利率。关于激光雷达和毫米波雷达、摄像头

58、的对比，我们会在接下来三节里详细地阐述。如果将视野扩大到整个汽车产业链，激光雷达又应当处于何处？我们对汽车产业链上的 A 股上市公司以及部分海外公司分行业进行了统计。将公司聚类为 20 余个行业，制作气泡图，横轴为三年加权平均毛利率，纵轴为三年加权平均净利率，气泡大小为三年行业营收总和（由于海外公司规模较大，业务范围较广，汽车业务通常仅为营收的一部分，我们仅统计了部分汽车业务占比较高的公司）。对比结果呈现的规律仍旧是高壁垒带来高毛利，例如功率半导体、车灯控制等。此外，汽车芯片和算力芯片则有高毛利率。在整个汽车产业链中，我们认为激光雷达整机的壁垒比当前 A 股大多功率半导体产品（芯片产品较少，模

59、组封装公司占比更高）更高，且也应当高于车灯控制等行业。我们认为，激光雷达的毛利率区间可能在 35%-40%左右，净利率约为 12%-15%。图 25：汽车产业链上各细分行业平均毛利率、平均净利率、营收总和 资料来源：Choice，各公司官网，中信证券研究部 此外，如果激光雷达公司能够进一步提供上层算法或 ADAS 解决方案，其毛利率可能更高。根据各家公司投资者交流会，多数美股激光雷达公司展望未来毛利率处于 50%-60%区间。我们理解其毛利率可以拆分为软件和硬件两部分。硬件硬件可以参考 Velodyne 传感器业务的毛利率，预期在 45%左右；软件则软件则主要包含高级 ADAS 功能，毛利率可

60、以参考经纬恒润的智能驾驶软件方案和 Mobileye 的芯片加算法方案，分别约为 80%和 75%。但这 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 17 一预期的主要问题在于，主机厂未必乐于使用激光雷达厂商提供的 ADAS 解决方案或算法方案，如果车企更倾向于自己掌握智能驾驶核心算法，则来自于算法的高毛利或难以实现。图 26：美股激光雷达公司展望毛利率预测 图 27：Velodyne 的毛利预期 资料来源：各公司招股说明书预测，中信证券研究部 资料来源：Velodyne（含预测），中信证券研究部 车规车规壁垒壁垒：由

61、于复杂的光学和机械结构，激光雷达的：由于复杂的光学和机械结构，激光雷达的 DV、PV 有着高门槛有着高门槛 要做一款车规级的激光雷达是殊为不易的。厂商的第一款车规级激光雷达，总历时可厂商的第一款车规级激光雷达，总历时可能接近四年半到五年时间能接近四年半到五年时间，具体而言可以分为“2+2+1”。第一个“2”，是指概念设计到原型机“A 样”出来，大约需要 2 年时间。第二个“2”，是指从 B1 样接洽开始，一直到经过车企的 DV、PV 认证到 SOP，大约需要 2 年时间。第三个“1”，是指 SOP 之后，继续解决产能、良率、返修率等各种问题。厂商的第二款车规级激光雷达，由于吸取了第一款的经验教

62、训，这个过程这个过程有望有望缩短到缩短到 3 年左右年左右。图 28：激光雷达首次上车经历的过程及所需时长 资料来源：中信证券研究部 激光雷达产业发展尚处于早期阶段，除了开发周期长以外，激光雷达还是一个集光学、电子、机械为一体的设备，器件的认证和整机的认证有较高的门槛器件的认证和整机的认证有较高的门槛。如器件要满足AEC-Q102（汽车光电半导体相关测试）、AEC-Q103（汽车传感器相关测试）等标准要求，整车厂的 EMC（电磁兼容）、NVH（噪声、振动与声振粗糙度）要求，以及功能安全 ASIL-B(D）等要求。整机测试要满足 IATF16949 质量管理体系、IEC60825 激光产品安全要

63、求，能经受住-40至 125工作温度，满足 OEM 厂的 DV/PV 试验（电子电气试验)等要求。0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0%70.0%202242025InnovizLuminarAevaVelodyneOusterCepton 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 18 图 29：车规认证相关标准 资料来源：九章智驾微信公众号，中信证券研究部 器件方面，主要的核心器件都需要过主要的核心器件都需要过 AEC 标准认证标准认证，如电子元器件需过 AEC

64、-Q100认证，光电器件需过 AEC-Q102 认证，MEMS 振镜需过 AEC-Q103 认证，FPGA 和 DSP形成的芯片组需过 AEC-Q104 认证。表 5：激光雷达的核心器件适用的车规标准 系统 核心器件 适用 AEC 标准 激光发射系统 激光器（Laser）AEC-Q102 激光接收系统 光电探测器（APD、SiPM、SPAD）AEC-Q102 信息处理系统 电子元器件 AEC-Q100，Q101，Q200 信息处理系统 SOC AEC-Q104 扫描系统 MEMS 器件 AEC-Q103 机电部件 无 资料来源：九章智驾微信公众号，中信证券研究部 除了所采用的零部件应当满足除了

65、所采用的零部件应当满足 AEC 车规标准外车规标准外，主机厂的，主机厂的 DV/PV/PPAP 认证也必不认证也必不可少。可少。DV 指设计验证（指设计验证（Design Validation），是主要用于检验汽车电子零部件产品硬件设计质量的一种测试手段，DV 的测试项目及等级依据 OEM 企业标准（没企标的按国标或ISO 标准）进行，产品通过试验后才能进入量产阶段。根据我们的了解，根据我们的了解，车厂的车厂的 DV 测试测试周期三个月到半年不等，一般需要至少两轮周期三个月到半年不等，一般需要至少两轮 DV 才能满足认证要求。才能满足认证要求。PV 指产品验证（指产品验证（Product Va

66、lidation），是用于检验产品量产质量的一种测试手段，一般测试项目来自于 DV，但较 DV 要少得多，侧重于检验产品大批量生产的质量稳定性及一致性。一般一条产线工艺稳定，下来一批产品，经过 PV 之后验证了产线工艺的性能，后续一般只有工艺或者产品做了修改，才会再针对性的进行相关的 PV。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 19 图 30：DV 认证需要进行的相关测试 资料来源：亮道智能官网，中信证券研究部 极高的上车门槛也使得各厂商极高的上车门槛也使得各厂商在当前在当前没有能力并行没有能力并行开开发多款车规

67、级激光雷达。发多款车规级激光雷达。从其它两类传感器来看，前向传感器的规格和性能会远高于侧向和后向传感器，如毫米波雷达，车的正前方一般会搭载 LRR（Long Range Radar，覆盖距离约 200-250 米），而在侧向会搭载 MRR（Middle Range Radar，覆盖距离约 100 米）或 SRR（Short Range Radar，覆盖距离小于 30 米）；又如摄像头，特斯拉的前摄达到 130 万像素，而侧向翼子板和 B柱的摄像头仅为 30 万像素。然而我们在激光雷达上看到了不一样的配置。比如长城的沙龙机甲龙上搭载了 4 颗华为的激光雷达，前向、侧向、后向为完全相同的规格；广汽

68、埃安上搭载了 3 颗速腾聚创的激光雷达，前向和两个侧向激光雷达的规格也完全一样。这从侧面也验证了当前车规级激这从侧面也验证了当前车规级激光雷达确实有着很高的门槛。光雷达确实有着很高的门槛。图 31：长城沙龙机甲龙搭载了 4 颗华为激光雷达 图 32：广汽埃安搭载了 3 颗速腾聚创激光雷达 资料来源：长城汽车官网 资料来源：易车网（作者：车前炮）算法算法壁垒壁垒：光学路径设计非标使得激光雷达整机和算法必须是耦合的关系：光学路径设计非标使得激光雷达整机和算法必须是耦合的关系 投资者比较关心的一个问题是摄像头模组没有高毛利率，激光雷达与摄像头模组有多 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报

69、告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 20 大区别，会不会和摄像头模组一样没有高毛利？应该说两者的本质差异比较大。摄像头的封装比较简单，标准化程度很高。摄像头的封装比较简单，标准化程度很高。如图 33所示，摄像头模组有镜头支架、驱动马达、镜头组、图像传感器组成，整个光学路径的设计完全标准化，使得软硬件可以解耦，与摄像头相关的算法（ISP、目标检测）等可以被剥离，纯粹的硬件封装自然没有高毛利率。而不同厂商对于激光雷达的光学设计差异非常大，从光源的选择（采用那个波段，多少个激光器）、扫描方式选择（转镜、MEMS、双楔形棱镜、Flash）、接收方式的选择（APD、S

70、iPM、SPAD）都有多种方式。如果不是深刻理解某个激光雷达的光学设计，则很难对信号进行有效处理，这使得激光雷达的硬件和激光雷达的硬件和算法很难进行解耦，激光雷达算法很难进行解耦，激光雷达整机整机的特点的特点更接近一个嵌入式算法系统设备更接近一个嵌入式算法系统设备。图 33：摄像头模组 资料来源：Ctimes、中信证券研究部 那么激光雷达包含了哪些算法呢。首先是点云生成的一系列算法，这个与硬件以及光学设计是强耦合的关系，也称为也称为嵌入式算法嵌入式算法，包含以下四个方面。（1）光源生成：）光源生成：由 FPGA、Laser Driver 及相关算法生成，同时由 FPGA 形成抗干扰编码等；（2

71、）光源）光源扫描扫描：电机、MEMS 等相关部件的扫描算法、ROI 区域形成由 DSP 等器件来完成；（3）光源）光源接收接收：信号检测、放大、噪声滤除、近距离增强由 DSP 算法完成；（4）信号处理信号处理：点云生成、状态数据、消息数据等。点云生成后，有的车企会需要激光雷达厂商提供目标识别算法目标识别算法，有的则不需要。目标识别需要的算力比较大，如果 FPGA 算力不够的话，通常需要到驾驶域控制进行计算，比如到 Orin 或者地平线 J5 平台上进行计算。类似 Luminar 这样的企业会走得更为靠前，会基于点云和目标识别做 ADAS 算法算法，比如 ACC、AEB、LKA 乃至 L4 算法

72、等。因此，Luminar 在财报里对 2025 年的毛利率也有比较乐观的估计，预计平均能到 60%。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 21 图 34：激光雷达的算法、硬件实现及毛利率区间预测 资料来源：中信证券研究部预测 芯片芯片壁垒壁垒：头部的激光雷达公司将在电芯片层面进行垂直一体化：头部的激光雷达公司将在电芯片层面进行垂直一体化 随着激光雷达自身的不断发展，算法不断成熟，其算法演进也比以前更加稳定。随着大量车型开始搭载，激光雷达也开始从实验性质的产品逐渐转变成工业产品，客观上软件的变动也变得更小。在这样的

73、情况下，用用 SoC 的形式将相对成熟的算法固化在电路中，的形式将相对成熟的算法固化在电路中，提升集成度，降低成本成为当前激光雷达厂商的考量提升集成度，降低成本成为当前激光雷达厂商的考量。而且，随着出货量增加，为其专门设计一款 SoC 也成为了可行的选择。在可见的未来，诸多固化在 FPGA 中的算法、用于电机控制的 DSP 等都可能集成到 SoC 中，从而减少 FPGA 的使用量，降低成本。在毫米波雷达中，毫米波雷达中，SOC 化的过程早已完成。化的过程早已完成。如下图 35 所示，毫米波雷达的主体由MMIC 芯片和数字信号处理器（FPGA、DSP）组成，承担了毫米波雷达的基带、射频、现在新的

74、产品有将两者合一的趋势，主要由英飞凌、TI、恩智浦三家厂商提供。图 35：大陆 ARS408 拆机图 资料来源：中信证券研究部 TIA、ADC 等也可能集成到 SoC 中，进一步的集成有多方面好处，第一是继续降低成本；第二是缩短距离，避免电路板层面以及外界的其他干扰；第三是减少元器件数量，提高可制造性；第四是缩小体积。更高的可制造性和更低的干扰有利于通过车规，而更小的 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 22 体积和更低的成本对于汽车应用十分重要。根据禾赛科技招股说明书，其有意向将光电探测器集成到 SoC 中（

75、如图 36 虚线框所示），由于其采用的是 905nm 路线，探测器为 Ge-Si材料，与硅基集成电路有较好的工艺相容性，因此也具备可集成性。图 36：激光雷达芯片、功能模块和后续 SOC 化方向示意图 资料来源：禾赛科技招股说明书 从拆机看供应链：发射和接收是核心，从拆机看供应链：发射和接收是核心，FMCW 3-5 年年内难内难落地落地 由于 FMCW 激光雷达面临激光器成本高、窄线宽线性、光波导器件表面公差难控制等一系列问题，我们认为 3-5 年之内难以成为实际落地方案，因此在供应链的探讨中，我们只讨论 TOF 激光雷达，不对 FMCW 的激光器、调制器等部件展开论述。如上一章所述，我们认为

76、激光雷达整机将有较高的集中度，因此供应链投资应当围绕头部激光雷达公司的供应链中有核心壁垒的器件展开。由于激光雷达目前处于发展早期，供应链的变化具有很大的不确定性，因此寻找头部激光雷达公司供应链的变化或将成为未来几年激光雷达投资的重点工作。发射端：国产激光芯片从发射端：国产激光芯片从 VCSEL 开始突破，快慢轴准直开始突破，快慢轴准直有较高壁垒有较高壁垒 在激光雷达中，发射端是价值量最高、壁垒最高的环节之一。在发射端中，随着国内产业链崛起以及产业的整体技术路线调整，905nm VCSEL 激光芯片等产品有望在市场实现突破。此外，1550nm 光源也具备独特优势，与主流的 905nm 形成错位竞

77、争，未来随着FMCW 测距路线的逐步发展，预计其份额还有进一步增长的空间。光源：光源：905nm 走向走向 VCSEL 大势所趋，大势所趋，1550nm 实现错位竞争实现错位竞争 发射端的“心脏”就是光源。目前，决定光源技术路线的主要可以归纳为发光波长、激光器结构两大指标。按照波长划分，最主流的是 905nm 波长和 1550nm 波长。按照结 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 23 构来划分则主要分为 EEL（边发射激光器）、VCSEL（垂直腔面发射激光器），以及 1550nm使用的光纤激光器。光源的选择制

78、约因素主要有性能、成本、性能、成本、产业链产业链成熟度、成熟度、人眼安全人眼安全四大要素。光源选择完之后，需要解决需要解决光源光源校准、校准、温漂、温漂、无热化无热化三大问题。接下来我们将从一些重点关注的问题出发，分析不同技术路线的优劣势与特点，以及对应产业链环节的壁垒和价值。本节主要回答以下问题。1、为什么激光雷达会选择在、为什么激光雷达会选择在 905nm 和和 1550nm 发光；发光；2、905nm 和和 1550nm 各有什么优势，各自的应用场景是什么？各有什么优势，各自的应用场景是什么？3、为什么欧司朗在、为什么欧司朗在905nmEEL 的一家独大的局面难以动摇；的一家独大的局面难

79、以动摇；4、为什么、为什么 905nm VCSEL 会成为产业趋势；会成为产业趋势；5、为什么为什么 TEC 在激光雷达里不再被需要；在激光雷达里不再被需要；6、为什么激光器里需要加快慢轴准直、为什么激光器里需要加快慢轴准直。1、为什么是为什么是 905nm 与与 1550nm？自然传播窗口与产业链成熟度共同决定？自然传播窗口与产业链成熟度共同决定 首先，为何有 905nm 与 1550nm 两条路线，而不是其他波长？这首先受到激光传播窗口的限制。大气吸收谱限制了哪些激光波长能够在空气中使用，比如 300nm 以下的短波会被臭氧吸收，1 微米以上的红外波长又经常会被水蒸气吸收，所以激光器通常只

80、能在少数特定窗口工作，如下图37白色背景部分（可以注意到很大一部分与可见光波长重合）。白色窗口中又有一大段是可见光，如果直接采用可见光又会对人眼产生视觉干扰，所以剩余的传播窗口是有限的。图中四条红线从左到右分别代表 865nm、905nm、1310nm、1550nm 波长，均处于白色窗口中，都能在空气中正常工作。图 37：大气吸收光谱与电磁波传播窗口 资料来源：San Francisco State UniversityAbsorption Spectra_Atmosphere，中信证券研究部 在以上诸多个传播窗口中，为什么选择了 905nm 与 1550nm？这与现存的产业链成熟度有关。15

81、50nm 光纤激光器是光通信领域应用最广的光源之一，而 905 则与消费电子共用产业链（手机上的 3D ToF 传感器通常使用 940nm 光源，与 905 基本属于同种半导体激光器，可以共用 GaAs 材料体系），所以都有一定的发展基础。2、选择选择 905nm还是还是 1550nm？允许的峰值功率高使得允许的峰值功率高使得 1550nm 有探测优势，有探测优势，材料体系使得材料体系使得 905nm 有成本优势有成本优势 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 24 在 905nm 与 1550nm 光源中如何做

82、选择？主要还是取决于需求。激光雷达用户对激光雷达的首要需求就是看得远（发光功率大）、看得清（分辨率高，激光器点频高）。激光雷达需要看多远？主要取决于制动距离。在通常的柏油路面上，120km/h 条件下，制动距离接近 130 米，所以需要确保探测距离在制动距离之上，才能在高速场景下保障安全。图 38：不同车速下的制动距离 资料来源：百度 Apollo 测算，中信证券研究部 那么是否现有的 905nm 和 1550nm 激光雷达都能做到足够长的探测距离？其实不然。1550nm 激光器由于采用光纤能够放大激光，因此其功率更大，几毫瓦功率的种子光源经过光纤放大，瞬时发光功率可达 1kW 级别（905n

83、m 激光器则只有 100W 级别）。大功率带来的好处是探测距离更远，根据目前各家产品参数，1550nm 激光雷达对 10%反射率物体的探测距离通常能够达到 250m 以上（905nm 大多在 150m10%左右）。对 10%反射率物体具备 150m 探测距离有些时候是不够的，其原因在于有大量低反射率物体，比如动物毛皮、轮胎等，这些物体同样会影响驾驶安全，但激光雷达对其探测距离往往会大幅缩减，在这种情况下，1550nm 激光雷达会有更高的安全系数。图 39：不同测距能力的激光雷达对不同反射率物体的探测距离推算 资料来源：图达通测算（根据雷达公式进行计算），中信证券研究部 既然探测距离主要跟激光的

84、功率有关，那么 905nm 激光雷达为什么不通过增加功率来提升探测距离呢，这里遇到的主要挑战是人眼安全人眼安全。所谓人眼安全就是激光雷达不能明显加热人的眼球结构，不能烧坏视网膜、晶状体、玻璃体、角膜等重要的光学结构。视网膜是视神经的延伸，如果损坏将直接导致视力永久性损失。晶状体、玻璃体等前部光学部件如果损坏，则可能导致白内障等病症，同样会导致视力严重损失。250 224 177 158 137 150 128 87 72 55 050030010%反射率物体磨砂金属块(8%)动物/纸箱等(5%)黑色布料(4%)黑色轮胎(3%)具有250m10%探测能力的激光雷达具有150

85、m10%探测能力的激光雷达120km/h制动距离 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 25 图 40：人眼关键光学结构 资料来源：wikiwand，中信证券研究部 而要保证不损伤人眼，需要满足何种功率限制？这方面 ANSI 和 IEC 等权威组织已经有了较为明确的结论。由于红外激光对人眼的损伤通常属于加热效应，因此需要保证激光照射不导致明显的温升。由于发热等于功率和时间的乘积，因此要满足尽量不发热，只需要激光照射的时间足够短，或者连续照射功率足够小即可。由于 905nm 更接近可见光，视网膜对其更敏感，同时液态

86、水对其吸收也更少，因此这种光线更容易直达视网膜。相比而言，1550nm 容易被水吸收，因此在抵达视网膜之前已经被玻璃体等前部结构进行一轮吸收，抵达视网膜的较少。同时 1550nm 光折射率更大，即便是抵达视网膜，也不容易聚焦成很小的光点，能量相对分散，进一步减小了损伤。表 6：905nm 与 1550nm 激光对人眼的影响对比 光波长光波长 905nm 1550nm 视神经敏感度 相对高 相对低 液态水吸收程度 不容易被液态水吸收，可以直达视网膜 容易被液态水吸收，首先被角膜、晶状体、玻璃体等结构吸收，抵达视网膜的相对较少 折射率与聚焦程度 折射率高，容易在视网膜上聚焦成小点，能量相对集中 折

87、射率低，不容易聚焦，在视网膜上形成的光斑面积较大，能量相对分散 资料来源：中信证券研究部绘制 基于以上原因，在连续波情况下，1550nm 激光的人眼安全功率达到 905nm 的 10 倍（如左下图所示），如果是瞬间发光则倍数更多，如果发光控制在纳秒级别（激光雷达通常一个脉冲只有几个纳秒），那么 1550nm 激光人眼允许的强度可以更高。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 26 图 41：人眼安全与连续波功率 图 42：人眼安全与单次脉冲能量密度 资料来源：wikiwand,中信证券研究部 资料来源：wikiwa

88、nd,中信证券研究部 所以，905nm 激光功率不能再大幅增加的原因在于人眼安全，1550nm 的探测距离优势将继续保持。然而，然而，1550nm 激光器的短板是其成本更高激光器的短板是其成本更高。905 体系近红外激光器发展较早，是基于 GaAs 材料体系的（其他近红外激光器如850/865nm、1064nm 等也使用 GaAs 类材料），最早的 LED（半导体发光二极管）、最早的半导体激光器都是基于 GaAs 开发的，可以说产业十分成熟，成本已经很低产业十分成熟，成本已经很低。而另一条路线 1550 所使用的激光器种子光源材料为 InGaAsP，需要基于 InP 体系开发，一方面其发展比

89、GaAs 要晚一些，另一方面 In 元素本身也更稀有，成本也更高。根据Chemical Book 网站的数据，铟的地壳丰度只有百万分之 0.05，与银相近，其稀有性决定其稀有性决定了其价格必然较高了其价格必然较高。Yole 对 InP EEL、GaAs VCSEL、GaAs EEL 的成本进行了对比（由于反射效率、散热效率等物理层面问题，InP 体系目前没有实用的 VCSEL 激光器）。橙色部分显示的是晶圆基片的成本，从中可见，虽然 6 寸晶圆的面积是 4 寸晶圆的 2.25 倍，但是 4 寸的寸的 InP 晶圆基片成本却比晶圆基片成本却比 6 寸寸 GaAs 晶圆基片贵晶圆基片贵 3 倍多倍

90、多，如果换算成单位面积成本，那么差距就更大了。半导体激光器晶圆还需要在基片上进行外延生长（沉积上真正的发光材料等），这部分成本在图中体现为黄色，InP 晶圆的外延生长成本仍然明显更高，比6 寸 GaAs EEL 高了数倍。如果再考虑光纤成本，1550nm 激光器成本就更高。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 27 图 43：InP 与 GaAs 激光器成本对比 资料来源：Yole 1550nm 激光器的成本受到材料因素与激光器类型因素的限制，并非是通过大规模生产就能够降低到 905nm 激光器同一水平的。综上所

91、述，受到人眼限制，1550nm 路线的路线的探测距离优势探测距离优势明显明显，而受到材料限制，905nm 路线的成本优势也同样路线的成本优势也同样明显明显，因此二者构成错位竞争。预计 1550nm 激光雷达将激光雷达将主要用于以安全性为核心卖点的车辆主要用于以安全性为核心卖点的车辆（如沃尔沃等）、价位和品牌定位价位和品牌定位较为高档的车辆较为高档的车辆（如蔚来、奔驰、上汽飞凡 R 等）、重卡重卡（刹车距离较长，奔驰重卡采用 1550nm 激光雷达）等特殊定位的车辆。其余车辆受限于成本，则更适合采用其余车辆受限于成本，则更适合采用 905nm 激光雷达激光雷达。不过 1550nm 和和 905n

92、m 的功率特性也对其成本有所影响的功率特性也对其成本有所影响。通常 1550 路线的激光器较少，一般只需要一个光纤激光器（包含一个泵浦光源和一个种子光源），之后还可以对光纤中的激光进行分束，1 个激光器就能同时打出多个光点，例如图达通 falcon 采用 1 分4 设计，1 个激光器可同时产生 4 条光束进行扫描。而 905nm 路线的激光器由于功率有限，通常无法分束，需要的激光器数量更多，比如速腾 M1 就采用了 5 个收发模组同时发光，5 个激光器同时发光进行扫描。禾赛 AT128 则配置更为豪华，直接采用 128 个 VCSEL 激光器来实现 128 线扫描。可以说 1550nm 激光的

93、高功率特性在一定程度上缩小了与激光的高功率特性在一定程度上缩小了与 905的成本差距的成本差距。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 28 图 44：图达通 falcon 的激光器 图 45：速腾聚创 M1 的收发模组 资料来源：中信证券研究部 资料来源：中信证券研究部 3、905nm EEL，欧司朗一家独大局面，欧司朗一家独大局面暂难暂难改变改变 905nm 路线又分为 EEL 和 VCSEL，目前全球和国内的 905nm EEL 的光芯片基本采用了欧司朗的光芯片。除了有先发优势外，另一大原因就是欧司朗后来在低

94、温漂 EEL 上通过专利构筑了自己的优势，而温漂是激光雷达的一个很大的挑战。图 46：半导体激光在温度变化会产生波长漂移（EEL 如虚线所示，VCSEL 如实线所示）资料来源： 如上图所示，EEL 光芯片在温度发生变化时光的波长会发生漂移，大约为 0.3nm/C由于汽车的工作温宽特别宽（-45+85），因此 120度左右的温宽范围能造成高达40nm左右的温漂，这给接收端带来了巨大的挑战，会影响激光雷达的探测距离和成像质量。欧司朗实现低温漂 EEL 的原理并不复杂，正如 VCSEL 实现低温漂的关键在于上下两层 DBR 反射镜，欧司朗的低温漂 EEL 其实也是利用了 DBR。只不过 VCSEL

95、的 DBR 在上下两面，而欧司朗将 DBR 放在了 EEL 激光器的侧面（图中 130 所标记的即为 DBR），与出光面上的镀膜（图中 125）构成谐振腔，利用 DBR 实现了波长的精确筛选，从而实现低温漂。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 29 图 47：欧司朗低温漂 EEL 原理示意图 资料来源：欧司朗 PCT 专利（专利公布号：WO2021/214174A1，专利申请号：PCT/EP2021/060440）虽然低温漂 EEL 原理上并不十分复杂，但由于欧司朗构筑了较强的专利壁垒，因此在EEL 领域其市场

96、地位较难动摇。4、低成本，、低成本，VCSEL 取代取代 EEL 大势所趋大势所趋 虽然目前激光雷达领域的光源还是以 EEL 为主，但在 905nm 波长上，随着多结工艺提升了发光功率，VCSEL 替换替换 EEL 的趋势越来越明显的趋势越来越明显，国内激光芯片企业迎来发展机遇。VCSEL 取代取代 EEL 的的首要首要原因是成本原因是成本，由于 VCSEL 是上表面发光而不是侧面发光，不需要在侧面进行太多加工，只需要按照正常的半导体加工工艺批量处理即可。而 EEL是侧面发光，所以在形成晶圆后还需要进行切割，分别对每个激光器的侧表面进行处理、镀膜，无法按照现有半导体工艺来一次性处理整个晶圆的激

97、光器，成本较高。按照 Yole的统计，EEL的后道处理工序成本比VCSEL高了一倍以上。如果再考虑给EEL增加DBR，就需要在 EEL 侧面沉积多层晶体，成本会进一步提高。图 48：VECEL 的工艺流程与主流半导体工艺完全兼容 资料来源：用于激光雷达的高性能多结 VCSEL 芯片的研究（刘恒，苗霈，肖垚等），中信证券研究部 VCSEL 取代取代 EEL 的第二大原因是因为过去的第二大原因是因为过去 VCSEL 发光功率低的问题已经被新的发光功率低的问题已经被新的“多结”工艺所解决。“多结”工艺所解决。半导体激光器本质上作为一种二极管，也是 PN 结构成的，所谓多结就是多个 PN 结。在最初始

98、的 LED 和激光二极管中，通常只用 1 个 PN 结进行发光。而随后为了加大功率，人们开始将一个半导体激光器制作成多层 PN 结的结构，每一个 PN结都能够发光，这就大大增加了发光强度。根据刘恒等发布的用于激光雷达的高性能多 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 30 结 VCSEL 芯片的研究，下图 49 是一个 6 层结的 VCSEL，图中“MQW”所指向的区域就是发光层，总共有 6 个，相当于 6 个 PN 结，电流从上到下依次流经 6 个 PN 结，就能让 6 个 PN 结同时发光，相当于 6 个串联的

99、激光二极管。我们用多层结的方式将多个激光器浓缩到一个激光器中，自然就提高了发光功率。也正是因为近年来结数的增多让 VCSEL的发光功率迅速增大，快速接近 EEL。此前由于 VCSEL 发展较晚，而且更多用于消费电子，对大功率没有需求，所以此前的 VCSEL 大多都是单层结的，功率较小。而激光雷达的发展对大功率激光器提出了需求，做出多层结的 VCSEL 并不存在原理上的困难，只是需要时间进行工艺开发，因此随着近年来 VCSEL 结数的不断增加，最后一块短板已经被补齐，在激光雷达领域替代 EEL 已经完全可行。图 49：多层结 VCSEL 结构示意图 资料来源：用于激光雷达的高性能多结 VCSEL

100、 芯片的研究（刘恒，苗霈，肖垚等）正因以上种种优势，禾赛科技和华为等激光雷达厂商的方案纷纷走向禾赛科技和华为等激光雷达厂商的方案纷纷走向 VCSEL 路线路线，比如禾赛科技在其专利光发射模块、光探测模块、激光雷达及其测距方法（专利申请公布号 CN114152933A）中就主要使用了 VCSEL 芯片组成激光发射阵列。图 50：禾赛科技的发射模组以及 VCSEL 示意图 资料来源：禾赛科技专利 CN114152933A，中信证券研究部 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 31 我国激光产业链在大功率 VCSEL

101、方面与国外公司相比完全不落下风，长光华芯、纵慧芯光等公司在此领域具备强劲实力，值得关注。5、为什么激光雷达里不需要加装、为什么激光雷达里不需要加装 TEC 另一种解决温漂的思路就是主动对激光器进行温度调节，正如现在的新能源车往往会对锂电池进行热管理。但这一思路更加凸显了 VCSEL 路线的优越性。在需要维持光波长精确的场合主动进行热管理往往需要增加 TEC（半导体制冷器，Thermo-Electric Cooler）。针对激光雷达进行冷却，然而加装单个 TEC 的功耗往往在的功耗往往在 2-3W 的水平，的水平，多个激光器多个激光器这一这一功耗水平对于平均功耗只有十几瓦水平的激光雷达来说是一个

102、不小的负担功耗水平对于平均功耗只有十几瓦水平的激光雷达来说是一个不小的负担。此外，增加TEC 本身也会带来额外的成本开支，由于目前 EEL 激光器已经解决了温漂问题，VCSEL激光器天然温漂就比较小，因此与光模块不同，在激光雷达里不再需要加装 TEC。6、快慢轴准直快慢轴准直：单激光器：单激光器配备配备 1-2 个准直镜，市场规模有望媲美手机镜头个准直镜，市场规模有望媲美手机镜头 发射端除了光源以外，另一类重要部件就是光学器件，其中最重要的一类就是用于对激光器的光路进行校准的器件，在激光雷达整机中的价值量通常能够达到在激光雷达整机中的价值量通常能够达到 10-20 美金的水美金的水平，市场空间

103、也较为广阔平，市场空间也较为广阔。为什么需要对激光器发出的光进行校准？因为真实的激光并不是许多人想象当中的笔直的光束，而是存在着发散角的，尤其是半导体激光器，发散角非常大。由于半导体激光器体积小，谐振腔小，对光束的筛选作用比较弱，而且发光面积小，发出的光线会发生衍射，所以对于 EEL 来说通常射出的都是椭圆锥形光束，如果对着墙面照射则会打出一个椭圆形光斑，其中椭圆形长轴通常称为快轴，短轴通常称为慢轴，快轴方向发散角可能达到 25-50 度左右，慢轴方向发散角也可能有十几度到二十度。VCSEL 激光器的光束也会呈现圆锥形发散，发散角可以达到 20 度左右。如果采取这样的光束直接照射，则能量会很快

104、分散殆尽，无法进行有效探测。图 51：半导体激光器（EEL）的发散角 资料来源：欧益光电官网 另外，半导体激光器由于谐振腔的筛选能力不够强，还存在光束质量问题，也就是光斑的强弱分布不均（存在多横模），且在主要光斑周围还有少量剩余能量（拖尾效应），所以有时也需要进行调整。针对拖尾问题，经常采用光阑将主光斑之外的少量光束舍弃。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 32 图 52：VCSEL 激光器光斑强度示意图 图 53：EEL 激光器光斑强度示意图 资料来源：多横模垂直腔面发射激光器及其波长特性（关宝璐,刘欣,江孝

105、伟等）资料来源：thorlabs 官网 针对 EEL 激光器，通常需要在发光界面后立刻使用柱面透镜进行快轴准直，如此可以用最小的透镜面积节约成本，例如速腾 M1 是在每个激光器后紧跟一个快轴准直。在进行快轴准直后，通常会再进行一次慢轴准直。经过两次准直后激光将具有较好的直线性。图 54：速腾 M1 激光收发模块拆解与光学元件明细 资料来源：中信证券研究部 镭神智能的一款激光雷达发射模组中采用 8 个 EEL 激光器，在每个激光器的出光口直接安装 1 个快轴准直镜，体积更小，仅有亚毫米尺度，肉眼基本无法直接分辨。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27

106、请务必阅读正文之后的免责条款和声明 33 图 55：镭神智能激光雷达拆解及其光发射模块 资料来源：中信证券研究部 而针对光学校准，1550nm 路线再次展现了其优势。由于 1550 激光雷达使用光纤激光器，而光纤（通常使用单模光纤）本身就具有极强的光学校准能力，因此 1550nm 激光器的光束质量较高，输出的几乎是完美的圆形高斯光斑。同时其发散角也较小，根据武汉理工大学张睛等人的研究，圆光纤的发散角只有 6 度多，通常只需要在光纤后加一个普通的球面凸透镜即可。图 56：光纤激光器输出的圆形高斯光斑 图 57：图达通 falcon 光收发模块 资料来源：图达通，中信证券研究部调研 资料来源：中信

107、证券研究部 此外，对于绝大多数激光雷达，在接收光路上通常都需要用凸透镜进行光线汇聚，将从目标处反射回来的平行光汇聚在接收器所在的较小面积上。对于部分短距离 flash 激光雷达，准直需求将变为光场强度均匀化以及光束视场角扩大的需求，因此会对光场匀化器、光束扩散器等光学元件产生需求。随着激光雷达行业发展，随着激光雷达行业发展，预计预计对光学器件的需求将稳定持续增长对光学器件的需求将稳定持续增长。快轴准直镜将有较大需求，此外慢轴准直镜、快慢轴准直一体化透镜、球面透镜等也将有较多市场需求。未未来来若若激光雷达达到较高渗透率，按照单车激光雷达达到较高渗透率，按照单车 1 前向前向 2 侧向的配置，单台

108、激光雷达光学元件价侧向的配置，单台激光雷达光学元件价值按照值按照 10 美元计算，则全球市场规模有望超过百亿人民币，与手机镜头相近美元计算，则全球市场规模有望超过百亿人民币，与手机镜头相近。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 34 在光学校准元件方面，炬光科技、永新光学、蓝特光学、福晶科技、腾景科技等一批国内公司都分别在各自擅长的领域具备一定的实力。散热与无热化设计散热与无热化设计：避免产生光路变化，保障激光器高点频：避免产生光路变化，保障激光器高点频 发射端除了发光、校准光之外，还需要保障持续可靠工作，最主要

109、的就是尽量避免发热的影响。如果发热得不到有效控制，则温度上升，不仅会导致激光器温漂，还会导致其他元件变形，对光路产生影响。由于功耗原因，通常不在激光雷达中进行主动降温，因此就需要考虑散热设计与无热化设计。所谓无热化，主要是指补偿设计，当温度发生改变，光学器件发生形变，但系统中不同部件的形变效果几乎恰好抵消，使得光学系统的效果几乎不受温度影响。在激光雷达中，通常主要的发热部件就是芯片和激光器，针对芯片，通常采用导热胶或导热硅脂等方式进行充分散热，以免热量影响自身以及其他部件工作。图 58：速腾 M1 多处使用导热胶（白色）图 59：大疆 Livox HAP 多处使用导热硅脂（蓝色）资料来源：中信

110、证券研究部 资料来源：中信证券研究部 实现良好的散热对于提高激光器点频具有重要意义，从而能够打破帧率、分辨率、视野构成的不可能三角。针对大功率激光器主要是采用热沉进行散热，此处热沉（heat sink）通常是指一些能够持续吸收热量或者将热量传导走而又保持温度稳定的物体，在激光器当中通常指散热材料。无热化的方法不尽相同，例如可以采取径向折射率不同的材料制作透镜来减弱温度的影响，或者采用带有记忆特性的材料来让光学元件之间产生相对位移，从而抵消形变的影响等。接收端：接收端：905nm 走向走向 SiPM，1550nm 使用使用 APD，PDE 与可靠性是关键与可靠性是关键 目前激光雷达所用的接收端主

111、要分目前激光雷达所用的接收端主要分 APD、SPAD/SiPM 两大路线，这两种路线其实同两大路线，这两种路线其实同根同源，都是利用二极管的雪崩击穿效应根同源，都是利用二极管的雪崩击穿效应。众所周知，二极管具有单向导电性，在反方向几乎不导电，除非施加较大的反向电压，直接强行让二极管击穿。雪崩击穿就是二极管击穿的一种，想象一块从山顶滚落的石块，如果其速度够快，它就能够撞碎沿途的树木和其他石块，并且这些碎块将伴随初始的石块 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 35 共同加速滚下山坡，在途中不断造成更大的破坏，最终越

112、来越多石块将加入这一过程，造成巨大破坏，这一过程与雪崩极为类似。二极管的雪崩击穿中，石块换成了电子，强大的反向电压导致少量电子高速运动，并将其他原子中的电子击飞出来成为自由电子，这些自由电子又将更多的电子击飞成为自由电子，导致反向电流迅速扩大，二极管击穿。雪崩击穿与光子探测的关系就在于，光子能够激发电子使其成为自由电子，在合适的光子能够激发电子使其成为自由电子，在合适的条件下能够诱发雪崩击穿条件下能够诱发雪崩击穿。只需探测到。只需探测到二极管反向电流的突然增大二极管反向电流的突然增大，就意味着有光子存在就意味着有光子存在。最初利用光子激发电子原理的是光电二极管 PD（Photo-Diode），

113、光子能够增大反向电流，但无法导致击穿，反向电流仍然很小，因此探测灵敏度不高。APD（Avalanche Photo-Diode，雪崩光电二极管）其实就是光电二极管的升级版，直接给光电二极管加上反向电压，这个反向电压十分接近击穿电压，如此只需有少量光子就可以诱发雪崩击穿，导致电流剧增，真正实现了高灵敏度的光探测。SPAD（Single Photon Avalanche Diode，单光子雪崩二极管）则是在 APD 的基础上更进一步，直接施加反向电压使其处于击穿状态，此时甚至只需要 1 个光子击中二极管中的电子就能够诱发大规模的雪崩击穿，所以 SPAD 能够实现单个光子的探测。由于SPAD的单光子

114、探测功能，光电子大厂滨松也将其称为SPPC（single pixel photon counter，单光子计数器）。图 60：三种不同光电探测器的工作区间 资料来源：滨松官网，Slawomir PiatekNJIT，中信证券研究部 PD、APD、SPAD 本质相同，只是工作于不同的反向电压下，导致 1 个光子能够激发出的电子数量不同，探测灵敏度也就随之产生了极大的差距。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 36 图 61：三种不同光电探测器的效果 资料来源：滨松官网，Slawomir PiatekNJIT 而 S

115、iPM（Silicon Photo-Multiplier，硅光电倍增管，硅光电倍增管，滨松也称为，滨松也称为 MPPC，多像素光，多像素光子计数器子计数器）就是一组并联的）就是一组并联的 SPAD，用于弥补 SPAD 对光强感知能力不足的问题。由于SPAD 只需 1 个光子就会发生雪崩，同时有 100 个光子入射和 1 个光子入射并不会带来什么区别。为了解决这一问题，直接将大量 SPAD 并联，通过发生雪崩的 SPAD 数量即可判断光强。如今使用如今使用SPAD探测器的激光雷达通常都会直接使用探测器的激光雷达通常都会直接使用SiPM，而不是单个的，而不是单个的SPAD。图 62：SiPM 原理

116、示意图 资料来源：滨松官网，中信证券研究部 虽然 SPAD 灵敏度明显高于 APD，但接收端不是仅仅以灵敏度为标准，APD 与 SPAD各自有其应用场景，APD 也具有高动态范围、高量子效率（无用功更少）等优点。表 7：APD 与 SiPM 部分指标对比 APD SiPM 量子效率 85%50%增益 100 105-106 动态范围 大 取决于 SPAD 数量 温度影响 较大 大 资料来源：滨松官网，Slawomir PiatekNJIT，中信证券研究部 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 37 APD：低成本

117、高可靠仍有价值，：低成本高可靠仍有价值，1550 路线需使用路线需使用 APD 早期由于 SPAD 技术成熟度不足，激光雷达通常使用 APD 作为接收器。本次拆解的较早型号的镭神 CH32，其接收端芯片使用了一列 APD。图 63：镭神智能 CH32 接收端使用 APD 资料来源：中信证券研究部 目前 APD 与 SiPM 相比灵敏度上存在较大差距，因此在较新的追求探测距离的 905路线激光雷达上已经出现了被替代的趋势。但 APD 受自然光和环境温度干扰程度更轻，在强烈阳光等场景下也具有其价值。图 64：图达通 Falcon 的 APD 图 65：图达通 Falcon 的 APD 光纤接口 资

118、料来源：中信证券研究部 资料来源：中信证券研究部 展望未来，展望未来，APD 一个较为确定的应用场景是一个较为确定的应用场景是 1550 路线的激光雷达路线的激光雷达。由于硅材料的限制，SiPM 通常只能探测波长在 1100nm 以下的光子，对于 1550nm 的光子力有不逮。探测 1550nm 的光子通常需要 InGaAs/InP 系列材料，此类材料内部缺陷相对较多，如果制程 SPAD，则其暗计数率（DCR，每秒在无光条件下由于材料内部热载流子自行引发雪崩的次数）较高，所以通常采用 APD。目前在1550nm APD领域，我国已有企业布局，例如芯思杰为镭神智能开发阵列SPAD，也正在和国内其

119、余头部激光雷达在合作。SPAD/SiPM：905nm 路线替代路线替代 APD 已成大势，已成大势，关注关注 PDE 与可靠性与可靠性 近年来 SiPM 技术成熟度日渐提高，其高灵敏度的特性已经得到业界充分认知，越来越多的激光雷达接收端开始采用 SiPM。例如速腾 M1 的接收端就采用了滨松的 SiPM。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 38 图 66：速腾 M1 的接收端与 SiPM 资料来源：中信证券研究部 SPAD/SiPM路线面临的一个比较明显的问题是自然光干扰，尤其是强烈日光的干扰。由于日光是连续谱

120、，几乎涵盖了所有激光雷达的工作波长，所以仅靠滤光片是无法完全滤除阳光的，强烈的阳光入射会导致 SiPM 中多个 SPAD 单元饱和，并且在恢复初始状态前都无法吸收光子，因而有可能漏掉真正的反射信号。图 67：环境光对 SPAD 可造成明显干扰 资料来源：Anant Gupta et al.Photon-Flooded Single-Photon 3D Cameras，arxiv，中信证券研究部 所以在强烈的日光下，使用 SPAD/SiPM 的激光雷达经常会出现探测距离明显下降的问题。虽然目前已有一些算法进行日光干扰的处理，但往往效果并不完美，有时还会引入额外噪声，所以 SPAD 对自然光的处理

121、仍然是一个难题。目前 SPAD/SiPM 领域主要被索尼和滨松占据，安森美也有一定份额。国际厂商在光子探测效率 PDE（Photon Detection Efficiency）、可靠性（包括暗计数率 DCR、后脉冲、串扰等）方面占据领先优势，其中索尼在 PDE 和分辨率方面占据优势，推出了 100k 像素的 IMX459，而滨松在可靠性方面积累深厚，新产品串扰发生率只有前代的不到十分之一，暗计数也实现了减半。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 39 图 68：滨松产品在减少串扰与后脉冲方面积累深厚 资料来源：滨

122、松 MPPC 产品手册，中信证券研究部 我国也有一些公司在 SPAD/SiPM 领域进行布局，例如南京芯视界、灵明光子、阜时科技等，但从数据上来看，在 PDE 和 DCR 指标方面都还有进步空间。表 8：国内外主要 SPAD/SiPM 厂商部分产品对比 厂家厂家 产品产品 波长波长 PDE 分辨率分辨率 DCR 南京芯视界 VI4310 905/940nm 5%940 160*120 南京芯视界 VI4320 905/940nm 5%940 64*256 南京芯视界 VI4330 905/940nm 5%940 320*240 灵明光子 P3-D1025A1O 905nm 16%？2.3M 灵

123、明光子 P5P 905nm 25%？安森美 RB10020 905nm 7.3%1M 滨松 S15639-1325PS 905nm 30%660,7.5%905/VBR+10，9%905/VBR+14 2120 像素 0.7M 索尼 IMX459 905nm 24%905 597*168 资料来源：各公司官网，中信证券研究部 扫描扫描端端：转镜的核心壁垒在时序控制算法，转镜的核心壁垒在时序控制算法，MEMS 振镜有较高难度振镜有较高难度 目前市面上主流的长距离激光雷达扫描方式为转镜类和 MEMS 类，我们预计在短期内这一局面仍将持续。转镜：转镜：简单可靠，目前最容易通过车厂认证的路线简单可靠，

124、目前最容易通过车厂认证的路线 转镜是目前应用最广的路线，包括禾赛、华为、图达通、镭神智能等大多数厂商都有采用转镜路线的产品。转镜路线的核心要素是电机以及针对特定波长高反射率的镀膜反射镜，通常转镜只需保证匀速旋转即可，无需变速或其他特殊控制通常转镜只需保证匀速旋转即可，无需变速或其他特殊控制，整体难度不高，整体难度不高。具体方案上，转镜可以单独工作，也可以搭配振镜，或采用线光斑扫描等方式。我国市场上，鸣志电器、湘油泵等厂商得益于电机技术基础，在转镜领域有一定储备。单一转镜：单一转镜：采用不规则棱镜方式实现多线束扫描采用不规则棱镜方式实现多线束扫描 单个转镜是最为简单的方案，比如镭神智能的 32

125、线转镜雷达，就是通过 8 个 EEL 激光器和一个四面倾角略有不同的转镜来实现的 32 线扫描。从测量数据可见，其使用的转镜底边各个棱长略有不同，导致每一面并不是规整的矩形，四面镜子存在大小不同的倾角。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 40 图 69：镭神智能 CH32 采用单个转镜扫描，四个面倾角略有不同 资料来源：中信证券研究部 转镜转镜+振镜扫描振镜扫描：改变振镜转速与激光器点频制造：改变振镜转速与激光器点频制造 ROI 与单独的转镜方案不同，转镜+振镜方案灵活度较高，能够支持 ROI 设计（密集扫描重

126、点关注区域，其他区域保持常规扫描频率）。图达通的 falcon 激光雷达采用的就是转镜+振镜方案，转镜负责水平扫描，振镜负责垂直扫描。根据图达通发布的专利用于 LiDAR 系统的二维操纵系统，光束从光源射出后打在振镜上，并被反射到转镜上，从转镜上反射到外界，再从被测物体处原路返回，回到接收光路中。多个光源呈现略微不同的角度，同时向振镜发光，即可实现多线扫描。实际中采用的是光纤一分四，四线同时扫描。图 70：图达通激光雷达扫描原理示意图 资料来源：图达通专利用于 LiDAR 系统的二维操纵系统(CN112292608A)，中信证券研究部 计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告

127、 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 41 与专利中的不同在于实际的转镜采用的是五边形，这与水平视场角有关，棱镜棱数越多水平视场角就越小，五边形能够达到其标称的 120 度水平视场角。另外图中收光透镜处呈现绿色是因为振镜的倒影呈现在透镜上，振镜采用了增反膜来增强对 1550nm 光束的反射率，所以呈现绿色。转镜上则有一层金属膜增强反射率。图 71：图达通 falcon 实际扫描结构 资料来源：中信证券研究部 图达通的此种设计的一大优势在于能够灵活调节 ROI。垂直方向上，可以设定振镜在某一角度区间内旋转较慢，则对应的范围内扫描点将会更密集。同时在一个特定的水平视场角内也

128、可以设定 ROI，这是通过改变激光器点频来实现的，由于转镜的转速是恒定不变的，因此只需周期性提升激光器点频。图 72：图达通激光雷达扫描图样与 ROI 示意图 资料来源：中信证券研究部绘制 转镜转镜+线光源线光源：华为：华为/禾赛的新路线禾赛的新路线 转镜与线光斑的组合是一种较新的组合。华为在其新款激光雷达上采用该路线，由 8个半导体激光器充当光源，并经过光学器件的整型成为均匀的线光斑。根据禾赛科技招股说明书，其芯片化 V1.5 方案与当前的 AT128 较为相似，而芯片化 V2.0 产品采用的是转镜+线光源方案，意味着禾赛科技也有意向开发线光斑产品。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”

129、系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 42 图 73：禾赛科技的激光雷达芯片化发展路线 资料来源：禾赛科技招股说明书 线光斑路线的优势在于发射的是连续的线光斑，因此垂直方向的分辨率非常高，而且如果需要进一步增加垂直分辨率，只需增加接收端的分辨率，无需增加激光器（发射端分辨率约等于无限），升级成本更低。线光斑路线的挑战在于，一方面需要全新的光学设计和算法设计，另一方面线光斑要求较大的出入光窗口，因此受到外界自然光的干扰也相对强烈一些。由于光路的可逆性，点光源路线的激光雷达，只有与当前发射光线角度近乎完全相同的外界光线才能进入接收端，而对线光源激光雷达而言，

130、当前扫描到的一条竖线上的外界光线都可以进入接收端，显然干扰光的数量远多于点光源路线。而且由于线光斑的能力更为均匀，也就更为分散，因此接收端往往也需要使用更为灵敏的 SPAD/SiPM，受到阳光的干扰也就更为严重，会出现强光下探测距离下降的情况。MEMS 振镜振镜：尺寸较小，平衡性能与体积：尺寸较小，平衡性能与体积 MEMS 振镜是另一种主流路线，具备体积较小的优势。按照驱动方式，MEMS 可以分为静电式、电磁式、电热式、压电式，但目前市面上主要只有静电式和电磁式两类，后两类属于实验室产品。在这两类之中，电磁式无需高电压驱动，无需升压电路，而且驱动力明显大于静电式（可以驱动更大的镜片，使激光束可

131、以始终完全击中大幅摆动的镜片），扫描范围也明显更大，所以目前电磁式 MEMS 是激光雷达的主流。表 9：不同驱动方式的 MEMS 对比 驱动方式驱动方式 驱动原理驱动原理 驱动电压驱动电压 驱动力驱动力 谐振频率谐振频率 扫描范围扫描范围 功耗功耗 静电 平行板电容或梳齿电容，产生静电驱动力 高 小 高 小 低 电磁 磁性薄膜或者永磁体与驱动电流产生电磁驱动力 低低 大大 高高 大大 低低 电热 加热驱动结构产生的热膨胀差异，结构变形产生驱动力 低 中 低 大 中 压电 压电材料在逆压电效应下发生形变产生驱动力 高 大 高 小 低 资料来源：MEMS.me，麦姆斯咨询，中信证券研究部 计算机计

132、算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 43 速腾 M1 是采用 MEMS 扫描模式的代表。其整机具备 5 个激光收发模组，与收发模组一一对应的是 5 个固定反射镜，这 5 个固定反射镜将激光器的光束反射到中央的 MEMS振镜上，并随着 MEMS 振镜的不断振动实现 5 条光束的同时扫描。图 74：速腾 M1 扫描相关结构示意图 图 75：速腾 M1 扫描原理 资料来源：中信证券研究部 资料来源：速腾聚创专利 PCT/CN2020/082485，中信证券研究部 由于 MEMS 振镜振动的角度范围比较有限，通常只有 10 余

133、度，带动光线扫过的角度也只有二十几度，所以需要 5 个激光器各自负责 20 多度的一个扇区，拼合起来实现与转镜路线相同的水平视场角。图 76：速腾 M1 扫描图样示意图 资料来源：中信证券研究部绘制 拆开来看，速腾 M1 的 MEMS 模组后侧是强力永磁体，长轴长度 7 毫米的振镜靠极为纤细的金属丝（直径仅有大约 0.1 毫米）固定在线圈上，线圈通电则能够带动振镜振动。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 44 图 77：速腾 M1 MEMS 模组拆解 资料来源：中信证券研究部 MEMS 领域，国内希景科技、英唐

134、智控、知微传感等公司都有产品发布。国际上诸如滨松、Mirrorcle，以及被英飞凌收购的 innoluce 等都有产品发布，但滨松的产品直径较小，频率较高，并非直接面向激光雷达场景，innoluce 产品也是小直径高频率的类型，Mirrorcle则主要擅长静电驱动型 MEMS。国内厂商中，希景科技是速腾的全资子公司，也是其产品提供方，根据我们的现场测量，其产品长轴直径达到 7 毫米，官网显示其快轴频率为1.2-1.3kHz，抗 50 个 g 以上的冲击，较为适合激光雷达的需求。双楔形棱镜双楔形棱镜：低成本设计，最有利于低价的方案：低成本设计，最有利于低价的方案 双楔形棱镜是大疆主要采用的扫描方

135、案，其由两块同轴放置的楔形棱镜组成，随着两个棱镜以不同速度旋转，将在前方扫出类似菊花的图样，其原理类似万花筒。这一方案最大的优势在于成本低、节约激光器和接收器，Livox Mid-40 官网售价仅 599 美金，而其最大的劣势在于帧率不足，外圈扫描点数不足。大疆新推出的高端车载产品 Livox HAP（官网售价 1389/1599 美金）仍采用这一原理，不同点在于水平方向的扫描宽度明显增加了。图 78：双楔形棱镜扫描示意图 图 79：Livox Mid（上）与 Livox HAP（下）扫描图样 资料来源：电动生活电动邦官网 资料来源：大疆 Livox 官网 计算机计算机行业行业“智能网联“智能

136、网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 45 在大疆的新款激光雷达上，双楔形棱镜原理仍然没有改变，但不同在于，新款利用菲涅尔原理，去掉了棱镜上不发挥作用的部分，肉眼可见，新的棱镜每一片都可以分成两截，实现了减重以及体积收缩，更适合汽车场景。图 80：菲涅尔棱镜原理 图 81：大疆 Livox HAP（右）与 Livox Mid（左）对比 资料来源：J AntonyPrisms in clinical practice 资料来源：佐思产研，与非网，中信证券研究部 信号处理：信号处理：LD 驱动与驱动与 TIA 属必需品，属必需品，FPGA 主要进行时序

137、控制和算法主要进行时序控制和算法 与信号相关的部件主要包括激光驱动芯片、跨阻放大器（用来将光电传感器的电流放大成较大的电压）、ADC/TDC、FPGA 等。在这些领域，国内相关标的较少，但其仍然具备相当的价值量，也为我国半导体产业升级提供了市场空间。LD Driver：越快越好，最大化利用瞬时功率的选择：越快越好，最大化利用瞬时功率的选择 LD Driver 即激光器驱动芯片，它负责在接收到主控芯片的“发光”指令后，给激光器产生一个具体的控制信号。对于这个控制信号的主要要求就是足够快，有足够陡峭的上对于这个控制信号的主要要求就是足够快，有足够陡峭的上升沿升沿。通常在低速信号电路中，信号从 0

138、变成 1 可以看成是瞬间完成的，但在高速电路中，从 0 跳到 1 的时间消耗就无法忽略了，所谓上升沿指的就是这个从 0 到 1 的过程，反之下降沿就是从 1 到 0 的过程。为什么对上升沿有较高要求？如前文所属，激光雷达功率上限受到人眼约束，然而与探测相关的主要是瞬时功率，因此如果能够将瞬时功率做高，同时让发光时间变短，那么就能够提高探测距离。同时，缩短发光脉冲时间对于提高激光器点频也有所帮助。因此，尽可能缩短上升沿和下降沿时间就成为了有必要的选择。同时激光器要达到高功率短脉冲，不仅需要快速的 LD 驱动，还需要一个能够快速响应 LD 驱动的大功率电流源，通常是一个 GaNFET。计算机计算机

139、行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 46 图 82：镭神智能 CH32 的 LD 驱动和 GaNFET 图 83：速腾 M1 的激光器以及 GaNFET 资料来源：中信证券研究部 资料来源：中信证券研究部 根据禾赛科技招股说明书，其自研的激光驱动芯片实现了超快上升沿和下降沿，且单芯片能够驱动4个通道（也就是1个LD驱动芯片可以配合4个GaNFET和4个LD使用），性能较为优秀。表 10：禾赛科技自研激光驱动芯片与 TI 产品对比 比较项目比较项目(测试条件测试条件)自研多通道激光驱动芯片自研多通道激光驱动芯片 Tl（德州仪

140、器）（德州仪器）UCC27611 说明说明 通道数 4 1 与集成度相关，数值越高越好 上升沿(1 nF load)1.6 ns 5 ns 与测距精准度相关，数值越低越好 下降沿(1 nF load)1.5 ns 5 ns 与测距精准度相关，数值越低越好 峰值驱动电流-6/+8 A-4/+6A 与测距精准度、测远能力相关，绝对值越高越好 光强调节功能 有 无 特色功能，可以提升探测器动态范围、提高反射率测量精度 资料来源：禾赛科技招股说明书，中信证券研究部 TIA：高速运放，：高速运放，SiPM 仍需使用仍需使用 在接收端，APD或SiPM接收到光子后产生电流，理论上通过这个电流即可获知光强，

141、然而实际上尽管反射光信号已经经过了 SiPM 或 APD 的放大，却仍然较小，通常需要再次放大。而且光电传感器输出的是电流信号，不利于与数字电路相融合，如果将其转化为电压信号，则一方面方便数字电路处理，另一方面也能够减小功耗。完成放大和电流转电压完成放大和电流转电压（“跨阻抗”或“跨阻”的由来）任务的就是跨阻放大器任务的就是跨阻放大器 TIA（trans impedance amplifier），属于高速运放的一种属于高速运放的一种。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 47 图 84：速腾 M1 的接收端 TI

142、A 资料来源：中信证券研究部 目前高速运放领域主要被 TI、ADI 等国外厂商占据，但国内激光雷达厂商表现出一些自研的趋势，例如镭神智能与禾赛科技等公司都在自研 TIA。根据禾赛科技招股说明书，其自研的 TIA 在通道数、功耗、展宽、通道隔离度方面都比 ADI 的产品占据优势。表 11：禾赛科技自研模拟前端芯片与 ADI 产品对比 比较项目（测试条件）比较项目（测试条件）自研多通道模拟自研多通道模拟前端芯片前端芯片 ADI（亚诺德）（亚诺德）LTC6561 说明说明 通道数 16 4 与集成度相关，数值越高越 好 每通道功耗（INP=INN=1.3V）10.5mW 50 mW 与功耗、工作温度

143、范围相关,数值越低越好 脉宽展宽（10mA 输入峰值电流）20 ns 130 ns 与测距精准度、编码抗干扰 功能相关，数值越低越好 相邻通道隔离度 57dB 45 dB 与抗通道间串扰和近距离表现相关，数值越高越好 探测器电压调节 有 无 特色功能，有利于提高激光雷达接收端通道一致性 资料来源：禾赛科技招股说明书，中信证券研究部 TDC、ADC：TDC 适合低成本场景，适合低成本场景，ADC 支持更精密测量支持更精密测量 由于反射光以及光电探测器通常输出的都是模拟信号，往往需要将其转化成数字信号才便于核心处理器进行处理及运行后续的算法。TDC（时间数字转换器）主要发挥计时器功能，通常用于低功

144、耗、低成本、环境简单的系统（如左下图 85），此时只 TDC 需要连接到主控芯片（通常 MCU 即可）和光接收器之间，当主控芯片发出发光信号时，也同步给 TDC 一个开始计时的信号，随后反射回来的光经过 TIA 转换成放大的电压，再经过比较器与参考电压比较，判断是否有光入射，TDC则将比较器的输出当做结束信号，完成计时，并将时间信息送回主控芯片。ADC 通常用于更复杂的系统（如右下图 86），ADC 对反射光信号进行持续采样，转换成数字信号，并由控制芯片进行波形处理、计时等工作。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声

145、明 48 图 85：基于 TDC 的 ToF 方案 图 86：基于 ADC 的 ToF 方案 资料来源：TI 官网 Application notes，中信证券研究部 资料来源：TI 官网 Application notes 目前高速 ADC 主要由国外厂商生产，但国产也有望在未来进行替代。根据禾赛科技招股说明书，其自研的高速 ADC 芯片性能超越 TI 的同类产品，在采样率不变的前提下，分辨率、功耗、信噪比都有改善，并且还内置了 PLL 锁相环。表 12：禾赛科技自研 ADC 与 TI 产品对比 比较项目比较项目(测试条件测试条件)自研高速自研高速 ADC 芯片芯片 TI（德州仪器）（德州仪

146、器）ADC08D1000 说明说明 采样率 1GSPS 1 GSPS 与测距精准度相关，数值越高越好 分辨率 10 bit 8 bit 与测距精准度、动态范围相关，数值越高越好 每通道功耗 290mW 800 mW 与功耗、工作温度范围相关，数值越低越好 SNR 信噪比(FIN=200MHz)51.0 dB 47.1 dB 与测距精准度、测远能力、探测动态范围相关，数值越高越好 内置 PLL 锁相环 是 否 特色功能，有利于成本控制和集成度 资料来源：禾赛科技招股说明书，中信证券研究部 FPGA：适应算法快速迭代适应算法快速迭代，专用电路设计比专用电路设计比 CPU 高效率高效率 FPGA 通

147、常在激光雷达中充当主控芯片。为什么不采用 CPU 作为主控？因为激光雷达需要进行大量的信号处理、电机时序控制等，CPU 虽然也能做，但如果采用专用的算法以及为算法专门优化设计的电路，其效率会高得多。而作为汽车领域的新生事物，从 2007年 Velodyne 激光雷达首次被用于 DARPA 挑战赛至今，其上车的历史也不过十五年，还有许多硬件/算法设计尚处在探索阶段，因此采用 FPGA 有利于反复迭代修改，同时还满足了专用电路的高效性。举例来说，仅仅反射波的波形处理就需要消耗大量算力，而且每一束反射光都需要进行处理，使用 CPU 既难以满足算力需求，又浪费 CPU 的通用能力，因此往往需要专门的电

148、路进行处理。波形需要什么处理？实际中的情形比理论中复杂许多，虽然发射端发射的是一个短促的脉冲，但由于光束的扩散，飞行过程中会遇到多个障碍物，产生多个反射波。如果是树木等物体，其反射波将更复杂（如右下图 88 所示，反射波是一长串连续波）。在此情况下，我们如何判断反射光的返回时间，如何判断反射率，都需要算法处理。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 49 图 87：实际场景中的多重反射示意图 图 88：树木的多重反射信号 资料来源：Velodyne VLP-16 User Manual 资料来源：Velodyne

149、VLP-16 User Manual 目前全球最主要的两大 FPGA 厂家是 AMD 收购的 Xilinx，Intel 收购的 Altera，还有Lattice 等规模稍小的厂商。大疆 Livox HAP 采用的就是 Xilinx 的 FPGA。图 89：大疆 Livox HAP 主控板以及两大控制芯片 资料来源：中信证券研究部 国内紫光国微等公司具备 FPGA 生产能力，但产品性能与国际主流尚有一定差距。风险因素风险因素 ADAS 渗透率不及预期风险渗透率不及预期风险：激光雷达主要搭载在高阶 ADAS 车辆上，如果全球及国内 ADAS 推进不及预期，渗透率提升不及预期，相关公司业绩可能不及预

150、期。激光雷达降本不及预期风险激光雷达降本不及预期风险：激光雷达的搭载率与其成本的下降有一定的相关性，如果成本下降不及预期，激光雷达的产销量可能不及预期 VCSEL 方案渗透率不及预期风险方案渗透率不及预期风险：目前 EEL 芯片欧司朗市占率较高，国内厂商长光华芯等有望借助 VCSEL 弯道超车，若 VCSEL 推进不及预期，相关公司业绩可能受影响。计算机计算机行业行业“智能网联“智能网联”系列报告系列报告 212022.9.27 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 50 激光雷达方案渗透率不及预期风险：激光雷达方案渗透率不及预期风险：目前部分辅助驾驶方案由于成本等因素限制，并不采用激光雷达，如

151、果激光雷达方案在辅助驾驶中的渗透率不及预期，则相关公司业绩可能不及预期。投资投资策略策略 激光雷达长期市场空间大，相关公司前景广阔，2022 年迎来规模上车，投资时间窗已到。我们认为整机最具投资价值，建议关注禾赛科技、图达通、速腾聚创。激光雷达供应链中，发射端 VCSEL 替代 EEL 的趋势明显，建议关注长光华芯，纵慧芯光。接收端建议关注芯思杰、南京芯视界。快慢轴准直建议关注永新光学、炬光科技。代工厂商建议关注共进股份。相关研究相关研究 计算机智能网联汽车行业重大事项点评舱驾一体，智能汽车域控开启新纪元(2022-09-23)计算机行业“构筑中国科技基石”系列报告 21CPUIntel：研究

152、框架(2022-09-09)计算机行业“智能网联”系列报告 20卫星产业：研究框架(2022-09-07)AI 行业一张图看清 GPGPU 与 AI 加速卡(2022-09-02)计算机行业“构筑中国科技基石”系列报告 20信创产业：重申战略机遇来临(2022-09-01)计算机行业重大事项点评EDA 供应生变，关注国产力量机遇(2022-08-15)计算机行业“构筑中国科技基石”系列报告 19CPU：研究框架(2022-08-12)产业互联网专题工业篇 10EDA 全定制 IC 设计：研究框架(2022-08-10)计算机行业构筑中国科技基石”系列报告 18信创产业：重视五大变化(2022-

153、08-08)计算机行业产业互联网（能源篇）电力市场化再提速，电力 IT 持续催化(2022-07-25)产业互联网专题（金融篇 3）金融信息服务：研究框架(2022-06-17)计算机行业“构筑中国科技基石”系列报告 17行业信创：空间测算(2022-06-09)计算机行业信息安全专题 5XDR：信息安全下一步胜负手(2022-06-06)计算机行业产业互联网专题-工业篇 9CAD：研究框架(2022-06-01)计算机行业“云基础设施”系列报告 1全球光网络产业发展趋势展望(2022-04-21)计算机行业“构筑中国科技基石”系列报告 16信创市场：空间测算(2022-04-13)51 分析

154、师声明分析师声明 主要负责撰写本研究报告全部或部分内容的分析师在此声明：（i）本研究报告所表述的任何观点均精准地反映了上述每位分析师个人对标的证券和发行人的看法；（ii）该分析师所得报酬的任何组成部分无论是在过去、现在及将来均不会直接或间接地与研究报告所表述的具体建议或观点相联系。一般性声明一般性声明 本研究报告由中信证券股份有限公司或其附属机构制作。中信证券股份有限公司及其全球的附属机构、分支机构及联营机构（仅就本研究报告免责条款而言，不含 CLSA group of companies），统称为“中信证券”。本研究报告对于收件人而言属高度机密，只有收件人才能使用。本研究报告并非意图发送、发

155、布给在当地法律或监管规则下不允许向其发送、发布该研究报告的人员。本研究报告仅为参考之用，在任何地区均不应被视为买卖任何证券、金融工具的要约或要约邀请。中信证券并不因收件人收到本报告而视其为中信证券的客户。本报告所包含的观点及建议并未考虑个别客户的特殊状况、目标或需要，不应被视为对特定客户关于特定证券或金融工具的建议或策略。对于本报告中提及的任何证券或金融工具，本报告的收件人须保持自身的独立判断并自行承担投资风险。本报告所载资料的来源被认为是可靠的，但中信证券不保证其准确性或完整性。中信证券并不对使用本报告或其所包含的内容产生的任何直接或间接损失或与此有关的其他损失承担任何责任。本报告提及的任何

156、证券或金融工具均可能含有重大的风险，可能不易变卖以及不适合所有投资者。本报告所提及的证券或金融工具的价格、价值及收益可跌可升。过往的业绩并不能代表未来的表现。本报告所载的资料、观点及预测均反映了中信证券在最初发布该报告日期当日分析师的判断，可以在不发出通知的情况下做出更改，亦可因使用不同假设和标准、采用不同观点和分析方法而与中信证券其它业务部门、单位或附属机构在制作类似的其他材料时所给出的意见不同或者相反。中信证券并不承担提示本报告的收件人注意该等材料的责任。中信证券通过信息隔离墙控制中信证券内部一个或多个领域的信息向中信证券其他领域、单位、集团及其他附属机构的流动。负责撰写本报告的分析师的薪

157、酬由研究部门管理层和中信证券高级管理层全权决定。分析师的薪酬不是基于中信证券投资银行收入而定，但是，分析师的薪酬可能与投行整体收入有关，其中包括投资银行、销售与交易业务。若中信证券以外的金融机构发送本报告，则由该金融机构为此发送行为承担全部责任。该机构的客户应联系该机构以交易本报告中提及的证券或要求获悉更详细信息。本报告不构成中信证券向发送本报告金融机构之客户提供的投资建议，中信证券以及中信证券的各个高级职员、董事和员工亦不为（前述金融机构之客户）因使用本报告或报告载明的内容产生的直接或间接损失承担任何责任。评级说明评级说明 投资建议的评级标准投资建议的评级标准 评级评级 说明说明 报告中投资

158、建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级（另有说明的除外）。评级标准为报告发布日后 6 到 12 个月内的相对市场表现，也即：以报告发布日后的 6 到 12 个月内的公司股价（或行业指数）相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基准。其中：A 股市场以沪深 300指数为基准，新三板市场以三板成指（针对协议转让标的）或三板做市指数（针对做市转让标的）为基准；香港市场以摩根士丹利中国指数为基准；美国市场以纳斯达克综合指数或标普 500 指数为基准；韩国市场以科斯达克指数或韩国综合股价指数为基准。股票评级股票评级 买入 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅 20%以上 增持 相对同期相关证券市场代表性

159、指数涨幅介于 5%20%之间 持有 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%5%之间 卖出 相对同期相关证券市场代表性指数跌幅 10%以上 行业评级行业评级 强于大市 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅 10%以上 中性 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%10%之间 弱于大市 相对同期相关证券市场代表性指数跌幅 10%以上 52 特别声明特别声明 在法律许可的情况下，中信证券可能（1）与本研究报告所提到的公司建立或保持顾问、投资银行或证券服务关系，（2）参与或投资本报告所提到的 公 司 的 金 融 交 易，及/或 持 有 其 证 券 或 其 衍 生 品 或 进 行 证 券 或

160、 其 衍 生 品 交 易。本 研 究 报 告 涉 及 具 体 公 司 的 披 露 信 息，请 访 问https:/ 本研究报告在中华人民共和国（香港、澳门、台湾除外）由中信证券股份有限公司（受中国证券监督管理委员会监管，经营证券业务许可证编号：Z20374000）分发。本研究报告由下列机构代表中信证券在相应地区分发：在中国香港由 CLSA Limited（于中国香港注册成立的有限公司）分发；在中国台湾由 CL Securities Taiwan Co.,Ltd.分发；在澳大利亚由 CLSA Australia Pty Ltd.（商业编号：53 139 992 331/金融服务牌照编号：3501

161、59）分发；在美国由 CLSA（CLSA Americas,LLC 除外）分发；在新加坡由 CLSA Singapore Pte Ltd.（公司注册编号：198703750W）分发；在欧洲经济区由 CLSA Europe BV 分发；在英国由 CLSA（UK）分发；在印度由 CLSA India Private Limited 分发（地址：8/F,Dalamal House,Nariman Point,Mumbai 400021；电话：+91-22-66505050；传真：+91-22-22840271；公司识别号：U67120MH1994PLC083118）；在印度尼西亚由 PT CLSA

162、Sekuritas Indonesia 分发；在日本由 CLSA Securities Japan Co.,Ltd.分发；在韩国由 CLSA Securities Korea Ltd.分发；在马来西亚由 CLSA Securities Malaysia Sdn Bhd 分发；在菲律宾由 CLSA Philippines Inc.（菲律宾证券交易所及证券投资者保护基金会员）分发；在泰国由 CLSA Securities(Thailand)Limited 分发。针对不同司法管辖区的声明针对不同司法管辖区的声明 中国大陆：中国大陆：根据中国证券监督管理委员会核发的经营证券业务许可，中信证券股份有限公

163、司的经营范围包括证券投资咨询业务。中国香港：中国香港：本研究报告由 CLSA Limited 分发。本研究报告在香港仅分发给专业投资者（证券及期货条例（香港法例第 571 章）及其下颁布的任何规则界定的），不得分发给零售投资者。就分析或报告引起的或与分析或报告有关的任何事宜，CLSA 客户应联系 CLSA Limited 的罗鼎，电话：+852 2600 7233。美国：美国：本研究报告由中信证券制作。本研究报告在美国由 CLSA（CLSA Americas,LLC 除外）仅向符合美国1934 年证券交易法下 15a-6 规则界定且 CLSA Americas,LLC 提供服务的“主要美国机构

164、投资者”分发。对身在美国的任何人士发送本研究报告将不被视为对本报告中所评论的证券进行交易的建议或对本报告中所述任何观点的背书。任何从中信证券与 CLSA 获得本研究报告的接收者如果希望在美国交易本报告中提及的任何证券应当联系CLSA Americas,LLC（在美国证券交易委员会注册的经纪交易商），以及 CLSA 的附属公司。新加坡：新加坡：本研究报告在新加坡由 CLSA Singapore Pte Ltd.，仅向（新加坡财务顾问规例界定的）“机构投资者、认可投资者及专业投资者”分发。就分析或报告引起的或与分析或报告有关的任何事宜，新加坡的报告收件人应联系 CLSA Singapore Pte

165、 Ltd，地址：80 Raffles Place,#18-01,UOB Plaza 1,Singapore 048624，电话：+65 6416 7888。因您作为机构投资者、认可投资者或专业投资者的身份，就 CLSA Singapore Pte Ltd.可能向您提供的任何财务顾问服务，CLSA Singapore Pte Ltd 豁免遵守财务顾问法（第 110 章）、财务顾问规例以及其下的相关通知和指引（CLSA 业务条款的新加坡附件中证券交易服务 C 部分所披露）的某些要求。MCI（P）085/11/2021。加拿大：加拿大：本研究报告由中信证券制作。对身在加拿大的任何人士发送本研究报告将

166、不被视为对本报告中所评论的证券进行交易的建议或对本报告中所载任何观点的背书。英国：英国：本研究报告归属于营销文件，其不是按照旨在提升研究报告独立性的法律要件而撰写，亦不受任何禁止在投资研究报告发布前进行交易的限制。本研究报告在英国由 CLSA（UK）分发，且针对由相应本地监管规定所界定的在投资方面具有专业经验的人士。涉及到的任何投资活动仅针对此类人士。若您不具备投资的专业经验，请勿依赖本研究报告。欧洲经济区：欧洲经济区：本研究报告由荷兰金融市场管理局授权并管理的 CLSA Europe BV 分发。澳大利亚：澳大利亚：CLSA Australia Pty Ltd(“CAPL”)(商业编号：53

167、 139 992 331/金融服务牌照编号：350159)受澳大利亚证券与投资委员会监管，且为澳大利亚证券交易所及 CHI-X 的市场参与主体。本研究报告在澳大利亚由 CAPL 仅向“批发客户”发布及分发。本研究报告未考虑收件人的具体投资目标、财务状况或特定需求。未经 CAPL 事先书面同意，本研究报告的收件人不得将其分发给任何第三方。本段所称的“批发客户”适用于公司法（2001）第 761G 条的规定。CAPL 研究覆盖范围包括研究部门管理层不时认为与投资者相关的 ASX All Ordinaries 指数成分股、离岸市场上市证券、未上市发行人及投资产品。CAPL 寻求覆盖各个行业中与其国内

168、及国际投资者相关的公司。印度：印度：CLSA India Private Limited，成立于 1994 年 11 月，为全球机构投资者、养老基金和企业提供股票经纪服务（印度证券交易委员会注册编号：INZ000001735）、研究服务（印度证券交易委员会注册编号：INH000001113）和商人银行服务（印度证券交易委员会注册编号：INM000010619）。CLSA 及其关联方可能持有标的公司的债务。此外，CLSA 及其关联方在过去 12 个月内可能已从标的公司收取了非投资银行服务和/或非证券相关服务的报酬。如需了解 CLSA India“关联方”的更多详情，请联系 Compliance-I。未经中信证券事先书面授权，任何人不得以任何目的复制、发送或销售本报告。未经中信证券事先书面授权，任何人不得以任何目的复制、发送或销售本报告。中信证券中信证券 2022 版权所有。保留一切权利。版权所有。保留一切权利。