1、2021 年深度行业分析研究报告 目录目录 1 1 L3L3 级自动驾驶取得历史性突破，激光雷达未来可级自动驾驶取得历史性突破，激光雷达未来可期期 . 3 1.1 L3 级自动驾驶已于德国落地，中国市场路线图提出明确指引 . 3 1.2 车展作为车市风向标提供重要指引，激光雷达上车进程加速 . 4 1.3 多传感器融合可实现优势互补，激光雷达性能优势凸显 . 6 1.4 中国智能网联高速推进，2026 年激光雷达空间有望达百亿 . 8 2 2 当前半固态为乘用车主流方案，未来或将向固当前半固态为乘用车主流方案，未来或将向固态拓展态拓展 . 10 2.1. 激光雷达演进路径可类比磁盘，均由机械式
2、逐步向固态转变 . 10 2.2. 短期上车方案仍以半固态为主，未来逐步向固态发展演绎 . 11 2.3. 后续方向：定制开发专用芯片降本增效，产品细节不断优化 . 13 2.4. 海外国内厂商各有千秋，行业竞争日趋激烈 . 14 3 3 激光雷达位于产业链中游，推荐上游光学核心激光雷达位于产业链中游，推荐上游光学核心标的标的 . 22 3.1. 激光雷达位于产业链中游，上游光学领域部件构成主要成本 . 22 3.2. 炬光科技：夯实激光行业上游元器件核心优势，发力向中游延伸把握激光雷达发展机遇 . 23 3.3. 天孚通信：平台型的光器件一站式解决方案提供商，积极切入 C 端激光雷达市场拓展
3、成长空间 . 24 3.4. 光库科技：稀缺光芯片及器件制造商，铌酸锂与光纤激光器件业务双轮驱动 . 25 3.5. 腾景科技：精耕精密光学元件及光纤器件，发力拓展 C 端应用场景积蓄成长动力 . 26 3.6. 万集科技：车载激光雷达新品打开公司第二成长曲线 . 27 3.7. 淳中科技:音视频显控设备领军者，降本拓新增长在即 . 27 插图目录插图目录 . 29 表格目录表格目录 . 30 Table_Page 插图目录插图目录 图 1: 奔驰 L3 级自动驾驶将于德国落地 . 3 图 2: 汽车智能网联总体路线图 . 4 图 3: 2021 年已有多家主机厂选择激光雷达方案 . 6 图
4、4: 纯视觉方案成像 . 7 图 5: 激光雷达成像 . 7 图 6: 新能源车渗透率持续走高 . 8 图 7: 智能网联汽车占比整体呈现上升趋势 . 8 图 8: 激光雷达市场空间预测 . 9 图 9: 机械硬盘内部构造示意图 . 10 图 10: 固态硬盘内部构造示意图 . 10 图 11: 全球计算机外存储器演进历程 . 10 图 12: 机械式激光雷达原理示意图 . 11 图 13: 机械式激光雷达外观图 . 11 图 14: 转镜式激光雷达原理示意图 . 12 图 15: 转镜式激光雷达外观及内部结构 . 12 图 16: MEMS 激光雷达原理示意图 . 12 图 17: MEMS
5、 激光雷达外观图 . 12 图 18: 固态-Flash 激光雷达原理示意图 . 13 图 19: 固态-Flash 激光雷达外观图 . 13 图 20: 固态-OPA 激光雷达原理示意图 . 13 图 21: 固态-OPA 激光雷达外观图 . 13 图 22: 禾赛科技自主研发的激光雷达专用芯片组 . 14 图 23: 激光雷达专用芯片及功能模块示意图 . 14 图 24: 按波长划分的全球 LiDAR 市场结构 . 14 图 25: 150nm 波段可降低对视网膜损失 . 14 图 26: Velodyne 产品矩阵图 . 16 图 27: Velodyne 合作伙伴 . 16 图 28:
6、 法雷奥激光雷达产品概览 . 16 图 29: 法雷奥加强开拓中国市场 . 16 图 30: Luminar 产品 Iris . 17 图 31: Luminar 在各细分市场的合作伙伴 . 17 图 32: Innoviz 产品概览 . 17 图 33: Innovusion 激光雷达产品 . 18 图 34: Innovusion 已拿到蔚来 ET7 订单 . 18 图 35: Ouster 激光雷达产品 . 18 图 36: Ouster 长距、中距、短距激光雷达搭载位置 . 18 图 37: 各年度公司新增可销售产品型号演变 . 19 图 38: 禾赛科技部分下游合作伙伴 . 19 图
7、 39: 激光雷达硬件+AI 感知算法双线并行 . 19 图 40: 公司部分合作伙伴 . 19 图 41: 华为 96 线中长距激光雷达 . 20 图 42: 华为部分合作伙伴 . 20 图 43: Tele-15 产品性能 . 20 图 44: Livox 部分合作伙伴 . 20 Table_Page 图 45: 公司激光雷达产品序列 . 21 图 46: 公司产品高分辨率点云输出 . 21 图 47: 激光雷达产业链情况 . 22 图 48: Valeo Scala 成本拆解 . 22 图 49: Livox Horizon 成本拆解 . 22 表格目录表格目录 表 1：上海车展部分车型
8、情况 . 4 表 2：广州车展部分车型情况 . 5 表 3：各传感器优劣势对比 . 7 表 4：机械硬盘和固态硬盘性能和价格对比 . 11 表 5：各激光雷达厂商基本情况概览 . 15 表 6:天孚通信盈利预测与财务指标 . 24 表 7:光库科技盈利预测与财务指标 . 25 表 8:腾景科技盈利预测与财务指标 . 26 mNsMnPrPnRvNmOpMwPvNyRaQcMbRtRoOmOoPiNqRnPiNmOoPbRpOqQuOqRsMMYnOqQ Table_Page 1 1 L L3 3 级自动驾驶取得历史性突破，激光雷达未来可期级自动驾驶取得历史性突破，激光雷达未来可期 1.11.1
9、 L L3 3 级自动驾驶级自动驾驶已已于德国落地于德国落地，中国市场中国市场路线图提出明确指引路线图提出明确指引 奔驰奔驰 L L3 3 级自动驾驶级自动驾驶将将于于德国落地，搭载法雷奥激光雷达德国落地，搭载法雷奥激光雷达。2021 年 12 月，奔驰官方宣布 将正式成为首个在德国合法启用 L3 级驾驶辅助系统的厂商。 目前， 搭载最新一代 DRIVE PILOT 的奔驰 S 级和 EQS 已经通过了德国相关监管部门的审批， 搭载一颗法雷奥长距离激光雷达， 融 合摄像头、 毫米波雷达与超声波雷达， 可以被允许在德国高速上以不高于 60km/h 的条件启用。 这是继本田推出限量版 L3 之后，
10、全球首个真正意义上面向私人市场的 L3 级乘用车量产车型。 DRIVE PILOT 系统将从 2022 年开始正式搭载新车或者通过 OTA 方式进行功能释放，系统可以 实现驾驶员的“脱手脱眼”。目前由于 L3 仍是有条件的自动驾驶，驾驶员仍需要对道路保持 注意力， 做好接管的准备。 同时奔驰正在计划寻求两年内在法规和监管允许下开拓美国等其他 市场， 目前这套系统正在德国以外的地区进行相关测试。 我们认为奔驰率先落地有望带动更多 具备技术优势的主机厂在法规趋于开放的前提下启用自身自动驾驶服务。 图图1:1: 奔驰奔驰 L3L3 级自动驾驶将于德国落地级自动驾驶将于德国落地 资料来源：佐思汽车研究
11、，民生证券研究院 路线图指引下路线图指引下预计中国市场预计中国市场 2 2025025 年年 L L2 2 L3L3 级车占比达级车占比达 5 50 0% %，2 2030030 年年 L2L3L2L3 级车占比超级车占比超 7 70 0% %，同时，同时 L L4 4 级及以上车占比达级及以上车占比达 2 20 0% %。中国汽车工程学会发布节能与新能源汽车技术路线图 2.0，对我国智能网联汽车发展总体路线提出明确指引，2025 年 PA、CA 级智能网联汽车销量 占比超 50%，C-V2X 终端新车装配率达 50%；2030 年 PA、CA 级占比超 70%，HA 级占比超 20%， C-
12、V2X 终端新车装配基本普及。预计到 2035 年中国方案智能网联汽车产业体系更加完善，各 类网联式高度自动驾驶汽车广泛运行。 Table_Page 图图2:2: 汽车智能网联总体路线图汽车智能网联总体路线图 资料来源： 节能与新能源汽车技术路线图 2.0 ，民生证券研究院 1.21.2 车展作为车市风向标车展作为车市风向标提供重要指引提供重要指引，激光雷达，激光雷达上车进程加速上车进程加速 我们认为历年车展可视为车市风向标，对当前汽车行业发展现状与后续行业走向有明显我们认为历年车展可视为车市风向标，对当前汽车行业发展现状与后续行业走向有明显 指示指示作用。作用。政策对智能驾驶提出明确指引后，
13、我们由今年两次车展看到的最核心边际变化：更更 多的主机厂愿意将激光雷达作为主要传感器之一，应用多的主机厂愿意将激光雷达作为主要传感器之一，应用于具备较强自动驾驶于具备较强自动驾驶/ /高等级辅助驾驶高等级辅助驾驶 功能的车辆中。功能的车辆中。 上海车展信号：自主品牌已开始拥抱激光雷达。上海车展信号：自主品牌已开始拥抱激光雷达。2021 年 4 月上海车展中小鹏推出 XPILOT 3.5 自动驾驶辅助系统以及 Xmart OS 3.0 车载智能系统，蔚来推出 NIOPilot 自动辅助驾驶 系统，华为与北汽新能源合作推出极狐阿尔法 S HI，电动化+智能化成为新车热门题材。自主 品牌表现亮眼，小
14、鹏 P5、蔚来 ET7、北汽极狐等可支持较高等级自动驾驶水平的汽车产品发 布，可支持的自动驾驶等级可达 L3L4 级，在传感器领域应用摄像头、毫米波雷达、超声波雷 达的通俗，也根据自身自动驾驶整体方案的选择，分别应用 1-3 颗激光雷达。 表表 1 1：上海车展：上海车展部分车型部分车型情况情况 品牌 车型 外观图 可支持自动 驾驶等级 配置个数 预计上市时间 售价 激光 雷达 毫米 波雷 达 超声波 雷达 摄像 头 小鹏 P5 L3.5 2 5 5 12 2021 年 10 月 15.79 万起 蔚来 ET7 （亮相） NAD 蔚来自动 驾驶技术 1 5 12 11 2022 年一季度 44
15、.80-52.60 万 上汽智己 L7 （高端款） L3 3 5 12 15 2022 年上半年 40.88 万 Table_Page 极狐 阿尔法 S HI L2.5 3 6 12 12 2022 年上半年 38.89-42.99 万 哪吒 哪吒 Eureka 03 部分场景下 L4 级 3 5 12 18 2022 年 - 上汽 R ES33 高阶智能驾 驶 PP-CEMTM 1 12 8 12 2022 年下半年 33 万起 资料来源：汽车之家，上海车展，民生证券研究院 广州车展相较上海车展，广州车展相较上海车展，搭载搭载激光雷达的激光雷达的汽车产品与主机厂数目汽车产品与主机厂数目显著提
16、升显著提升。对比上海车 展，11 月广州车展中小鹏新车 G9 继续沿用激光雷达、同时威马、长安、长城、高合、哪吒、 理想、非凡等发布新车均采用激光雷达路线，长城沙龙新车机甲龙搭载 4 颗激光雷达，其余多 数自动驾驶新车型均搭载了 1-3 颗激光雷达，多数车型预计将于 2022 年上市。 表表 2 2：广州车展部分车型情况：广州车展部分车型情况 品牌 车型 外观图 可支持自动 驾驶等级 配置个数 预计上市 时间 售价 激光 雷达 毫米波 雷达 超声波 雷达 摄像头 小鹏 G9 L3-L4 2 5 12 12 2022 年中 - 威马 M7 L3-L4 3 5 12 7(800 万摄像 头）+4（
17、环视 摄像头） 2022 年 - 长安 阿维塔 E11 - 3 6 12 9（ADS 摄像 头）+4（环视 摄像头） 2022 年三 季度 - 理想 X01 L4 1 5 12 12（800 万摄 像头） 2022 年中 35-50 万 哪吒 哪吒 S L3-L4 2 5 12 13 2022 年底 - 上汽 非凡 R7 L3 共 33 个，包括激光雷达、4D 成像雷达、5G- V2X、高精地图、视觉摄像头、毫米波雷达 2022 年下 半年 - 长城 沙龙 机甲龙 L3-L4 4 5 12 7（800 万摄像 头）+4（环视 摄像头） 限量版预 售 48.8 万 高合 HiPhi Z L4 1
18、 5 - 4 - - Table_Page 广汽 埃安 LX Plus L3-L4 3 6 12 8 - 22.96-34.96 万 资料来源：汽车之家，广州车展，民生证券研究院 更多主机厂将激光雷达纳入产品感知端方案， 有望带来激光雷达产业正循环。更多主机厂将激光雷达纳入产品感知端方案， 有望带来激光雷达产业正循环。 我们认为价 格因素仍为制约激光雷达大规模上车的主要因素之一，而造成激光雷达价格较高的核心原因 在于量无法得到释放因而对于前期研发生产等投入无法有效分摊。2021 年已有多家主机厂选 择激光雷达作为量产汽车产品的主要传感器，我们认为更多主机厂开始将激光雷达纳入自身我们认为更多主机
19、厂开始将激光雷达纳入自身 产品感知端传感器方案将有望带来激光雷达产业正循环，以增量需求带动降本，进而打开更产品感知端传感器方案将有望带来激光雷达产业正循环，以增量需求带动降本，进而打开更 广阔的需求空间。广阔的需求空间。 图图3:3: 2 2021021 年已有多家主机厂年已有多家主机厂选择激光雷达方案选择激光雷达方案 资料来源：Innoviz，民生证券研究院 1.31.3 多传感器融合多传感器融合可实现优势互补可实现优势互补，激光雷达，激光雷达性能性能优势优势凸显凸显 各传感器性能均有优劣各传感器性能均有优劣，多传感器融合方案可实现优劣互补多传感器融合方案可实现优劣互补。 对比对比雷达和摄像
20、头雷达和摄像头， 摄像头直接成像能力较雷达较差， 但核心优势在于可识别物体的内容， 在辨别指示牌与道路标识上具备较高必要性； 无光条件下摄像头表现受限， 毫米波雷达和激光 雷达在黑暗无光的情况下也能够实现较高水平测量。 对比三类雷达，对比三类雷达，测距和速度方面以毫米波雷达为最优，分别能够达到 400m 和 1000km/h， 故对于高速公路跟车等场景， 毫米波雷达更能发挥优势； 精度和探测角度方面以激光雷达为最 优，分别能够达到 1mm 和 15-360，针对远距小障碍物、近距离加塞、隧道、车库等复杂场 景，激光雷达能够充分发挥其高精度、高分辨率、能够创建 3D 地图的特点，但在雨雾天气的
21、探测能力较差且成本较高。超声波雷达最具成本优势，价格低至 15-20 美元/颗，但超声波测 量较远距离目标时回波信号较弱，高速行驶情况下误差较大。 Table_Page 表表 3 3：各各传感器传感器优劣势对比优劣势对比 超声波雷达 77GHz 毫米波雷达 激光雷达 摄像头 测距 0.1-3m 部分已可达 400m 200m 左右 理论上可达 300m 精度 差 10mm 最小 1mm - 探测角度 120 10-70 15-360 30 速度范围 =1000km/h =300km/h - 温度稳定性 一般 好 好 - 天气影响 较小 小 较大 大 成本 低，15-20 美元/颗 较高，300
22、-500 美元/颗 高，当前半固态约 1000 美元/颗 低，35-50 美元/颗 优点 防水防尘、成本优势 精度高，天线尺寸小， 带宽分辨率高 高精度，高分辨率，能 创建 3D 点云环境感知图 利用机器视觉 CV 与 AI，2D-3D 环境图 缺点 高速情况下受影响 传输损耗大，制作工艺 高，芯片价格贵 天气影响较大，价格高 需要后端运算，受天气 影响较大 主要功能 泊车、倒车 自适应巡航，自动紧急 刹车，前向碰撞预警 高等级自动驾驶 高级辅助/自动驾驶，倒 车影像，360 环视 资料来源：民生证券研究院整理 基于基于各传感器各自优劣势各传感器各自优劣势， 自动驾驶车载感知方案将更多采用多传
23、感器融合方案自动驾驶车载感知方案将更多采用多传感器融合方案， 其中其中。 激光雷达激光雷达凭借性能优势， 或将凭借性能优势， 或将成主流车企成主流车企重要重要选择。选择。 纯视觉领域特斯拉利用海量车主驾驶数据 进行神经网络训练，不断覆盖更多的工况和场景，使其视觉方案接近人类判断。目前多数车企 并不具备大量底层数据及软件算法，因而更倾向于选择激光雷达+高精度地图作为 L3 及以上 级别自动驾驶感知端解决方案。在雷达的选择上，激光雷达在复杂场景具备不可替代性，成像激光雷达在复杂场景具备不可替代性，成像 效果更优效果更优且更直接且更直接： 毫米波雷达的金属反射电磁波性能远比人体高， 因此针对类似自行
24、车或行 人等反射物在距离检测车辆 1.5 米左右时，普通采用 3 发 4 收单片 3D 毫米波雷达检测效果不 佳，即便是成像毫米波雷达，对于行人、锥桶这类物体成像效果也难以应用；而激光雷达则可 实现较高清晰度的成像效果，同时在当前自动驾驶系统无法解决的一些边缘场景也均可应用， 如车辆切入、检测车后突出物、道路中的异形物等。 图图4:4: 纯视觉方案成像纯视觉方案成像 图图5:5: 激光雷达成像激光雷达成像 资料来源：知乎，民生证券研究院 资料来源：知乎，民生证券研究院 Table_Page 1.41.4 中国智能网联高速推进，中国智能网联高速推进，2 2026026 年激光雷达空间有望达百亿年
25、激光雷达空间有望达百亿 新能源车加速渗透，为智能网联推进提供广阔空间。新能源车加速渗透，为智能网联推进提供广阔空间。2021 年以来我国新能源车渗透率持 续走高，已由 2020 年 12 月的 9.1%提升至 2021 年 11 月的 20%，增长明显。2021 年 1-11 月我 国新能源乘用车销量已达 280.7 万辆，渗透率达 14.7%，较 2020 年 1-11 月的 5.9%提升明显。 我们认为伴随新能源车销量持续提升及渗透率不断走高，有望依托新能源汽车电子电气架构 变革为智能网联汽车推进带来广阔成长空间。 图图6:6: 新能源车渗透率持续走高新能源车渗透率持续走高 资料来源：wi
26、nd，乘联会，民生证券研究院 智能网联乘用车销量占比整体呈现上升趋势，目前单月渗透率已智能网联乘用车销量占比整体呈现上升趋势，目前单月渗透率已近近 1 14 4% %。目前统计口径中 智能网联乘用车必须配备有必须配备有 L2L2 级以上辅助驾驶能力，并同时具备车联网、级以上辅助驾驶能力，并同时具备车联网、OTAOTA 升级功能升级功能。目 前智能网联乘用车销量占比整体虽有波动但仍呈现上升趋势，据我们统计测算 10 月智能网联 乘用车零售终端渗透率已达 13.94%。 图图7:7: 智能网联汽车占比整体呈现上升趋势智能网联汽车占比整体呈现上升趋势 资料来源：wind，车云，乘联会，民生证券研究院
27、 0.0% 5.0% 10.0% 15.0% 20.0% 25.0% 0 50 100 150 200 250 2020.12 2021.01 2021.02 2021.03 2021.04 2021.05 2021.06 2021.07 2021.08 2021.09 2021.10 2021.11 新能源车销量（万辆）乘用车销量（万辆）新能源车渗透率 0.0% 2.0% 4.0% 6.0% 8.0% 10.0% 12.0% 14.0% 16.0% 18.0% 0 50 100 150 200 250 2020.12 2021.01 2021.02 2021.03 2021.04 2021.
28、05 2021.06 2021.07 2021.08 2021.09 2021.10 智能网联汽车销量（万辆）当月汽车销量（万辆）占比 Table_Page 全球激光雷达于全球激光雷达于 A ADASDAS 和和 RobRobo otaxitaxi 等相关领域等相关领域 2 2026026 年市场空间合计将达近年市场空间合计将达近 3 30 0 亿美元亿美元， 中国市场有望占据半壁江山中国市场有望占据半壁江山。据权威机构 Yole Development 预计，2025 年激光雷达在汽车和 工业应用领域的市场预计将从 2020 年的 17.7 亿美元增长至 2026 年的 57 亿美元，CAG
29、R 为 21%。其中 2020 年用于 ADAS 中的激光雷达占汽车和工业激光雷达市场的 1.5%。预计 2026 年 ADAS 的比例将达到 41%，CAGR 将达到 111%，市场规模将达到 23 亿美元。同时 Robotaxi 等自 动驾驶汽车领域预计到 2026 年市场规模将达 5.75 亿美元，2020-2026 年 CAGR 为 33%。我们 认为当前中国市场于电动化和智能网联领域均处于全球领先位置，且中国具备全球最大的终 端汽车消费市场，因而我们认为中国有望在未来占据 ADAS 与 Robotaxi 相关领域激光雷达市 场需求的半壁江山，2026 年激光雷达中国市场需求空间有望达
30、百亿元人民币。 图图8:8: 激光雷达市场空间预测激光雷达市场空间预测 资料来源：Yole，民生证券研究院 Table_Page 2 2 当前半固态为乘用车主流方案，未来当前半固态为乘用车主流方案，未来或将或将向固态拓展向固态拓展 2.1.2.1. 激光雷达演进路径可类比磁盘激光雷达演进路径可类比磁盘，均由机械式逐步向固态，均由机械式逐步向固态转变转变 磁盘演进以磁盘演进以存储存储介质为区别要素，从宏观向微观转变。介质为区别要素，从宏观向微观转变。HDD 机械硬盘和 SSD 固态硬盘是目 前两大常见的计算机外存储设备。 机械硬盘以磁盘为核心存储介质， 工作时磁盘绕主轴高速转 动，产生的气流使得
31、磁头停留在磁盘上方一个微小的距离并以磁化的方式读取磁盘上对应位 置的数据。 固态硬盘的存储介质则是被称为闪存颗粒的半导体材料， 通过主控运行固件程序来 控制数据读写，工作时依靠传递电信号的方式进行数据的传输而不发生任何机械运动。 图图9:9: 机械机械硬盘内部构造硬盘内部构造示意图示意图 图图10:10: 固态硬盘内部构造示意图固态硬盘内部构造示意图 资料来源：CSDN，民生证券研究院 资料来源：CSDN，民生证券研究院 固态硬盘固态硬盘于于消费级市场迅速普及，消费级市场迅速普及，有望有望逐步实现逐步实现机械硬盘机械硬盘的替代的替代。线代硬盘雏形诞生于 1956 年，1973 年确立温式架构，
32、随着硬盘容量的不断提升，家用 PC 硬盘快速增长，1990 起 硬盘存储密度大幅提升，民用级硬盘进入 GB 时代。21 世纪初，垂直存储技术进一步提高了硬 盘的存储密度，容量突破 TB 级别，硬盘厂商也进入整合期。2010 年 HDD 产业达到顶峰，此后 机械硬盘受制于自身体积难以缩小且成本较高，加之采用 NAND Flash 技术的 SSD 日趋成熟， 具备更快的读写速度、更低的功耗和发热程度等优势，二者价格差也逐渐缩小，硬盘市场逐渐 被 SSD 占领。2020 年全球 HDD 机械硬盘的出货量为 3.5 亿个，SSD 固态硬盘出货量未 3.2 亿 个，2021 年 SSD 或有望实现反超。
33、 图图11:11: 全球计算机外存储器演进历程全球计算机外存储器演进历程 资料来源：艾瑞咨询，民生证券研究院 Table_Page 表表 4 4：机械硬盘和固态硬盘性能和价格对比：机械硬盘和固态硬盘性能和价格对比 机械硬盘 固态硬盘 时延 2ms 0.02ms 5 年返还率 13.40% 0.80% 功耗 10w 3w 平均寿命 49.6 个月 12.7 个月 重量 较重 较轻 噪音 有 无 防震抗摔 较差 较好 价格 较低，2T 的机械硬盘价格在 350 到 500 元之间 较高，80G Intel 固态硬盘，价格为 4000 元左右 资料来源：中国信通院，搜狐网，知乎，民生证券研究院 激光
34、雷达激光雷达的演进可类比机械硬盘到固态硬盘的演进可类比机械硬盘到固态硬盘。 按照光束操纵方式的不同， 激光雷达可分为 机械式、半固态和固态。对硬盘和激光雷达演化历程进行对比可以发现：从原理层面，激光雷 达同样经历了从宏观机械运动到微观运动的转变，由宏观机械式地转动发射头向半固态 MEMS 的微幅振镜、Flash 型的传感器阵列演进。从市场层面，固态硬盘和固态激光雷达都处于相对 较高价格区间， 二者都有望通过技术演进或成本调整带来价格下降， 从而促进产品渗透率提升。 2.2.2.2. 短期上车方案仍以半固态为主，未来逐步向固态发展演绎短期上车方案仍以半固态为主，未来逐步向固态发展演绎 机械式激光
35、雷达机械式激光雷达可量产性低且成本高， 多用于测试项目。可量产性低且成本高， 多用于测试项目。 机械式激光雷达在竖直方向上排 布多组激光线束，发射模块以一定频率发射激光，通过不断旋转发射头将激光从“线”变成 “面”，实现动态扫描。其技术已经相对成熟，能够实现 360扫描，高线束也带来了更高的 分辨率和测距距离。 但其分离的收发组件导致生产过程要人工光路对准， 且旋转部件体积和重 量庞大，难以满足车规的严苛要求，难以量产。此外，其元器件成本较高，故应用多集中在自 动驾驶测试项目与 B 端自动驾驶车辆 Robotaxi、Robobus、无人物流车等。 图图12:12: 机械式激光雷达原理示意图机械
36、式激光雷达原理示意图 图图13:13: 机械式激光雷达外观机械式激光雷达外观图图 资料来源：滨松公司，民生证券研究院 资料来源：新浪财经，民生证券研究院 转镜方案转镜方案率先解决车规级需求率先解决车规级需求，短期或将与，短期或将与 MEMSMEMS 并存并存。转镜式保持收发模块不动，让电 机在带动转镜运动的过程中反射激光从而达到扫描探测效果。转镜方案的激光雷达最早是法 雷奥 Scala 于 2017 年在奥迪 A8 上应用，目前蔚来 ET7 上搭载的 Innovsion 激光雷达也属于 转镜式激光雷达。 转镜依托于精度和成本优势有望最早通过车规， 但缺点在于电机驱动带来了 Table_Page
37、 一定的功耗、稳定性不足和光源能量分散等。 图图14:14: 转镜式激光雷达原理示意图转镜式激光雷达原理示意图 图图15:15: 转镜式激光雷达外观转镜式激光雷达外观及内部结构及内部结构 资料来源：面包板社区，民生证券研究院 资料来源：麦姆斯咨询，民生证券研究院 MEMSMEMS 综合优势明显，综合优势明显，或将成为主流方案或将成为主流方案。半固态激光雷达又可分为 MEMS 激光雷达和旋转 扫瞄镜激光雷达等。 微振镜替代传统机械式旋转装置， 由微振镜通过一定谐波频率振荡反射激 光形成较广的扫射角度和较大扫射范围，高速扫描形成点云图效果。在同样的点云密度时，硅 基 MEMS Lidar 的激光发
38、射器数量比机械式旋转 Lidar 少很多，极大降低了成本且提高了系统 可靠性，因此受到整车厂商青睐，未来短期内或占据主导地位。其缺点在于光学口径和扫描角 度有限，从而限制了测距能力和 FOV。 图图16:16: M MEMSEMS 激光雷达原理示意图激光雷达原理示意图 图图17:17: M MEMSEMS 激光雷达外观图激光雷达外观图 资料来源：滨松公司，民生证券研究院 资料来源：robosense，民生证券研究院 F Flashlash 型激光雷达型激光雷达远程探测难度高，应用受限远程探测难度高，应用受限。Flash 可以通过短时间内向各个方向发射 大覆盖面阵激光， 利用微型传感器阵列采集不
39、同方向反射回来的激光束快速记录整个场景。 其 优点是一次性实现全局成像来完成探测， 无需考虑运动补偿； 且 Flash 激光雷达采用的是垂直 腔面发射激光器， 比其他激光器更小、 更轻、 更耐用、 更快、 更易于制造， 并且功率效率更高。 缺点在于激光功率受限，探测距离近，且信噪较差，因此应用受到限制。 Table_Page 图图18:18: 固态固态- -F Flashlash 激光雷达原理示意图激光雷达原理示意图 图图19:19: 固态固态- -F Flashlash 激光雷达外观图激光雷达外观图 资料来源：GeekCar，民生证券研究院 资料来源：LeddarTech，民生证券研究院 O
40、PAOPA 受芯片成熟度牵制，落地尚有距离。受芯片成熟度牵制，落地尚有距离。OPA 技术原理与相控阵雷达类似，它由元件阵列 组成，通过控制每个元件发射光的相位和振幅来控制光束，无需任何机械部件。OPA 方案的优 势在于是纯固态 Lidar， 体积小， 易于车规； 扫描速度快， 一般可达到 MHz 量级以上； 精度高， 可以做到 rad 量级以上；可控性好，能够在感兴趣的目标区域进行高密度扫描。但由于产业 链尚处于起步阶段， 上游零部件多数需要激光雷达厂商自研， 且制造工艺要求较高存在一定壁 垒，短期内无法实现量产。 图图20:20: 固态固态- -OPAOPA 激光雷达原理示意图激光雷达原理示
41、意图 图图21:21: 固态固态- -OPAOPA 激光雷达外观图激光雷达外观图 资料来源：维科网，民生证券研究院 资料来源：Quanergy，民生证券研究院 2.3.2.3. 后续后续方向方向：定制开发专用芯片降本增效，产品细节不断优化定制开发专用芯片降本增效，产品细节不断优化 定制化开发专用芯片将实现降本增效双重提升。定制化开发专用芯片将实现降本增效双重提升。 针对激光雷达应用特点， 定制开发 VCESL 和单光子器件的专用芯片能够进一步提升系统性能、 增强可靠性以及降低成本， 且有利于实现 关键元器件的自主可控，是未来的主要发展趋势。VCSEL 多通道驱动芯片通过采用高压 CMOS 工艺
42、，可提供数十安培的峰值电流以及纳秒级的窄脉宽驱动能力，满足激光雷达探测需求。未 来通过 VCSEL 阵列和驱动芯片封装级别的集成，可进一步减小驱动环路的寄生电感，获得更 窄脉宽和更高电光转换效率， 提升激光雷达的测距精度和测远能力。 单光子接收端片上集成芯 片通过片内集成探测器、 前端电路、 算法处理电路、 激光脉冲控制等模块， 能够直接输出距离、 反射率信息，而且能够逐步代替主控芯片 FPGA 的功能。未来随着线列、面阵规模的不断增 Table_Page 大，逐步升级 CMOS 工艺节点，单光子接收端 SoC 将实现更强的运算能力、更低的功耗和更高 的集成度。 图图22:22: 禾赛禾赛科技
43、科技自主研发的激光雷达专用芯片组自主研发的激光雷达专用芯片组 图图23:23: 激光雷达专用芯片及功能模块示意图激光雷达专用芯片及功能模块示意图 资料来源：禾赛科技官网，民生证券研究院 资料来源：禾赛科技招股说明书，民生证券研究院 15501550nmnm 激光雷达性能更优，未来或与激光雷达性能更优，未来或与 9 90505nmnm 产品占据不同细分市场。产品占据不同细分市场。车载激光波长主要 有 905nm 和 1550nm 两种。由于透镜会将激光聚焦到眼睛的视网膜上而引起潜在危险，即使在 较低功率下，905nm 及更短波长的准直激光束，对行人是有风险的。而在 1550nm 波段，大部 分光
44、在到达视网膜之前就会被眼球的透明部分吸收，这降低了对视网膜损失，因此 1550nm 激 光雷达的激光器功率可达到传统 905nm 激光雷达的 40 倍。但由于前者采用铟镓砷(InGaAs)近 红外探测器，比后者所使用的硅基光电探测器更昂贵，故生产成本相对较高。目前 905nm 波长 的激光雷达依托于成本优势在汽车领域仍为主流，占比达到 65%。我们预计后续高端车系或倾 向于采用基于 1550nm 波长的 FMCW 激光雷达，中低端品牌或更倾向采用 905nm 产品。 图图24:24: 按波长划分的全球按波长划分的全球 L Li iDARDAR 市场结构市场结构 图图25:25: 150150n
45、mnm 波段可降低对视网膜损失波段可降低对视网膜损失 资料来源：Yole，民生证券研究院 资料来源：知乎，民生证券研究院 2.4.2.4. 海外国内海外国内厂商厂商各有千秋各有千秋，行业竞争日趋激烈行业竞争日趋激烈 激光雷达产品厂商竞争激烈， 看激光雷达产品厂商竞争激烈， 看好好配套核心主机厂的供应商实现突围。配套核心主机厂的供应商实现突围。 目前车载激光雷达 尚处发展较为早期阶段， 国内外主要厂商均已发布各自核心产品。 我们认为于当前时间节点暂我们认为于当前时间节点暂 未有明确产品标准制定，因而与下游合作更为紧密厂商有望在未来具备较强竞争优势。未有明确产品标准制定，因而与下游合作更为紧密厂商
46、有望在未来具备较强竞争优势。业绩 方面由于前期研发等投入较高且暂时产品尚未实现大规模量产，因而短期内业绩或将承受部 分压力，未来有望在配套汽车放量后达到盈利拐点。B B 端市场我们认为具备机械式产品厂商有端市场我们认为具备机械式产品厂商有 69.0% 14.0% 7.0% 7.0%3.0% 905nm 1550nm 1064nm Unknown 885nm Table_Page 望受益，望受益， 建议关注建议关注 VelodyneVelodyne、禾赛科技、速腾聚创、禾赛科技、速腾聚创；C 端面向量产乘用车我们认为布局半固 态（转镜/MEMS）厂商将在短期具备优势，建议关注法雷奥、禾赛科技、速
47、腾聚创、华为等厂建议关注法雷奥、禾赛科技、速腾聚创、华为等厂 商产品进程。商产品进程。 表表 5 5：各激光雷达厂商基本情况概览各激光雷达厂商基本情况概览 公司公司 主要产品主要产品 类型类型 量产情况量产情况 合作合作企业企业 Velodyne HDL-64E 机械式 2007 年 谷歌、百度、福特、奔驰 HDL-32E 机械式 2016 年 VLP-16 机械式 2018 年 VelarrayH800 半固态 未明确 VelarrayM1600 半固态 未明确 Luminar Iris MEMS 预计 2022 年 7 家 Top10 整车厂，如上汽、沃尔沃等 Hydra MEMS - A
48、eva Aeries 半固态 - 奥迪、保时捷 Innoviz Innoviz One 半固态 2021 年 宝马、陕汽 Innoviz Two 半固态 预计 2022 年 Valeo Scala1 转镜 2017 年 - Scala2 转镜 2020 年发布 Scala3 转镜 - Ouster ES2 Flash 预计 2024 年 宝马 禾赛科技 Pandar40 机械式 2017 年发布 上汽、戴姆勒、百度、理想、爱驰、新石器、 Pandar40P 机械式 2018 年发布 Pandar 40M 机械式 2020 年发布 Pandar128 机械式 2020 年发布 PandarQT
49、机械式 2020 年发布 PandarGT 半固态 2020 年 AT128 半固态 2022 年 速腾聚创 RS-LiDAR-16 机械式 - 上汽、吉利、一汽、极氪 RS-LiDAR-32 机械式 - RS-LiDAR-M1 MEMS 2021 年 大疆 Livox Horizon 双棱镜 2020 小鹏、解放 Tele-15 转镜 2020 AVIA 半固态 2020 年发布 MID-70 半固态 2020 年发布 HAP 转镜 2021 年发布 华为 96 线激光雷达 转镜 2021 北汽新能源、长安、广汽、哪吒 资料来源：民生证券研究院整理 V Velodyneelodyne 为全球
50、机械式激光雷达头部企业。为全球机械式激光雷达头部企业。Velodyne 成立于 1983 年，位于硅谷，2016 年 Velodyne 将核心业务激光雷达部门剥离，成立新公司 Velodyne LiDAR，已成为车载激光雷 达产业的龙头。公司提供“硬件+软件”解决方案，其中硬件产品占比达 90%以上，激光雷达产 品主要包括旋转机械式、混合固态式、固态式等多种产品（波长以 905nm 为主）。公司为激光 雷达先驱，市场占有率较高，用户遍及了汽车主机厂、自动驾驶研究机构和三维测绘等领域。 Table_Page 自 2007 年推出第一款 3D 激光雷达以来，截至 2020 年底，据公司披露激光雷达
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