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有色金属行业:激光雷达自动驾驶核心传感器迎高速发展期-220510(30页).pdf

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有色金属行业:激光雷达自动驾驶核心传感器迎高速发展期-220510(30页).pdf

1、 Table_yemei1 观点聚焦 Investment Focus Table_yejiao1 本研究报告由海通国际分销,海通国际是由海通国际研究有限公司,海通证券印度私人有限公司,海通国际株式会社和海通国际证券集团其他各成员单位的证券研究团队所组成的全球品牌,海通国际证券集团各成员分别在其许可的司法管辖区内从事证券活动。关于海通国际的分析师证明,重要披露声明和免责声明,请参阅附录。(Please see appendix for English translation of the disclaimer) 研究报告 Research Report 9 May 2022 中国有色金属中国有

2、色金属 China Non-ferrous Metals 激光雷达:自动驾驶核心传感器,迎高速发展期 Lidar In-depth Analysis: Core Sensor of Autonomous Driving Table_Info 股票名称 评级 股票名称 评级 紫金矿业 Outperform 驰宏锌锗 Outperform 赣锋锂业 Outperform 石英股份 Outperform 天齐锂业 Outperform 银泰黄金 Outperform 华友钴业 Outperform 金力永磁 Outperform 洛阳钼业 Outperform 盛屯矿业 Outperform 山东黄

3、金 Outperform 安宁股份 Outperform 南山铝业 Outperform 立中集团 Outperform 铜陵有色 Outperform 甬金股份 Outperform 天华超净 Outperform 贵研铂业 Outperform 格林美 Outperform 万丰奥威 Outperform 锡业股份 Outperform 博威合金 Outperform 神火股份 Outperform 宁波韵升 Outperform 横店东磁 Outperform 盛达资源 Outperform 中矿资源 Outperform 鑫铂股份 Outperform 川能动力 Outperform

4、赤峰黄金 Outperform 资料来源: Factset, HTI (Please see APPENDIX 1 for English summary) 借自动驾驶东风,激光雷达迎高速发展期。借自动驾驶东风,激光雷达迎高速发展期。我们认为 2021 年-2025 年是 L3 级别自动驾驶实现从 0 到 1 的快速发展阶段,激光雷达兼具测距远、角度分辨率优、受环境光照影响小的特点,无需深度学习算法,可直接获得物体的距离和方位信息,是L3以上自动驾驶的核心传感器,我们认为在自动驾驶发展驱动下,车载激光雷达的渗透率有望提升。 行业发展现状:行业发展现状:1)应用方面,部分厂商已获得定点订单,20

5、22年有一批搭载激光雷达的乘用车上市,我们认为技术进步、成本下降是推动激光雷达“上车”的重要因素;2)供给方面,目前激光雷达还在发展初期,行业集中度偏低,目前行业内多种技术路径并存,总体上看技术架构将进一步沿着机械式-半固态-固态的路径发展。 行业发展展望:行业发展展望:1)激光雷达的技术迭代仍在进行,部分厂商有新产品处在试样阶段,另外为满足更广泛应用场景、更高级的自动驾驶,激光雷达性能仍需进一步提升。2022 年 4 月,日产汽车在产品发布会上表示下一代激光雷达感知距离要达到 300m、分辨率达到 0.05deg,目前激光雷达的主流水平依然处于探测距离为 160m、分辨率为 0.1deg;2

6、)市场空间测算:我们预计 2025 年全球车载激光雷达市场规模为 51.44 亿美元,2020-2025 年的 CAGR 达 140%。 产业链:产业链:激光雷达行业的上游产业链主要包括激光器、探测器、FPGA 芯片、模拟芯片供应商,以及光学部件生产和加工商,除光学部件外,激光雷达上游供应厂商基本以海外为主;下游应用领域包括无人驾驶汽车、高级辅助驾驶、服务机器人等。 风险提示:风险提示:全球汽车销量不及预期;汽车智能化发展速度不及预期 Table_Author Yijie Wu Yuntao Jin 4070100130160May-21Aug-21Nov-21Feb-22May-22HAI

7、China Non-ferrous MetalsMSCI China 9 May 2022 2 Table_header2 中国有色金属中国有色金属 1. 借自动驾驶东风,激光雷达迎高速发展期借自动驾驶东风,激光雷达迎高速发展期 1.1 政策护航,自动驾驶发展提速政策护航,自动驾驶发展提速 我国自主的汽车驾驶自动化分级标准出台。自动驾驶是全球汽车技术及产业的重要发展趋势,在政策和市场的双擎牵引下,我国汽车驾驶自动化技术发展迅速,在此背景下,2021 年 8 月 20 日,我国发布了汽车驾驶自动化分级,明确了自动驾驶的分级标准,该标准在 2022 年 3 月 1 日起实施。 该标准基于驾驶自动化

8、系统能够执行动态驾驶任务的程度,根据在执行动态驾驶任务中的角色分配以及有无设计运行范围限制,将自动驾驶分成 0 级至 5 级,0-2级为驾驶辅助,系统辅助人类执行动态驾驶任务,驾驶主体仍为驾驶员驾驶主体仍为驾驶员;3-5 级为自动驾驶,系统在设计运行条件下代替人类执行动态驾驶任务,当功能激活时,驾当功能激活时,驾驶主体是系统驶主体是系统。各等级具体概念如下: 0 级驾驶自动化(应急辅助,emergency assistance)系统不能持续执行动态驾驶任务中的车辆横向或纵向运动控制,但具备持续执行动态驾驶任务中的部分目标和事件探测与响应的能力。 1 级驾驶自动化(部分驾驶辅助,partial

9、driver assistance)系统在其设计运行条件下持续地执行动态驾驶任务中的车辆横向或纵向运动控制,且具备与所执行的车辆横向或纵向运动控制相适应的部分目标和事件探测与响应的能力。 2 级驾驶自动化(组合驾驶辅助,combined driver assistance)系统在其设计运行条件下持续地执行动态驾驶任务中的车辆横向和纵向运动控制,目具备与所执行的车辆横向和纵向运动控制相适应的部分目标和事件探测与响应的能力。 对于 2 级驾驶自动化,驾驶员和驾驶自动化系统共同执行全部动态驾驶任务,并监管驾驶自动化系统的行为和执行适当的响应或操作。 3 级驾驶自动化级驾驶自动化(有条件自动驾驶,有条

10、件自动驾驶,conditionally automated driving)系统在其设系统在其设计运行条件下持续地执行全部动态驾驶任务。计运行条件下持续地执行全部动态驾驶任务。 4 级驾驶自动化(高度自动驾驶,highly automated driving)系统在其设计运行条件下持续地执行全部动态驾驶任务并自动执行最小风险策略。 5 级驾驶自动化(完全自动驾驶,fully automated driving)系统在任何可行驶条件下持续地执行全部动态驾驶任务并自动执行最小风险策略。 OYnUhWkZwOyRpN6M9R7NoMrRtRnPlOmMsPeRrQqRaQpOpPxNtRoOuOoN

11、qM 9 May 2022 3 Table_header2 中国有色金属中国有色金属 表表 1 驾驶自动化等级与划分要素的关系驾驶自动化等级与划分要素的关系 分级 名称 车辆横向和纵向运动控制 目标和事件探测与响应 动态驾驶任务接管 设计运行条件 0 级 应急辅助 驾驶员 驾驶员及系统 驾驶员 有限制 1 级 部分驾驶辅助 驾驶员和系统 驾驶员及系统 驾驶员 有限制 2 级 组合驾驶辅助 系统 驾驶员及系统 驾驶员 有限制 3 级级 有条件自动驾驶有条件自动驾驶 系统系统 系统系统 动态驾驶任务接管用户动态驾驶任务接管用户( 接管后成为驾驶员)接管后成为驾驶员) 有限制有限制 4 级 高度自动

12、驾驶 系统 系统 系统 有限制 5 级 完全自动驾驶 系统 系统 系统 无限制 数据来源:国家市场监管总局,海通国际 我国自动化驾驶发展保持良好势头,我国自动化驾驶发展保持良好势头,ADAS 渗透率有望进一步提升。渗透率有望进一步提升。根据 IHS Markit,2021Q1 我国 L2 新车搭载率为 13.1%,根据 IDC,2022Q1 我国 L2 级自动驾驶在乘用车市场的新车渗透率高达 23.2%,2022 年一季度渗透率同比提升 10 个百分点。2020 年 11 月我国发布智能网联汽车技术路线图 2.0,文件明确指出,2025年我国年我国 PA(部分自动驾驶)、(部分自动驾驶)、CA

13、(有条件自动驾驶)级(有条件自动驾驶)级(即上文提到的(即上文提到的 1 级、级、2级)级)智能网联汽车销量占当年汽车总销量比例超过智能网联汽车销量占当年汽车总销量比例超过 50%,CV2X(以蜂窝通信为基础的移动车联网)终端新车装配率达 50%,我们认为市场驱动及政策驱动下我国自动驾驶发展有望进一步提速。 L3 是自动驾驶的飞跃,未来是自动驾驶的飞跃,未来 5 年将迎来飞速发展期。年将迎来飞速发展期。自动驾驶等级的划分基准是驾驶自动化系统能够执行动态驾驶任务的程度,L3 级为分水岭,L3 及以上的自动驾驶当功能激活时,驾驶主体是系统。根据 Roland Berger,2020 年美国/欧洲/

14、中国三大市场,L3 级别自动驾驶渗透率为 0%,预计 2025 年将分别提升至 9%/14%/4%,2021 年年-2025 年是年是 L3 级别自动驾驶实现从无到有的快速发展期。级别自动驾驶实现从无到有的快速发展期。全球范围内 L3 级辅助驾驶量产车项目处于快速开发中,2020 年 12 月奔驰旗下混合动力 S 级系列和纯电动 EQS 车型通过德国联邦机动车运输管理局批准,获得全球首个有条件 L3 自动驾驶国际认证,2022 年 5 月 17 日起,奔驰将开始在 S 级和 EQS 车型上提供 Drive Pilot 作为选配功能,Drive Pilot 获批可以在德国总长约 1.3 万公里的

15、高速公路上有条件使用,最高速度不高于每小时 60 公里。 图图1 美国、欧盟、中国市场辅助驾驶渗透率预计值美国、欧盟、中国市场辅助驾驶渗透率预计值 资料来源:Roland Berger,海通国际 9 May 2022 4 Table_header2 中国有色金属中国有色金属 1.2 感知路线大讨论:纯视觉派感知路线大讨论:纯视觉派 vs 激光雷达派激光雷达派 前文提到,当自动驾驶发展到 L3 时,驾驶责任人在于系统而非驾驶员,在 L1或者 L2 驾驶辅助系统下,我们要求驾驶员始终眼睛注视前方,用驾驶员的眼睛做作为感知的安全冗余,也就是说需要驾驶员做支持,但是在在 L3 下,需要各类传感器代下,

16、需要各类传感器代替人类的眼睛起到感知融合和安全冗余的作用替人类的眼睛起到感知融合和安全冗余的作用。目前存在两种感知路径,一是以特斯拉为代表的“摄像头+深度学习神经网络+计算机硬件”的“视觉感知派”,一种是认为激光雷达才是高级别自动驾驶未来的激光雷达派。 图图2 特斯拉特斯拉 FSD 纯视觉解决方案效果示意纯视觉解决方案效果示意 图图3 奔驰奔驰 L3 自动驾驶系统自动驾驶系统 Drive Pilot 搭载传感器分布示意图搭载传感器分布示意图 资料来源:Tesla AI Day,海通国际 资料来源:梅赛德斯 奔驰官网,海通国际 激光雷达派最主要的论点是激光雷达在提高道路行人安全方面更具优势。激光

17、雷达的基本原理是通过向目标物体发射媒介并接收反射的回波,通过计算发射与接收之间的时间差得出目标物体的距离和位置。根据 Velodyne,激光雷达的优势体现在: 1)基于雷达和摄像头的系统无法提供轨迹或 3D 数据,而激光雷达可以捕获高清晰度的三维信息,通过为车辆描绘更详细的周围环境,提供更高级别能力来保护道路行人; 2)激光雷达可以在各种照明条件下工作运行,包括白天、黄昏和夜间。摄像头在遇到黑暗环境时性能会受到影响,数据显示,大多数行人和骑行者的受伤和死亡时间发生在黄昏到黎明之间。 图图4 2018 年年 76%的致命行人事故发生在黑暗条件下的致命行人事故发生在黑暗条件下 资料来源:Velod

18、yne,海通国际 9 May 2022 5 Table_header2 中国有色金属中国有色金属 图图5 摄像头摄像头&Velodyne 感知效果对比感知效果对比 资料来源:Velodyne,海通国际 一方面,纯视觉方案对芯片算力和软件算法有极高要求,需要长期大量数据积累积用以训练模型,特斯拉在该领域已建立起其他厂商短时内无法逾越的高壁垒;另一方面,单一传感器在特定应用场景下具备性能短板,因此激光雷达方案成了诸多车企当下的优先选择。 表表 2 主要传感器性能短板主要传感器性能短板 传感器 缺点 超声波雷达 有效探测距离通常小于 5m,无法对中远距离物体进行测量 毫米波雷达 单颗车载毫米波雷达的

19、角度分辨能力通常较弱,无法辨识物体的细节,且毫米波雷达对金属的探测灵敏度远高于非金属材料,导致其在人、车混杂的场景下对行人的探测效果不佳 摄像头 受光照影响大,黑夜和强光下的探测效果不佳,此外摄像头对物体及其距离的识别依赖深度学习算法,无法做到完全准确 资料来源:禾赛科技招股说明书,海通国际 综上,激光雷达被认为是 L3 以上自动驾驶的核心传感器,渗透率有望提升。激光雷达兼具测距远、角度分辨率优、受环境光照影响小的特点,且无需深度学习算法,可直接获得物体的距离和方位信息。这些相较于其他传感器的优势,可显著提升自动驾驶系统的可靠性,因而被大多数整车厂、Tier1 认为是 L3 级及以上自动驾驶必

20、备的传感器。我们认为在自动驾驶的发展驱动下,车载激光雷达的渗透率有望提升。 2. 行业发展现状行业发展现状 激光雷达在高级辅助驾驶领域的应用是近年来市场关注的热点,多家激光雷达厂商在美股实现上市,2022 年起,多款搭载激光雷达的乘用车上市,搭载激光雷达成为智能车的主要卖点之一。本节我们主要想回答两个问题:1)从应用端看,为什么 ADAS 用激光雷达在 2022 年出现了一个小规模爆发;2)从供给端看,行业处在什么样的发展阶段。主要结论如下: 9 May 2022 6 Table_header2 中国有色金属中国有色金属 根据我们的不完全统计,2022 年共有 19 款搭载了激光雷达的乘用车上

21、市,我们认为技术进步、成本下降是推动激光雷达“上车”的重要因素:1)近年来激光雷达总体沿着机械式-半固态-固态的形式发展,固态激光雷达在尺寸、规模化生产以及产品稳定性上都更具优势,更容易实现前装搭载;2)以往激光雷达动辄几万元的价格对汽车产业而言难以接受,目前满足车载前装需求的车规级智能固态激光雷达价格相较以往实现了大幅下探,已达到消费者承受能力范围内的价格水平。 但同时也应该看到,智能驾驶仍处在从 0 到 1 的早期快速发展阶段,虽然车企在 2022 年集中推出了一批搭载了激光雷达的车型,但车载激光雷达的实际使用效果还需要市场的检验。 从供应端看,目前行业集中度较低,各种技术路线并存。 2.

22、1 应用端:蛰伏多年,渐露头角应用端:蛰伏多年,渐露头角 2.1.1 开发周期长,车载领域应用推进缓慢开发周期长,车载领域应用推进缓慢 激光探测技术发展由来已久,车载激光雷达起步较晚激光探测技术发展由来已久,车载激光雷达起步较晚。激光雷达的发展起源于激光器的发明,激光探测技术开始发展,主要应用于科研及测绘项目。2000 年以前激光雷达的商业化技术处于起步阶段,在车载领域应用有限。2004 年开始的美国国防高级研究计划局无人驾驶挑战赛(DARPA Grand Challenge)推动了无人驾驶技术的快速发展并带动了激光雷达在无人驾驶中的应用,2005 年 Velodyne 推出的 64 线激光雷

23、达在 DARPA 挑战赛中得到广泛关注,随后激光雷达车规化发展逐渐起步,2010 年 Ibeo 同 Valeo(法雷奥)合作进行车规级激光雷达 SCALA 的开发,2017 年实现量产。 表表 3 激光雷达发展历程激光雷达发展历程 时期时期 激光雷达行业特点激光雷达行业特点 主要应用领域主要应用领域 标志性事件标志性事件 1960 年代1970年代 随着激光器的发明,基于激光的探测技术开始得到发展。 科研及测绘项目 1971 年阿波罗 15 号载人登月任务使用激光雷达对月球表面进行测绘。 1980 年代1990年代 激光雷达商业化技术起步,单线扫描式激光雷达出现。 工业探测及早期无人驾驶项目

24、Sick(西克)与 Hokuyo(北洋)等激光雷达厂商推出单线扫描式 2D 激光雷达产品。 2000 年代2010年代早期 高线数激光雷达开始用于无人驾驶的避障和导航,其市场主要是国外厂商。 无人驾驶测试项目等 DARPA 无人驾驶挑战赛推动了高线数激光雷达在无人驾驶中的应用,此后 Velodyne深耕高线数激光雷达市场多年。IbeoLUX 系列产品包含基于转镜方案的 4 线及 8 线激光雷达。基于 4 线版本,2010 年 Ibeo 与法国 Tier1 公司 Valeo(法雷奥)开始合作开发面向量产车的激光雷达产品 SCALA。 2016 年2018 年 国内激光雷达厂商入局,技术水平赶超国

25、外厂商。激光雷达技术方案呈现多样化发展趋势。 无人驾驶、高级辅助驾驶、服务机器人等,且下游开始有商用化项目落地 2017 年 4 月禾赛科技发布 40 线激光雷达Pandar40。采用新型技术方案的激光雷达公司同样发展迅速,如基于 MEMS 方案的Innoviz,基于 1550nm 波长方 Luminar 等。 2019 年至今 市场发展迅速,产品性能持续优化,应用领域持续拓展。激光雷达技术朝向芯片化、阵列化发展。境外激光雷达公司迎来上市热潮,同时有巨头公司加入激光雷达市场竞争。 无人驾驶、高级辅助驾驶、服务机器人、车联网等 Ouster 推出基于 VCSEL 和 SPAD 阵列芯片技术的数字

26、化激光雷达。禾赛科技应用自主设计的芯片组(发射芯片和接收芯片)于多线机械旋转式产品。2020 年 9 月Velodyne 完成 NASDAQ 上市,2020 年 12月 Luminar 完成 NASDAQ 上市。 数据来源:禾赛科技招股说明书,海通国际 9 May 2022 7 Table_header2 中国有色金属中国有色金属 激光雷达首先应用在无人驾驶、工业机器人领域,虽然探测性能优越,但在ADAS领域的应用推广较为缓慢,车载激光雷达开发周期长。法雷奥中国 CTO顾剑民博士表示,SCALA 第一代激光雷达从 POC 项目立项开始到最后上车搭载 SOP,花了7 年时间,激光雷达的开发流程、

27、验证流程非常漫长。Velodyne 在投资者关系 PPT中同样提到,从开发立项到正式生产之前需要大约 3 年时间。 图图6 从设计到投产需要约从设计到投产需要约 3 年时间年时间 资料来源:Velodyne 投资者关系 PPT,海通国际 2.1.2 技术进步技术进步+成本下行,车载激光雷达加速渗透成本下行,车载激光雷达加速渗透 从激光雷达本身的技术发展看,多家企业熬过了漫长的开发周期,产品性能、尺寸等可以符合整车厂需求,部分厂商的产品已经通过了车规检验。 表表 4 评价激光雷达的主要参数评价激光雷达的主要参数 参数参数 描述描述 说明说明 测远能力测远能力 一般指激光雷达对于 10%低反射率目

28、标物的最远探测距离。 激光雷达测远能力越强,距离覆盖范围越广,目标物探测能力越强,留给系统进行感知和决策的时间越长。 点频点频 激光雷达每秒完成探测获得的探测点的数目。 点频越高说明相同时间内的探测点数越多,对目标物探测和识别越有利。 角分辨率角分辨率 激光雷达相邻两个探测点之间的角度间隔,分为水平角度分辨率与垂直角度分辨率。 相邻探测点之间角度间隔越小,对目标物的细节分辨能力越强,越有利于进行目标识别。 视场角范围视场角范围 激光雷达探测覆盖的角度范围,分为水平视场角范围与垂直视场角范围。 视场角越大说明激光雷达对空间的角度覆盖范围越广。 测距精度测距精度 激光雷达对同一距离下的物体多次测量

29、所得数据之间的一致程度。 精度越高表示测量的随机误差越小,对物体形状和位置的描述越准确,对目标物探测越有利。 测距准度测距准度 测距值和真实值之间的一致程度。 准度越高表示测量的系统误差越小,对物体形状和位置的描述越准确,对目标物探测越有利。 功耗功耗 激光雷达系统工作状态下所消耗的电功率。 在探测性能类似的情况下,功耗越低说明系统的能量利用率越高,同时散热负担也更小。 集成度集成度 直观体现为产品的体积和重量。 在探测性能类似的情况下,集成度越高搭载于车辆或服务机器人时灵活性更高 数据来源:禾赛科技招股说明书,海通国际 9 May 2022 8 Table_header2 中国有色金属中国有

30、色金属 表表 5 部分品牌车载激光雷达主要参数部分品牌车载激光雷达主要参数 激光雷达品牌激光雷达品牌 激光雷达产品激光雷达产品 测距测距 点频点频 角分辨率角分辨率 视场角视场角 速腾聚创 RS-LiDAR-M1 150m10% 约 75 万 pts/s 0.2*0.2 12025 禾赛科技 AT128 200m10% 153 万 pts/s 0.1*0.2 12025.4 大疆 Livox 浩界 HAP 150m10% 40 万 pts/s 0.16*0.2 12025 Luminar Iris 250m10% 93.6 万 pts/s 0.06*0.06 12026 Velodyne Ve

31、larray H800 200m10% / / 12016 Innoviz InnovizOne 200m10% 143.7 万 pts/s 0.1*0.1 11525 Aeva Aeries 200m10% 400 万 pts/s / 12030 数据来源:各公司官网、投资者关系 PPT,海通国际 激光雷达的参数指标很多,最值得关注的是测距能力、点频。 1)测距能力是指激光雷达每束激光能够单点测远的距离,测远能力越强,距离覆盖范围越广,留给系统进行感知和决策的时间越长;Luminar 的主打产品半固态 1550nm 激光雷达 Iris 在 10%的反射率下最远可探测 250m。 2)点频指的

32、是单位时间内激光雷达所能发射的激光数量,点云数量越多,在保证分辨率的同时,系统感知环境的“刷新率”也越高,反应更快。禾赛科技的AT128 每秒超 153 万点频, 与市场常见的半固态激光雷达相比,AT128 代表了行业一流的点频水平。 图图7 禾赛科技的禾赛科技的 AT128 与市场主要半固态激光雷达点频对比与市场主要半固态激光雷达点频对比 资料来源:禾塞科技官网,海通国际 我们认为技术进步、成本下降是推动激光雷达“上车”的重要因素。 9 May 2022 9 Table_header2 中国有色金属中国有色金属 根据技术架构的差异,激光雷达主要分为机械式、半固态式以及固态式,近年来激光雷达的

33、技术不断迭代,但总体沿着机械式-半固态-固态的路径发展,随着激光雷达由机械式向固态式发展,主要带来两个变化:1)体积缩小;2)成本降低。 图图8 禾赛科技机械式旋转激光雷达禾赛科技机械式旋转激光雷达 Pandar128 图图9 禾赛科技半固态禾赛科技半固态-转镜式激光雷达转镜式激光雷达 AT128 资料来源:禾塞科技官网,海通国际 资料来源:禾塞科技官网,海通国际 表表 6 不同技术方案的特点不同技术方案的特点 分类分类 名称名称 技术特点技术特点 机械式激机械式激光雷达光雷达 高线数机械式方案 通过电机带动光机结构整体旋转的机械式激光雷达是激光雷达经典的技术架构,其技术发展的创新点体现在系统

34、通道数目的增加、测距范围的拓展、空间角度分辨率的提高、系统集成度与可靠性的提升等。 半固态式半固态式激光雷达激光雷达 转镜方案 转镜方案中收发模块保持不动,电机在带动转镜运动的过程中将光束反射至空间的一定范围,从而实现扫描探测。 微振镜方案 微振镜方案采用高速振动的二维振镜实现对空间一定范围的扫描测量。微振镜方案的技术创新体现在开发口径更大、频率更高、可靠性更好振镜,。 固固 态态 式式 激光雷达激光雷达 OPA 方案 OPA 即光学相控阵技术,通过施加电压调节每个相控单元的相位关系,利用相干原理,实现发射光束的偏转,从而完成系统对空间一定范围的扫描测量, OPA 技术取消了机械运动部件,是纯

35、固态式激光雷达的一种发展方向。 电子扫描方案 电子扫描方案中按照时间顺序通过依次驱动不同视场的收发单元实现扫描,系统内没有机械运动部件,是纯固态激光雷达的一种发展方向。其架构比整体曝光所有收发单元的 Flash 固态式激光雷达更先进。 数据来源:禾赛科技招股说明书,海通国际 “机械式-半固态-固态”按照收发模式、扫描模式是否固定来划分: 机械式:激光雷达的收发模块和扫描模块在做 360 度的运转; 半固态:激光雷达的收发模块固定不动,扫描模块、扫描装置(可以是一个棱镜,也可以是一个转镜)在旋转; 固态:不再包含任何机械运动部件,具体包括相控阵(Optical Phased Array, OPA

36、)方案、Flash 方案等。 根据法雷奥,机械式-半固态式-固态式的路径演变带来的积极影响如下: 1)体积缩小。机械式激光雷达体积较大,难以做到前装,终端客户很难接受装在车顶的花瓶式的激光雷达;半固态或者固态最小可以做到名片盒大小,可以非常容易地把激光雷达融入到汽车的造型当中。 9 May 2022 10 Table_header2 中国有色金属中国有色金属 2)成本降低。机械式激光雷达,比如多线激光雷达,拥有多个激光的收发模块,在激光雷达下线匹配过程中需要一一进行匹配或者调试,对激光雷达的生产周期有非常长的影响,成本也会相应的提高。半固态/固态不存在类似的问题,特别是纯固态,由芯片直接收发激

37、光雷达,不需要所谓的匹配调试,从机械式到半固态到固态成本处于下降趋势。 随着技术升级迭代,车载激光雷达成本处于成本下降通道中。据报道,Velodyne 最初开发的激光雷达售价约为 7.5 万美元,成本高企是先前车载激光雷达推广受阻的重要原因。RoboSense(速腾聚创)联合创始人兼执行总裁邱纯潮在2022 年 4 月接受央视财经采访时表示,以往激光雷达动辄便会达到几万元的价格区间,这对汽车产业而言难以接受。如今满足车载前装需求的车规级智能固态激光雷达,其价格相较以往实现了大幅下探,已达到消费者承受能力范围内的价格水平。 我们梳理了两家激光雷达厂商 Velodyne 及 Ouster2021

38、年单季度的收入、出货量指标,以“收入/出货量”表征单位产品售价,两家公司的产品并非完全应用于ADAS,有一定比例产品应用于工业机器人、robotaxi 等,因此并不能完全反应车载激光雷达的售价,但可以看到,两家公司的产品单价同比都出现较大幅度下降。 表表 7 Velodyne & Ouster 生产经营指标生产经营指标 Velodyne 单位 2020Q4 2021Q1 2021Q2 2021Q3 2021Q4 收入 万美元 1,780 1,770 1,360 1,310 1,750 出货量 套 4,237 2,684 3,800 4,400 4,900 单价 美元/套 4,201 6,595

39、 3,579 2,977 3,571 Ouster 单位 2020Q4 2021Q1 2021Q2 2021Q3 2021Q4 收入 万美元 640 660 740 778 1,190 出货量 套 800 978 1,460 1,633 2,400 单价 美元/套 7,997 6,748 5,068 4,764 4,958 资料来源:收入&出货量来源于 Velodyne、Ouster 定期报告,单价为收入/出货量的预计值,海通国际 图图10 Velodyne & Ouster 单位产品售价(单位产品售价(USD/unit) 资料来源:收入&出货量来源于 Velodyne、Ouster 定期报告

40、,单价为收入/出货量的测算值,海通国际 综上,车载激光雷达的发展已经经过了一段时间的铺垫,L3 级别自动驾驶依靠传感器作为系统的“眼睛”,激光雷达相较于其他传感器具有测距远、角度分辨率优、受环境光照影响小的优势,可显著提升自动驾驶系统的可靠性,加之成本下降,激光雷达成为诸多整车厂的选择。 004000500060007000800090002020Q42021Q12021Q22021Q32021Q4VelodyneOuster 9 May 2022 11 Table_header2 中国有色金属中国有色金属 2.1.3 “量产元年”:多款搭载激光雷达的车型在“量产元年”:

41、多款搭载激光雷达的车型在 2022 年上市年上市 2022 年有多款搭载激光雷达的车型上市,因此 2022 年也被部分人称为激光雷达“量产元年”。根据我们的不完全统计,一共 19 款搭载了激光雷达的车型将在2022 年开启交付。从时间上看,小鹏率先拉开搭载激光雷达量产车的序幕,小鹏 P5在 2021 年 Q4 开启交付,配置两颗大疆 Livox 览沃生产的激光雷达,2022 年下半年理想、蔚来、哪吒等厂商有多款搭载了激光雷达的车型将开启交付。 表表 8 近期搭载激光雷达的上市车型(不完全统计)近期搭载激光雷达的上市车型(不完全统计) 品牌品牌 车型车型 交付时交付时间间 售价售价 激光雷达激光

42、雷达供应商供应商 激光雷达产激光雷达产品品 激光雷达类型激光雷达类型 布置位置布置位置 传感器配置数量(个)传感器配置数量(个) 激光激光雷达雷达 摄像头摄像头 超声波超声波雷达雷达 毫米波毫米波雷达雷达 小鹏 P5(550P、600P) 2021.11 21.89-24.29 万元 大疆 Livox 浩界 HAP 半固态-棱镜 2 保险杠 2 13 12 5 丰田 新款 Mirai 2021.12 51.5 万元 大陆 HFL110 固态-Flash 1 保险杠+2 侧身 3 / / / 丰田 雷克萨斯新款 LS / 87.8-118 万元 大陆/电装 HFL110 固态-Flash 前后左

43、右各 1 4 / / / 蔚来 ET7 2022.3 44.80-52.60 万元 Innovusion Falcon 半固态-振镜+转镜 1 顶部 1 11 12 5 上汽 智己 L7 2022.4 36.88-40.88 万元 速腾聚创 RS-LiDAR-M1 半固态-MEMS 2 侧身 2 11 5 12 北汽 极狐阿尔法S 全新 HI 版 2022.6 38.89-42.99 万元 华为 96 线 半固态-转镜 1 顶部+2 保险杠 3 12 13 6 蔚来 ET5 2022.9 32.80-38.60 万元 Innovusion Falcon 半固态-振镜+转镜 1 顶部 1 11

44、12 5 长城 WEY 摩卡 2022H2 17.58-21.88 万元 IBEO ibeoNEXT 固态-Flash 1 顶部+2 保险杠 3 7 12 8 上汽 飞凡 R7 2022H2 预计 35 万左右 Luminar Iris 半固态-振镜+转镜 1 顶部 1 8 12 6+2 个4D 威马 M7 2022H2 预计 30 万左右 速腾聚创 RS-LiDAR-M1 半固态-MEMS 1 顶部+2 侧身 3 11 12 5 大众 ID BUZZ 2022Q3 30.5-45.8 万元 Aeva Aeries FMCW 测距 / / / / / 大众 奥迪 e-tron / 54.68-

45、64.88 万元 Aeva Aeries FMCW 测距 / 1 6 16 5 长安 阿维塔 E11 2022Q3 预计 30 万左右 华为 96 线 半固态-转镜 1 顶部+2 侧身 3 13 12 6 小鹏 G9 2022Q3 预计 30 万左右 速腾聚创 RS-LiDAR-M1 半固态-MEMS 2 保险杠 2 12 12 5 理想 X01 2022Q4 43.9-44.9 万 禾赛科技 AT128 半固态-转镜 1 顶部 1 12 12 5 理想 L9 / 45-50 万元 禾赛科技 AT128 半固态-转镜 1 顶部 1 11 12 5 哪吒 哪吒 S 2022 年底 预计 20 万

46、左右 华为 96 线 半固态-转镜 2 保险杠 2 13 12 5 奔驰 新款 S 级 2022 91.78-183.88 万元 法雷奥 Scala 2 半固态-转镜 1 前保险杠 1 / / / 宝马 宝马 iX 2022 74.69-99.69 万元 Innoviz InnovizOne 半固态-MEMS / 1 10 12 5 广汽埃安 Aion LX Plus 2022 28.66-45.96 万元 速腾聚创 RS-LiDAR-M1 半固态-MEMS 1 顶部+2 侧身 3 12 12 6 长城 沙龙机甲龙 2022 48.8 万元 华为 96 线 半固态-转镜 前后左右各 1 4 1

47、1 12 5 高合 HiPHi Z 2022 预计 50 万左右 禾赛科技 AT128 半固态-转镜 1 顶部 1 13 12 5 集度 / 2023 预计 20 万左右 禾赛科技 AT128 半固态-转镜 4 车前盖 4 / / / 极星 极星 3 2023 预计 32 万左右 Luminar Iris 半固态-振镜+转镜 1 顶部 1 / / / 福特 Otosan 2023 / Velodyne Velarray H800 共振镜 / / / / / 本田 Legend Hybrid EX 以租赁形式限量上市 65.82 万元 法雷奥 Scala 2 半固态-转镜 2 前保险杠+3 后保

48、险杠 5 2 12 5 资料来源:盖世汽车、太平洋汽车,海通国际 9 May 2022 12 Table_header2 中国有色金属中国有色金属 2.2 供应端:群雄逐鹿,蓬勃发展供应端:群雄逐鹿,蓬勃发展 2.2.1 竞争格局:以初创公司为主,行业集中度低竞争格局:以初创公司为主,行业集中度低 根据 yole 发布的报告,截至 2020 年激光雷达市场市占率最高的企业为 Valeo(法雷奥,占比 28%),其次是 Robosense(速腾聚创,占比 10%),其余厂商的市占率都在 10%以下,行业集中度低。法雷奥起步较早,2017 年就为奥迪 A8 供应激光雷达,截至 2021 年年底,法

49、雷奥已生产超过 15 万颗激光雷达,在量产能力上具备绝对优势,此外法雷奥在 2021 年 11 月发布了第三代激光雷达,预计 2024 年投放市场。 图图11 2020 年激光雷达主要厂商市占率年激光雷达主要厂商市占率 资料来源:yole,海通国际 注:激光雷达的载体包括无人驾驶汽车、乘用车、机器人等,因此上述市占率并非完全是车载用激光雷达的市占率,但可作为大致参考 我们将表 8 按激光雷达厂商进行了重新汇总(不完全统计),同样可以看到目前的竞争格局较为分散,行业集中度低,单以车型划分,国内激光雷达厂商市占率超一半。 9 May 2022 13 Table_header2 中国有色金属中国有色

50、金属 表表 9 近期上市的搭载激光雷达的车型的供应商汇总近期上市的搭载激光雷达的车型的供应商汇总 激光雷达生产商激光雷达生产商 车企车企 车型车型 数量数量 速腾聚创速腾聚创 小鹏 G9 2 威马 M7 3 上汽 智己 L7 2 广汽埃安 Aion LX Plus 3 禾赛科技禾赛科技 集度 / 4 理想 X01 1 高合 HiPHi Z 1 理想 L9 1 华为华为 哪吒 哪吒 S 2 长安 阿维塔 E11 3 北汽 极狐阿尔法 S 全新 HI 版 3 长城 沙龙机甲龙 4 Innovusion/图达通图达通 蔚来 ET5 1 蔚来 ET7 1 大疆大疆 Livox 小鹏 P5(550P、6

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