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全球视野看自动驾驶系列:技术路线逐渐清晰、国产激光雷达占得先机-220811(77页).pdf

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全球视野看自动驾驶系列:技术路线逐渐清晰、国产激光雷达占得先机-220811(77页).pdf

1、 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 行行业业 研研 究究 行行业业深深度度研研究究报报告告 证券研究报告证券研究报告 industryIdindustryId 汽车汽车 推荐推荐 (维持维持 )relatedReportrelatedReport 相关报告相关报告 全球视野看自动驾驶系列(一):路线之争持续,特斯拉有望率先突围 2022-05-09 海外汽车研究海外汽车研究 分析师:余小丽 兴业证券经济与金融研究院 SFC:AXK331 SAC:S03 投资要点投资要点 summary汽车智能化趋势助力市场扩张,激光雷达细分板块

2、发展势头强劲。汽车智能化趋势助力市场扩张,激光雷达细分板块发展势头强劲。激光雷达下游应用领域主要包括汽车、测绘、机器人以及工业领域,不同应用场景下的激光雷达市场容量预计保持高速增长。具体来看,得益于新能源车的迅速普及以及自动驾驶技术的快速迭代,车用激光雷达已经成为整车厂新车型的必备零部件,业绩有望实现持续增长。根据我们的测算,2025 年全球车用激光雷达的市场空间约为 25亿美元,2022-2025年的 CAGR 约为 147%。当下技术路线百花齐放,短期看当下技术路线百花齐放,短期看 MEMS,长期看,长期看 Flash 和和 FMCW。激光雷达中的激光器、接收器以及芯片模块的性能、可靠性以

3、及成本共同影响激光雷达技术发展方向。机械式激光雷达将逐渐退出乘用车市场,激光雷达行业未来的发展趋势将会从 905nm 波长向有效探测距离更长且精度更佳的1550nm波长方案发展;激光器的选择将从当下主流的 EEL 转向高功率密度的 VCSEL 方案或降本后的光纤激光器方案;探测器将从主流的 APD 方案转为更灵敏且可集成化的 SPAD/SiPM方案;由于车规较为严格,扫描方案将从机械式向半固态/固态式方案发展;测距方式将从 TOF 向技术成熟后的FMCW方案发展;主控芯片将从 FPGA向高集成度的 ASIC/SoC 方案发展。对于激光雷达整机厂:我们看好量产进度快的企业,同时建议关注对于激光雷

4、达整机厂:我们看好量产进度快的企业,同时建议关注 2024-2025 年即将到来的技术变革。年即将到来的技术变革。我们看好中国激光雷达企业中短期通过规模效应取得领先优势,从而形成良性循环。通过年度车型销量推算年度激光雷达出货量,我们发现华为有可能是未来几年内激光雷达出货量最高的企业,其次是拥有较多客户的速腾聚创、图达通、禾赛科技。国外激光雷达企业中进度稍快的是在 2022 年完成量产准备,2023 年启动量产的 Luminar。除此之外我们认为在 2024-2025 年随着 Aeva和 Ouster 量产基于 FMCW和 Flash 的激光雷达产品,行业竞争格局有望发生较大变化。对于激光雷达产

5、业链:我们看好对于激光雷达产业链:我们看好 VCSEL+SPAD 这条技术路线的上游企业。这条技术路线的上游企业。长期来看我们应当关注技术发展,尤其是技术背后的降本潜力。激光雷达未来降本潜力最大的是 VCSEL+SPAD 组成的 Flash 式纯固态路线,国内企业已经可以生产满足激光雷达企业需求的产品,国产替代空间较大。投资建议:投资建议:我们看好中国企业中短期通过规模效应取得领先优势,建议关注:速腾聚创、图达通、禾赛科技;国外方面 Luminar 量产进度较快、产业整合能力较强,推荐关注;其次我们应当关注激光雷达行业新技术尤其是Flash 和 FMCW的进展,建议关注 Ouster、AEVA

6、。此外激光雷达上游确定性强,且存在国产替代机会,我们推荐关注 VCSEL 芯片供应商长光华芯、炬光科技、德明利;SPAD芯片供应商芯视界、灵明光子、飞芯电子;光学部件:永新光学、舜宇光学科技。风险提示:风险提示:渗透率不及预期风险、技术路线颠覆风险、产品研发不渗透率不及预期风险、技术路线颠覆风险、产品研发不及预期风险、上游成本无法降低风险及预期风险、上游成本无法降低风险 title 全球视野看自动驾驶系列(二)全球视野看自动驾驶系列(二)技术路线逐渐清晰、国产激光雷达占得先机技术路线逐渐清晰、国产激光雷达占得先机 createTime1 20222022 年年 8 8 月月 1111 日日 请

7、务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -2-行业深度研究报告行业深度研究报告 目目 录录 1、多重利好刺激下的激光雷达行业前景光明.-7-1.1 投资激光雷达的本质是投资多传感器融合的自动驾驶方案-7-1.2 重磅政策助力自动驾驶行业发展,上游核心产业直接受益高速发展.-9-1.3 大型资本持续注资刺激发展,中上游产业链资金充裕保障技术快速迭代.-13-1.4 伴随新车型量产,2022 年下半年激光雷达出货量有望跃升-14-1.5 激光雷达车用市场空间大,2025年全球规模达 25亿美元-16-2、激光雷达核心组件分析和技术趋势.-18-2.1 激光雷达组

8、件(1):发射模组.-19-2.2 激光雷达组件(2):接收模组.-28-2.3 激光雷达组件(3):扫描模组.-32-2.4 激光雷达组件(4):信息处理模组.-41-3、激光雷达整机厂核心竞争力:短期看产品能力、长期看技术水平-44-3.1 短期来看,产品能力决定企业能否进入下游客户供应链.-44-3.2 长期来看,技术水平决定企业能否长期保持竞争力.-47-3.3 中长期两个决定激光雷达企业发展的因素,我们认为国产激光雷达产业链将高速发展并带动国产激光雷达品牌实现弯道超车,具体三点理由如下:.-48-4、国内外激光雷达整机厂竞争格局及梳理:.-52-4.1.1 Luminar(LAZR.

9、O):1550nm 高性能方案助力激光雷达前装上车,上游不断垂直整合促进成本下探,下游绑定吉利控股集团拥有稳定客户.-53-4.1.2 Aeva(AEVA.N):专注芯片化 FMCW方案激光雷达.-55-4.1.3 Innoviz(INVZ.O):车规级 MEMS 方案先行者,大规模上车即将实现.-57-4.1.4 AEye(LIDR.O):软件定义商业模式下的多传感器融合方案先驱.-59-4.1.5 Ouster(OUST.N):“VCSEL+SPAD”全固态 Flash 方案推广者.-60-4.1.6 Velodyne(VLDR.O):汽车激光雷达领域领先者,转型似乎不顺.-63-4.1.

10、7 禾赛科技:“VCSEL+一维转镜”方案收获多家车企定点-64-4.1.8 速腾聚创:机械式方案入局,高性价比 MEMS 激光雷达获得广泛车企青睐.-66-4.1.9 华为:前瞻性战略投资叠加技术积累助力推出高性能产品.-67-5、激光雷达产业链发展趋势及梳理.-68-5.1.1 长光华芯(688048.SH),领先的 VCSEL 研发和制造商:-70-请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -3-行业深度研究报告行业深度研究报告 5.1.2 炬光科技(688167.SH):专注于产生光子和调控光子的激光雷达公司.-71-5.1.3 德明利(001309

11、.SZ):VCSEL 新玩家,探索产业化机会-72-5.1.4 永新光学(603297.SH):精密仪器切入激光雷达,有望实现 5年 5 倍的目标.-72-5.1.5 舜宇光学科技(02382.HK):车载摄像头切入激光雷达,经验丰富技术领先.-73-6、投资建议:.-74-7、风险提示.-75-图图 目目 录录 图 1、激光雷达点云数据样例.-7-图 2、摄像头、4D 雷达、激光雷达数据输出对比.-8-图 3、2026 年 ADAS 场景下的激光雷达市场将达 23 亿美元.-9-图 4、传感器在各级别自动驾驶的功能中的应用举例.-9-图 6、国外激光雷达厂商融资情况.-13-图 7、Lumi

12、nar 的主要机构投资者.-13-图 8、激光雷达出货量预测.-15-图 9、激光雷达零部件逻辑框图.-18-图 10、不同波长下的太阳光谱辐照度.-19-图 11、主流激光厂家多采用近红外波长.-19-图 12、IEC-60825 对最大允许辐照的标准.-20-图 13、比起 905nm、850nm,1550nm 激光不会触及视网膜.-20-图 14、四类激光器特点对比.-21-图 15、四类激光器市场份额(2022-03).-21-图 16、EEL 与 VCSEL 发光面示意图.-22-图 17、EEL、VCSEL、LED 光斑对比.-22-图 18、VCSEL 阵列芯片示意图.-23-图

13、 19、多层结 VCSEL 结构示意图.-23-图 20、光纤激光器框图.-24-图 21、光纤激光器可发射多种圆形光斑.-24-图 22、传感应用的 VCSEL 产业链.-25-图 23、炬光科技智能驾驶激光雷达产品.-25-图 24、三角测距法光路图.-26-图 25、dToF 技术原理示意图.-27-图 26、FMCW 激光雷达测距原理示意图.-28-图 27、相较于 ToF 方案 FMCW 方案在测量横向速度时不存在优势.-28-图 28、Valeo Scala 1 主要器件.-29-图 29、Valeo Scala 1 成本构成.-29-图 30、PN 光电二极管的工作原理.-30-

14、图 31、PIN 光电二极管的工作原理.-30-请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -4-行业深度研究报告行业深度研究报告 图 32、盖革模式下的偏置电压在击穿电压之上.-31-图 33、盖革模式下的光电探测器具备高增益的特性.-31-图 34、SiPM 结构示意图.-31-图 35、SiPM 与 APD 具体参数比较.-31-图 36、PIN-PD、APD、SPAD、SiPM 特点对比.-32-图 37、Velodyne HDL-64E 64 线三维激光雷达.-33-图 38、棱镜式车规级激光雷达 Livox 浩界 HAP.-35-图 39、双楔形棱

15、镜式激光雷达结构示意图.-35-图 40、Valeo Scala 使用的一维转镜方案.-36-图 41、二维转镜方案示意图.-36-图 42、硅基 MEMS 悬臂梁结构示意图.-37-图 43、硅基 MEMS 长期工作的可靠性欠佳.-37-图 44、Ibeo 的 4D 固态激光雷达方案示意图.-38-图 45、IbeoNEXT 固态激光雷达.-38-图 46、VCSEL 方案的亮度明显小于 EEL.-39-图 47、硅基探测器对近红外光敏感.-39-图 48、OPA 激光雷达工作原理图.-40-图 49、加州大学伯克利分校硅光-CMOS 三维集成 OPA.-40-图 50、OPA 远场辐射示意

16、图.-41-图 51、激光雷达上车时间线中 FPGA 仍为主流.-41-图 52、ASIC 的设计研发流程比 FPGA 更为复杂.-42-图 53、FPGA 适用于设计规模适中,需要灵活设计且需要快速占领市场的产品.-43-图 54、FPGA 与 ASIC 方案的优缺点对比.-43-图 55、紫光同创推出的中国第一款国产自主产权千万门级高性能 FPGA产品.-43-图 56、蔚来 ET7 上搭载了一颗图达通的激光雷达.-46-图 57、理想、蔚来、小鹏激光雷达对比.-46-图 58、Luminar 新生产设施有望最终达到 25 万件激光雷达的年产能-47-图 59、2018 年以后国内厂家成为

17、专利地图中强有力的竞争者.-50-图 60、美股 7 大激光雷达企业股价走势(2020.07-2022.08).-53-图 61、Luminar 激光雷达架构与传统机械旋转激光雷达架构对比-54-图 62、Luminar 主要合作伙伴.-55-图 63、日产 ProPILOT 自动驾驶辅助系统于车顶部署 Luminar Iris 激光雷达.-55-图 64、FMCW 技术与 ToF 的区别.-56-图 65、Aeva 的 4D 激光雷达理论性能优异.-56-图 66、Aeva 开创性的硅光子设计不使用任何光纤.-56-图 67、Aeva 正在快速推进开创新技术的市场化进度.-57-图 68、I

18、nnoviz 计划用软件升级的方式实现从 L2+向 L3/L4 级别自动驾驶的跨越.-58-图 69、Innoviz 产品涉及所有激光雷达行业.-58-请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -5-行业深度研究报告行业深度研究报告 图 70、Innoviz 公司的产品发展路径.-58-图 71、AEye 传感平台的格栅及车顶集成方案.-59-图 72、AEye 的多传感器融合方案及软件模块.-59-图 73、AEye iDAR 产品的性能测试部分结果示意图.-60-图 74、Ouster 数字激光雷达拥有高度简化的架构.-61-图 75、2020 款 iP

19、ad Pro 采用“VCSEL+SPAD”方案的激光雷达-61-图 76、Ouster 产品比消费级产品性能更加优异.-61-图 77、Ouster 第二代 OS1 的探测性能有限.-62-图 78、Ouster 历代激光雷达 SoC 性能示意图.-62-图 79、Ouster 目前有 OS 及 DF 两条产品线.-63-图 80、Ouster 部分合作伙伴.-63-图 81、2020Q2 Velodyne 在自动驾驶汽车板块的营收占比已下滑至总营收的四分之一.-64-图 82、AT128 产品在前装量产车的安装示意.-65-图 83、路特斯 Eletre 前后主激光雷达采用 AT128.-6

20、5-图 84、速腾聚创部分明星投资方.-66-图 85、二维 MEMS 芯片智能扫描方案示意图.-67-图 86、速腾 M1 上车广汽埃安 AION LX Plus.-67-图 87、激光雷达核心器件国内外代表企业(2022.08).-68-图 88、激光雷达行业的供应商关系(截止 2021.12).-69-图 89、复旦微是国内最早成功研制的亿门级 FPGA 的企业.-70-图 90、Xilinx 及 Intel 垄断了 FPGA 市场.-70-图 91、长光华芯高效率 VCSEL 系列产品.-71-图 92、炬光科技车载应用产品线.-72-图 93、舜宇光学激光雷达产品.-73-表表 目目

21、 录录 表 1、摄像头、毫米波雷达、激光雷达特点对比.-8-表 2、汽车驾驶自动化分级国家标准.-10-表 3、北上广深自动驾驶相关政策.-11-表 4、国内自动驾驶相关政策梳理.-12-表 5、国内 CVC 机构主要投资事件(2022 年 1 月-5 月).-14-表 6、国内激光雷达企业融资及上市动态.-14-表 7、搭载激光雷达重点车型一览.-15-表 8、国内外乘用车板块激光雷达市场空间测算.-17-表 9、激光雷达模块及功能.-18-表 10、不同波长激光优劣势对比.-20-表 11、VCSEL、EEL 特性对比.-22-表 12、激光雷达扫描方式优缺点对比.-32-表 13、全球三

22、大车规认证标准.-34-表 14、速腾聚创激光雷达量产前各节点参数要求.-34-表 15、八大激光雷达企业旗舰产品参数对比.-45-表 16、各激光雷达企业分车企年度出货量预测(台/年).-49-请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -6-行业深度研究报告行业深度研究报告 表 17、激光雷达专利的所属机构排名(Top28).-50-表 18、美股 7 大激光雷达企业上市后股价表现.-52-表 19、Luminar 已收购企业及供应链制造合作企业.-54-表 20、禾赛科技主要产品矩阵.-64-请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息

23、披露和重要声明 -7-行业深度研究报告行业深度研究报告 1 1、多重利好刺激下的激光雷达行业前景光明多重利好刺激下的激光雷达行业前景光明 1.1 投资激光雷达的本质是投资多传感器融合的自动驾驶方案投资激光雷达的本质是投资多传感器融合的自动驾驶方案 激光雷达主要用于探测周边物体的距离和速度。在激光雷达的发射端,由激光半导体产生一种高能量的激光束,激光与周围的目标发生碰撞后,再被反射回来,由激光雷达接收端捕获并进行运算,得到目标的距离和速度,最终形成周围环境的点云数据。车企可以将点云数据直接用于环境建模从而解决自动驾驶的感知问题。图图 1、激光雷达点云数据样例、激光雷达点云数据样例 资料来源:维基

24、百科,兴业证券经济与金融研究院整理 在多传感器融合方案中,激光雷达是保证其安全冗余必不可少的关键组成部分。支撑激光雷达行业市场规模持续高速增长的核心驱动力在于:1 1)汽车智能化大趋势推动高阶自动驾驶)汽车智能化大趋势推动高阶自动驾驶发展发展,未来完全自动驾驶,未来完全自动驾驶有望有望成为高端标配。成为高端标配。在三电部分逐渐标准化的当下,汽车 OEM 需要打出新的宣传点以实现产品差异化宣传,其中高级别自动驾驶功能的落地已经成为整车厂研发的重中之重。在自动驾驶领域实现跨越式领先的车企有望以此抢占更大的市场份额,行业领先格局也很可能因此发生洗牌。考虑到从辅助驾驶向完全自动驾驶的转变对于软硬件的要

25、求截然不同,L3 及以上自动驾驶对于传感器等核心零部件的技术要求及搭载数量要求远超辅助驾驶所需,因此激光雷达有望在规模效应的驱动下实现量升价降的上升发展趋势,当下激光雷达性能优异但价格高昂的问题也将迎刃而解。根据 Yole 的推测,激光雷达 2020 至 2026 年的市 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -8-行业深度研究报告行业深度研究报告 场份额有望以每年接近翻倍的速度从 2600 万美元激增至 23 亿美元,CAGR 增速 94%,这背后也映射出当下市场对于汽车智能化的需求及预期之高。消费者对于汽车安全性及功能性的考量、政策力推新能源车快速上

26、量以及融合传感器方案被非特斯拉车企的广泛接纳促使整个激光雷达行业在 2022 年迎来了乘用车市场的前装量产元年。2 2)高阶自动驾驶落地需要解决)高阶自动驾驶落地需要解决“全场景全场景”安全驾驶问题,激光雷达是安全驾驶问题,激光雷达是保证高阶自动驾驶安全性的必备冗余。保证高阶自动驾驶安全性的必备冗余。自动驾驶路线之争还在持续,目前以特斯拉代表的纯视觉路线在探测距离、精度、算法局限性(难以解决长尾效应)等方面存在先天缺陷,其对于在“未知场景”的判断差强人意,行业对于纯视觉方案能否最终走通存在争议。安全性成为高阶自动驾驶功能落地前车企最急需解决的问题,通过在罕见或未知场景下提供更多有效信息以辅助决

27、策的方式,激光雷达已然成为提高现有“摄像头+毫米波雷达+超声波雷达”方案安全性的关键。伴随激光雷达供应成本的不断下探,搭载前置激光雷达的多传感器融合方案有望成为主流车企的最优自动驾驶解决方案。图图 2、摄像头、摄像头、4D 雷达、激光雷达数据输出对比雷达、激光雷达数据输出对比 表表 1、摄像头、摄像头、毫米波毫米波雷达、激光雷达特点对比雷达、激光雷达特点对比 摄像头摄像头 毫米波雷达毫米波雷达 激光雷达激光雷达 融合方案融合方案 探测距离 测距精度 角度分辨率 深度分辨率 速度识别 色彩感知 物体识别 物体边缘检测 物体分类 道路识别 恶劣天气检测 低光照度检测 成本 资料来源:AEye,兴业

28、证券经济与金融研究院整理 资料来源:EETimes,Sensors,兴业证券经济与金融研究院整理 注:特号表示对应类型的传感器可以完全胜任对应的场景,符号表示对应类型的传感器可以较好地在对应场景工作,号表示对应类型的传感器相对而言并不能满足对应场景的要求。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -9-行业深度研究报告行业深度研究报告 3)特斯拉纯视觉方案先发优势明显,其他车企有望借助融合方案实现)特斯拉纯视觉方案先发优势明显,其他车企有望借助融合方案实现弯道超车弯道超车。成熟的纯视觉方案需要极大的训练数据库及大量专业人员以开发可靠算法,而特斯拉由于较早步入

29、自动驾驶领域,其海量量产车型为特斯拉提供庞大的真实用户行驶数据,凭借北美地区优秀的半导体行业土壤,特斯拉在摄像头融合、图像处理、自动驾驶算法、自动驾驶硬件设计等领域有着其他车企几乎无法超越的先发优势。如此现状下,大多数车企为在自动驾驶领域实现弯道超车,均采用多传感器融合方案,激光雷达的需求应运而生。与此同时,非特斯拉车企在软硬件融合方面的劣势也可以通过采购外部成熟方案的方式避免。整车厂一是可以通过采购英伟达自动驾驶平台以实现更高算力水平,二是可以采用激光雷达整机厂提供的感知配套软件。激光雷达正在成为高阶自动驾驶的核心零部件。图图 3、2026 年年 ADAS 场景下的激光雷达市场场景下的激光雷

30、达市场将达将达23 亿美元亿美元 图图 4、传感器在各级别自动驾驶的功能中的应用举、传感器在各级别自动驾驶的功能中的应用举例例 资料来源:Yole,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:北汽产投研究部,松禾资本,兴业证券经济与金融研究院整理 1.2 重磅政策助力自动驾驶行业发展,上游核心产业直接受益高速发展重磅政策助力自动驾驶行业发展,上游核心产业直接受益高速发展 目前多数整车厂商已经具备目前多数整车厂商已经具备 L1-L2级别的安全辅助驾驶能力,但随着级别的安全辅助驾驶能力,但随着自动驾驶行业的快速发展,各厂商在为自动驾驶行业的快速发展,各厂商在为 L3及以上级别自动驾驶的落及以上级别自动

31、驾驶的落地做准备。地做准备。自动驾驶等级中,L1、L2被划为辅助驾驶,L3、L4、L5属于自动驾驶。L3级自动驾驶是实现高级别自动驾驶的一大门槛,从L2/L2+向 L3级别自动驾驶突破的主要难点在于责任划分问题,在搭载L3 及以上的自动驾驶功能的车辆上,驾驶系统将取代驾驶员成为主体责任人,目前国内 L3级别自动驾驶汽车的量产仍需等待相关法律法规的落地。但随着高级别自动驾驶落地的障碍逐渐被消除,L3及以上自动驾驶渗透率的快速增长将大幅提升对车规级芯片、激光雷达、摄像 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -10-行业深度研究报告行业深度研究报告 头以及软件

32、等软硬件的需求,并进一步刺激相关下游零部件技术的更新迭代从而实现需求增加而带来的供给端成本下探。国内相关政策方面,为推动自动驾驶行业的有序发展,工信部于 2021年发布的汽车驾驶自动化分级国家推荐标准为国内自动驾驶的发展提供了基础标准依据,为自动驾驶的商用化提供了良好的发展环境。汽车驾驶自动化分级规范了驾驶自动化的定义、驾驶自动化分级原则、驾驶自动化等级划分要素、驾驶自动化各等级定义、驾驶自动化等级划分流程及判定方法、驾驶自动化各等级技术要求等,与此前绝大多数汽车企业普遍采用的 SAE(美国汽车工程师协会)分级制度相比,本次出台的国标分级制度对于 0-2等级驾驶自动化系统的界限区分更加显著,为

33、后续自动驾驶相关法律、法规、强制性标准的出台提供支撑,且也会对于车企的营销宣传、技术路线选择等方面起到引导作用。表表 2、汽车驾驶自动化分级国家标准汽车驾驶自动化分级国家标准 分分级级 名称名称 车辆横向和纵向运行车辆横向和纵向运行控制控制 目标和事件探测与目标和事件探测与响应响应 动态驾驶任务接管动态驾驶任务接管 运行设计条运行设计条件件 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 驾驶员及系统 驾驶员及系统 驾驶员 有限制 2级 组合辅助驾驶 系统 驾驶员和系统 驾驶员 有限制 分分级级 名称名称 车辆横向和纵向运行车辆横向和纵向运行控制控制 目标和事件探测与

34、目标和事件探测与响应响应 动态驾驶任务接管动态驾驶任务接管 运行设计条运行设计条件件 3级 有条件自动驾驶 系统 系统 动态驾驶任务后援用户(接管后成为驾驶员)有限制 4级 高度自动驾驶 系统 系统 系统 无限制 5级 完全自动驾驶 系统 系统 系统 无限制 资料来源:工信部,兴业证券经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -11-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 5、SAE J3016 自动驾驶等级自动驾驶等级 资料来源:SAE,兴业证券经济与金融研究院整理 除国家级政策外,以北上广深为主的多个城市政府正在积极探索自动除国家级

35、政策外,以北上广深为主的多个城市政府正在积极探索自动驾驶汽车的合法、合规性,并皆已推出多个建设性的自动驾驶相关政驾驶汽车的合法、合规性,并皆已推出多个建设性的自动驾驶相关政策,加速推动无人驾驶汽车市场的法治化进程。策,加速推动无人驾驶汽车市场的法治化进程。其中,2022年 6 月 23日深圳市第七届人民代表大会常务委员会第十次会议通过了深圳经济特区智能网联汽车管理条例(以下简称条例),成为我国首部规范智能网联汽车管理的法规。条例的出台或将推动深圳成为国内首个为 L3级乃至更高级别自动驾驶放行的城市,同时也为全国其他地方的 L3级自动驾驶准入政策提供了标准和模板。此外,对于自动驾驶中的新基建相关

36、的应用场景,多地政府与企业也在不断加深合作以期在发展单车智能的同时推动车路协同领域的高速发展。表表 3、北上广深自动驾驶相关政策、北上广深自动驾驶相关政策 发布省市发布省市 发布时间发布时间 政策名称政策名称 重点内容解读重点内容解读 北京 2021 年 北京市智能网联汽车政策先行区无人化道路测试管理实施细则 明确无人化测试让原本值守在驾驶位的安全员将先撤到副驾、再转到后排,最后实现车外远程操控。2022 年 北京市智能网联汽车政策先行区乘用车无人化道路测试与示范应用管理实施细则 发放无人化载人示范应用通知书,率先允许“方向盘后无人”,北京成为国内首个开启乘用车无人化运营试点的城市。无人化开放

37、区域将由前期的20 平方公里拓展至经开区核心区 60 平方公里,为测试车辆提供更加丰富测试场景。上海 2017 年 上海市智能网联汽车产业创新工程实施方案 实现智能网联汽车从测试示范向商业化推广应用转变,实现基于 V2X 的网联协同决策与控制及有条件自动驾驶车辆的规模化示范运行,实现特定区域的高度自动驾驶车辆的测试和示范运行。2021 年 上海市智能网联汽车测试与应用管理办法 支持浦东新区根据国家和上海市有关授权规定,制定完全自动驾驶智能网联汽车测试与应用的管理措施,并逐步向上海市其他有条件的区域复制推广。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -12-行

38、业深度研究报告行业深度研究报告 2022 年 上海市智能网联汽车终端产业发展行动计划 加快商业化落地应用,支持企业在上海市嘉定区加快 robotaxi(自动驾驶出租车)规模化试点,支持上汽洋山港智能重卡示范运营实现“减人化”,在特定试点区域内,开展智能公交、无人环卫、无人配送等新业态探索。支持浦东无安全员驾驶立法。广州 2021 年 关于逐步分区域先行先试不同混行环境下智能网联汽车(自动驾驶)应用示范运营政策的意见及在不同混行环境下开展智能网联汽车(自动驾驶)应用示范运营的工作方案 意见中提出,到 2025 年,通过设置阶段性的智能网联汽车(自动驾驶)导入率或投放量,分五个阶段完成不同混行环境

39、比例、车路协同不同参与度以及多种新型出行服务的多维度、综合性、大规模城市交通试验,建立起相适应的政策管理体系。工作方案从 6 方面明确了智能网联汽车(自动驾驶)示范运营工作的具体操作指引。2022 年 广州市战略性新兴产业发展“十四五”规划 提出探索智能汽车在港口码头、共享出行、智能环卫、智能仓储、物流配送、智能通勤、园区内摆渡车、最后一公里自动泊车等特定场景的应用;支持智能汽车测试主体开展载客测试及远程测试,探索广州市自动驾驶商业化运营新模式等。深圳 2021 年 深圳市关于推进智能网联汽车应用示范的指导意见 支持智能网联汽车多元化道路测试需求,在载人、载货、城市环卫等领域先行开展智能网联汽

40、车应用示范。计划于2022 年立法 深圳智能网联汽车管理条例 全国首个对 L3 及以上自动驾驶权责、定义等重要议题进行详细划分的官方管理文件,有望为已经达到有条件自动驾驶的车型合法上路扫除政策障碍。对网络安全、数据保护提出明确要求。资料来源:政府官网,兴业证券经济与金融研究院整理 得益于自动驾驶行业的强劲发展趋势,激光雷达作为自动驾驶行业发展的核心零部件在国外高速发展的同时,近年来国内相关政府部门及各省市也持续推出针对自动驾驶乃至激光雷达的强力政策扶持。表表 4、国内自动驾驶相关政策梳理国内自动驾驶相关政策梳理 发布时间发布时间 发布部门发布部门 政策名称政策名称 重点内容解读重点内容解读 政

41、策性质政策性质 2013 年 工信部、科技部、财政部、国家标准化管理委员会组织 加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划 制定具体的产业发展目标并给出 2013-2025 年的行业发展路线图。提出高端产品和服务市场占有率提高到 50%以上。规范类 2014 年 工业和信息化部电子科学技术情报研究所 中国传感器产业发展白皮书(2014)我国首次发布传感器类行业的白皮书,旨在为未来物联网、通信等行业的发展提供政策上的支持。支持类 2015 年 国务院 中国制造 2025 提出到 2025 年前掌握自动驾驶总体技术及各项关键技术,建立较完善的智能网联汽车自主研发体系、生产配套体系及产业群,基本

42、完成汽车产业转型升级。支持类 2016 年 国务院“十三五”国家科技创新规划 提出开展新型光通信器件、MEMS(微机电系统)传感器、新型功率器件等新兴产业关键制造装备研发,提升新兴领域核心装备自主研发能力。支持类 2017 年 工信部 智能传感器产业三年行动指南(2017-2019)明确产业发展目标和方向就是传感器的智能化,并制定了产业发展路线图,确定了 MEMS(微机电系统)工艺和集成电路工艺相结合的产业发展路径,以及以市场应用为主导的政策扶持原则。规范类 2018 年 工信部、公安部、交通运输部 智能网联汽车道路测试管理规范(试行)要求相关主管部门可以根据当地实际情况,制定实施细则,具体组

43、织开展智能网联汽车道路测试工作。规范类 2020 年 发改委、科技部、工信部等联合发布 智能汽车创新发展战略 提出推进车载高精度传感器、车规级芯片、智能操作系统、车载智能终端、智能计算平台等产品研发与产业化,建设智能汽车关键零部件产业集群。支持类 2021 年 工信部 关于加强智能网联汽车生产企业及产品准入管理的意见 提出企业生产具有驾驶辅助和自动驾驶功能的汽车产品的,应当明确告知车辆功能及性能限制、驾驶员职责、人机交互设备指示信息、功能激活及退出方法和条件等信息.规范类 2021 年 工信部 汽车驾驶自动化分级国家推荐标准(GB/T 40429-2021)规定了我国汽车驾驶自动化分级遵循的原

44、则、分级要素、各级别定义和技术要求框架,旨在解决我国汽车驾驶自动化分级的规范性问题。规范类 资料来源:工信部、ofweek、前瞻产业研究院,兴业证券经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -13-行业深度研究报告行业深度研究报告 1.3 大型资本持续注资刺激发展,中上游产业链资金充裕保障技术快速大型资本持续注资刺激发展,中上游产业链资金充裕保障技术快速迭代迭代 行业协作方式的变化促使整车厂向上游衍生。行业协作方式的变化促使整车厂向上游衍生。L2及以下 ADAS 供应链中车企与供应商是严格的层级式供应关系,即软件供应商向车企直接提供一站

45、式 ADAS 解决方案。但在 L2及以上的高阶自动驾驶产业链中,车厂、芯片、软件功能是三方合作关系。高阶自动驾驶需要在拥有 ADAS 保障的高安全性前提下围绕主动决策进行规划,两者感知、决策的数据架构完全不同,因此软硬件能力的复用度很低,因此一套成熟自动驾驶解决方案的落地需要汽车 OEM 与软硬件供应商进行深度合作,这也将刺激资本持续关注激光雷达相关的整条产业链。近年来大量资本在不断布局投资激光雷达厂商的同时也分外青睐上游近年来大量资本在不断布局投资激光雷达厂商的同时也分外青睐上游核心零部件厂商。核心零部件厂商。激光雷达行业产业链上游市场主要为激光器、探测器、芯片等零组件的零部件厂商,当下市场

46、中不仅公、私募基金及财富管理公司等正在对激光雷达产业上游企业进行投资,例如 Luminar及Ouster等激光雷达厂家也不断推进对上游企业的收并购。图图 6、国外激光雷达厂商融资情况、国外激光雷达厂商融资情况 图图 7、Luminar 的的主要机构投资者主要机构投资者 资料来源:麦姆斯咨询,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Yahoo Finance,兴业证券经济与金融研究院整理 随着各大车厂基于全新一代电子电气架构推出的车型平台,国内专业随着各大车厂基于全新一代电子电气架构推出的车型平台,国内专业投资机构及半导体投资机构及半导体 CVC 正在快速布局以汽车电气化和智能网联化为正在快速布

47、局以汽车电气化和智能网联化为主题的上游汽车半导体赛道,具体被投资企业包括功能软件、域控制主题的上游汽车半导体赛道,具体被投资企业包括功能软件、域控制器、自动驾驶芯片、激光雷达核心感光、发光、光电转换器件、高精器、自动驾驶芯片、激光雷达核心感光、发光、光电转换器件、高精地图等上游核心软硬件制造商。地图等上游核心软硬件制造商。当前国内半导体投资市场的三大巨头分别为哈勃投资(华为)、小米产业投资及中芯聚源(中芯国际),三家 CVC 共同向 CMOS 图像传感器芯片设计公司思特威注资,激光持有人持有人持有股份持有股份披露日期披露日期持有比例持有比例Vanguard Group,Inc.(The)19,

48、218,46230-Mar-227.55%G2VP I Associates,LLC10,598,86529-Jun-224.17%Macquarie Group Limited5,807,61030-Mar-222.28%Vantage Investment Partners,LLC5,424,61029-Jun-222.13%Blackrock Inc.4,623,81030-Mar-221.82%Moore Capital Management,LP4,052,43130-Mar-221.59%Vaughan Nelson Investment Management,L.P.3,500,

49、37729-Jun-221.38%Allianz Asset Management GmbH3,023,51430-Mar-221.19%Bank of Montreal/Can/2,488,69030-Mar-220.98%Platinum Equity,LLC2,401,25330-Mar-220.94%Top Institutional Holders 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -14-行业深度研究报告行业深度研究报告 雷达产业链中 VCSEL芯片厂商纵慧芯光与 MEMS 芯片厂商深迪半导体分别收到其中两家注资。此外歌尔股份、比亚迪、上

50、汽投资等公司也纷纷注资激光雷达产业链相关的初创公司。表表 5、国内国内 CVC 机构主要投资事件(机构主要投资事件(2022 年年 1 月月-5 月)月)投资机构投资机构 投资方向投资方向 自动驾驶相关被投企业自动驾驶相关被投企业 小米 小米长江产业基金 功率半导体、Micro LED 芯片、AIoT 芯片、射频前端芯片、模拟芯片、车载芯片、WiFi 芯片等 积塔半导体、比亚迪半导体、思特威、纵慧芯光、深迪半导体、承芯半导体、慷智集成等 顺为资本 毫米波雷达芯片、通用智能芯片、射频前端芯片、功率半导体、自动驾驶 微度芯创、Momenta、路凯智行、智行者、北醒光子等 中芯聚源 半导体封装测试、

51、半导体材料检测设备、EDA、晶圆周转和包装产品、模拟及模数混合芯片等 美芯半导体、比亚迪半导体、思特威、华图微芯、豪威科技等 哈勃投资 重点投资半导体领域芯片设计、EDA、封装、测试、材料、设备 长光华芯、源杰半导体、纵慧芯光、深迪半导体、微源光子、芯视界等 红杉基金 专注于科技/传媒、医疗健康、消费品/服务、工业科技四个方向的投资机遇 希迪智驾、禾多科技、小马智行、赢彻科技、普渡科技、地平线、智加科技等 IDG 资本 专注于投资中国技术型企业以及以技术和创新为驱动的企业 轻舟智航、小马智行、赢彻科技、千挂科技、滴滴自动驾驶等 歌尔股份 三维视觉传感器芯片、超宽带芯片、第三代半导体 GaN 外

52、延技术、模拟芯片 芯视界、纽瑞芯科技、赛芯电子等 比亚迪 真空镀膜用溅射靶材、三维视觉传感器芯片 先导薄膜、芯视界等 资料来源:集微咨询,Forbes,兴业证券经济与金融研究院整理 目前国内激光雷达整机厂也受到了资本的关注,以禾赛科技、速腾聚创、镭神智能、一径科技为首的国内激光雷达初创企业目前皆已获得多轮融资。表表 6、国内激光雷达企业融资及上市动态、国内激光雷达企业融资及上市动态 公司公司 融资及上市进展融资及上市进展 禾赛科技 2021 年 1 月申请科创板上市;同年 3 月 IPO 终止。2021 年 6 月获得超 3 亿美元 D 轮融资,领投方包括高瓴创投、小米集团等;同年 11 月获

53、得小米 7 千万美元追加融资。速腾聚创 2022 年 2 月获得 24 亿人民币战略融资,领头方为小米,跟投方为比亚迪、宇通客车。镭神科技 2021 年 7 月获得近 3 亿人民币 C 轮融资,领头方为国联通宝、控股东海、浙江奇思资产、招商证券、春阳资本、正奇控股股份有限公司、弘湾资本、隽赐投资。一径科技 2022 年 3 月获得3C 投资,投资方为百度(中国)有限公司、北京国汽智能网联汽车产业投资中心(有限合伙)。资料来源:Ofweek、亿邦动力,兴业证券经济与金融研究院整理 1.4 伴随新车型量产,伴随新车型量产,2022 年下半年年下半年激光雷达激光雷达出货量出货量有望有望跃升跃升 自

54、2021年 10月搭载 Livox 激光雷达的小鹏 P5 上市以来,激光雷达进入正式量产阶段。根据我们测算,2022年上半年全球搭载激光雷达的量产车型约有 6款,共贡献激光雷达出货量约 5.5万台。2022年下半年开始,全球范围搭载激光雷达的车型将迅速爆发,根据我们的统计2022 年下半年将会新增 14 款搭载激光雷达的量产车。这将带动激光雷 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -15-行业深度研究报告行业深度研究报告 达出货量迅速提升,尤其是第四季度,我们预测第四季度环比出货量将提高 171%。我们预测 2022 年下半年激光雷达出货量将达到 19.

55、8 万台,全年出货量 25万台。表表 7、搭载激光雷达重点车型一览搭载激光雷达重点车型一览 品牌品牌 车型车型 激光雷达数量激光雷达数量 个数个数 激光雷达供应商激光雷达供应商 交付日期交付日期 小鹏 P5 2*Livox 浩界 HAP 2 Livox 2021 年 10 月 Lucid Air 1*速腾 M1 1 速腾聚创 2021 年 10 月 奔驰 EQS 1*SCALA 2 1 法雷奥 2021 年底 奔驰 新 S 级 1*SCALA 2 1 法雷奥 2022 年 蔚来 ET7 1*Innovusion 1 Innovusion 2022 年 3 月 上汽智己 L7 2*速腾 M1 2

56、 速腾聚创 2022 年 6 月 极狐 极狐 S HI 版 3*华为 96 线 3 华为 2022 年 7 月 蔚来 ES7 1*Innovusion 1 Innovusion 预计 2022 年 8 月 蔚来 ET5 1*Innovusion 1 Innovusion 预计 2022 年 9 月 理想 L9 1*AT128 1 禾赛科技 预计 2022Q3 小鹏 G9 2*速腾 M1 2 速腾聚创 预计 2022Q4 哪吒 哪吒 S 3*华为 96 线 3 华为 预计 2022 年 Q4 广汽埃安 Aion LX Plus 3*MEMS M1 3 速腾聚创 预计 2022Q3 阿维塔 11

57、3*华为 96 线 3 华为 预计 2022 年 小鹏 新 P7 未知 2 未知 预计 2022 年 Q4 飞凡汽车 R7 1*Iris 1 Luminar 预计 2022 年 H2 长城 机甲龙 4*华为 96 线 4 华为 预计 2022 年内 长城 WEY 摩卡激光雷达特醇版 1 远程+2 中程 3 Ibeo 未知 威马 M7 3*速腾 3 速腾聚创 预计 2022 高合 Hiphi Z 1*AT128 1 禾赛科技 预计 2022 极星 极星 3 1*Iris 1 Luminar 预计 2022Q4 沃尔沃 XC90 纯电(Embla)Luminar Iris,数量不详 1 Lumin

58、ar 预计 2023 集度 ROBO 1 2*AT128 2 禾赛科技 预计 2023 年 路特斯 Eletre 2*AT128 2*速腾 M1 2 禾赛科技 速腾聚创 预计 2023 年 宝马 新 7 系 1*Innoviz One 1 Innoviz 预计 2023 年 宝马 iX7 1*Innoviz One 1 Innoviz-资料来源:公司官网,兴业证券经济与金融研究院整理 图图 8、激光雷达出货量预测、激光雷达出货量预测 资料来源:兴业证券经济与金融研究院预测 2398852%61%171%72%0%20%40%60%80%100%120

59、%140%160%180%050,000100,000150,000200,000250,000300,0002022Q12022Q22022Q3E2022Q4E2023Q1E全球激光雷达季度销量(台,左轴)QOQ(%,右轴)请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -16-行业深度研究报告行业深度研究报告 1.5 激光雷达激光雷达车用车用市场空间大市场空间大,2025年全球年全球规模规模达达 25 亿美元亿美元 我们认为乘用车市场激光雷达未来市场规模测算可以简化为:激光雷达市场规模=每年乘用车销量 高阶自动驾驶渗透率 激光雷达配置率 单车激光雷达用量 激光

60、雷达均价 根据我们的测算:根据我们的测算:2025/2030 年中国乘用车场景下的激光雷达市场空间为 11.3/28.9 亿美元,2022 至 2025/2030年 CAGR 为 147%/58%;全球乘用车用激光雷达市场空间 2025/2030 年市场空间为 24.9/50.9亿美元,2022至 2025/2030 年 CAGR 为 165%/58%,由于中国整车厂对激光雷达接纳程度大,中国市场将是激光雷达的主要市场。具体激光雷达市场空间的计算基于以下假设:1.乘用车销量:中国 2021 年乘用车销量约为 2148 万辆,2022 年由于购置税减免刺激预计年销量上升 10%至 2362万辆,

61、我们预测后续 2023-2030 年乘用车销量将以年均 3%的速度增长;全球 2021年乘用车销量 5818万辆,我们预测 2022年由于战争、衰退等因素销量同比降低 5%,2023-2030年乘用车销量年均增速将回升至 1.5%。2.自动驾驶渗透率:根据 IHS Markit 报告预测,中国乘用车市场L2级及以上自动驾驶系统渗透率预计到 2025 年将达到近34.2%;根据国汽智联首席科学家对我国智能网联汽车发展的展望,2025年 L2+L3 渗透率预计达到 50%,2030年 L2+L3渗透率 70%,L4渗透率达 20%。因此我们保守预测 2021 年后每年 L2.5/L3级别自动驾驶的

62、渗透率每年增长 4%(假设 L2级别自动驾驶不搭载激光雷达),至 2025年达到 30%。海外自动驾驶渗透率假设每年增速比国内低 2%。3.激光雷达配置率:假设 2025年 L2.5/L3级别自动驾驶汽车中配置激光雷达的比例我国和全球分别为 17%和 15%;2030年L2.5/L3级别自动驾驶汽车中,配置激光雷达的比例我国和全球分别为 42%和 40%。2025 年及以后我国及全球所有在售 L4级别自动驾驶汽车将 100%配备激光雷达。4.激光雷达单车用量:假设 L2.5/L3级别配置激光雷达的自动驾驶汽车中,2025/2030 年平均单车配置 2/2.5 颗。L4级别自动驾驶汽车平均单车配

63、置 3颗。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -17-行业深度研究报告行业深度研究报告 5.单颗价格:2022年至 2025年激光雷达单车价格随规模效应年降 10%,自 2025年后预计进入全固态激光雷达产品的新时代,降本速度加速,我们认为单车激光雷达价格在 2025-2030年度降幅将提升至 15%。因此我们假设 2025/2030 年激光雷达单价分别为 2624/1164 元。表表 8、国内外乘用车板块激光雷达市场空间、国内外乘用车板块激光雷达市场空间测算测算 20212021 2022E2022E 2023E2023E 2024E2024E 20

64、25E2025E 2026E2026E 2027E2027E 2028E2028E 2029E2029E 2030E2030E 中国乘用车销量(万辆)2148 2,363 2,434 2,507 2,582 2,659 2,739 2,821 2,906 2,993 L2.5/L3 渗透率 14%18%22%26%30%34%38%42%46%50%L4 渗透率 1%1%1%2%3%3%L2.5/L3 中配置激光雷达的比例 3%7%12%17%22%27%32%37%42%L4 中配置激光雷达的比例 100%100%100%100%100%100%L2.5/L3 搭载激光雷达数量(颗)1.1

65、1.8 2 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 L4 搭载激光雷达数量(颗)3 3 3 3 3 3 激光雷达出货量(万个)0 14 67 156 289 444 646 929 1,274 1,661 单颗激光雷达价格(元人民币)4,000 3,600 3,240 2,916 2,624 2,231 1,896 1,612 1,370 1,164 中国乘用车市场空间(亿人民币)0 5.1 21.9 45.6 75.9 99.1 122.4 149.7 174.6 193.4 中国乘用车市场空间(亿美元)0 0.8 3.3 6.8 11.3 14.8 18.3 22.3 26.1 28.

66、9 2022-目标年份市场空间 CAGR 333%200%147%110%89%76%66%58%全球乘用车销量(万辆)5818 5,527 5,610 5,694 5,780 5,866 5,954 6,044 6,134 6,226 L2.5/L3 渗透率 12%16%18%20%22%24%26%28%30%32%L4 渗透率 1%1%2%2%3%5%L2.5/L3 中配置激光雷达的比例 3%5%10%15%20%25%30%35%40%L4 中配置激光雷达的比例 100%100%100%100%100%100%L2.5/L3 搭载激光雷达数量 1.1 1.8 2 2 2.1 2.2 2

67、.3 2.4 2.5 L4 搭载激光雷达数量 3 3 3 3 3 3 激光雷达出货量(万个)0 25 91 228 634 820 1,155 1,530 2,098 2,926 单颗激光雷达价格(元人民币)4,000 3,600 3,240 2,916 2,624 2,231 1,896 1,612 1,370 1,164 中国乘用车市场空间(亿人民币)0 8.9 29.4 66.4 166.5 182.9 219.0 246.6 287.4 340.8 全球乘用车市场空间(亿美元)0 1.3 4.4 9.9 24.9 27.3 32.7 36.8 42.9 50.9 2022-市场空间 C

68、AGR 230%173%165%113%90%74%64%58%资料来源:兴业证券经济与金融研究院预测 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -18-行业深度研究报告行业深度研究报告 2 2、激光雷达核心组件分析激光雷达核心组件分析和技术趋势和技术趋势 当前激光雷达行业主要公司的产品在多个维度上都存在显著差异,技当前激光雷达行业主要公司的产品在多个维度上都存在显著差异,技术尚未实现收敛。术尚未实现收敛。激光雷达主要由发射模块、接收模块、控制及处理模组和扫描模组(如有)构成,其中发射模组组件主要包括激光驱动IC、激光器、激光调制器及发射光学系统。激光发射模

69、块激光发射模块的工作原理为通过采用激励方式周期性地驱动激光器发射激光脉冲,并利用激光调制器控制激光发射的方向以及线数,最后通过发射光学系统将激光发射至目标物体上。接收模块接收模块负责接收回波,并将回波反射至探测器;探测器负责将光信号转换至电信号。控制及处理模块控制及处理模块目前通常为一块 ASIC 芯片及其相关驱动电路,用于时序控制、波形算法处理并计算生成最终点云数据。图图 9、激光雷达零部件逻辑框图、激光雷达零部件逻辑框图 资料来源:Lidar technology and System,兴业证券经济与金融研究院整理 表表 9、激光雷达模块及功能、激光雷达模块及功能 模块 子系统 部件 功能

70、 扫描模块 扫描器 电机,转镜/微振镜/棱镜等 偏转光路 扫描驱动器 驱动电路和芯片 驱动扫描器旋转/偏转 发射模块 发射光学系统 透镜、反射镜、滤光片等 发射激光的光学处理 激光器 EEL/VCSEL 生成激光 激光驱动器 驱动电路和芯片 驱动激光器发射 接收模块 接收光学系统 透镜、反射镜、滤光片等 接收回波的光学处理 光电探测器 Pin-PD/APD/SPAD/SiPM 接收回波并转为电信号 模拟前端 放大器 通道选通,模拟信号放大 控制模块 模数转换 模数转换器 模拟信号转数字信号 主控 MCU,FPGA,温度传感器等 时序控制,波形算法处理,模块控制,数据输出 资料来源:禾赛科技招股

71、书,兴业证券经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -19-行业深度研究报告行业深度研究报告 2.1 激光雷达组件(激光雷达组件(1):发射模组):发射模组 激光雷达的发射模组中,我们可以根据激光波长、激光器器件结构以及测距原理三种方式进行分类。发射模组(发射模组(1):根据波长分):根据波长分类类,我们看好我们看好 1550nm 方案方案成为成为未来激光未来激光雷达行业雷达行业的的发展趋势。发展趋势。激光发射模组中的激光器为主要成本来源以及重要技术壁垒。激光发射模组中的激光器为主要成本来源以及重要技术壁垒。根据激光波长分类,适用于汽

72、车激光雷达系统的激光器主要可以分为850nm、905nm 以及 1550nm 三种方案,不同波长方案的选择主要需要从安全性、性能及成本三个维度考量。850nm:850nm 方案为主流技术路径中方案为主流技术路径中水汽穿透性最好的水汽穿透性最好的方案,方案,因此因此最大功率有限,导致最大功率有限,导致产品产品探测距离探测距离较近较近。受限于安全功率,850nm 方案的有效探测距离较近,例如 Ouster的 OS1 产品最远探测距离为 120米,小于行业平均水平 200 米。但因为波长更短,850nm 激光更难被空气中的水汽吸收,这有助于提高在潮湿场景下的自动驾驶可靠性。905nm:目前市场主流激

73、光雷达产品的波长多为目前市场主流激光雷达产品的波长多为 905nm,这主要是由于,这主要是由于905nm 方案技术成熟度高而带来的低制造成本优势。方案技术成熟度高而带来的低制造成本优势。作为最常见且生产成本最低的探测器,硅基探测器对于小于 1000nm 波长的可见光以及近红外光具备高敏感性,因此激光雷达厂家多选择 905nm 方案。图图 10、不同波长下的太阳光谱辐照度、不同波长下的太阳光谱辐照度 图图 11、主流激光厂家多采用近红外波长、主流激光厂家多采用近红外波长 资料来源:Ouster,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Yole、HIS Markit,兴业证券经济与金融研究院整理

74、请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -20-行业深度研究报告行业深度研究报告 表表 10、不同波长激光优劣势对比、不同波长激光优劣势对比 波长 激光器件结构 人眼安全 雨/雾穿透性 自然光含量 探测器效率 成本 备注 850nm EELs/VCSELs-+-+使用基于砷化镓的半导体激光器 905nm EELs/VCSELs-+-+940nm EELs/VCSELs-+1550nm 光纤激光器/EELs+-+-使用基于磷化铟的EEL 或者光纤激光器 资料来源:II-VI 官网,兴业证券经济与金融研究院整理 注:+表示该指标具备优势、-表示该指标具备劣势

75、1550nm:1550nm 波长的激光对人眼的安全阈值、有效探测距离及测波长的激光对人眼的安全阈值、有效探测距离及测距灵敏度更高,距灵敏度更高,但在材料选择方面但在材料选择方面较为较为苛刻苛刻,我们看好我们看好 1550nm 方案方案成为成为未来激光雷达行业未来激光雷达行业的的发展趋势。发展趋势。850nm、905nm、940nm 的激光能直接穿过眼睛的晶状体、角膜和房水达到视网膜,当激光能量被视网膜吸收时可能造成永久性损伤。超过 1400nm 波长的激光会被角膜和晶状体强烈吸收,因此对于视网膜的影响更小。此外,SWIR 具备很多可见光不具备的特性,例如对于烟雾、水蒸气,甚至是硅基材料物体的穿

76、透性更强,且可以探测很多在可见光环境下肉眼无法区分的颜色,这也使得采用 1550nm 方案的激光雷达性能更加优异。但 1550nm激光对材料要求较高,当前商业化阶段只有磷化铟的 EEL 或者光纤激光器才能释放此波长的激光,而且由于硅基光电探测器在 1000nm 以上波长工作时的光敏感性极低,因此采用 1550nm 方案的厂家仍需克服使用铟砷镓(InGaAs)新材料制造的光电探测器的高制造成本以及低良品率问题。图图 12、IEC-60825 对最大允许辐照的标准对最大允许辐照的标准 图图 13、比起、比起 905nm、850nm,1550nm 激光不会触激光不会触及视网膜及视网膜 资料来源:国际

77、电工委员会(IEC)、embedded,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:IEEE Spectrum,兴业证券经济与金融研究院整理 发射模组(发射模组(2):根据激光器器件结构分类):根据激光器器件结构分类,我们看好,我们看好可以组成固态激可以组成固态激光雷达的光雷达的 VCSEL 方案方案 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -21-行业深度研究报告行业深度研究报告 根据器件结构,适用于汽车激光雷达系统的激光器有根据器件结构,适用于汽车激光雷达系统的激光器有 EEL(边缘发射(边缘发射激光器)、激光器)、VCSEL(垂直腔面激光发射器)(垂直腔

78、面激光发射器)、光纤激光器光纤激光器(Fiber Laser)及及泵浦固态激光器泵浦固态激光器(DPSSL)。其中 EEL除了可以“直接”用作激光器外,也可以与光纤或晶体耦合以制造光纤激光器或 DPSSL(泵浦固态激光器)。固态及光纤激光在短波红外波段内拥有更高的脉冲能量以及更高的人眼安全系数,因此以 Luminar 为首的部分激光雷达厂家选择的是光纤激光器的方案。得益于半导体材质具备的高电得益于半导体材质具备的高电光转换效率以及低生产成本,目前汽车激光雷达市场中的主流方案仍光转换效率以及低生产成本,目前汽车激光雷达市场中的主流方案仍为为 EEL 以及以及 VCSEL 方案,方案,VCSEL

79、相比相比 EEL 有更广的工作温度、更有更广的工作温度、更好的高温稳定性、更高的寿命、更低的成本,有望成为未来主流路好的高温稳定性、更高的寿命、更低的成本,有望成为未来主流路线。线。图图 14、四类激光器特点对比、四类激光器特点对比 图图 15、四类激光器市场份额、四类激光器市场份额(2022-03)资料来源:Focuslight Technology,Photonics Spectra,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Focuslight Technology,Photonics Spectra,兴业证券经济与金融研究院整理 注:数据基于 Focuslight 对 50 多名激光雷达

80、开发人员的调查统计 EEL 全称边缘发射激光器(全称边缘发射激光器(Edge Emitting Laser),是一种激光发射,是一种激光发射方向平行于晶圆表面的半导体激光器。方向平行于晶圆表面的半导体激光器。适用于不同传输距离和速度,EEL 可以分为 FP 激光器(Fabry Perot Lasers、法布里-珀罗激光器)、DFB 激光器(Distributed Feedback Lasers、分布式反馈激光器)以及 EML 激光器(Electro-absorption Modulated Lasers、电吸收调制激光器)。FP 激光器是以 FP 腔为谐振腔,发出多纵模相干光的半导体发光器件,

81、主要适用于 1310nm/1550nm 波段下的低速率短距离通信,存在损耗大、传输距离短的问题。DFB 激光器是在 FP 激光器的基础上采用光栅滤光器件使器件只有一个纵模输出,一般采用 1310nm、1550nm 两种波长,主要用于高速中长距离传输。EML 通过在 DFB 的基础上增加电吸收片(EAM)作为外调制器,目前是实现 50G 及以上55%18%13%7%7%EELVCSEL光纤激光器DPSSL未知 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -22-行业深度研究报告行业深度研究报告 单通道速率的主要光源。由于技术成熟且具备高发光功率密度,950nm

82、的 EEL方案是当下激光雷达厂商的主流选择。图图 16、EEL 与与 VCSEL 发光面示意图发光面示意图 图图 17、EEL、VCSEL、LED 光斑对比光斑对比 资料来源:森美协尔 SEMISHARE,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:瑞淀官网,兴业证券经济与金融研究院整理 VCSEL 全称垂直腔面激光发射器(全称垂直腔面激光发射器(Vertical-cavity Surface-emitting Laser),激光束呈圆形对称,是极具发展前景的新型光电器件。,激光束呈圆形对称,是极具发展前景的新型光电器件。VCSEL 由 MBE(分子束外延)或 MOCVD(金属有机物气相沉淀)工艺

83、制成,原件结构复杂,磊晶技术要求高。不同于 EEL,VCSEL的激光从垂直于衬底的表面发出,具备光电转换效率高、可靠性高、制造成本低、功耗低等优点。缺点方面,传统的 VCSEL 激光器发光密度功率低,这也导致搭载传统 VCSEL发射器的激光雷达只能于测距要求近的应用领域使用(通常小于 50米)。表表 11、VCSEL、EEL 特性对比特性对比 对比指标 VCSEL EEL 输出功率 低-中 高 光束 形状 圆 椭圆 分布 同心分布 高斯分布 工作温度()-40 至 125-20 至 60 转换效率 35%45%高温稳定性 0.07nm/k 0.22nm/k 寿命 大于 5 万小时 约 2 万小

84、时 散热&芯片温度均匀性 低 高 开关速度 高速 高速 成本 表贴式光模块 低-中 中-高 镭射二极体模组 中 中 资料来源:华信光电、银威集团,兴业证券经济与金融研究院整理 当下当下 VCSEL 方案的使用场景多为中近距离下的补盲雷达,未来有望方案的使用场景多为中近距离下的补盲雷达,未来有望成为强有力的主雷达激光器优胜方案。成为强有力的主雷达激光器优胜方案。近年来国内外的多家 VCSEL厂 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -23-行业深度研究报告行业深度研究报告 家已成功研发出具备更高功率密度及斜率效率的多结 VCSEL激光器,相比单节 VCSE

85、L,多节 VCSEL 可以提高电光转换效率及功率密度。同时 Ibeo 及 Ouster两家公司也已成功开发并量产使用 VCSEL二维发光阵列技术的 Flash方案激光雷达。随着自动驾驶技术的快速发展以及激光雷达成本的下探,VCSEL 方案的能量密度及发光效率都将逐年提升,未来 VCSEL方案将替代 EEL成为行业主流。图图 18、VCSEL 阵列芯片示意图阵列芯片示意图 图图 19、多层结、多层结 VCSEL 结构示意图结构示意图 资料来源:Vertilas,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Osram欧司朗,兴业证券经济与金融研究院整理 光纤激光器光纤激光器(Fiber Laser)是

86、以掺有激活粒子的光纤为激光介质的激是以掺有激活粒子的光纤为激光介质的激光器,通常以半导体激光器作为能量泵浦源(以半导体激光器发出的光器,通常以半导体激光器作为能量泵浦源(以半导体激光器发出的光,泵浦光纤增益介质产生光),属于固体激光器的一种光,泵浦光纤增益介质产生光),属于固体激光器的一种。但由于光纤激光器的增益介质形状特殊且具有典型的技术和产业优势,行业中一般将其与其他固体激光器分开进行研究。使用光纤激光器的激光雷达具备优异的探测性能,但由于产业链尚未成熟且制造原材料价格昂贵,在大规模上车前仍需实现大幅降本。具体来看,光纤激光器的优点包括 1)轻量化及高灵活性:光纤体积小且可以弯曲,因此集成

87、时可以通过光纤运输光束以实现灵活安装;2)可实现大功率:光纤的几何形状具有很大的表面积/体积比,散热快,可以在更高功率的情况下工作,有效探测距离及精度均会提高;3)光束质量高:光纤的波导结构决定了光纤激光器易于获得单横模输出,且受外界因素影响很小,因此输出的光束质量理论上接近高斯光束。缺点方面,相较于半导体激光器仅需要电激励即可实现直接的电光转换,光纤不能够直接实现电光转换,需要用光来泵浦增益介质,因此光纤激光器的电光转换效率天然低于半导体激光器。此外,光纤激光器还需要配套使用 InGaAs探测器,这将提升激光雷达的制造成本。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和

88、重要声明 -24-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 20、光纤激光器框图、光纤激光器框图 资料来源:,兴业证券经济与金融研究院翻译整理 图图 21、光纤激光、光纤激光器可发射多种圆形光斑器可发射多种圆形光斑 资料来源:Coherent,兴业证券经济与金融研究院整理 从激光器的市场供应格局来看,当下全球激光器市场主要被欧美国家从激光器的市场供应格局来看,当下全球激光器市场主要被欧美国家的行业巨头垄断,国产替代有望逐步实现。的行业巨头垄断,国产替代有望逐步实现。海外公司较早进入激光器市场,占据先发优势,行业龙头公司具体包括滨松光子(Hamamatsu)、Lumentum、II-VI等。国内方

89、面,随着众多国际大厂专家回国与本土人才共同掀起创业热潮,VCSEL元件供应链中的国内企业数量日益增多,产业链多环节中均存在具备一定实力的本土创业型公司,同时近几年来国内 VCSEL相关的发明专利数量也显著增长,这也帮助了国内激光雷达整机厂的快速发展。国内企业在光学部件(准直镜、扩散片、分束器等)领域已经实现较高的国产替代率,但对于激光器芯片这类高壁垒核心零部件而言,国内公司仍与行业巨头 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -25-行业深度研究报告行业深度研究报告 存在一定差距。目前国内领先的半导体激光器厂商包括炬光科技、纵慧芯光、长光华芯、睿熙科技等,

90、光纤激光器厂商包括锐科激光、创鑫激光、海创光电等。国内公司多年来已经在向以激光雷达发射模组为首的激光行业中游新业务领域积极扩展,中长期国内激光器企业有望推出更加先进、可靠、稳定的激光发射模组,最终于多个核心零部件上实现更高的高国产替代率。图图 22、传感应用的、传感应用的 VCSEL 产业链产业链 图图 23、炬光科技智能驾驶激光雷达产品、炬光科技智能驾驶激光雷达产品 资料来源:麦姆斯咨询,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:炬光科技招股说明书,兴业证券经济与金融研究院整理 发射模组(发射模组(3):根据测距原理分类):根据测距原理分类,中短期,中短期 ToF 是主流是主流,关注,关注FM

91、CW 按照测距原理,激光雷达可分为三角测距法、ToF(Time of Flight,飞行时间)测距法和 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave,调频连续波)测距法三大类,目前能够实现阳光下较远测程(100-250米)的 ToF及 FMCW 方案是激光雷达的优选方案。三角测距方案三角测距方案虽成本低,但因其探测精度有限,因此多用于对精度要虽成本低,但因其探测精度有限,因此多用于对精度要求不高的部分商用及民用场景,例如于室内短距离扫描的扫地机器求不高的部分商用及民用场景,例如于室内短距离扫描的扫地机器人。人。激光三角测距法的基本原理为激光照射到物体后,其反

92、射光由CCD(Charge-coupled Device,感光耦合组件)接收,依照光学路径,不同距离的物体将会成像在 CCD 上不同的位置,然后根据三角公式进行计算就能推导出被测物体的距离。但根据测距分辨率公式,随着测量距离的增加,三角法测距的分辨率成二次指数形式恶化,因此三角测距法对远距离测距精度较差,难以被定位中远距离探测的激光雷达方案所采纳。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -26-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 24、三角测距法、三角测距法光路图光路图 资料来源:Ofweek,兴业证券经济与金融研究院整理 ToF(Time of Fl

93、ight)全称是全称是飞行时间测距法飞行时间测距法,当下此方案,当下此方案技术成熟技术成熟度及测量精度度及测量精度较高,较高,是当下激光雷达整机厂的主流选择。是当下激光雷达整机厂的主流选择。ToF方案的基本原理为 ToF 传感器给到光源驱动芯片调制信号,调制信号控制激光器发出高频调制的近红外光,遇到物体漫反射后,接收端通过发射光与接收光的相位差或时间差来计算深度信息。ToF 技术根据发射光的调制方法,分为采用脉冲调制的直接飞行时间测量(dToF)和采用连续波或脉冲调制的测量相位差的间接飞行时间测量(iToF)。dToF方案相比 iToF方案有较高的成本,但远距离探测场景下的 dToF方案在测量

94、精度、功耗及信号处理等方面具备明显优势,因此随着设备硬件的不断升级,dToF将逐步取代 iToF技术。虽然虽然 ToF 方案的测距原理十分直观,但为保证高精度探测,实际应用方案的测距原理十分直观,但为保证高精度探测,实际应用所需的工作条件要求较高。所需的工作条件要求较高。高性能的 ToF方案测距系统需要具备高脉冲发射峰值、弱脉冲回波、窄脉冲宽度的特点以降低太阳光子和其他激光雷达的干扰。早期的 ToF模块存在体积大及成本高的问题,因此多用于工业领域。此外,ToF激光雷达采用的直接探测方式会对所有进入探测器的光都有所响应,因此 ToF方案厂家需要投入大量资金研发抗干扰技术,例如为每束激光脉冲单独编

95、码,但这往往会导致信噪比下降进而牺牲部分测距能力。近年来集成电路与传感器技术的突破有力推动了 ToF模块的小型化发展,具体体现在行业已经于 CMOS 芯片上实现对光脉冲相位的测量,未来 ToF方案的性能有望进一步提升。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -27-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 25、dToF 技术原理示意图技术原理示意图 资料来源:欧司朗,兴业证券经济与金融研究院整理 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave,调频连续波)调频连续波)能直能直接测量物体速度接测量物体速度,但其对激光雷达的硬

96、件要求极高,目前仍属于试水,但其对激光雷达的硬件要求极高,目前仍属于试水阶段。阶段。与 ToF路线不同,FMCW主要通过发送和接收连续激光束,把回光和本地光做干涉,并利用混频探测技术来测量发送和接收的频率差异,再通过频率差换算出目标物的距离。优点方面,相较于易受环境光干扰的 ToF方案,搭载 FMCW方案的激光雷达只对自己发出的光脉冲做出反应,因此 FMCW方案的抗干扰能力极强。此外,FMCW方案的信噪比高于 ToF 方案。ToF方案仍需解决“加性噪声”问题,即ToF需要根据反射率来判断探测端接收到的信号是否为“伪目标点”。反观 FMCW方案,由于其只对自己发出的光脉冲做出反应,因此可以过滤掉

97、不匹配的返回的光,理论上拥有更高的信噪比。然而,FMCW方案并不能认为是取代 dToF 方案的更优选择。主要原因在于:1)FMCW技术成熟度远低于 dToF,研发及制造成本高昂:相较于上游元器件供应链较为成熟的 dToF方案,FMCW方案对于光学元件的要求极高,且市场上能够提供这类高性能元器件的供应商数量稀缺;2)FMCW方案无法一次性测量横向速度。由于 FMCW方案利用的多普勒效应检测的是径向速度而不是横向速度且 FMCW方案的点频低于 dToF方案,因此 FMCW对于横向目标的检测能力弱于 dToF方案。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -28-

98、行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 26、FMCW 激光雷达测距原理示意图激光雷达测距原理示意图 图图 27、相较于、相较于 ToF 方案方案 FMCW 方案在测量横向速方案在测量横向速度时不存在优势度时不存在优势 资料来源:EECS at UC Berkeley,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:AEYE,兴业证券经济与金融研究院整理 当下 ToF激光雷达已经成功上车,中期 ToF 及 FMCW激光雷达将共存,未来 FMCW方案有望成为优胜方案。ToF方案的产品性能有望随着收发模组技术的更新换代稳步提升,降本空间大,因此会成为中短期市场的主流测距方案。反观 FMCW方案,虽然理论上

99、在灵敏度等指标上性能更优,但其核心零部件的生产能否实现产业化仍存在较大的不确定性。2.2 激光雷达组件(激光雷达组件(2):接收模组):接收模组 收发模组与信息处理模组同为激光雷达的核心器件,核心组件的高昂收发模组与信息处理模组同为激光雷达的核心器件,核心组件的高昂成本是制约激光雷达上车的一大关键瓶颈,这也迫使激光雷达厂商不成本是制约激光雷达上车的一大关键瓶颈,这也迫使激光雷达厂商不断进行技术升级以期降低制造成本。断进行技术升级以期降低制造成本。根据实际产品拆分,作为首款通过车规级认证并上车量产车型的激光雷达,Valeo Scala 1 选择将激光器及光电探测器集成至单个模块内,主板(搭载信息

100、处理模组)与收发模块共同占据了 78%的大部分制造成本。激光器、光电探测器及芯片作为激光雷达的三大核心组件直接影响产品的性能、成本及可靠性。相较之下光学组件属于较为成熟的零部件,因此虽仍有一定降本空间但对于整体成本的下探影响有限。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -29-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 28、Valeo Scala 1 主要器件主要器件 图图 29、Valeo Scala 1 成本构成成本构成 资料来源:SystemPlus Consulting,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:SystemPlus Consultin

101、g,兴业证券经济与金融研究院整理 具体来看,接收模组中最重要的部分为光电探测器,其主要原理是通具体来看,接收模组中最重要的部分为光电探测器,其主要原理是通过光电效应将光信号转换为电信号以实现对光信号的探测。过光电效应将光信号转换为电信号以实现对光信号的探测。激光雷达探测器主要可以分为 PD(Photodiode,光电二极管)、APD(Avalanche Photo Diode、雪崩式光电二极管)、SPAD(Single Photon Avalanche Diode、单光子雪崩二极管)和 SiPM(Silicon Photo-Multiplier、硅光电倍增管)四类。光电二极管(光电二极管(Ph

102、oto-Diode)是由一个是由一个 PN 结组成的半导体器件,具有结组成的半导体器件,具有单向导电性。单向导电性。PN结由一个 n型掺杂区和一个 p型掺杂区紧密接触所构成,但由于 PN二极管的扩散运动只发生在 PN结附近,远离 PN结的地方没有电场存在,因此决定了 PN光电二极管的光电转换效率非常低下且响应速率慢。PIN-PD 是由一个是由一个 P-I-N 结组成的半导体器件,结组成的半导体器件,PIN-PD 是在是在 p 型型 n 型型半导体间增加本征层以达到相较于一般半导体间增加本征层以达到相较于一般 P-N 结光电二极管更高的灵敏结光电二极管更高的灵敏度度。但由于 PIN-PD对光电流

103、无增益效果,因此目前仅适用于技术尚未成熟的 FMCW方案激光雷达。45%8%33%13%1%主板封装壳激光收发模块光学单元电机控制板 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -30-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 30、PN 光电二极管的工作原理光电二极管的工作原理 图图 31、PIN 光电二极管的工作原理光电二极管的工作原理 资料来源:区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,兴业证券经济与金融研究院整理 APD 雪崩光电二极管雪崩光电二极管技术较为成熟,其

104、工作原理类似光电倍增管,通技术较为成熟,其工作原理类似光电倍增管,通过施加一个较高的反向偏置电压后利用电离碰撞(雪崩击穿)效应使过施加一个较高的反向偏置电压后利用电离碰撞(雪崩击穿)效应使得光电流成倍地激增。得光电流成倍地激增。目前激光雷达主要利用 APD 的线性增益区间以实现比 PN/PIN 光电探测器更远的探测距离,根据 Hamamatsu 的产品对比,APD的线性增益效果一般可高达 100倍。且相较于 PD及 PIN-PD,APD光电探测器拥有量子效率高、响应时间快、暗电流低等特点,因此是现在激光雷达行业应用最为广泛的单光子探测器。但在高阶自动驾驶的使用场景下,APD方案的增益效果仍无法

105、满足远距离探测所需的精度要求。为解决为解决 APD 增益效果不足的问题,单光子雪崩二极管(增益效果不足的问题,单光子雪崩二极管(SPAD)是专)是专门设计在远高于击穿电压的反向偏置电压下工作的一类产品,因此门设计在远高于击穿电压的反向偏置电压下工作的一类产品,因此SPAD 可以认为是工作在击穿电压上的可以认为是工作在击穿电压上的 APD。APD 偏置电压低于雪崩电压的特性会对入射光电子起到线性放大作用,即 APD处于反向电压更大,增益也越大的线性模式。作为对比,SPAD的工作状态为偏置电压高于雪崩电压的盖革模式。盖革模式下的单个光子即可使 APD 的工作状态实现开、关之间的转换,形成一个陡峭的

106、回波脉冲信号,因而具备单光子成像的能力,因此 SPAD对于极弱光学信号的探测效果更加优异。此外,SPAD探测器还与 CMOS 工艺兼容,可以受益于硅基CMOS 技术的快速发展,SPAD方案在小型化、低成本及规模化生产方面具备优势。总体而言,SPAD具有优异的单光子探测能力以及高时间分辨率,但其仍存在以下缺陷:1)需要性能优异的淬火电路设计以提升光子探测能力;2)暗电流较大,3)无法像 APD一样获取目标的灰度信息。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -31-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 32、盖革模式下的偏置电压在击穿电压之上、盖革模式下的偏

107、置电压在击穿电压之上 图图 33、盖革模式下的光电探测器具备高增益的特性、盖革模式下的光电探测器具备高增益的特性 资料来源:Hamamatsu,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Hamamatsu,兴业证券经济与金融研究院整理 SiPM(Silicon Photomultiplier、硅光电倍增管,又称、硅光电倍增管,又称 MPPC)是由多是由多个带有猝灭电阻的个带有猝灭电阻的 SPAD 并联组成并联组成,由于每个 SPAD 单元是独立的,因此输出的信号会有幅度的变化,照射到 SiPM 探测器上的光子数越多,幅度越大。在进行远距离探测时,SiPM可实现比其它传感器更高的信噪比,主要优点还

108、包括高增益、低电压操作、高灵敏度等。但采纳 SiPM 技术方案的激光雷达整机厂仍需解决 SiPM 方案光子探测效率较低的问题。图图 34、SiPM 结构示意图结构示意图 图图 35、SiPM 与与 APD 具体参数比较具体参数比较 资料来源:Hamamatsu,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:灵明光子,兴业证券经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -32-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 36、PIN-PD、APD、SPAD、SiPM 特点对比特点对比 资料来源:Onsemi,兴业证券经济与金融研究院整理 考虑到技术成

109、熟度及成本问题,目前激光雷达行业普遍使用考虑到技术成熟度及成本问题,目前激光雷达行业普遍使用 APD 作为作为探测器方案,但随着制造工艺的不断改进,激光雷达探测器中长期的探测器方案,但随着制造工艺的不断改进,激光雷达探测器中长期的发展趋势将从发展趋势将从 APD 转向转向 SPAD/SiPM,其中,其中 SPAD 阵列(阵列(SiPM)未来)未来有望同时实现小型化、低成本、高信噪比、高采集速度、高时间及空有望同时实现小型化、低成本、高信噪比、高采集速度、高时间及空间分辨率的关键性能参数,预计长期将成为行业最终定型的技术路间分辨率的关键性能参数,预计长期将成为行业最终定型的技术路线。线。2.3

110、激光雷达组件(激光雷达组件(3):扫描模组):扫描模组 按照扫描方式根据有无机械转动部件激光雷达分为机械式激光雷达、按照扫描方式根据有无机械转动部件激光雷达分为机械式激光雷达、半固态式激光雷达以及固态式激光雷达。半固态式激光雷达以及固态式激光雷达。相较于半固态式以及固态式方案,机械式激光雷达技术推出得最早也最为成熟,因此目前激光雷达行业中使用机械式方案的产品数最多。根据 Yole的统计,截至 2021年 Q3,在所有成功签署合作协议的 29款产品中,19 款激光雷达产品使用了机械式方案。但由于机械式方案体积大、价格高,因此不适合搭载于量产车上,目前更多用于价格敏感度相对较低的测绘领域。中短期而

111、言,高级辅助驾驶汽车主要采用半固态激光雷达方案,扫描方式为集成度较高且成本明显下降的转镜式或 MEMS 微镜方案。长期随着固态激光雷达技术逐渐成熟且成本下行,固态式激光雷达预计将成为行业最优解决方案。表表 12、激光雷达扫描方式优缺点对比、激光雷达扫描方式优缺点对比 扫描方式 优点 缺点 技术难点 量产及应用进展 代表厂商 机械式 扫描速度快、抗光干扰能力强、技术方案最成熟 成本高、装备调制难、扫面频率长、机械零部件寿命短 标定矫正 Robotaxi、Robobus 及智能驾驶实验室 Velodyne、Valeo 等 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明

112、 -33-行业深度研究报告行业深度研究报告 转镜(半固态)唯一真正通过车规并实现上路的方案,具备体积小等优点 不稳定、对光源功率要求较高 光学系统控制机制和转轴精读 为当前主流的 ADAS 场景技术路线之一,已过车规 Luminar、Valeo、禾赛科技、大疆等 MEMS(半固态)零部件产业链成熟、批量生产后成本低、分辨率高等 视野 FOV 相对较窄,转动零部件易损耗 利用 MEMS 实现超远测距和较大的 FOV 搭载速腾聚创 RS-LiDAR-M1的广汽埃安 LX Plus 于 2022年 1 月上市发售 速腾聚创、镭神智能、Innoviz、一径科技等 Flash(固态)低延迟、体积小、可靠

113、性高 可探测距离短 使用非 1550nm激光器达到更远的探测距离 搭载 ibeo NEXT 固态激光雷达的长城汽车 WEY 品牌 SUV 车型预计于 2022 年量产 Ibeo、Ouster等 OPA(固态)集成度高、扫描精度高且扫描速度快、可控性好 光信号覆盖优先、环境光干扰 初创技术壁垒高 该方案尚在理论阶段,预计2023 年实现量产 Quanergy、力策科技等 资料来源:高工智能汽车,兴业证券经济与金融研究院整理 机械式激光雷达机械式激光雷达可实现可实现 360 扫描,常用于主流无人驾驶测试项目。扫描,常用于主流无人驾驶测试项目。机械式激光雷达的优势在于可以对周围环境进行 360 的水

114、平视场扫描,而半固态式和固态式激光雷达往往最高只能做到 120 的水平视场扫描,且在视场范围内测距能力的均匀性差于机械旋转式激光雷达。机械旋转式激光雷达凭借兼具 360 水平视场角和测距能力远的优势,目前主流无人驾驶测试项目纷纷采用了机械旋转式激光雷达作为主要的感知传感器。图图 37、Velodyne HDL-64E 64 线三维激光雷达线三维激光雷达 资料来源:Velodyne,兴业证券经济与金融研究院整理 由于存在可活动零部件且所需精密零部件数量大,机械式激光雷达难由于存在可活动零部件且所需精密零部件数量大,机械式激光雷达难以满足繁多且苛刻的车规级要求,叠加其高昂的平均售价,目前机械以满足

115、繁多且苛刻的车规级要求,叠加其高昂的平均售价,目前机械式激光雷达正在逐渐退出乘用车领域的激光雷达市场,多用于式激光雷达正在逐渐退出乘用车领域的激光雷达市场,多用于Robotaxi 其他细分领域。其他细分领域。由于机械式激光雷达多由分立器件组装而成(64 线产品即需 64 个收发通道),其组装、调试及装配工艺复杂,这也导致其生产周期长,成本长期居高不下。例如激光雷达行业鼻祖Velodyne 推出的 HDL-64E产品虽可实现 360 水平视场角扫描且点云质 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -34-行业深度研究报告行业深度研究报告 量优秀,但由于每个收

116、发通道的物料成本已超过 100 美元且需要手工调试,其在 2016年高达 8 万美元的售价依旧令下游车企望而却步。此外,由于机械式方案中的激光雷达收发模块会随扫描模组一同进行旋转,零部件易产生损耗,机械部件寿命不长,因此较难完成车规级标准的验证。表表 13、全球三大全球三大车规认证标准车规认证标准 认证认证版本版本 制定制定组织组织 发布发布时间时间 应用目标应用目标 主要测试内容主要测试内容 已通过验证的生产线已通过验证的生产线/产品产品 IATF 16949 国际汽车工作组 2016 作为对 ISO 9001:2015 的补充并与其一起共同实施,在汽车供应链中开发提供持续改进、强调缺陷预防

117、,以及减少变差和浪费的质量管理体系 IATF 16949 要求涵盖了产品安全、风险管理和应急计划、嵌入式软件要求、变更和质保管理、次级供应商管理等关键内容 速腾聚创、镭神智能、Quanergy AEC-Q100 汽车电子协会 2017 预防产品可能发生各种状况或潜在的故障状态,引导零部件供货商在开发的过程中就能采用符合该规范的芯片 共包含 7 个认证测试项目,分别为:加速环境应力测试、寿命加速模拟测试、封装完整性测试、工艺可靠性测试、电气可靠性测试、缺陷筛选测试、封装过程后的封装完整性测试 黑芝麻华山二号 A1000自动驾驶计算芯片、Microchip PolarFire FPGA ISO 2

118、6262 国际标准化组织 2018 要求汽车原始设备制造商和供应商必须遵循并记录功能安全开发流程(从开始制定规格直到量产发布),以使其设备具备在商用车辆(轿车)内运行的资格 根据安全风险程度对系统或系统某组成部分确定划分由 A 到 D 的安全需求等级,其中 D 级为最高等级,代表最苛刻的安全需求。激光雷达一般要求达到ASIL B 级 禾赛科技 Pandar128(ASIL B)、芯驰科技X9/G9/V9 芯片、Xilinx MPSoC(ASIL C)资料来源:IATF,TV南德,BSI,优科检测,新思科技,Microchip,速腾聚创,Ouster,Xinlinx,芯驰科技,兴业证券经济与金融

119、研究院整理 表表 14、速腾聚创激光雷达量产前各节点参数要求、速腾聚创激光雷达量产前各节点参数要求 产品版本产品版本/产品产品完成度完成度 Demo/原型原型 A-Sample/30%B1-Sample/50%B2-Sample/70%SOP/100%硬件 光机设计 原型 原型 架构冻结 尺寸油画,设计优化 尺寸优化、设计优化、DFA 优化完成、产品性能验收完成 硬件设计 原型 原型 核心器件选型 方案冻结 产品问题整改完毕、DFM优化完成、系统固件冻结 产品认证 人眼安全认证 Class-1 ROHS 人眼安全认证 Class-1 ROHS/FCC/CE/REACH 点云质量 产品功能(点云

120、)基于机械式know how 完成度:40%完成度:60%完成度:80%完成度:100%道路测试 累计里程(KM):10K 累计里程(KM):200K 累计里程(KM):1M 覆盖国家:4 个 软件 产品功能(配套功能)脏污检测(Demo)性能监控(Demo)自动标定(Demo)窗口片加热、赃物检测、性能监控、自动标定、状态机控制、网络管理/电源管理 软件开发 软件架构搭建完成 时间同步 PPS、通讯(自研)、诊断(自研)时间同步 PPS+PTP、AutoSAR 4.X w/gPTP、BootLoader、OTA 系统测试 测试用例覆盖度:30%测试用例覆盖度:65%测试用例覆盖度:100%功

121、能测试 测试用例覆盖度:10%测试用例覆盖度:50%测试用例覆盖度:100%请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -35-行业深度研究报告行业深度研究报告 功能安全 功能安全认证 功能安全启动 功能安全覆盖度:60%功能安全覆盖度:100%功能安全认证:ASIL-B(D)可靠性 可靠性测试 摸底测试完成 Pre-DV 完成 DV/PV 完成 资料来源:速腾聚创,兴业证券经济与金融研究院整理 半固态激光雷达半固态激光雷达方案的特点是收发单元与扫描部件解耦,按照扫描模方案的特点是收发单元与扫描部件解耦,按照扫描模块的运动方式具体可以再细分为棱镜式、转镜式及微

122、振镜(块的运动方式具体可以再细分为棱镜式、转镜式及微振镜(MEMS)三种方案。三种方案。截至当下,三种半固态方案都已有成功上车量产车型的案例。棱镜式激光雷达的代表为大疆棱镜式激光雷达的代表为大疆 Livox 采用的双楔形棱镜方案采用的双楔形棱镜方案,但由于其技术方案来源于测绘雷达,实际上车乘用车存在水土不服的表现。双楔形棱镜式方案虽可以使用很少的收发通道实现较高的等效点云密度(Livox HAP 仅有 6个收发通道但可以实现等效 144 线),但其需要牺牲扫描时间以获得更高的点云密度。对于高速行驶的乘用车而言,感知系统的反应速度与精度同为关键指标,因此 Livox HAP 所采用的棱镜式方案所

123、提供的 45 万点/秒的点频相较其他竞品上百万的点频参数存在劣势。作为首批于量产车型上车的激光雷达之一,小鹏与Livox 的合作仅停留在小鹏 P5这款车型上,最新的小鹏 G9车型上搭载的是采用 MEMS 方案的速腾聚创的 M1激光雷达。因此我们认为棱镜式方案在车载激光雷达市场的发展空间有限,未来类似的棱镜式方案还是会更多地面向测绘、工业、安防这类低速但对扫描精度要求高的使用场景。图图 38、棱镜式车规级激光雷达、棱镜式车规级激光雷达 Livox 浩界浩界 HAP 图图 39、双楔形棱镜式激光雷达结构示意图、双楔形棱镜式激光雷达结构示意图 资料来源:Livox,兴业证券经济与金融研究院整理 资料

124、来源:Low-cost Retina-like Robotic Lidars Based on Incommensurable Scanning,兴业证券经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -36-行业深度研究报告行业深度研究报告 转镜方案为目前实现车规级量产可行性最高的方案之一转镜方案为目前实现车规级量产可行性最高的方案之一,目前半固态转镜方案正在从一维转镜向二维转镜发展。采用转镜方案的激光雷达电机在带动扫描模块运动时其收发模块保持固定,具体实现方案可细分为一维转镜方案及二维转镜方案。一维转镜方案只有一面扫描镜,其通过旋转的多面

125、体反射镜将激光反射到不同的方向以实现探测。一维转镜方案虽克服了部分由于收发模块旋转对产品性能带来的负面影响,但由于一维转镜线束需与激光发生器数量一致,一维转镜式激光雷达在成本控制方面存在一定劣势。二维转镜内部由于集成了一纵一横两面扫描镜,因此可以实现一束激光包揽横纵双向扫描。二维转镜方案的具体实现原理为激光在通过第一个楔形棱镜发生第一次偏转后通过第二个楔形棱镜后发生第二次偏转,通过控制两面棱镜的相对转速以实现对激光扫描形态的控制。相较于一维扫描方案,二维转镜方案可以用相同数量的收发通道实现更高的等效线数。但由于二维转镜扫描系统的集成度较低,因此二维转镜式激光雷达方案仍需进一步改进其光学系统控制

126、机制及提高转轴精度。图图 40、Valeo Scala 使用的一维转镜方案使用的一维转镜方案 图图 41、二维转镜方案示意图、二维转镜方案示意图 资料来源:Valeo,Audi,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Luminar,兴业证券经济与金融研究院整理 MEMS 技术成熟,并且减少了机械结构部件,在光学素质、功耗等方技术成熟,并且减少了机械结构部件,在光学素质、功耗等方面都有优势,因此面都有优势,因此 MEMS 方案可以认为是当前最适合乘用车市场的激方案可以认为是当前最适合乘用车市场的激光雷达方案。光雷达方案。MEMS 振镜是一种基于微机电系统(MEMS,Micro-Electro-

127、Mechanical System)技术制作而成的微小可驱动反射镜,工作原理为在保持激光发生器本身固定不动的同时通过控制微小的镜面平动和扭转往复运动,将激光管反射到不同的角度以完成扫描。采用采用MEMS、二维转镜、棱镜等二维扫描方案的激光雷达在收发模块成本、二维转镜、棱镜等二维扫描方案的激光雷达在收发模块成本方面具备明显优势,此外还具备体积小、可靠性强、未来降本空间大方面具备明显优势,此外还具备体积小、可靠性强、未来降本空间大等优点。等优点。MEMS 方案由于取消了马达、多棱镜等较为笨重的机械运动 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -37-行业深度研

128、究报告行业深度研究报告 设备,激光雷达内部的毫米级微振镜在提高整体鲁棒性的同时进一步减少了激光雷达的尺寸,更高的集成度也意味着其更易于实现上车。成本方面,激光器数量的减少意味着发射模块整体成本的降低,同时由于 MEMS 振镜整体结构使用的硅基材料已在投影显示领域商用化应用多年,上游产业链相对成熟,因此未来 MEMS 激光雷达还有较大的降本空间。在进一步实现大规模上车前,当下主流的在进一步实现大规模上车前,当下主流的 MEMS 方案仍需克服核心零方案仍需克服核心零部件的工作稳定性及可靠性问题。部件的工作稳定性及可靠性问题。MEMS 振镜所使用的微振镜镜面直径通常只有几毫米,其核心结构为尺寸极小的

129、悬臂梁。双轴 MEMS 方案的悬臂梁分为细且长的慢轴(垂直方向,纵轴)和短且粗的快轴(水平方向,横轴),由于悬臂梁结构十分脆弱,因此车辆在行驶时带来的震动或冲击极易影响微振镜的使用寿命及工作稳定性。此外,此外,MEMS 微振镜的尺寸与性能存在不可调节的矛盾。微振镜的尺寸与性能存在不可调节的矛盾。以 AEye为代表的公司所采用的 1mm 大小的镜子虽能使激光雷达具备更强的抗冲击和抗振动能力,但在基于 MEMS 的设计中,孔径与镜面尺寸正相关,过小的镜面尺寸意味着所能接收到的目标的反射光束越少,探测距离也因此被迫降低。但如若使用直径更大的镜子则会导致对驱动振镜振动的快轴、慢轴的负担更大,这对 ME

130、MS 微振镜的可靠性将会是个巨大的考验。此外,MEMS 方案的采用的半导体方案将线圈密布在镜面背后,这对于固定在密闭机壳内的硅基 MEMS 而言尚需解决导热性差的问题。不过综合看待,尽管存在一定的待解决问题,在全固态激光雷达方案实现车规级验证并量产前,MEMS 方案仍正依仗其成熟的光学组件供应链以及相对稳定的机械性能而备受激光雷达整机厂的青睐。图图 42、硅基、硅基 MEMS 悬臂梁结构示意图悬臂梁结构示意图 图图 43、硅基、硅基 MEMS 长期工作的可靠性欠佳长期工作的可靠性欠佳 资料来源:无人驾驶网,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:无人驾驶网,兴业证券经济与金融研究院整理 请务必

131、阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -38-行业深度研究报告行业深度研究报告 纯固态激光雷达纯固态激光雷达不含任何机械运动部件,不含任何机械运动部件,天生架构紧凑且可靠性强天生架构紧凑且可靠性强,将成为行业主流方案。将成为行业主流方案。固态式激光雷达方案的特点是其不再包含任何机械运动部件,目前主流的固态激光雷达技术路线包括 Flash方案、OPA 方案等。Flash 方案方案是非扫描式的全固态激光雷达方案,具备体积小、结构简是非扫描式的全固态激光雷达方案,具备体积小、结构简单、易过车规等优点,但同时也存在探测距离较短等劣势。单、易过车规等优点,但同时也存在探

132、测距离较短等劣势。Flash闪光激光雷达的工作原理为短时间直接发射出一大片覆盖探测区域的激光,再以高度灵敏的接收器完成对环境周围图像的绘制。该方案的领跑者之一 Ibeo 在其 Flash 方案产品 IbeoNext 上采用了区域扫描技术,即一次只有一个区域在发射激光,从而实现把发射器的能量集中在一起让每一束激光都射得更远。同时因为使用了高增益可探测单光子的SPAD 作为接收器,探测距离得到明显的提升,该雷达实现最远 250 米的探测距离。目前目前 Flash 方案的发展趋势为将发射端和接收端做成芯片级部件,在方案的发展趋势为将发射端和接收端做成芯片级部件,在此之上再加上一个驱动器和主板即可做成

133、雷达本体。此之上再加上一个驱动器和主板即可做成雷达本体。因为 Flash方案内部不存在精密的旋转部件且于收发端实现了芯片级设计,Flash激光雷达过车规的难度较低且受益于 CMOS 制造工艺未来可以实现产品性能的进一步提升。图图 44、Ibeo 的的 4D 固态激光雷达方案示意图固态激光雷达方案示意图 图图 45、IbeoNEXT 固态激光雷达固态激光雷达 资料来源:Ibeo,Image Sensors World,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Ibeo,兴业证券经济与金融研究院整理 由于由于 Flash 方案是在极短时间内发射大面积的激光以实现探测,且由方案是在极短时间内发射大面积

134、的激光以实现探测,且由于使用于使用 VCSEL 发射器而带来的光功率密度较发射器而带来的光功率密度较 EEL 方案低的特点,方案低的特点,Flash 激光雷达存在探测距离及探测精度有限的问题,目前激光雷达存在探测距离及探测精度有限的问题,目前 Flash 方案方案更多适用于较低速且对探测精度不存在高要求的无人外卖车、仓储机更多适用于较低速且对探测精度不存在高要求的无人外卖车、仓储机 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -39-行业深度研究报告行业深度研究报告 器人等领域。器人等领域。除去 CMOS 工艺的技术升级外,未来进一步提升 Flash方案性能的

135、解决方案包括提高功率、牺牲扫描角度以强化探测距离、采用更先进的激光发射阵列三种方法,其中由于 Flash 方案需要使用硅单光子探测器,使用硅基材料的探测器对 800-900nm 波段附近的光最为敏感,因此提高功率对于提升 Flash方案性能的帮助较为有限。相对而言,牺牲扫描角度及实现可变扫描角设计这两个方案对提升 Flash 激光雷达的性能有明显帮助。牺牲一定扫描角度可以使 Flash激光雷达实现更远的探测距离,推动 Flash 激光雷达从补盲雷达向主雷达的转变。采用更先进的激光发射阵列可以使得 Flash激光雷达的发射单元按一定模式导通点亮,以取得扫描器的效果。例如 IbeoNEXT 使用的

136、“Sequential Flashing”技术可以在每个扫描周期内实现上百次的行对行扫描,且行对行扫描的先后顺序可以根据自动驾驶功能的实际需求而决定。图图 46、VCSEL 方案的亮度明显小于方案的亮度明显小于 EEL 图图 47、硅基探测器对近红外光敏感、硅基探测器对近红外光敏感 资料来源:II-VI,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Astro2020 Activity,兴业证券经济与金融研究院整理 OPA(Optical-Phased-Array,光学相控阵,光学相控阵)方案理论上在扫描速度、可方案理论上在扫描速度、可量产性、可靠性、成本等方面具备相对优势,但在技术突破前商业化量产

137、性、可靠性、成本等方面具备相对优势,但在技术突破前商业化前景仍较为渺茫。前景仍较为渺茫。OPA技术目前已广泛运用于军工相关领域,但在激光雷达领域的推广应用多得益于 2012年创立的 Quanergy公司,目前绝大多数 OPA创业公司都是采用基于硅基半导体的集成光波导型相控阵。OPA激光雷达主要利用光学相控阵(OPA)技术来实现光束扫描,具体技术原理为激光光源经过光分束器后进入光相位控制阵列,通过在相位控制阵列上外加控制的方式改变光波的相位,利用光波相位差来实现光束扫描,其原理类似于多缝干涉。具体优点包括通过使用电光调制 OPA方案以轻松达到 MHz甚至 GHz的点扫描速度,此外 请务必阅读正文

138、之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -40-行业深度研究报告行业深度研究报告 由于采用的阵列光栅收发结构是很好的准直光学结构、光学接收结构、窄带滤波和自对准结构,OPA激光雷达的生产制造在省去部分昂贵光学原件的同时还免去了后期生产中的对准工艺。此外,OPA激光雷达探测系统的集成可以利用成熟的 CMOS 工艺及硅光技术,叠加FMCW的探测原理,OPA激光雷达可以大幅降低外界的干扰以实现更高的信噪比。图图 48、OPA 激光雷达工作原理图激光雷达工作原理图 图图 49、加州大学、加州大学伯克利分校硅光伯克利分校硅光-CMOS 三维集成三维集成OPA 资料来源:EE Ti

139、mes,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:中兴通讯技术,兴业证券经济与金融研究院整理 小型化、低功耗、易量产的小型化、低功耗、易量产的 OPA 方案过于理想,实际产品制造存在较方案过于理想,实际产品制造存在较大技术瓶颈。大技术瓶颈。目前 OPA激光雷达的产业链不成熟,中短期落地可能性较低,具体体现在:1)小型化难度高:长距离、高性能的 OPA需要一个大的波束发射区域以密集地分布着数千个有源相控、耗电的发光元件,大规模相控阵在保证 OPA激光雷达性能的同时也限制了其小型化的空间;2)功耗大:目前 OPA的可见光应用受到设备体积的限制,像素宽度较大,视野有限。因此为扩大扫描空间需使用多个 O

140、PA阵列,功耗也因此增大。此外采用热光效应的调制器及硅光方案本身在与自由空间光有耦合的应用场合(例如激光雷达)会引入较大损耗这两个因素也对 OPA激光雷达的整体功耗有负面影响;3)旁瓣问题:光的干涉效果易形成旁瓣。光栅衍射除了中央明纹外还会形成其他明纹,这会导致激光在最大功率方向以外形成旁瓣,分散激光的能量。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -41-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 50、OPA 远场辐射示意图远场辐射示意图 资料来源:Side-lobe Level Reduction of an Optical Phased Array Us

141、ing Amplitude and Phase Modulation of Array Elements Based on Optically Injection-Locked Semiconductor Lasers,兴业证券经济与金融研究院整理 综上所述,目前乘用车领域激光雷达产业主流的扫描方案为技术较为综上所述,目前乘用车领域激光雷达产业主流的扫描方案为技术较为成熟且具备一定过车规能力的转镜式及成熟且具备一定过车规能力的转镜式及 MEMS 微振镜方案,未来全固微振镜方案,未来全固态式的态式的 Flash 方案将会成主流。方案将会成主流。2.4 2.4 激光雷达组件(激光雷达组件(4 4)

142、:信息处理模组):信息处理模组 激光雷达信息处理模组正向高集成度、高良品率的趋势发展,自研激光雷达信息处理模组正向高集成度、高良品率的趋势发展,自研SoC 有望取代有望取代 FPGA/ASIC 成为未来主流。成为未来主流。激光雷达信息处理系统主要包括主控芯片和模拟芯片,其中由于目前激光雷达行业仍处于技术研发环节,因此目前主控芯片多采用 FPGA芯片,模拟芯片多采用 ADC 模数转换芯片。激光雷达信息处理系统经常需要处理超过 100 万个数据点/秒的点云数据,因此激光雷达产品需要拥有一个高性能、低功耗、可靠性强的信息处理系统。图图 51、激光雷达上车时间线中、激光雷达上车时间线中 FPGA 仍为

143、主流仍为主流 资料来源:Strategy Analytics,兴业证券经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -42-行业深度研究报告行业深度研究报告 FPGA 全称为现场可编程门阵列(全称为现场可编程门阵列(Field-programmable gate array),),最初被用作加速器器件以强化基于最初被用作加速器器件以强化基于 CPU 的的 SoC 的性能,的性能,FPGA 的优的优点主要包括灵活性、差异化及产品上市周期短。点主要包括灵活性、差异化及产品上市周期短。与 CPU 和 GPU 中的串行架构不同,FPGA 和基于 F

144、PGA 的 MPSoC 受益于并行处理架构,其所具备的灵活性使其适用于需要频繁修改和升级的应用与设备。Xilinx 赛灵思为目前激光雷达主控芯片行业中当之无愧的巨头,赛灵思所提供的不同类型的解决方案包括:1)FPGA:Artix-7 系列、Kintex-7 系列;2)SoC:Zynq-7000 系列;3)MPSoC:Zynq UltraScale+MPSoC;4)RFSoC:Zynq UltraScale+RFSoC。图图 52、ASIC 的设计研发流程比的设计研发流程比 FPGA 更为复杂更为复杂 资料来源:ITTBANK,兴业证券经济与金融研究院整理 ASIC 全称为专用集成电路(全称为专

145、用集成电路(Application-specific integrated circuit),具体指代应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、),具体指代应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。制造的集成电路。由于目前激光雷达行业仍不够成熟,即使产品量产后内部软件也难以固化,ASIC 方案当下仅被极少数公司采纳,但考虑到激光雷达需求量有望在近年间迎来爆发式增长,ASIC 更低的单位成本将成为推动行业从 FPGA转换至 ASIC 的重要因素。此外在大多数情况下,ASIC 还可以实现更优的性能、更低的功耗、更好的热性能和辐射抗扰度。因此,相较于更适用于原型验证的 FPGA,AS

146、IC 则更适用于技术已经相对定型的激光雷达雷达产品中。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -43-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 53、FPGA 适用于设计规模适中,需要灵活设计适用于设计规模适中,需要灵活设计且需要快速占领市场的产品且需要快速占领市场的产品 图图 54、FPGA 与与 ASIC 方案的优缺点对比方案的优缺点对比 资料来源:ITTBANK,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Onsemi,兴业证券经济与金融研究院整理 激光雷达的信息处理系统目前逐步向企业自研专用单光子接收端激光雷达的信息处理系统目前逐步向企业自研专用单光子接

147、收端 Soc迁移发展,通过片内集成探测器、前端电路、算法处理电路、激光脉迁移发展,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。冲控制等模块,能够直接输出距离、反射率信息。根据禾赛科技的预测,未来随着线列、面阵规模的不断增大,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,因此中长期来看企业自研 SoC 有望取代 FPGA/ASIC 的使用。整体而言,目前激光雷达核心芯片领域的国产替代率仍较为有限,市场主要仍被首创 FPGA技术的 Xinlinx 赛灵思所垄断,但国内以紫光同创为首的企业也已推出

148、性能一定程度上可以满足激光雷达需求的千万门级 FPGA产品,未来有望依仗国内广阔的市场以实现技术的快速迭代,推动激光雷达制造成本的进一步下探。图图 55、紫光同创推出的中国第一款国产自主产权千万门级高性能、紫光同创推出的中国第一款国产自主产权千万门级高性能 FPGA 产品产品 Titan 系列系列 资料来源:紫光同创,兴业证券经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -44-行业深度研究报告行业深度研究报告 3 3、激光雷达、激光雷达整机厂整机厂核心竞争力:短期看核心竞争力:短期看产品产品能力、长期看能力、长期看技术技术水平水平 短期的

149、量产能力决定企业能否进入下游客户供应链短期的量产能力决定企业能否进入下游客户供应链,并产生规模效应并产生规模效应从而在激烈的竞争中存活下来;长期考察公司技术路线的选择是否正从而在激烈的竞争中存活下来;长期考察公司技术路线的选择是否正确,着重观察该技术方向的降本潜力确,着重观察该技术方向的降本潜力。这两个维度共同决定了一家激光雷达企业短长期分别能否紧跟行业发展趋势并在盈利的前提下持续扩大市场份额。3.1 短期来看,产品能力决定企业能否进入下游客户供应链短期来看,产品能力决定企业能否进入下游客户供应链 下游企业在筛选潜在合作激光雷达厂商时主要考量下游企业在筛选潜在合作激光雷达厂商时主要考量一家公司

150、的产品矩一家公司的产品矩阵是否能满足阵是否能满足“有得选、性能好、降本空间大有得选、性能好、降本空间大”的需求的需求。因此产品维度下应重点关注产品矩阵丰富性、旗舰产品性能以及产业链成熟度,这三个因素共同影响激光雷达公司的可获取市场规模以及中短期盈利能力两个重要指标。横向比较八大激光雷达企业的横向比较八大激光雷达企业的 10 款主打款主打 ADAS/自动驾驶的旗舰产自动驾驶的旗舰产品,目前除品,目前除 Aeva 及及 AEye 外其他六家企业已基本实现车规级量产能力外其他六家企业已基本实现车规级量产能力这六家企业有望成为中短期内激光雷达市场的主要竞争者。Aeva的第一代按产品 Aeries I虽

151、已宣布将在 2023 年 Q4实现量产,但由于该产品主要用于产品测试以及为后续的研发提供支持,其并不能满足车规级的可靠性要求,因此下图并未包含 Aeries I。而其第二代产品 Aeries II目前公开数据有限,具体能否实现预期的性能仍有较大的不确定性。AEye主打 AI驱动的智能传感平台 4Sight,其单独的激光雷达产品目前是通过汽车零部件供应商大陆集团完成汽车级标准的制造、验证和测试,预计将于 2024年实现量产。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -45-行业深度研究报告行业深度研究报告 表表 15、八大激光雷达企业旗舰产品参数对比、八大激光

152、雷达企业旗舰产品参数对比 厂商 主力车用产品 核心技术路线 波长 发射方案 接收方案 扫描方案 测距算法 线数/等效线数*最大探测距离 探测距离(10%反射率)测量精度 视场角(HxV)角分辨率(HxV)点频 pts/s*最高帧率 功耗 尺寸(HxWxDmm)量产时间 Luminar Iris 二维转镜/ToF 1550nm 光纤激光器 APD 二维转镜 ToF 最高300 600m 250m 1cm 120 x26 最低0.1x0.1 0.9M 30Hz 25W 54x320 x106 2022 年底前生产就绪 Velodyne Alpha Prime(VLS-128)机械旋转式/ToF 9

153、03nm 未知 APD 机械旋转 ToF 128 245m 220m 3cm 360 x40 0.2x0.11 2.4/4.8M 20Hz 22W 141.3x165.5x165.5 2021 Innoviz InnovizOne MEMS/ToF 905nm 未知 未知 MEMS ToF 256 250m 100m 3M 20Hz-45x111.4x97.9 22Q2 InnovizTwo MEMS/ToF 905nm 未知 未知 MEMS ToF 最高800 300m 200m-120 x40 最低0.05x0.05-20Hz 19W 50 x137x128-Ouster OS2-128

154、机械式Flash/ToF 865nm VCSEL SPAD 机械FLASH ToF 128 240m 80m90%DP*8cm 360 x22.5 最低0.18x0.18 0.6/2.6M 20Hz 18-24W 98.9*119.6*119.6 2021 DF 系列 Flash/ToF-VCSEL SPAD Flash ToF-200m 200-13M-25Q3(预计)Aeva Aeries II FMCW-未知 未知 Flash FMCW-500m-2024(预计)AEye 大陆HRL131 MEMS/ToF 1550nm 光纤激光器 未知 MEMS ToF-1000m 300m-128x

155、28 0.05x0.075 4M 100Hz 40W 65x185x253 2024(预计)禾赛科技 AT128 一维转镜/ToF 905nm VCSEL SPAD 一维转镜 ToF 128-200M 2cm 120 x25 0.1x0.2 1.54/3.0M 20Hz 18W 47x137x112 21H2(预计)速腾聚创 RS-LiDAR-M1 MEMS/ToF 905nm EEL SiPM MEMS ToF 125 200m 150m 5cm 120 x25 平均0.2x0.2 0.75/1.5M 10Hz 15W 45x110 x108 21Q2 资料来源:各公司官网,VSI Labs

156、,Autonomous Staff,兴业证券经济与金融研究院整理 注:线数/最高等效线数*:垂直最高等效线数可以通过垂直 FOV/垂直角分辨率得出,但其数值高低受多个因素影响,其中包括但不限于:1.垂直方向线数是否均匀分布,2.是否拥有“凝视”功能。最高等效线数作为性能指标的可参考性有限,点频为更加综合的激光雷达性能指标。点频*:部分公司有分别罗列单回波及双回波模式下的点频数 DP*:Detection probability,检出率 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -46-行业深度研究报告行业深度研究报告 综合对比激光雷达企业当前旗舰产品参数与量

157、产进度。综合对比激光雷达企业当前旗舰产品参数与量产进度。我们的判断一:我们的判断一:国内企业国内企业已经打入下游客户供应链已经打入下游客户供应链,短期竞争力短期竞争力领领先先。禾赛科技、速腾聚创、图达通三家国产企业与下游客户合作较为顺利。自 2021年开始,速腾聚创的激光雷达便搭载于 Lucid Air、上汽智己 L7、小鹏 G9等车型;图达通则与蔚来汽车深度绑定,蔚来 2022年发布的 ET7、ES7、ET5均会标配图达通激光雷达;禾赛科技则与理想汽车建立合作,半固态激光雷达 AT128将会搭载在理想 2022年旗舰车型理想 L9上。图图 56、蔚来蔚来 ET7 上搭载了一颗图达通的激光雷达

158、上搭载了一颗图达通的激光雷达 资料来源:公司官网,兴业证券经济与金融研究院整理 图图 57、理想、蔚来、小鹏激光雷达对比理想、蔚来、小鹏激光雷达对比 资料来源:AutoLab,兴业证券经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -47-行业深度研究报告行业深度研究报告 我们的判断我们的判断二二:Luminar 产品综合性能最强产品综合性能最强且即将实现量产且即将实现量产。激光雷达产品的优异性能是帮助 Luminar成为目前最受资本市场青睐车载激光雷达公司的关键因素,在 10%反射率下高达 250米的探测距离以及正负 1厘米的探测精度使得多

159、家下游大型车企与其达成战略合作协议。Luminar产品的高性能需要依仗高成本的 1550nm 光纤激光器以及InGaAS 探测器,先前市场对于 Luminar Iris 的降本空间以及规模量产能力仍存有一定疑虑,但 Luminar目前正在如火如荼进行中的产业链垂直整合正在帮助实现大幅降本,未来有望实现 100 美元的 BOM目标。量产进度方面,Luminar计划在 2022年底量产其旗舰产品 Iris,并在 2023年搭载于量产车型沃尔沃 XC90与 Polestar 3,并更进一步计划在 2023年下半年将产能提升至 25万台。图图 58、Luminar 新生产设施有望最终达到新生产设施有望

160、最终达到 25 万件激光雷达的万件激光雷达的年年产能产能 资料来源:Luminar,兴业证券经济与金融研究院整理 我们的判断我们的判断三三:AEVA Aeries II 和和 Ouster DF 系列量产系列量产将开启将开启技术之技术之争争。采用 FMCW技术的 AEVA Aeries II预计在 2024 年量产,Ouster DF系列产品将于 2025 年量产。预计中期 2025年的激光雷达市场将以全固态 Flash方案以及成熟 FMCW方案的竞争作为主旋律。3.2 长期来看,长期来看,技术水平决定企业能否长期保持竞争力技术水平决定企业能否长期保持竞争力 量产能力及技术优越性共同决定企业量

161、产能力及技术优越性共同决定企业盈利能力盈利能力,中长期时间线下各激中长期时间线下各激光雷达企业面临技术路线统一的发展趋势,无法实现向全固态式激光光雷达企业面临技术路线统一的发展趋势,无法实现向全固态式激光雷达方案转变的企业将逐渐退出车用激光雷达市场。雷达方案转变的企业将逐渐退出车用激光雷达市场。尽管目前已经实现量产或即将实现量产的激光雷达产品皆为机械式或半固态产品,当 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -48-行业深度研究报告行业深度研究报告 下主流半固态主激光雷达方案在未来将无法满足车企对于优异探测性能以及稳定工作能力的超高要求,因此以 Flash

162、 为首的纯固态方案将会是成为激光雷达市场主流。具体收发模组方面,以 Luminar为典型代表的“1550nm 光纤激光器+InGaAs 探测器”方案在即将实现量产的同时还具备了行业领先的技术壁垒,叠加对多家上游核心零部件厂商的纵向收购,Luminar已经具备一定的成本把控能力,因此有望在行业内持续保持强竞争力。相较而言,850/865nm 波长技术方案虽凭借成熟的硅光技术拥有先天的制造成本优势,但由于受人眼安全功率限制所带来的有限探测距离缺陷使得其较难赢得汽车 OEM 的定点。但 Ouster 及禾赛科技在激光雷达发射端所采取的的 VCSEL技术行业向全固态激光雷达方案发展的不可逆趋势,未来重

163、点关注 VCSEL 方案激光器在更高波段的使用以及OPA 激光雷达的商业化进程。此外,FMCW 相较于 dToF方案在探测精确性以及实时速度检测方面的优势有望助力其在未来发展成为主流测距原理。综上所述,我们认为未来激光雷达行业的竞争本质上是技术优劣性的竞争,产品优异的综合性能将成为推动成本进一步下探的关键因素。3.3 3.3 中长期两个决定激光雷达企业发展的因素,我们认为国产激光雷中长期两个决定激光雷达企业发展的因素,我们认为国产激光雷达产业链将高速发展并带动国产激光雷达品牌实现弯道超车,具体三达产业链将高速发展并带动国产激光雷达品牌实现弯道超车,具体三点理由如下:点理由如下:1)国内企业靠近

164、下游市场且对激光雷达接受度高,国内企业靠近下游市场且对激光雷达接受度高,2022 年下半年即年下半年即将大规模上量。将大规模上量。在汽车智能化及大力推广新能源汽车的大环境下,为提高产品的竞争力,相较于国外老牌汽车企业,国内新老车企对于激光雷达这类“新事物”的接受程度更高。2022 年开始逐渐有配备图达通的 ET7、配备 Livox 的小鹏 P5 等车型上市,2022年下半年还有配备禾赛科技产品的理想 L9等车型上市,2022 年下半年装机的激光雷达数量将成倍提高。在中短期内我们认为华为在阿维塔、极狐、长城等车企的订单将帮助华为成为国内出货量最大的激光雷达企业,其次是拥有较多客户的速腾聚创、图达

165、通、禾赛科技。国外企业 Luminar出货量相对较高,但与国内企业相比依然差距巨大。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -49-行业深度研究报告行业深度研究报告 表表 16、各激光雷达企业、各激光雷达企业分车企分车企年度出货量预测年度出货量预测(台(台/年)年)Aeva Ibeo Innoviz Livox Luminar 法雷奥 禾赛科技 速腾聚创 图达通 华为 Lucid 12,000 阿维塔 180,000 奥迪 未知 未知 宝马 60,000 奔驰 132,000 本田 12,000 飞凡汽车 18,000 高合 3,600 广汽埃安 36,0

166、00 极狐 72,000 极星 48,000 集度 7,200 理想 108,000 路特斯 24,000 24,000 哪吒 18,000 上汽智己 60,000 威马 28,800 蔚来 204,000 沃尔沃 36,000 小马智行 400 小鹏 120,000 120,000 长安 24,000 长城 18,000 96,000 客户数(家)1 1 1 1 4 3 4 5 1 5 可探测年化订单 未知 18,000 60,000 120,000 102,400 144,000 142,800 280,800 204,000 390,000 资料来源:公司公告,兴业证券经济与金融研究院整

167、理 注:激光雷达出货量基于车型销量推算 2)产学研一体化打通行业上中下游,国内企业研发能力日益增强。)产学研一体化打通行业上中下游,国内企业研发能力日益增强。目前国内激光雷达头部企业多将中心放在前瞻性的半固态及全固态激光雷达技术路线上,企业与科研机构及学校的一体化协作为技术创新提供源源不断的动力。据 2020 年底佐思汽研的统计,在激光雷达专利数量最多的 28家的机构中,中国企业和大学的上榜数量达 13家。根据车用激光雷达 2018至 2021 年的专利地图也可以发现禾赛科技、速腾聚创、文远知行、舜宇光学科技等企业依然成为行业的 IP 挑战者以及潜在 IP 挑战者。具体企业专业方面,禾赛科技凭

168、借自主研发的微振镜和波形加密技术引领传感器创新的发展方向,公司在全球范围内均有专利布局,客户遍布全球 23 个国家和地区的 70+座城市;速腾聚创,获得得超过 600项专利,其产品技术的领先建立在多学科多层级的技术积累之上;华为激光雷达专利累计 67 个(2016年-2020 年末),包括激光发射与接收、扫描系统和信息处理。在关键的发射端、接收端、处理端三个零部件。国内优秀企业正在不断向上打破国外技术垄断。在 EEL器件方面有炬光科技、海创光电、长光华芯为典型布局企业。VCSEL器件方面国内代表公司包括长光华 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -50

169、-行业深度研究报告行业深度研究报告 芯、炬光科技、瑞识科技。探测器方面国内公司近年来发展迅速,产品性能正在向行业巨头发起追赶,有望通过布局高端 SPAD/SiPM 方案实现弯道超车,典型企业包括芯视界、灵明光子、飞芯电子。图图 59、2018 年以后国内厂家成为专利地图中强有力的竞争者年以后国内厂家成为专利地图中强有力的竞争者 资料来源:Knowmade,兴业证券经济与金融研究院整理 表表 17、激光雷达专利的所属机构排名(激光雷达专利的所属机构排名(Top28)公司 专利数量(个)公司 专利数量(个)罗伯特博世有限公司 568 中国科学技术大学 139 伟摩有限责任公司 408 株式会社电装

170、 136 三菱电机株式会社 381 高通股份有限公司 133 深圳市速腾聚创科技有限公司 360 电装波动株式会社 131 福特全球技术公司 264 深圳市大疆创新科技有限公司 127 上海禾赛光电科技有限公司 248 中国科学院合肥无知而学研究所 119 通用汽车环球科技运作有限责任公司 217 哈尔滨工业大学 111 深圳市镭神智能系统有限公司 217 北醒(北京)光子科技有限公司 108 北京万集科技股份有限公司 196 安波福技术有限公司 100 百度在线网络技术(北京)有限公司 187 浙江大学 99 Luminar 177 株式会社小糸制作所 98 威力登激光雷达有限公司 165

171、北京理工大学 97 日本先锋公司 151 现代自动车株式会社 95 武汉大学 150 丰田自动车株式会社 87 资料来源:佐思汽研,兴业证券经济与金融研究院整理 3)国内车企与国内激光雷达厂家配合度更高。)国内车企与国内激光雷达厂家配合度更高。制造具备优异性能的激光雷达与提供配套融合方案自动驾驶解决方案是两种截然不同的工作,高性能的激光雷达提供的是感知端的系统,然而有效处理来源于 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -51-行业深度研究报告行业深度研究报告 激光雷达巨量数据对于大部分车企而言并不是一件易事。一套完善的自动驾驶解决方案重点需要解决决策层的

172、多传感器数据的融合问题以及通过芯片及算法实现行为规划和运动规划,这部分功能的实现需要车企与激光雷达整机厂进行深度合作以最大能力发挥激光雷达的性能。目前国外激光雷达企业较难为中国车企提供这类定制化的服务支持,因此中国车企如希望采用外国企业的软件则需要花费额外的时间及金钱开销。而中国激光雷达企业的可提供的定制化服务能力有利于它们与国外公司竞争。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -52-行业深度研究报告行业深度研究报告 4 4、国内外国内外激光雷达整机厂激光雷达整机厂竞争格局及竞争格局及梳理梳理:现阶段美国有七家采用不同技现阶段美国有七家采用不同技术路线的

173、激光雷达上市公司,我们认为术路线的激光雷达上市公司,我们认为其股价走势代表美国资本市场对其所代表的激光雷达技术路线的偏其股价走势代表美国资本市场对其所代表的激光雷达技术路线的偏好。好。总体来看,美股激光雷达企业(Luminar、Velodyne、Ouster、Innoviz、Aeva、AEye、Cepton)上市以来股价一路走低。我们认为,股价下行的本质原因在于以下两点:1、激光雷达量产时间及产量不及预期:这几家上市的激光雷达企业均处于核心产品的研发实验阶段,仅有 Ouster和 Velodyne两家企业在非车用领域实现交付。2、竞争格局不断恶化、美国市场较小同时中国市场难以进入:美国特斯拉采

174、用纯视觉路线,其他企业对自动驾驶需求较低由此导致美国潜在市场较小。中国激光雷达企业更贴近市场,可以较快响应市场需求,由此有较强量产能力,故国内整车厂倾向于选择国内激光雷达产品,美国企业跨洋获得中国车企订单较难;同时美国整车厂订单也逐渐被中国企业获得,比如北美电动车品牌 Lucid 选择的是速腾聚创的激光雷达。分散来看,个股市值中 Luminar市值最高,我们认为主要原因是市场认可其“1550nm 光纤激光器+InGaAs 探测器”的技术路线;而且公司与吉利控股集团旗下整车厂合作较为顺畅,2023年初即可实现批量交货,量产进度和前景展望为所有企业中最优。另外 AEVA收入较低且产品量产较晚,但市

175、值依然排名第二,我们认为这是资本市场对其FMCW技术方向的认可,给予的技术溢价。而后的 Innoviz与宝马、大众合作较为顺利,客户阵容较为强大,但其市值不如 AEVA,表示市场不满足其 905nm 和 MEMS 的路线。而后的 Ouster市值较低,仅为 Luminar的 1/10,我们认为这是因为当前 Ouster的激光雷达产品使用 850nm 波长,该波长探测距离有限,市场认为其无法作为自动驾驶激光雷达主雷达。Velodyne市值最低原因是因为机械式激光雷达技术路线不适合车用,市场认为其前景有限。表表 18、美股、美股 7 大激光雷达企业上市后股价表现大激光雷达企业上市后股价表现 代码

176、名称 代表路线 市值(亿美元)收盘价(美元)上市后最低价(美元)上市后最高价(美元)上市后最高回撤 当前回撤 最大回撤后反弹幅度 LAZR.O Luminar 1550nm、光纤激光器、二维转镜 35.3 9.9 5.6 47.8-88.3%-79.4%76%AEVA.N AEVA FMCW、Flash 9.3 4.3 2.5 21.8-88.7%-80.4%73%请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -53-行业深度研究报告行业深度研究报告 INVZ.O Innoviz 905 nm、MEMS 8.1 6.1 2.9 17.8-83.7%-65.9%1

177、09%LIDR.O AEYE 1550nm、MEMS 4.1 2.6 1.7 14.5-88.5%-82.1%56%OUST.N Ouster Flash 3.3 1.8 1.5 17.7-91.4%-89.8%19%CPTN.O Cepton MMT 2.9 1.9 1.0 80.2-98.7%-97.7%84%VLDR.O Velodyne 机械式 3.5 1.6 0.8 32.5-97.5%-95.1%93%资料来源:Wind,兴业证券经济与金融研究院整理*市值与收盘价截止 2022 年 8 月 10 日 图图 60、美股、美股 7 大激光雷达企业股价走势大激光雷达企业股价走势(2020

178、.07-2022.08)资料来源:wind,兴业证券经济与金融研究院整理 4.1.1 Luminar(LAZR.O):1550nm 高性能方案助力激光雷达前装上高性能方案助力激光雷达前装上车,车,上游不断上游不断垂直整合促进成本下探,垂直整合促进成本下探,下游绑定吉利控股集团下游绑定吉利控股集团拥有稳拥有稳定定客户客户 Luminar 成立于 2012 年,其主要技术路线为 1550nm+磷化铟光纤激光器+砷化铟镓(InGaAs)探测器+半固态激光雷达。其核心产品Luminar Iris 在激光器上的创新使其获得了主流汽车 OEM 的认可,具体表现在 1550nm 波段的选择使得激光能够在保障

179、人眼安全的前提下以更高的功率发射。通过配套使用技术要求更高的 InGaAs探测器,Luminar Iris 激光雷达拥有测距距离远、测距精度高等优异性能。在行业仍在探索最优技术路线之时,Luminar在激光器及探测器方面的技术创新是对几乎所有激光雷达收发模组核心零部件的技术创新,无论最终选择何种技术路线,功率的提升都将帮助实现更强的探测性能,因此“1550nm+InGaAs 探测器”方案帮助 Luminar在行业内建立了较高的技术壁垒。0.00005.000010.000015.000020.000025.000030.000035.000040.000045.0000LuminarAEVAI

180、nnovizAEYEOusterCeptonVelodyne 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -54-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 61、Luminar 激光雷达架构与传统机械旋转激光雷达架构对比激光雷达架构与传统机械旋转激光雷达架构对比 资料来源:Luminar,兴业证券经济与金融研究院整理 Luminar 已经实现对激光雷达上游核心组件产业链的垂直整合已经实现对激光雷达上游核心组件产业链的垂直整合。公司于 2017年收购上游定制信号处理芯片设计厂商 Black Forest Engineering(BFE),后又于 2021年及 20

181、22年完成了对上游接收器及激光器企业 Optogration 及 Freedom Photonics 的收购。通过收购长期合作的关键上游公司,Luminar希望以此最大程度地降低创新材料及技术对于产品高昂的制造成本。产能方面,公司计划在 2023 年下半年达到 25万台/年的产能。表表 19、Luminar 已收购企业及供应链制造合作企业已收购企业及供应链制造合作企业 上游收购企业上游收购企业 时间 被收购公司 主要产品 目的 2017 年 Black Forest Engineering 定制混合信号 ASIC 设计 在不妥协性能的同时降低接收器的生产成本 2021 年 Optogratio

182、n 高性能 InGaAs 接收器芯片 为后续规模化量产保障核心 IP 和供应链稳定 2022 年 Freedom Photonics 高功率激光器、光子集成电路技术 进一步优化激光雷达产品性能、降低成本 关键供应链制造合作伙伴关键供应链制造合作伙伴 合作公司 合作内容 Fabrinet(上游核心供应商)激光雷达关键零部件生产 Celestica(后端组装工序承包商)激光雷达整机组装和测试 资料来源:Luminar,兴业证券经济与金融研究院整理 公司公司客户众多并客户众多并吉利控股集团组成联盟吉利控股集团组成联盟,2023 年年产品产品即将落地即将落地,前景,前景广阔广阔。截至当下,Lumina

183、r已与丰田、沃尔沃、奔驰、日产等大型车企建立了研发合作关系,未来有望借助在合作项目数量上的优势实现企业高速发展。在众多的客户中,Luminar与吉利控股集团合作尤为密 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -55-行业深度研究报告行业深度研究报告 切。在 2023年初,Luminar Iris将会在沃尔沃下一代旗舰 SUV XC90和 Polestar的旗舰 SUV Polestar 3 上量产,同时 Luminar 还投资了吉利旗下的汽车智能化公司亿咖通。图图 62、Luminar 主要合作伙伴主要合作伙伴 图图 63、日产、日产 ProPILOT 自

184、动驾驶辅助系统于车顶部自动驾驶辅助系统于车顶部署署 Luminar Iris 激光雷达激光雷达 资料来源:Luminar,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Luminar,CNET,兴业证券经济与金融研究院整理 4.1.2 Aeva(AEVA.N):专注芯片化:专注芯片化 FMCW 方案激光雷达方案激光雷达 Aeva 成立于 2017年,公司致力于通过使用 FMCW 技术路线为自动驾驶汽车及其他领域开发下一代传感和感知技术,公司产品包括 Aeries I及 Aeries II。Aeva的 FMCW芯片级激光雷达(LiDAR-on-chip)技术是汽车行业首个提供远距离探测性能和即时测速的

185、技术,其中公司第一代产品 Aeries I是全球首个可以满足汽车及工业领域感知需求的 4D激光雷达感知系统,通过采用非市场主流但技术更为超前的 FMCW测距原理,Aeva的感知系统将激光雷达、相机及其他电子器件集成到单个系统中以产出极其丰富的感知数据。与摄像头、毫米波雷达及传统 3D TOF技术激光雷达相比,Aeva的 4D激光雷达是理论上唯一能满足所有感知要求的传感器方案。FMCW 激光雷达可根据多普勒效应直接判断动态物体,未来有可能颠激光雷达可根据多普勒效应直接判断动态物体,未来有可能颠覆行业。覆行业。Aeva选择的 FMCW路线目前仍存在技术路线难度高以及生产制造成本高的问题,但方案本身

186、具备的长有效探测距离、可获取速度维数据以及抗干扰能力强的优势有望提升 FMCW 方案未来的渗透率。而 Aeva 也有望凭借在 FMCW方案提前布局的优势在激光雷达市场的竞争中胜出一筹。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -56-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 64、FMCW 技术与技术与 ToF 的区别的区别 图图 65、Aeva 的的 4D 激光雷达理论性能优异激光雷达理论性能优异 资料来源:Aeva,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Aeva,兴业证券经济与金融研究院整理 FMCW 硅光芯片硅光芯片化有利于减小尺寸、降低成本,提升性能

187、、集成度、化有利于减小尺寸、降低成本,提升性能、集成度、一致性与可靠性。一致性与可靠性。相较于 ToF 测距法,当前市场 FMCW 激光雷达大多处于概念机的阶段,且大多采用分立的光学组件,分立组件通常尺寸较大,随之而来的还有系统可靠性、生产成本、功耗等诸多问题。比起 ToF激光雷达,FMCW激光雷达在抗干扰、灵敏度、动态范围、信息获取等方面有一定的优势。当前基于成熟 CMOS 工艺的硅基光电子技术已广泛应用于通信系统,将硅基光电子技术应用到 FMCW 系统可以很大程度减小光学信号处理模块的尺寸并降低功耗,提升系统的性能、集成度、一致性与可靠性。目前 Aeva 的 4D 激光雷达芯片模组已经实现

188、将激光发射器、光学元件和接收器等核心组件集成到单颗硅光子芯片上。图图 66、Aeva 开创性的硅光子设计不使用任何光纤开创性的硅光子设计不使用任何光纤 资料来源:Aeva,兴业证券经济与金融研究院整理 与多家产业链上游企业深度合作,与多家产业链上游企业深度合作,Aeva 第二代产品第二代产品已已于于 2022Q2 交付交付验证验证。目前 Aeva已与先进精密光学和电子制造服务领先供应商Fabrinet 及全球最大的汽车 Tier 1之一采埃孚(ZF)建立生产合作伙伴 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -57-行业深度研究报告行业深度研究报告 关系。根

189、据协议,Aeva将使用 Fabrinet 在泰国的一条产线以生产 Aeva第三代的 4D激光雷达芯片模组,Fabrinet 同时将帮助 Aeva的芯片模组实现产能爬坡。根据 Aeva与采埃孚的合作协议,Aeva负责其激光雷达感知系统的核心传感功能、性能及算法,采埃孚负责生产符合汽车主机厂要求的车规级传感器。此外 Aeva也已宣布与尼康达成战略合作,此举有望帮助具有微米级测量能力的调频连续波(FMCW)4D 激光雷达(LiDAR)应用于高精度工业自动化以及计量应用,加快 Aeva产品向工业应用领域的扩张。目前 Aeva Aeries II的首个单元已成功制造,初步系统及性能验证也已完成。根据公司

190、第二季度最新的信息,首个 Aeries II单元已于第二季度成功向客户交付。图图 67、Aeva 正在快速推进开创新技术的市场化进度正在快速推进开创新技术的市场化进度 资料来源:Aeva,兴业证券经济与金融研究院整理 4.1.3 Innoviz(INVZ.O):车规级:车规级 MEMS 方案先行者,大规模上车即方案先行者,大规模上车即将实现将实现 Innoviz 成立于 2016年,四位联合创始人均来自以色列国防军情报部队精英技术部门,其发展得到了顶级战略合作伙伴和投资者的支持,包括软银风险投资(SoftBank Ventures Asia)、三星(Samsung)、麦格纳国际(Magna I

191、nternational)等。Innoviz采取的主要路线为 MEMS 半固态路线,产品包括 InnovizOne、InnovizTwo、Innoviz360 及感知软件。目前 Innoviz的主打产品InnovizTwo 主要聚焦 L2+级别的自动驾驶,InnovizTwo 与前代产品使用了同样的 950nm 激光器技术以及专利 ASIC,不同之处在于探测器的光子探测效率更高、扫描模组有所改进以及激光发射器数量减少,经过结构及制造过程简化后的 InnovizTwo 激光雷达可以在提高性能的同时降低 70%的成本。由于硬件支持 L3甚至 L4级自动驾驶,因此Innoviz计划未来通过软件升级的

192、方式帮助车辆实现 L3级自动驾驶。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -58-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 68、Innoviz 计划用软件升级的方式实现从计划用软件升级的方式实现从 L2+向向 L3/L4 级别自动驾驶的跨越级别自动驾驶的跨越 资料来源:Innoviz,兴业证券经济与金融研究院整理 作为业界首家将作为业界首家将 MEMS 激光雷达推向汽车消费市场的公司,激光雷达推向汽车消费市场的公司,Innoviz激光雷达性能强且制造成本相对低的特点使得其较早地就与大型汽车激光雷达性能强且制造成本相对低的特点使得其较早地就与大型汽车OEM

193、达成了合作。达成了合作。早在 2018 年 Innoviz便已宣布通过 Tier1麦格纳与宝马达成了合作拿到了宝马 iX 定点,然而 Innoviz与宝马的合作并非一帆风顺。虽然宝马 iX已顺利于 2021年发售,但原先计划部署的InnovizOne激光雷达并未出现在宝马 iX的配置单上。根据目前宝马今年 4月份公布的最新消息,Innoviz的激光雷达将被部署在宝马新 7系的前格栅上,这将是宝马首台搭载激光雷达的量产车型,目前全新一代宝马 7系/i7近期已在德国丁戈尔芬工厂量产下线,预计今年 10月起陆续交付。从 2018年宣布达成合作到 2021年上车宝马 iX车型的推迟再到计划于新 7系上

194、车,Innoviz与宝马合作的波折也反映了拿到 OEM定点与实际交付间仍存在较大的未知数。Innoviz于季报中列举的风险中也提及了与宝马 L3项目的合作顺利与否将对公司的业务有重大影响。为规避过度依赖单一汽车市场的不确定风险,Innoviz目前也正在研发针对汽车及非汽车市场的全视角激光雷达产品 Innoviz360,未来有望以此提升公司非汽车业务板块的市场份额。图图 69、Innoviz 产品涉及所有激光雷达行业产品涉及所有激光雷达行业 图图 70、Innoviz 公司的产品发展路径公司的产品发展路径 资料来源:Innoviz,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Innoviz,兴业证券

195、经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -59-行业深度研究报告行业深度研究报告 4.1.4 AEye(LIDR.O):软件定义商业模式下的多传感器融合方案先驱:软件定义商业模式下的多传感器融合方案先驱 自适应高性能激光雷达解决方案供应商自适应高性能激光雷达解决方案供应商 AEye由具备国防领域背景的由具备国防领域背景的现现 CTO Luis Dussan 于于 2013 年在加州创立,公司旨在打造一个比人眼年在加州创立,公司旨在打造一个比人眼和视觉皮层表现更好的人工智能驱动传感系统。和视觉皮层表现更好的人工智能驱动传感系统。公司创建

196、初期 Aeye便创新性地提出了 iDAR(Intelligent Detection and Ranging,智能探测及测距)系统,iDAR 在设计时便采用了国防产业中的自动锁定技术以及仿生学技术。AEye 目前目前的主要产品为的主要产品为 AI 驱动的智能传感平台驱动的智能传感平台 4Sight,4Sight 基于基于完整的完整的 iDAR 软件平台,旨在利用软件平台,旨在利用 AI 技术对多传感器信息进行优化融技术对多传感器信息进行优化融合以解决独立传感器合以解决独立传感器融合困难融合困难的问的问题。题。总体而言,相较于传统激光雷达方案,AEye搭载自适应激光雷达的 4Sight平台具备以

197、下优点:1)单颗雷达可以通过软件设定为客户提供多种特定的集成及封装方案,在不影响激光雷达性能的同时赋予整车厂更高的灵活性,2)AEye的软件平台可对多传感器数据进行前融合处理,例如除处理激光雷达的点云数据外还能同时融合高精地图数据、摄像头图像数据以及 IMU 数据,3)使用收发分置架构,通过分离发射与接收光路以避免同轴光干扰问题,叠加高功率 1550nm 光纤激光器,进一步提升光学性能,4)采用直径为 1mm 的 MEMS 振镜,远小于竞品 3-10mm 的平均水平,相较同业公司的 MEMS 方案在高谐振频率、低惯性等指标上具备明显优势。图图 71、AEye 传感平台的格栅及车顶集成方案传感平

198、台的格栅及车顶集成方案 图图 72、AEye 的多传感器融合方案及软件模块的多传感器融合方案及软件模块 资料来源:AEye,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:AEye,兴业证券经济与金融研究院整理 第三方测试检验产品性能,四项关键性能指标远超当下主流产品。第三方测试检验产品性能,四项关键性能指标远超当下主流产品。根据专注于主动安全和自动控制技术的应用研究公司 VSI Labs 对 AEye iDAR 平台的性能测试结果,AEye iDAR 实现了其所宣传的四个激光雷 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -60-行业深度研究报告行业深度研究报告 达

199、关键性能指标的数据,具体测试结果如下:距离(于 1018米 10Hz帧速率的情况下识别货车及 SUV、分辨率(在 200米的距离下实现水平及垂直 0.025 的分辨率,即点云密度为 1600点每平方度)、扫描速度(最高帧速率可超过 200Hz)、传感器集成灵活性(安装于例如挡风玻璃的第一表面后仅会导致小于 10%的性能降低)。根据研究结果,VSI Labs 验证了相较于市场上的主流激光雷达产品,AEye的iDAR 平台可以实现“超过 4 倍的探测距离,超过 5 倍的分辨率,扫描速度超过目前市场上激光雷达设备 10倍”的惊艳数据。图图 73、AEye iDAR 产品的性能测试部分结果示意图产品的

200、性能测试部分结果示意图 资料来源:VSI Labs,兴业证券经济与金融研究院整理 4.1.5 Ouster(OUST.N):“VCSEL+SPAD”全固态全固态 Flash 方案推广者方案推广者 Ouster 成立于 2015年,是全球首家研发并量产数字激光雷达的公司,公司致力于打造高可靠性、小体积、低成本的激光雷达产品。Ouster开创性地采取了近似于 Flash 的技术路线,并通过全集成、全半导体的设计使得 Ouster仅用两颗芯片便取代了传统激光雷达中堆积的上百个激光发射器和接收器。具体产品架构方面,Ouster激光雷达的发射端(VCSEL)和接收端(SPAD)都已做成芯片级部件,再加上

201、一个驱动器和主板便可组装成激光雷达整机。简化的结构使得过车规的难度大幅降度,激光雷达的成本控制问题对于 Ouster方案而言也不再是个难题。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -61-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 74、Ouster 数字激光雷达拥有高度简化的架构数字激光雷达拥有高度简化的架构 资料来源:Ouster,兴业证券经济与金融研究院整理 苹果背书苹果背书“VCSEL+SPAD”技术路线加快产业链发展,专利技术帮助技术路线加快产业链发展,专利技术帮助Ouster 改善探测性能不足。改善探测性能不足。苹果在 Ipad Pro产品上也使用

202、了“VCSEL+SPAD”方案的激光雷达以提供更精确的环境 3D深度信息以改善 AR 体验。相较于苹果采用的相对较基础及简单的“VCSEL+SPAD”方案(探测距离最远仅 5米),Ouster在同样的技术基础上研发了一个更加先进的、自有专利的光学系统使得探测性能大幅提升。苹果对于 VCSEL和 SPAD的应用是对 Ouster技术路线的强有力背书,同时也将刺激产业链企业加大投入,这将直接利好处于产业链中游的 Ouster持续降本。图图 75、2020 款款 iPad Pro 采用采用“VCSEL+SPAD”方案方案的激光雷达的激光雷达 图图 76、Ouster 产品比消费级产品性能更加优异产品

203、比消费级产品性能更加优异 资料来源:Ouster,i-micronews,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Ouster,iFixit,兴业证券经济与金融研究院整理 VCSEL 激光器受功率限制无法实现远距离探测,产品有效探测距离低激光器受功率限制无法实现远距离探测,产品有效探测距离低是束缚是束缚 Ouster 产品实现乘用车前装上车的核心因素。产品实现乘用车前装上车的核心因素。不同于市面上常见的 905nm 及 1550nm 方案,Ouster选择 850nm 方案的主要原因为 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -62-行业深度研究报告行业深

204、度研究报告 850nm 波段 VCSEL商用化程度最为成熟且接收端使用的硅基材料对近红外光更为敏感。但受限于 850nm 方案较低的人眼安全功率,目前OS 系列产品的最远探测距离为 240 米,且根据 2020 年 Ouster公布的第二代激光雷达数据,公司目前等效线数最高的 OS1-128 激光雷达的有效探测距离为 50m,即最远可以在 50m 的距离接收到来自一个身高1 米 8的行人的 4行点云反馈,因此我们认为有效探测距离有限是限制Ouster激光雷达作为前向激光雷达上车的根本原因。目前 Ouster产品性能的提升主要依靠硅基 CMOS 技术的快速发展、等效线数的提升以及 SoC 及固件

205、的更新,具体体现在自 2015 年 Ouster首次设计了数字激光雷达之后其 VCSEL和 SPAD的性能已提升了十倍,因此 Ouster产品可以在不改变核心技术的前提下实现性能增长也是其创新方案的一大优点。此外,如能在收发端采用如 905nm 的更高波长的芯片化方案,Ouster产品也将受益于更高功率激光所带来的的性能提升。目前Ouster所发布的 5个硬件版本中仅有 2017年 12月首次发布的 OS1 系列激光雷达所搭载的第一代硬件是采用 855nm 波长,此后的 Rev C、Rev D、Rev 05、Rev 06 四代硬件都使用 的 865nm 波长。图图 77、Ouster 第二代第

206、二代 OS1 的探测性能有限的探测性能有限 图图 78、Ouster 历代激光雷达历代激光雷达 SoC 性能示意图性能示意图 资料来源:Ouster,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Ouster,兴业证券经济与金融研究院整理 产品降维推动技术验证及量产,多下游领域同产品降维推动技术验证及量产,多下游领域同时发力时发力,毛利率毛利率维持在维持在30%。Ouster虽志在生产全固态 Flash激光雷达,但由于全固态产品的落地仍存在一定难度,目前宣布已实现全型号量产的 OS 系列激光雷达本质上还是其全固态方案的降维产品,即采用 Flash 技术的旋转式激光雷达。产品降维帮助 Ouster快速

207、实现了产品的量产并率先抢占对距离及探测精度要求相对较低的采矿、仓储等细分领域的市场,在产品及技术得到市场验证的同时还维护了企业现金流的健康。自公司成立以来激光雷达出货量已经突破 10,000台,同时自 2021 年第四季度以 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -63-行业深度研究报告行业深度研究报告 来,公司毛利率一直维持在 30%以上,是美国第一家毛利为正的激光雷达企业。此外,Ouster拥有多样化的客户群体且目前的营收对于单一客户的依赖性小,截至 2022 年第一季度 Ouster已达成 72个战略客户协议(Strategic Customer

208、Agreements、SCAs)。此外,根据 2021 年的财报,Ouster 2021年全年共向超过 50个国家的 600 个客户出售了传感器,且其中不存在任何一个收入占比超 10%的客户。这意味着Ouster相对其他公司而言更不容易受到与下游大公司合作更改或延期所带来的负面影响。公司核心产品线是公司核心产品线是 DF 系列全固态激光雷达,预计上市时间在系列全固态激光雷达,预计上市时间在 2025年。年。DF系列激光雷达由 5个激光雷达组成,分位短距、中距、长距三种规格,可配置在整车前后左右,预计价格在 SOP 时可降至 1000 美金,可在 1秒钟之内生成 1300 万个点云数据。图图 7

209、9、Ouster 目前有目前有 OS 及及 DF 两条产品线两条产品线 图图 80、Ouster 部分合作伙伴部分合作伙伴 资料来源:Ouster,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Ouster,兴业证券经济与金融研究院整理 4.1.6 Velodyne(VLDR.O):汽车激光雷达领域领先者,:汽车激光雷达领域领先者,转型似乎不顺转型似乎不顺 Velodyne 成立于成立于 1983 年,在汽车激光雷达市场具有明显的先发优年,在汽车激光雷达市场具有明显的先发优势,目前公司的主要营收来源于机械式激光雷达的销售,截至势,目前公司的主要营收来源于机械式激光雷达的销售,截至 2022年年Q2

210、公司已经成功向客户发出超过公司已经成功向客户发出超过 73000 个传感器。个传感器。根据 Yole于 2021年发布的报告,Velodyne 占车用激光雷达市场最高份额。然而,Velodyne 虽最早涉足自动驾驶,但由于其主打产品为机械式结构,Velodyne 2020年第二季度在自动驾驶汽车板块的营收占比已下滑至总收入的四分之一。公司正在谋求技术路线转型,但截止 2022年 8月暂时没有量产项目与公司合作。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -64-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 81、2020Q2 Velodyne 在自动驾驶汽车板块的营

211、收占比已下滑至总营收的四在自动驾驶汽车板块的营收占比已下滑至总营收的四分之一分之一 资料来源:Velodyne 22Q2 财报,兴业证券经济与金融研究院整理 4.1.7 禾赛科技:禾赛科技:“VCSEL+一维转镜一维转镜”方案收获多家车企定点方案收获多家车企定点 禾赛科技成立于 2014年 10 月,是全球自动驾驶及高级辅助驾驶(ADAS)激光雷达的领军企业,同时也是国标 GB/T车载激光雷达性能要求及试验方法的唯一牵头单位(百度为联合牵头单位),为激光雷达行业的规范化发展奠定了坚实的根基。2016 年前禾赛科技的主要产品为激光气体传感器,2016 年后公司在原有激光气体遥感技术的积累下向无人

212、驾驶激光雷达新领域拓展,坚持“长、中、短距兼备,机械、固态方案并进”的产品矩阵,目前已推出AT、Pandar、QT、XT 四个系列的激光雷达产品,应用场景涵盖无人驾驶、高级驾驶辅助、机器人以及车联网等,目前最新一代产品为车规级半固态激光雷达 AT128。表表 20、禾赛科技主要产品矩阵、禾赛科技主要产品矩阵 应用领域应用领域 公司主要产品公司主要产品 产品发布产品发布/对外销售时间对外销售时间 无人驾驶(机械旋转)Pandar40 2017年 4月 Pandar40P 2018年 4月 Pandar40M 2020年 1月 Pandar64 2019年 1月 Pandar128 2020年 9

213、月 PandarQT 2020年 1月 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -65-行业深度研究报告行业深度研究报告 Pandora 2017年 12月 高级辅助驾驶(半固态)PandarGT(MEMS)2019年 1月 AT128(一维转镜)2021年 8月 机器人(机械旋转)PandarXT 2020年 10月 车联网(机械旋转)PandarMind 2020年 8月 资料来源:禾赛科技招股书,兴业证券经济与金融研究院整理 产品性能突出拿下多家车企定点,自建工厂实现大规模量产。产品性能突出拿下多家车企定点,自建工厂实现大规模量产。公司在创业初期走机

214、械旋转的技术路线,推出多款 Pandar 系列机械旋转方案的激光雷达。但中期认知到机械方案的不足后迅速切换技术方向,于2018 推出 MEMS 方案的 Pandar GT,并在 AT128 中采用“多激光器+一维转镜”的技术路线,技术路线的转换可以认为是禾赛科技对转镜式方案更易过车规的考虑。禾赛科技通过与禾赛科技通过与 Lumentum 合作将行业领先的合作将行业领先的 VCSEL 阵列光源用于阵列光源用于AT128 激光雷达上,并凭借其前瞻性大力研发的芯片及算法领域技术激光雷达上,并凭借其前瞻性大力研发的芯片及算法领域技术帮助实现在帮助实现在 AT128 的单个电路的单个电路板上集成板上集成

215、 128 个扫描通道,实现了芯片个扫描通道,实现了芯片化固态电子扫描。化固态电子扫描。AT128激光雷达在避免二维高速机械扫描对产品可靠性和寿命带来的影响的同时还具备行业领先的 10%反射率下 200 米的超强测远能力以及 153万/秒的超高点频。此外,不同于大部分激光雷达企业选择与大型代工厂或 Tier 1合作进行生产,禾赛科技投资近 2亿美元打造规划产能百万台的“麦克斯韦”超级工厂,自建工厂的选择将使得禾赛科技拥有强大的制造能力和品控能力。产品的优异性能以及稳定的大规模供应能力也使得下游车企更倾向于选择禾赛科技AT128 激光雷达,目前 AT128 激光雷达已经拿下理想、集度、高合、路特斯

216、等主机厂总计数百万的量产定点,AT128激光雷达也预计将于今年下半年于“麦克斯韦”超级工厂全面量产交付。图图 82、AT128 产品在前装量产车的安装示意产品在前装量产车的安装示意 图图 83、路特斯、路特斯 Eletre 前后主激光雷达采用前后主激光雷达采用 AT128 资料来源:禾赛科技,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:禾赛科技,兴业证券经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -66-行业深度研究报告行业深度研究报告 4.1.8 速腾聚创:机械式方案入局,高性价比速腾聚创:机械式方案入局,高性价比 MEMS 激光雷达获得广

217、激光雷达获得广泛车企青睐泛车企青睐 速腾聚创(速腾聚创(RoboSense)成立于)成立于 2014年,是全球领先的智能激光雷达年,是全球领先的智能激光雷达系统科技企业,同时也是多线机械旋转雷达产品在国内机器人市场的系统科技企业,同时也是多线机械旋转雷达产品在国内机器人市场的主要供应商之一,目前已完成多轮拥有明星投资方参与的战略投资。主要供应商之一,目前已完成多轮拥有明星投资方参与的战略投资。公司创立初期以研发生产旋转机械式激光雷达为主,2016年后开始自主研发 MEMS 激光雷达,激光雷达产品线包括车规级固态激光雷达RS-LiDAR-M1(以下简称速腾 M1)、超高分辨率 128 线激光雷达

218、 RS-Ruby、高精度近场补盲激光雷达 RS-Bpearl 等。软件方面速腾聚创目前已推出面向 L4+激光雷达感知融合方案的 RS-Fusion-P5、面向低速自动驾驶场景的 RS-P1以及面向车路协同解决方案的 RS-V2X。行业标准制定方面,速腾和万集联合牵头负责 QC/TMEMS 型车载激光雷达汽车行业(推荐性)标准的制定,这也佐证了速腾聚创目前在国内 MEMS 激光雷达领域的领先地位。图图 84、速腾聚创部分明星投资方、速腾聚创部分明星投资方 资料来源:投资界,兴业证券经济与金融研究院整理 打造全球首款智能可变焦激光雷达,旗舰产品率先实现车规量产交打造全球首款智能可变焦激光雷达,旗舰

219、产品率先实现车规量产交付。付。速腾聚创目前的旗舰产品为采用“5组 EEL光源+MEMS”方案的速腾 M1,速腾 M1具备结构极致精简,体积尺寸极小、点云质量出色等优点,且相较于第一代产品,第二代 M1激光雷达具备“凝视”功能,这使得 M1可以实现 0.2 到 0.05 分辨率的智能调控以发现并精准识别障碍物,帮助车辆完成快速响应。且得益于独有专利的核心器件设计以及芯片化设计,速腾聚创极大地降低了 M1的生产成本。为提升量产能力,速腾聚创一方面在 2021年 3月落成了首条车规固态激光雷达产线,其次还通过广泛发展上下游产业链合作伙伴提升交付能力,目前已与德州仪器、立讯集团等公司达成战略合作协议。

220、速腾聚创目前已率先于 2021年 6 月启动向 Lucid 的车规量产交付,此外,目前速腾M1 激光雷达已获得比亚迪、广汽埃安、威马汽车、极氪、路特斯等多 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -67-行业深度研究报告行业深度研究报告 个项目 40余款车型的定点订单,其中广汽埃安 AION LX Plus 分别于车顶以及前轮拱中部安装了三颗速腾 M1激光雷达。图图 85、二维二维 MEMS 芯片智能扫描方案示意图芯片智能扫描方案示意图 图图 86、速腾、速腾 M1 上车广汽埃安上车广汽埃安 AION LX Plus 资料来源:速腾聚创,兴业证券经济与金融

221、研究院整理 资料来源:新出行,兴业证券经济与金融研究院整理 4 4.1.9.1.9 华为华为:前瞻性战略投资:前瞻性战略投资叠加技术积累叠加技术积累助力推出高性能产品助力推出高性能产品 提前布局相关半导体板块,光通讯领域技术提前布局相关半导体板块,光通讯领域技术多年多年积累助力打造激光雷积累助力打造激光雷达产品。达产品。自 2019年 4月成立以来,华为哈勃投资主要开展半导体与集成电路,芯片产业链的投资布局,具体投资布局包括炬光科技、长光华芯、纵慧芯光、南京芯视界、深迪半导体等激光雷达相关企业,强化了自身在智能汽车部件产业的地位。叠加深耕信息与通信技术领域三十多年的经验,华为已建立了第一条车规

222、级激光雷达的试产线,并计划按照年产 10万套/线的目标推进。产品定点情况方面,2020年 12月 21日华为在中国汽车工业协会主办的 T10ICVCTO峰会上首次面向行业正式发布车规级高性能激光雷达产品和解决方案,其中便包括已经上车极狐阿尔法 S 华为 HI版的华为96 线中长距激光雷达。该激光雷达的在 10%反射率下的探测距离为150 米,且水平及垂直方向上的线数皆均匀分布,同时 25Hz的高帧率也助力其成为被多家车企选中的前装激光雷达。目前除极狐阿尔法 S外,已宣布搭载华为激光雷达的车型还包括阿维塔 11、机甲龙及哪吒S。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和

223、重要声明 -68-行业深度研究报告行业深度研究报告 5 5、激光雷达产业链发展趋势激光雷达产业链发展趋势及梳理及梳理 当前激光雷达当前激光雷达产业链产业链方面共有方面共有两两大特征大特征 1.产业产业整合整合、2.国产替代。国产替代。图图 87、激光雷达核心器件国内外代表企业、激光雷达核心器件国内外代表企业(2022.08)资料来源:各公司官网,兴业证券经济与金融研究院整理 产业链垂直整合趋势显著,激光雷达公司产业链垂直整合趋势显著,激光雷达公司往上下游布局加速往上下游布局加速。激光雷达成本过高阻碍激光雷达渗透率,为此激光雷达企业降本需求大。加速上下游布局成为其降低成本的重要措施。传统的激光雷

224、达供应商关系为元器件供应商激光雷达整机厂Tier 1OEM 的链式关系,目前激光雷达企业收购上游零部件供应商并直接向 OEM 供货,成为当前激光雷达行业的一个发展趋势。产业整合最为彻底是 Luminar,其通过收购的方式在激光雷达最核心的三大零部件(发射模组、接收模组、消息处理模组)领域均有布局;同时公司还将价值量较低的组装、测试环节外包给其他合作伙伴。传 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -69-行业深度研究报告行业深度研究报告 统 Tier1均胜电子也战略入股图达通,将于图达通一起设计&建立产线。图图 88、激光雷达行业的、激光雷达行业的供应商关

225、系供应商关系(截止截止 2021.12)资料来源:艾邦智造,兴业证券经济与金融研究院整理 当下国外企业核心技术优势明显,未来国内激光雷达产业发展潜力巨当下国外企业核心技术优势明显,未来国内激光雷达产业发展潜力巨大。大。光学组件方面:目前国内厂商的技术水平已经处于行业领先水平,结合国内制造的成本优势,目前已经可以实现较高的国产替代率,代表性公司包括舜宇光学(02382.HK)、永新光学(603297.SH)。技术壁垒相对较高的激光器及探测器组件方面:虽然性能仍与国外一流产品存在一定差距,但国内生产的零部件性能已可以满足激光雷达的应用需求,国内公司已经具备一定的国产替代能力。EEL器件方面则以炬光

226、科技(688167.SH)、长光华芯(688048.SH)、海创光电为典型企业。VCSEL器件方面国内代表公司包括炬光科技(688167.SH)、长光华芯(688048.SH)、瑞识科技。探测器方面国内公司近年来发展迅速,产品性能正在向行业巨头发起追赶,有望通过布局高端 SPAD/SiPM方案实现弯道超车,典型企业包括芯视界、灵明光子、飞芯电子。信息处理芯片方面:主要关注以 FPGA芯片为代表的主控芯片,目前国内公司与行业的绝对巨头赛灵思及英特尔有明显差距,国外公司Xilinx、Intel(Altera)、Lattice、Microsemi 四家公司通过近 9000项专 请务必阅读正文之后的信

227、息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -70-行业深度研究报告行业深度研究报告 利构筑了牢固的知识产权壁垒,但以紫光同创和复旦微 为首的国内企业也已各自有推出具备一定竞争力的 FPGA产品,尤其是复旦微 28nm亿门级 FPGA芯片出货顺利,填补了国产高端 FPGA 市场的空白。图图 89、复旦、复旦微是国内最早成功研制的亿门级微是国内最早成功研制的亿门级 FPGA的企业的企业 图图 90、Xilinx 及及 Intel垄断了垄断了 FPGA 市场市场 资料来源:复旦微招股说明书,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:Digital Design and Synthesis

228、,兴业证券经济与金融研究院整理 5.1.1 5.1.1 长光华芯长光华芯(688048(688048.SH.SH),领先的,领先的 VCSELVCSEL 研发和制造商研发和制造商:长光华芯成立于 2012年,公司聚焦半导体激光行业,始终专注于半导体激光芯片、器件及模块等激光行业核心元器件的研发、制造及销售。紧跟下游市场发展趋势,不断创新生产工艺,布局产品线,已形成由半导体激光芯片、器件、模块及直接半导体激光器构成的四大类、多系列产品矩阵。公司致力于高性能 VCSEL芯片的设计、研发、生产及销售,先后攻克器件设计、外延生长、芯片制造等多项技术。经过多年的研发和产业化积累,针对半导体激光行业核心的

229、芯片环节,公司已建成覆盖芯片设计、外延、光刻、解理/镀膜、封装测试、光纤耦合等 IDM 全流程工艺平台和 3 寸、6 寸量产线,目前 3 寸量产线为半导体激光行业内的主流产线规格,而 6 寸量产线为该行业内最大尺寸的产线,相当于是硅基半导体的 12 寸量产线,应用于多款半导体激光芯片开发,突破一系列关键技术,是少数研发和量产高功率半导体激光芯片的公司之一。同时,依托公司半导体激光芯片的技术优势,公司业务向下游延伸,开发器件、模块及终端直接半导体激光器,上下游协同发展,公司在半导体激光行业的综合实力逐步提升。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -71-行

230、业深度研究报告行业深度研究报告 产品方面长光华芯拥有结构光 VCSEL芯片、飞行时间 VCSEL芯片以及距离传感器 VCSEL芯片三类,标准产品波长包含 808 nm、850 nm、940 nm。图图 91、长光华芯高效率、长光华芯高效率 VCSEL 系列产品系列产品 资料来源:公司招股书,兴业证券经济与金融研究院整理 5.1.2 5.1.2 炬光科技炬光科技(688167688167.SHSH):专注于产生光子和调控光子的激光雷达:专注于产生光子和调控光子的激光雷达公司公司 公司从事激光行业上游的高功率半导体激光元器件(“产生光子”)、激光光学元器件(“调控光子”)的研发、生产和销售,目前正

231、在拓展激光行业中游的光子应用模块和系统(“提供解决方案”,包括激光雷达发射模组和 UV-L 光学系统等)的研发、生产和销售。公司为固体激光器、光纤激光器生产企业和科研院所,医疗美容设备、工业制造设备、光刻机核心部件生产商,激光雷达整机企业,半导体和平板显示设备制造商等提供核心元器件及应用解决方案,产品逐步被应用于先进制造、医疗健康、科学研究、汽车应用、信息技术五大领域。车载应用方面:炬光科技正在面向智能驾驶激光雷达(LiDAR)、智能舱内驾驶员监控系统(DMS)等汽车创新光子应用领域进行产品开发和核心能力建立。炬光科技于 2016年起开始研发的高峰值功率固态激光雷达面光源已与汽车客户签订供货合

232、同,现已进入批量生产阶段。2020年炬光科技已通过 IATF16949质量管理体系认证、德国汽车工业协会 VDA6.3过程审核,拥有车规级激光雷达发射模组设计、开发、可靠性验证、批量生产等核心能力,并通过首个汽车量产项目积累了大量可靠性设计及验证经验。炬光科技已与北美、欧洲、亚洲多家知名企业达成合作意向或建立合作项目。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -72-行业深度研究报告行业深度研究报告 图图 92、炬光科技车载应用产品线、炬光科技车载应用产品线 资料来源:公司官网,兴业证券经济与金融研究院整理 5.1.3 5.1.3 德明利德明利(001309

233、001309.SZ.SZ):VCSELVCSEL 新玩家,探索产业化机会新玩家,探索产业化机会 德明利成立于 2008年 11 月,为一家专业从事集成电路设计、研发及产业化应用的国家高新技术企业。经过 10余年发展,公司以数据存储业务为基础,并积极横向布局新一代信息技术产业,已将业务拓展至以数据采集为核心应用方向的人机交互触控领域和以数据传递为核心应用方向的光电通讯领域。在光电通讯领域,公司通过于 2020年 6月成立全资子公司德明利光电并组建光通讯产品研发团队,以 VCSEL光芯片的设计、研发及产业化应用为运营方向,旨在满足智能终端、无人驾驶汽车等新一代信息技术产品快速增长的产业化应用需求,

234、其组织实施的 VCSEL光芯片项目获得深圳市 2020年度和 2021 年度重大项目立项,目前处于产业化应用探索阶段。5.1.4 5.1.4 永新光学永新光学(603297603297.SH.SH):精密仪器切入激光雷达,有望实现精密仪器切入激光雷达,有望实现 5 5 年年5 5 倍的目标倍的目标 永新光学主要生产光学仪器以及光学元件零组件研发生产,是精密光学仪器及核心光学部件制造商。近年来公司积极推出液体变焦镜头、光刻镜头等高端产品,尤其是自动驾驶激光雷达光学元组件,研发制 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -73-行业深度研究报告行业深度研究报告

235、 造能力位于业内领先地位,已先后与 Quanergy、禾赛、Innoviz、麦格纳等激光雷达领域的国内外知名企业建立合作。未来激光雷达业务有望成为公司成长新动能。2021 年公司提出五年战略规划,计划通过 5年时间,实现 5倍产值规模和 5倍效率提升。5.1.55.1.5 舜宇光学舜宇光学科技科技(02382.HK)02382.HK):车载摄像头切入激光雷达,经验丰:车载摄像头切入激光雷达,经验丰富技术领先富技术领先 舜宇光学科技是全球领先的综合光学零件及产品制造商。公司专业从事光学及光电相关产品设计、研发、生产及销售,主要产品包括三大类:一是光学零组件,主要包括玻璃/塑料镜片、平面产品、手机

236、镜头、车载镜头、安防监控镜头及其他各种镜头;二是光电产品,主要包括手机摄像模组、3D光电模组、车载模组及其他光电模组;三是光学仪器,主要包括显微镜及智能检测设备等。目前,公司已经形成了手机行业、汽车行业、安防行业、显微仪器行业、机器人行业、AR/VR 行业、工业检测行业、医疗检测行业八大事业板块。其中车载镜头的市场占有率连续多年位居全球首位,手机镜头、手机摄像模组市场占有率位居全球第一。激光雷达方面公司主要负责提供汽车级光学设计和产业化专业知识,以实现光学子系统,并为光学元件和组件提供制造服务;具体产品为激光雷达镜头和激光雷达视窗。图图 93、舜宇光学激光雷达产品、舜宇光学激光雷达产品 资料来

237、源:公司官网,兴业证券经济与金融研究院整理 请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -74-行业深度研究报告行业深度研究报告 6 6、投资建议:投资建议:对于激光雷达整机厂:对于激光雷达整机厂:我们看好量产我们看好量产进度快进度快的企业,同时建议关注的企业,同时建议关注2024-2025 年即将到来的技术变革年即将到来的技术变革。我们看好中国激光雷达企业中短期通过规模效应取得领先优势,从而形成良性循环。通过年度车型销量推算年度激光雷达出货量,我们发现华为有可能是未来几年内激光雷达出货量最高的企业,其次是拥有较多客户的速腾聚创、图达通、禾赛科技。国外激光雷达

238、企业中进度稍快的是在 2022年完成量产准备,2023年启动量产的 Luminar。此外上游方面 Luminar 已经实现对核心零部件企业的收购,下游方面与吉利控股集团的合作关系稳定。除此之外我们认为在 2024-2025 年随着 Aeva和 Ouster 量产基于 FMCW和 Flash 的激光雷达产品,行业竞争格局有望发生较大变化。我们建议关注激光雷达整机厂:速腾聚创、图达通、禾赛科技、Luminar(LAZR.O)、Aeva(AEVA.N)、Ouster(OUST.N)。对于激光雷达产业链:我们对于激光雷达产业链:我们看好看好 VCSEL+SPAD 这条技术路线的上游这条技术路线的上游企

239、业企业。长期来看我们应当关注技术发展,尤其是技术背后的降本潜力。激光雷达未来降本潜力最大的是 VCSEL+SPAD 组成的 Flash 式纯固态路线。在激光器及探测器组件方面:国内涌现了大量优秀的零部件公司,已经可以生产出满足激光雷达企业需求的产品。代表企业为哈勃投资入股的炬光科技、长光华芯和正在产业化探索的德明利。光学组件方面:目前国内厂商的技术水平已经处于行业领先水平,结合国内制造的成本优势,目前已经可以实现较高的国产替代率,代表性公司包括舜宇光学科技、永新光学。我们建议关注激光雷达零部件企业:VCSEL 芯片供应商长光华芯(688048.SH)、炬光科技(688167.SH)、德明利;S

240、PAD 芯片供应商芯视界、灵明光子、飞芯电子;光学组件企业永新光学(603297.SH)、舜宇光学科技(02382.HK)。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -75-行业深度研究报告行业深度研究报告 7 7、风险提示、风险提示 渗透率不及预期风险:渗透率不及预期风险:如国内外乘用车市场对于激光雷达的采纳度不及预期,激光雷达相关公司的经营业绩将受到不利影响,同时也不利于批量采购带来的成本持续下探。此外,视觉方案如被更加广泛地采用也将影响市场对激光雷达的需求。技术路线颠覆风险:技术路线颠覆风险:目前行业虽整体正在向半固态/全固态方向发展,但具体的优胜技术

241、路线目前尚不清晰。如中长期行业整体倾向于采用某种技术路线则会对非该技术路线相关产业链上的企业造成不利影响。产品研发不及预期风险:产品研发不及预期风险:如企业无法如期完成产品的研发及验证工作,量产计划的推迟将可能影响与下游客户的合作协议。上游成本无法降低风险:上游成本无法降低风险:激光雷达行业上游产业链目前仍被少数龙头公司垄断,且部分核心零部件存在成本难以下探的可能,如上游成本无法如预期降低,激光雷达的市场需求将受到不利影响。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -76-行业深度研究报告行业深度研究报告 分析师声明分析师声明 本人具有中国证券业协会授予的证

242、券投资咨询执业资格并登记为证券分析师,以勤勉的职业态度,独立、客观地出具本报告。本报告清晰准确地反映了本人的研究观点。本人不曾因,不因,也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任何形式的补偿。投资评级说明投资评级说明 投资建议的评级标准投资建议的评级标准 类别类别 评级评级 说明说明 报告中投资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的12个月内公司股价(或行业指数)相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅。其中:A股市场以上证综指或深圳成指为基准,香港市场以恒生指数为基准;美国市场以标普500或纳斯达克综合指数为基准。股票评级 买入 相对同

243、期相关证券市场代表性指数涨幅大于15%审慎增持 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在5%15%之间 中性 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在-5%5%之间 减持 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅小于-5%无评级 由于我们无法获取必要的资料,或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件,或者其他原因,致使我们无法给出明确的投资评级 行业评级 推荐 相对表现优于同期相关证券市场代表性指数 中性 相对表现与同期相关证券市场代表性指数持平 回避 相对表现弱于同期相关证券市场代表性指数 信息披露信息披露 本公司在知晓的范围内履行信息披露义务。客户可登录 内幕交易防控栏内查询静默期安排和关联公司持股情况

244、。有关财务权益及商务关系的披露有关财务权益及商务关系的披露 兴证国际证券有限公司及/或其有关联公司在过去十二个月内与 China Great Wall International Holdings VI Limited.、Coastal Emerald Limited、山东仙境控股有限公司、上海中南金石企业管理有限公司、山东高速集团有限公司、山东黄金集团有限公司、广发控股(香港)有限公司、中国长城资产(国际)控股有限公司、中国光大银行股份有限公司香港分行、中国景大教育集团控股有限公司、中原证券股份有限公司、丹阳投资集团有限公司、云南省交通投资建设集团有限公司、太原国有投资集团有限公司、无锡市广

245、益建设发展集团有限公司、无锡恒廷实业有限公司、无锡惠山高科有限公司、东台市交通投资建设集团有限公司、兰溪市交通建设投资集团有限公司、四海国际投资有限公司、宁波市海曙开发建设投资集团有限公司、宁波旷世智源工艺设计股份有限公司、平湖市国有资产控股集团有限公司、归创通桥医疗科技股份有限公司、甘肃省公路航空旅游投资集团有限公司、长沙金霞新城城市发展有限公司、交运燃气有限公司、兴业银行股份有限公司、兴业银行股份有限公司香港分行、农银国际控股有限公司、华立大学集团有限公司、华鲁控股集团有限公司、如东县金鑫交通工程建设投资有限公司、成都市羊安新城开发建设有限公司、成都经开产业投资集团有限公司、成都高新投资集

246、团有限公司、扬州经济技术开发区开发(集团)有限公司、江苏句容投资集团有限公司、江苏皋开投资发展集团有限公司、江苏瑞科生物技术股份有限公司、江苏腾海投资控股集团有限公司、西安市灞桥投资控股集团有限公司、西安航天城市发展控股集团有限公司、许昌市投资总公司、怀远县新型城镇化建设有限公司、抚州市数字经济投资集团有限公司、旷世控股有限公司、周口市城建投资发展有限公司、和誉开曼有限责任公司、宜昌高新投资开发有限公司、尚晋(国际)控股有限公司、岳阳市城市建设投资集团有限公司、武汉金融控股(集团)有限公司、河南投资集团有限公司、河南铁路投资有限责任公司、环龙控股有限公司、环球新材国际控股有限公司、绍兴市城市建

247、设投资集团有限公司、绍兴市柯桥区国有资产投资经营集团有限公司、绍兴市柯桥区建设集团有限公司、远东宏信有限公司、邳州市交通控股集团有限公司、青岛开发区投资建设集团有限公司、青岛市即墨区城市开发投资有限公司、青岛市即墨区城市旅游开发投资有限公司、青岛城市建设投资(集团)有限责任公司、青岛胶州城市发展投资有限公司、青岛胶州湾发展集团有限公司、临沂投资发展集团有限公司、临沂城市发展国际有限公司、Linyi City Development International Co.,Limited、临沂城市发展集团有限公司、Linyi City Development Group Co.,Ltd、信银(香港)

248、投资有限公司、南京牛首山文化旅游集团有限公司、南京未来科技城经济发展有限公司、南京溧水经济技术开发集团有限公司、南京溧水城市建设集团有限公司、南洋商业银行有限公司、建发物业发展集团有限公司、恒源国际发展有限公司、Heng Yuan International Company Ltd、济南高新控股集团有限公司、郑州航空港兴港投资集团有限公司、重庆市合川城市建设投资(集团)有限公司、重庆市南岸区城市建设发展(集团)有限公司、香港國際(青島)有限公司、晋江市路桥建设开发有限公司、Jinjiang Road&Bridge Construction Development Co Ltd、朗诗绿色生活服务

249、有限公司、株洲市城市建设发展集团有限公司、泰兴市智光环保科技有限公司、泰兴市襟江投资有限公司、泰安市城市发展投资有限公司、泰安市泰山财金投资集团有限公司、浙江长兴金融控股集团有限公司、浙江省新昌县投资发展集团有限公司、浙江钱塘江投资开发有限公司、浙江湖州南浔经济建设开发有限公司、珠海华发实业股份有限公司、珠海华发集团有限公司、商丘市发展投资集团有限公司、堃博医疗控股有限公司、常德市经济建设投资集团有限公司、曹妃甸国控投资集团有限公司、淮安市交通控股集团有限公司、淮安市投资控股集团有限公司、淮南建设发展控股(集团)有限公司、湖州吴兴经开建设投资发展集团有限公司、湖州吴兴城市投资发展集团有限公司、

250、湖州南浔旅游投资发展集团有限公司、湖州新型城市投资发展集团有限公司、湖州燃气股份有限公司、湖南湘江新区发展集团有限公司、集友银行有限公司、嵊州市城市建设投资发展集团有限公司、新奥天然气股份有限公司、新奧能源控股有限公司、溧源国际有限公司、漳州市交通发展集团有限公司、福建省晋江城市建设投资开发集团有限责任公司、福建省蓝深环保技术股份有限公司、德信服务集团有限公司、蓬莱阁(烟台市蓬莱区)旅游有限责任公司、镇江国有投资控股集团有限公司有投资银行业务关系。请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明请务必阅读正文之后的信息披露和重要声明 -77-行业深度研究报告行业深度研究报告 使用本研究报告的风险提示及法

251、律声明使用本研究报告的风险提示及法律声明 兴业证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会批准,已具备证券投资咨询业务资格。,本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。本报告中的信息、意见等均仅供客户参考,不构成所述证券买卖的出价或征价邀请或要约,投资者自主作出投资决策并自行承担投资风险,任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效,任何有关本报告的摘要或节选都不代表本报告正式完整的观点,一切须以本公司向客户发布的本报告完整版本为准。该等信息、意见并未考虑到获取本报告人员的具体投资目的、财务状况以及特定需求,在任何时候均不构成对任何人的个人推荐。客户应当对本报告中的信息和

252、意见进行独立评估,并应同时考量各自的投资目的、财务状况和特定需求,必要时就法律、商业、财务、税收等方面咨询专家的意见。对依据或者使用本报告所造成的一切后果,本公司及/或其关联人员均不承担任何法律责任。本报告所载资料的来源被认为是可靠的,但本公司不保证其准确性或完整性,也不保证所包含的信息和建议不会发生任何变更。本公司并不对使用本报告所包含的材料产生的任何直接或间接损失或与此相关的其他任何损失承担任何责任。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌,过往表现不应作为日后的表现依据;在不同时期,本公司可发出与本报告所载资

253、料、意见及推测不一致的报告;本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时,本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改,投资者应当自行关注相应的更新或修改。除非另行说明,本报告中所引用的关于业绩的数据代表过往表现。过往的业绩表现亦不应作为日后回报的预示。我们不承诺也不保证,任何所预示的回报会得以实现。分析中所做的回报预测可能是基于相应的假设。任何假设的变化可能会显著地影响所预测的回报。本公司的销售人员、交易人员以及其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本报告意见及建议不一致的市场评论和/或交易观点。本公司没有将此意见及建议向报告所有接收者进行更新的

254、义务。本公司的资产管理部门、自营部门以及其他投资业务部门可能独立做出与本报告中的意见或建议不一致的投资决策。本报告并非针对或意图发送予或为任何就发送、发布、可得到或使用此报告而使兴业证券股份有限公司及其关联子公司等违反当地的法律或法规或可致使兴业证券股份有限公司受制于相关法律或法规的任何地区、国家或其他管辖区域的公民或居民,包括但不限于美国及美国公民(1934 年美国证券交易所第 15a-6 条例定义为本主要美国机构投资者除外)。本报告由受香港证监会监察的兴证国际证券有限公司(香港证监会中央编号:AYE823)于香港提供。香港的投资者若有任何关于本报告的问题请直接联系兴证国际证券有限公司的销售

255、交易代表。本报告作者所持香港证监会牌照的牌照编号已披露在报告上海品茶的作者姓名旁。本报告的版权归本公司所有。本公司对本报告保留一切权利。除非另有书面显示,否则本报告中的所有材料的版权均属本公司。未经本公司事先书面授权,本报告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷贝、复印件或复制品,或再次分发给任何其他人,或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用。未经授权的转载,本公司不承担任何转载责任。特别声明特别声明 在法律许可的情况下,兴业证券股份有限公司可能会持有本报告中提及公司所发行的证券头寸并进行交易,也可能为这些公司提供或争取提供投资银行业务服务。因此,投资者应当考虑到兴业证券股份有限公司及/或其相关人员可能存在影响本报告观点客观性的潜在利益冲突。投资者请勿将本报告视为投资或其他决定的唯一信赖依据。兴业证券研究兴业证券研究 上上 海海 北北 京京 地址:上海浦东新区长柳路36号兴业证券大厦15层 邮编:200135 邮箱: 地址:北京市朝阳区建国门大街甲6号SK大厦32层01-08单元 邮编:100020 邮箱: 深深 圳圳 香香 港(兴证国际)港(兴证国际)地址:深圳市福田区皇岗路5001号深业上城T2座52楼 邮编:518035 邮箱: 地址:香港德辅道中199号无限极广场32楼全层 传真:(852)35095929 邮箱:.hk

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