智能驾驶专题系列之一：高阶智驾呼之欲出 激光雷达投资价值凸显

2022年09月07日 智能驾驶专题系列之一： 高阶智驾呼之欲出激光雷达投资价值凸显 证券研究报告|行业研究|行业专题 投资要点 市场概括：激光雷达3D感知性能优越，应用市场广阔。激光雷达是利用激光实现3D感知的现代光学遥感技术，具备主动探测、高分辨率和强抗干扰的特性，通过线扫描和点阵扫描的方式可以实现三维感知，配合全球定位系统及惯性导航系统更能实现高精度定位，因而被广泛应用在工业测量、环境测绘及智能驾驶当中。 产业阶段：高阶智能驾驶呼之欲出，激光雷达蓝海开启。智能驾驶多传感器融合成趋势，L3+阶段激光雷达能增强驾驶系统的可靠性、冗余性，并且借助差异化竞争优势，有望成为除特斯拉外的造车新势力实现弯道超车的有效手段。2021年，车企已普遍规划从L2向L3级别智能驾驶进阶路径，2022年多个激光雷达厂商已经规模量产并迎来装车小高潮。我们根据激光雷达出货量数据，测算2025年全球车载激光雷达市场规模将达到约70.3亿美元，到2027年更是有望达到 129.7亿美元。 产业趋势：技术驱动阶段，降本和量产是最终目的。当前激光雷达技术尚未收敛，路线百花齐放。我们认为“车规”是短期要义，是激光雷达从0到1阶段的前提，在2025年之前成熟度高的905nm波长、ToF测距方式的转镜/MEMS方案是技术主流；降本是中长期考量，是激光雷达从1到N阶段的关键，2025年将会是L3级别智能驾驶汽车大规模量产应用的时间节点，激光雷达价格有望降至500美元左右，届时1550nm波长、FMCW测距方式的固态激光雷达方案将成为最终发展趋势。 产业格局：产业链日益成熟，国内厂商初露锋芒。激光雷达上游环节较多，收发部件国内已有布局，国产化替代可期；信息处理单元由海外垄断，国产差距较大；光学部件技术成熟叠加成本优势，率先迎来发展机遇。中游整机厂竞争激烈，参与方可分为两大类：一类是从机械式向半固态式方案过渡的厂商，以Velodyne、禾赛科技、速腾聚创为典型代表；另一类是直接锁定半固态或纯固态的厂商，半固态的有Valeo、Innoviz、Innovusion、Luminar、华为、镭神智能、大疆Livox，全固态的有Ouster、ibeo、大陆、Quanergy。海外企业先行，已有8家知名激光雷达公司分别通过SPAC合并上市，国内厂商快速崛起，在车载激光雷达市场占据一定份额。目前激光雷达主机厂与OEM和Tier1高度捆绑，产业链生态成为竞争关键。 投资建议：激光雷达作为L3级别智能驾驶的关键传感器，是汽车智能化弹性较大的赛道，根据当前车厂车型规划和激光雷达厂商进展情况，我们认为激光雷达行业具备了量产基础并有望在2022-2023年迎来向上拐点，行业现阶段的关注在于禾赛科技、速腾聚创、大疆Livox、华为、Innovusion等半固态厂商的订单定点及实际交付情况。投资方面，产业快速成长期，上游确定性高，建议关注：1、已经涉足激光发射器、光电探测器领域并有所突破的公司，相关标的有炬光科技、长光华芯；2、光学部件方面，国内供应链价值量占比不低且技术水平成熟，有望借激光雷达之东风率先收益，相关标的有腾景科技、永新光学、水晶光电、福晶科技。 风险提示：智能驾驶推进节奏不及预期、激光雷达技术路线不确定、激光雷达需求/价格/规模测算不及预期等。 请阅读正文之后的信息披露和重要声明 作者 朱琳分析师 资格证书：S0380521120001 联系邮箱：zhulin@wanhesec.com联系电话：(0755)82830333-121 潘子栋分析师 资格证书：S0380521080001 联系邮箱：panzd@wanhesec.com联系电话：(0755)82830333-118 相关报告 《行业月报-缺芯整体缓解，行业步入周期底部阶段》2022-08-03 《行业投资策略-逆风承压，寻找结构性机会》 2022-07-08 《行业月报-手机订单消减，看好功率半导体赛道》2022-05-31 《公司快评-超级结MOSFET龙头，成长性与确定性兼备》2022-05-20 正文目录 产业概括：激光雷达3D感知性能优越，应用市场广阔4 （一）激光雷达：利用激光实现3D感知4 （二）发展历程：测绘起步，车载普及5 （三）下游应用：领域广泛，车载前景可观6 产业阶段：高阶智能驾驶呼之欲出，激光雷达蓝海开启7 （一）技术阶段：智能驾驶需求逐级递进，激光雷达必要性显现7 （二）时间节点：2022年激光雷达迎来规模量产元年10 （三）市场空间：车载激光雷达市场有望达到百亿级别12 产业趋势：技术尚未收敛，车规和成本决定发展13 （一）技术路径：技术尚未收敛，路线百花齐放13 （二）上车节奏：车规是第一要义，优先选择成熟度高的转镜/MEMS方案20 （三）量产要素：成本限制大范围推广，中长期Flash/OPA成发展趋势24 产业格局：产业链日益成熟，国内厂商初露锋芒26 （一）上游：海外厂商耕耘已久，收发模块国产化可期27 （二）整机厂：百家争鸣，产业链协同铸就竞争力30 投资建议32 风险提示32 图表目录 图1激光雷达系统构成及原理示例4 图2激光雷达测距、测速、测角5 图3激光雷达配合全球定位系统、惯性导航系统精准定位5 图4激光雷达发展历程6 图5激光雷达下游应用领域7 图62019-2026E激光雷达下游应用及规模占比预测7 图7汽车传感器在各SAE等级中的应用8 图8汽车智能传感器雷达图对比9 图9智能驾驶感知技术路径10 图10汽车主机厂智能驾驶级别规划路线11 图11激光雷达上车取决于性能、可靠性和成本13 图12激光的波长与人眼安全15 图13机械式激光雷达内部组件18 图14速腾聚创机械式激光雷达18 图15转镜式激光雷达拆解图例18 图16奥迪A8搭载的法雷奥四线转镜式激光雷达SCALA118 图17棱镜激光雷达原理19 图18大疆Livox激光雷达19 图19MEMS激光雷达原理19 图20MEMS微镜图例19 图21OPA激光雷达原理20 图22QuanergyS3固态激光雷达传感器20 图23Flash激光雷达原理20 图24ibeoNEXT使用Flash原理的激光雷达20 图25汽车产业链新的元器件导入项目流程22 图26Velodyne和Luminar量产周期范例22 图27激光雷达技术路线2017-202524 图28激光雷达降价趋势25 图29激光雷达产品结构集成化降价趋势26 图30激光雷达技术路线2025-203026 图31激光雷达产业链27 图322019年全球VCSEL市场竞争格局28 图332021年全球Si-APD市场竞争格局28 图342021年全球FPGA芯片市场格局29 图352021年全球模拟芯片市场格局29 图36舜宇光学科技激光雷达镜头产品30 图37福晶科技晶体元件产品30 图382021年车载激光雷达市场份额（按公司）31 图392021年车载激光雷达市场份额（按技术）31 表1各类传感器优劣对比9 表2造车新势力主要车型示例11 表3全球车载激光雷达市场规模测算（按激光雷达产品出货量）12 表4激光雷达性能参数13 表5测距方式14 表6主流激光器对比16 表7主流探测器对比17 表8光电探测器性能比较17 表9满足车规级量产条件21 表10激光雷达主要车规认证相关标准21 表11速腾聚创从Demo到SOP各阶段测试内容示范23 表12主要半固态激光雷达交付进度24 表13主要半固态/固态激光雷达交付进度26 表14主要激光器和光电探测器供应商28 表15主要激光器和光电探测器供应商30 表16激光雷达海外公司上市情况汇总31 表17主机厂与OEM和Tier1高度捆绑31 产业概括：激光雷达3D感知性能优越，应用市场广阔 （一）激光雷达：利用激光实现3D感知 激光雷达（Lidar）是利用激光实现3D感知的现代光学遥感技术。激光雷达的工作原理类似蝙蝠的回声定位，只不过以激光脉冲代替声波作为信号，通过向探测目标发射携带振幅、频率、相位等信息的激光束，分析、处理反射光束的时间差和相位差等信息，测算出目标的方位信息。 构成：包含测距系统、扫描系统和控制系统三部分。1、测距系统，由激光发射器、光电探测器和光学元件组成，其中激光发射器负责向目标物发射调制后的光波，光电探测器负责将经目标物反射回来的光信号处理为电信号，光学元件则用于校准发射的激光线束和聚焦 反射回来的光线。2、扫描系统，用于控制激光线数在不同方位、垂直角度的转向变化，由点成面从而捕获空间内上百万个稠密且精准的点云数据，形成激光雷达的感知范围。3、控制系统，由主控芯片及信息处理单元组成，负责光电信号的控制和点云数据的处理。 特性：激光具有高亮度性、高方向性、高单色性和高相干性的特点，因此利用激光进行感测的激光雷达相较于摄像头、毫米波雷达等环境监测传感器具有一系列独特的优点。1、主动探测，能够自主提供光源，不依赖于外界光照条件，直接获取目标的距离、角度、反射强度、速度等信息；2、高分辨率，工作于光学波段，频率比微波高2～3个数量级以上，因此具有极高的距离分辨率、角分辨率和速度分辨率；3、强抗干扰，激光束发散角小、波长短、 多路径效应小。 功能：空间中的任何一点都可由距离、方位角和仰角三个坐标确认，根据激光雷达的工作原理，可以准确的对目标物测距、测速、测角，由此形成激光雷达的主要功能。1、三维立体成像。在单点激光测距的基础上，通过线扫描和点阵扫描的方式，激光雷达每秒可捕获 目标物在空间内上百万个稠密且精准的点云数据，继而得到目标动态的距离-角度-角度图像，又称为三维图像；2、高精度定位。激光雷达配合全球定位系统（GNSS）及惯性导航系 统（INS），可以将点云方位数据（、、）处理成高度精确的地理配准（x、y、z）坐标，继而实现全局的高精度定位。 图1激光雷达系统构成及原理示例 资料来源：YouLi,JavierIbanez-Guzman，LidarforAutonomousTheprinciples,challenges,andtrendsforautomotivelidarandperceptionsystems，万和证券研究所 图2激光雷达测距、测速、测角图3激光雷达配合全球定位系统、惯性导航系统精准定位 资料来源：汽车学堂，万和证券研究所绘制资料来源：汽车学堂，万和证券研究所绘制 （二）发展历程：测绘起步，车载普及 激光雷达行业积累近60年，在功能上从测距发展到测角、测速，在设计上从单点发展到平面、 3D，在应用上从军用延伸至商用、民用，具体来看主要历经以下四个阶段： 航天与军事领域科研阶段（1960年代～1970年代）：世界上第一台激光发生器诞生于1960年，此后不久基于激光的探测技术开始得到发展。最早且最简单的激光雷达就是激光测距仪，由美国宇航局和美国军方开发，用于月球测距；此后又扩展到研究用于对洲际导弹等其他飞行器的瞄准和跟踪的激光雷达，1964年研制出用于导弹初始跟踪测量的激光雷达，同时测角、测距、测速，是世界上第一部完整而实用的激光雷达。 工业与商业测绘应用崛起（1980年代～1990年代）：激光雷达商业化技术起步，二极管系统提高了激光雷达的紧凑性、单线数扫描结构的加入扩大了激光雷达的视场范围并拓展了其应用领域、GPS民用技术精度达到了厘米的量级促进了激光雷达测量技术与定位系统结合。这期间RIEGL及FARO（法如）等厂商引入扫描式结构，专注于激光机载测绘及工业测量；Sick（西克）及Hokuyo（北洋）等厂商推出的2D扫描式单线激光雷达产品被应用于工业测量以及早期的无人驾驶研究项目。 无人驾驶领域初步探索（2000年代～2010年代）：21世纪，随着扫描、摄影、卫星定位及惯性导航系统的集成，利用不同的载体及多传感器的融合，实现了激光雷达三维影像数据获得技术的突破，激光雷达对三维环境高精度重建的应用优势得到了空前认可，并从政府技术垄断向大幅度商业化渗透。2004年开始的美国