车载激光雷达深度：进入从1到10新阶段，国内供应商提前卡位

进入从1到10新阶段，国内供应商提前卡位 行业评级：增持 分析师：刘牧野 证券执业证书号：S0640522040001 行业报告：车载激光雷达深度 2022年9月19日 股市有风险入市需谨慎 中航证券研究所发布证券研究报告请务必阅读正文后的免责条款部分 摘要 从1到10新阶段，激光雷达开始规模上车：激光雷达被大多数整车厂、Tier1认为是L3级及以上自动驾驶必备的传感器，可显著提升自动驾驶系统的可靠性。目前搭载激光雷达的小鹏P5、极狐阿尔法S全新HI版等车型已正式交付，威马M7、智己L7、小鹏G9、哪吒S、阿维塔11等搭载激光雷达的车型，也将在今年上市交付。可以说，2022年是激光雷达应用到车型的量产年。 现阶段以高端车型搭载为主：我们认为，自动驾驶的发展速度最终取决于能否解放驾驶员双手，既达到L4级别。在算力、基础设施、网络速度等综合技术能够支撑L4的应用之前，激光雷达渗透率提升的主要动力来源于车企的搭载意愿，整个自动驾驶产业难言爆发。由于激光雷达的成本较高，搭载的车型还将继续以高端车型为主。测算2022年车载激光雷达全球市场约44亿元，至2027年达到633亿元，年复合增长率70%。 收发芯片集成化是降本关键：发射芯片通过将数十个光学通道在集成光学芯片上一次制作完成，用集成式模组替代需要逐一通道进行调试的分立式模组，可大幅度降低了物料成本和调试成本，降本幅度达到70%以上，并同时提高产品的稳定性、可靠性、一致性。接收芯片目前主要使用APD方案，由于APD单颗接收芯片较大，不适合CMOS集成。而SPAD尺寸小，利于和readout电路集成，从而降低了成本。 终端产品距标准化较远，国内激光雷达制造商市暂时领跑：市场尚未出现能够大批量生产的激光雷达型号，行业还处在技术定型期。国内雷达制造商禾赛科技和速腾聚创的市占率目前领先全球，建议关注均胜电子、均普智能、万集科技。 上游偏定制化，较多供应商提前布局收发芯片和器件：由于未有规模化的终端产品，上游芯片和器件偏定制化，但已有国内供应商提前卡位。发射端建议关注长光华芯、炬光科技、富信科技；接收端建议关注奥比中光；主控和信号处理端建议关注安路科技；硅光器件属未来发展方向，建议关注声光电科、光库科技。 风险提示：新自动驾驶事故降低消费者使用自动驾驶意愿的风险；激光雷达有被其他传感技术取代的风险；激光雷达方案存不确定性，技术方向改变 或对现有产业链造成冲击；降本速度过慢，拖累行业规模化发展的风险；竞争加剧的风险 目录 一、自动驾驶爬坡，激光雷达进入从1到10新阶段 二、技术方案多样，收发模块成降本关键 三、静待产业标准化，国内上下游加速发展 四、硅光集成或为远期目标，关注集成材料和器件 美国汽车工程师学会(SAE)定义了6个无人驾驶等级—从0级（完全手动）到5级（完全自动）。这些无人驾驶等级准则已 经被美国交通部采纳。 现阶段以0-2级自动驾驶车辆为主。L3级是自动驾驶等级中的分水岭，其驾驶责任的界定最为复杂：在自动驾驶功能开启的场 景中，环境监控主体从驾驶员变成了传感器系统，驾驶决策责任方由驾驶员过渡到了汽车系统。 自动驾驶分类 无自动驾驶 手动控制。由人来完成“动态驾驶任务”。可能有辅助驾驶系统，但并未主动"驱动"车辆，所以算不上自动化驾驶。 驾驶员辅助 车辆具有单独的自动化驾驶员辅助系统。自适应巡航控制系统可以让车辆与前车保持安全距离，驾驶员负责监控驾驶的其他方面（例如转向和制动）。 部分自动驾驶 高级驾驶员辅助系统或ADAS。车辆能够控制转向以及加速或减速。因为有驾驶员坐在汽车座位上，并且可以随时控制汽车，所以这一阶段的自动驾驶还算不上无人驾驶。 受制约的自动驾驶 具有“环境检测”能力，可以自己根据信息做出决定，例如加速经过缓慢行驶的车辆。但是这个级别仍然需要人类操控。 高度自动驾驶 如果发生意外或系统失效，4级自动驾驶汽车可以进行干预。从这个意义上来说，这些汽车在大多数情况下不需要人为干预。但是，驾驶员仍然可以选择手动超控。 完全自动驾驶 不需要人为关注。甚至不会有方向盘或加速/制动踏板。不受地理围栏限制，能够去任何地方并完成任何有经验的人类驾驶员可以完成的操控。 当前L2级自动驾驶感知系统主要由超声波雷达、毫米波雷达、摄像头等车载传感器组成。 车载超声波雷达成本低，但有效探测距离通常小于5m，无法对中远距离物体进行测量。 毫米波雷达具有同时测距和测速的功能，有效探测距离可达200m，然而单颗车载毫米波雷达的角度分辨能力通常较弱。 摄像头具有优异的角度分辨率，然而其受光照影响大，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。 激光雷达被大多数整车厂及Tier1认为是L3级及以上自动驾驶必备的传感器。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。 自动驾驶所需传感器数量 Level4/5 Level3 Level2 长距Radar：1个短距Radar：2个摄像头：5个 长距Radar：1个短距Radar：4个摄像头：5个 长距Lidar：2个 长距Radar：4个短距Radar：4个摄像头：8个 长距Lidar：4个短距Lidar：4个 颗华为96线混合固态激光雷达；极狐阿尔法S华为版搭载3颗华为激光雷达。 目前搭载激光雷达的小鹏P5、极狐阿尔法S全新HI版等车型已正式交付，威马M7、智己L7、小鹏G9、哪吒S、阿维塔11等搭 载激光雷达的车型，也将在今年上市交付。可以说，2022年是激光雷达应用到车型的量产年。 2021年11月的广州车展上，多款车企发布了搭载激光雷达的车型：其中小鹏G9搭载2颗速腾聚创激光雷达；长城机甲龙搭载4 车型 激光雷达数量 激光雷达供应商 车型上市时间 长城摩卡 4 华为-纯固态激光雷达 2021 本田Legend 5 Valeo-scala混合固态转镜式 2021 丰田雷克萨斯LS 1 Denso 2021 沃尔沃XC90 Luminar 2022 LucidAir 1 速腾聚创-MEMS第二代智能固态激光雷达RS-LiDARM1 2022 奥迪A8 1 Valeo-scala混合固态转镜式 2022 宝马iX 1 Innoviz-固态激光雷达MEMS技术路线 2022 奔驰EQS 1 Valeo-scala混合固态转镜式 2022 奔驰S级 1 Valeo-scala2混合固态转镜式 2022 一汽红旗 速腾聚创-第二代智能固态激光雷达 2023 路特斯ELECTRE 4 禾赛128线半固态激光雷达AT128+速腾聚创第二代智能固态激光雷达RS-LiDAR-M1 2023 集度 2 禾赛科技-AT128超高清半固态激光雷达 2023 Stellantis Valeo-scala3混合固态MEMS路线 2024 极狐阿尔法S 3 速腾聚创 2021-4 小鹏P5 2 大疆Livox-混合固态棱镜旋转扫描方案 2021-9 广汽埃安LXPlus 3 速腾聚创-MEMS第二代智能固态激光雷达RS-LiDARM1 2022-1 威马M7 3 速腾聚创-MEMS第二代智能固态激光雷达RS-LiDARM1 2022-10 极星3 Luminar 2022-10 蔚来ET7 1 图达通-图像级超远距激光雷达猎鹰（Falcon）混合固态MEMS路线 2022-3 上汽智己L7 3 速腾聚创-MEMS第二代智能固态激光雷达RS-LiDARM1 2022-4 北汽极狐阿尔法S华为hi版 3 华为-单轴转镜96线混合固态激光雷达 2022-5 蔚来ES7 1 图达通-图像级超远距激光雷达猎鹰（Falcon）混合固态MEMS路线 2022-6 合众哪吒S 3 华为-单轴转镜96线混合固态激光雷达 2022-8 理想L9 1 禾赛科技-AT128超高清半固态激光雷达 2022-8 阿维塔11 3 华为-单轴转镜96线混合固态激光雷达 2022-8 高合HiPhiZ 1 禾赛科技-AT128超高清半固态激光雷达 2022-8 小鹏G9 2 速腾聚创-MEMS第二代智能固态激光雷达RS-LiDARM1 2022-9 蔚来ET5 1 图达通-图像级超远距激光雷达猎鹰（Falcon）混合固态MEMS路线 2022-9 上汽飞凡R7 1 Luminar-1550nm高规激光雷达 2022下半年 上汽ES33 Luminar 2022下半年 长城沙龙机甲龙 4 华为-单轴转镜96线混合固态激光雷达 我们认为，自动驾驶的发展速度最终取决于能否解放驾驶员双手，既达到L4级别。在算力、基础设施、网络速度等综合技术能够支撑L4的应用之前，即使有政策支持和车企的激进尝试，整个自动驾驶产业难言爆发。因此在L4之前的阶段，激光雷达渗透率的主要动力来源于车企的搭载意愿。由于激光雷达的成本较高，搭载的车型还将继续以高端车型为主。 综合麦肯锡咨询、IHS的预测，以及2022年搭载激光雷达的车型，假设2022年全球自动驾驶L3级别汽车渗透率0.4%，至2027年L3渗透7%，L4渗透率1%，测算2022年激光雷达全球市场约44亿元，至2027年达到633亿元，年复合增长率70%。 全球自动驾驶渗透率预测全球激光雷达市场规模预测（亿元） 国内激光雷达制造商禾赛科技和速腾聚创的市占率目前领先全球，建议关注均胜电子、均普智能、万集科技。 上游行业中，国内有较多供应商在收发芯片和器件布局。发射端建议关注长光华芯、炬光科技、富信科技；接收端建议关注奥比中光；主控和信号处理端建议关注安路科技；硅光器件属未来发展方向，建议关注声光电科、光库科技。 上游 中游 下游 一、自动驾驶爬坡，激光雷达进入从1到10新阶段 二、技术方案多样，收发模块成降本关键 三、静待产业标准化，国内上下游加速发展 四、硅光集成或为远期目标，关注集成材料和器件 ToF激光雷达原理图 激光雷达，也称光学雷达（LightDetectionAndRanging）是激光探测与测距系统的简称，它通过测定传感器发射器与目标物体之间的传播距离，分析目标物体表面的反射能量大小、反射波谱的幅度、频率和相位等信息，从而呈现出目标物精确的三维结构信息。 激光雷达主要由光发射、光扫描、光接收三大模块组成。光发射模块集成了驱动、开关和光源等芯片。光接收模块集成了SPAD传感器、ADC、TIA、TDC芯片等。 按照测距原理，激光雷达可以分为ToF和FMCW，其中ToF路线是大多数厂商采用的主流技术方案。 根据系统集成度的不同，主流方向的TOF激光雷达的激光发射系统可分为EEL与VCSEL，接收系统可分为APD与SPAD；根据光源波长的不同，激光收发系统则主要分为905与1550两个大类；按照扫描技术架构，可以分为整体旋转的机械式激光雷达、收发模块静止的半固态激光雷达以及固态式激光雷达。 激光雷达分类 未来可能发展方向 当前主流方向 注释： 0-1阶段（2014-2021） 1-10阶段（2022-） 10-N阶段（成熟期） 激光雷达在早期0到1的车载探索阶段主要依靠机械式激光雷达在Robotaxi进行测试应用，Robotaxi测试车 队由于会定期对车辆进行专业维护，因此机械式激光雷达体积大、寿命短、成本高的缺点对于此类B端客户 并非不可接受，也因此承担了激光雷达车载应用探索的角色。 目前，半固态激光雷达在成本、体积、耐用性等方面逐渐改善，激光雷达逐步进入乘用车市场的商用起步阶段，除性能指标外，集成度、可量产、成本等都是此阶段需要重点考虑的问题。 未来，如果固态雷达技术逐渐成熟，价格降至200美元以下，固态激光雷达将成为成熟的车载商用传感器。 机