激光雷达深度报告：产业化加速，国产供应链迎来投资机遇

电子板块近一年市场表现 投资要点： 多传感器融合成为自动驾驶主流方案。智能驾驶感知方案主要分为纯视觉感知和多传感器融合感知两条技术路线。纯视觉方案易受环境影响，且壁垒较高。多传感器融合感知方案中，激光雷达、摄像头、超声波雷达、毫米波雷达等不同传感器的优劣势容易互补，可显著提升自动驾驶系统的可靠性，弥补纯视觉方案的不足。目前激光雷达融合方案已经成为众多车企L3级及以上自动驾驶感知的主要选择。 2030年全球车用激光雷达市场预计872亿美元规模。Frost&Sullivan 请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明1 行业研究/行业深度分析 2024年4月18日 激光雷达深度报告领先大市-A(维持) 产业化加速，国产供应链迎来投资机遇 电子 资料来源：最闻 首选股票评级 相关报告： 【山证半导体】存储行业深度报告：把握行业周期反转机会，存储产业链国产替代空间大2024.4.17 【山证电子】山西证券电子行业周跟踪：AI市场竞争加剧，AIPC加速落地，关注联想4月18日科技创新大会 2024.4.15 分析师：高宇洋 执业登记编码：S0760523050002邮箱：gaoyuyang@sxzq.com 傅盛盛 执业登记编码：S0760523110003邮箱：fushengsheng@sxzq.com 数据显示，中国ADAS渗透率预计从2023年的6.3%增长到2030年的87.9%；美国ADAS渗透率有望从2023年的4.9%上升到2030年的69.9%。ADAS的快速渗透，将推动激光雷达市场规模持续扩大。Frost&Sullivan预计，2026年全球车用激光雷达市场规模有望达到247亿美元，2030年预计增长到872亿美元。 2023年激光雷达密集上车，产业化加速。根据禾赛科技公告，其ASP从1Q22的35869元/台大幅下降到了4Q23的6394元/台。成本大幅降低推动激光雷达应用扩大。佐思汽研调研显示，国内车企陆续落地多款激光雷达车型，如蔚来ET5、ET7、ES7、ES8、ES6；理想L9、L8和小鹏P5、G9、G6等；据不完全统计，2023年国内有20款以上新车型搭载激光雷达上市；2024年后，宝马、奔驰、沃尔沃等外资品牌也将加入到激光雷达上车潮中。高工智能汽车研究院统计，2023年中国市场乘用车前装激光雷达合计出货57.09万颗，同比增长341.19%；2024年全年交付有望到150-180万颗，行业正加速成长。 国内整机和光学厂商具备全球竞争力，发射器、探测器进口替代空间大。激光雷达产业化的加速，使国产供应链迎来了投资机遇。（1）整机，中国激光雷达企业全球市占率超过七成。（2）光学系统，国内企业在准直镜、分束器、分散片、反光镜等领域具备全球竞争力。（3）发射器，VCSEL占比有望提升，2027年市场规模预计39亿美元，Coherent、Lumentum、Ams-Osram等海外企业较为领先，具备较大的进口替代空间。 （4）探测器，APD向SiPM、SPAD演进，Hamamatsu、onsemi、Sony等国外企业占主导地位，激光雷达企业也在推进自研相关芯片。（5）控制模块，国外厂商FPGA领先，整机厂商积极自研主控芯片。 重点公司关注：整机，禾赛科技、速腾聚创、图达通等；发射器，长光华芯、炬光科技等；探测器，奥比中光等；光学元件，永新光学、宇瞳光学、蓝特光学、炬光科技、水晶光电、腾景科技、福晶科技等；电机，湘油泵、鸣志电器、江苏雷利等；MEMS微振镜，英唐智控、赛微电子等。FPGA，紫光国微、复旦微电、成都华微、安路科技等。 风险提示：需求波动风险、竞争加剧风险、技术路线变动风险、国际政治贸易风险等。 目录 1.激光雷达：从传统科研、测绘应用，向自动驾驶延伸5 1.1一种优秀的测距传感器5 1.2多技术路线并行，固态和混合固态路线或成为未来主流6 2.智能驾驶开启激光雷达市场加速成长7 2.1政策推动自动驾驶商业化落地7 2.2多传感器融合方案成为主流9 2.32030年全球车用激光雷达市场872亿美元规模11 2.4催化剂：2023年激光雷达密集上车，产业化加速12 3.产业链梳理14 3.1产品拆解：发射模块、扫描模块、接收模块和控制模块四部分构成14 3.2整机：中国激光雷达企业全球领先14 3.3发射模块：发射器进口替代潜力大，国内光学产业链具备竞争力16 3.4接收模块：探测器以海外厂商为主，国产供应链亟待发展19 3.5扫描模块：国内光学、电机供应链相对成熟20 3.6控制模块：整机厂商积极自研芯片22 4.投资建议与风险提示23 4.1投资建议23 4.2风险提示24 图表目录 图1：激光雷达结构5 图2：激光雷达工作原理5 图3：驾驶人因素是造成道路交通事故的主要原因8 图4：假设美国公路90%汽车变成自动驾驶后效果8 图5：智能联网汽车发展目标8 图6：自动驾驶实现系统9 图7：部分场景比如逆光时会让摄像头“致盲”10 图8：特斯拉的纯视觉方案壁垒高10 图9：不同传感器可进行互补11 图10：纯视觉方案AMOTA较融合方案还有差距11 图11：激光雷达融合感知方案已经成为众多车企的选择11 图12：中国、美国ADAS渗透率12 图13：全球车载激光雷达市场规模，亿美元12 图14：2022年以来，LiDARASP下降明显，元/台13 图15：搭载激光雷达的车型价格区间持续下探13 图16：2023年激光雷达密集上车13 图17：国内车载激光雷达出货量快速增长，颗13 图18：ToF激光雷达核心模块和零部件14 图19：激光雷达整机成本构成14 图20：国内企业禾赛科技激光雷达产品性能行业领先15 图21：2022年全球激光雷达市占率15 图22：2023年激光雷达厂商出货量排行榜，万颗15 图23：激光雷达收发模块16 图24：激光发射器16 图25：2023-2033年，VCSEL占比有望提升17 图26：2027年VCSEL预计达到39亿美元规模17 图27：905nm和1550nm激光器比较17 图28：近红外光线NIR（0.75-1.1μm）占比超八成17 图29：2022年VSCEL市场份额18 图30：EEL产业链18 图31：激光雷达的光学系统19 图32：激光光束经过分束器DOE可以分成N束光19 图33：禾赛科技的技术演进方向20 图34：2023-2033，SPAD占比预计大幅提升20 图35：混合固态激光雷达是2023年主流方案21 图36：固态Flash激光雷达预计迎来大发展，203321 图37：转镜激光雷达方案22 图38：MEMS振镜激光雷达方案22 图39：Xilinx、Altera寡头垄断FPGA市场，202023 图40：蔚来自研的主控芯片“杨戬”23 表1：激光雷达应用从科研、地形测绘等场景，向无人驾驶、机器人等领域延伸6 表2：ToF和FMCW法的比较6 表3：激光雷达按扫描方式分类7 表4：不同探测器比较19 1.激光雷达：从传统科研、测绘应用，向自动驾驶延伸 1.1一种优秀的测距传感器 激光雷达（LightDetectionAndRanging，简称LiDAR）是一种利用激光束来计算物体到目标表面距离的传感器。其通过向目标发射激光束，再接收反射回来的信号，测量激光束往返的时间差，计算出目标物体的距离、速度和位置信息。激光雷达探测具备精度高、抗干扰能力强、测量范围广、测量速度快等优势。 图1：激光雷达结构图2：激光雷达工作原理 资料来源：MEMS公众号、Schott、山西证券研究所 资料来源：滨松中国官网、山西证券研究所 激光雷达应用从科研、地形测绘等场景，向无人驾驶、机器人等领域延伸。1960~1970年，随着激光器的诞生，使用激光进行探测的激光雷达在科研及测绘项目上开始得到应用；1980~1990年，激光雷达商业化技术起步，Sick与Hokuyo等激光雷达厂商推出单线扫描式 2D激光雷达产品，应用领域扩展到工业探测及早期无人驾驶领域；2000~2010年，高线数激光雷达开始用于无人驾驶的避障和导航，2010年Ibeo与法国Tier1公司Valeo开始合作开发面向量产车的激光雷达产品SCALA；2016~2018年，国内激光雷达厂商入局，激光雷达在无人驾驶、高级辅助驾驶、服务机器人等领域开始有商用化项目落地；2019年至今，激光雷达市场发展迅速，在无人驾驶、高级辅助驾驶、服务机器人、车联网等市场加速应用，行业内公司迎来上市潮。 表1：激光雷达应用从科研、地形测绘等场景，向无人驾驶、机器人等领域延伸 时期 激光雷达行业特点 主要应用领域 标志性事件 1960-1970 激光器发明，基于激光的探测技术开始得到发展。 科研及测绘项日 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。 1980-1990 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力 Sick与Hokuyo等光雷达厂商推出单线扫描式2D激光雷达产品。 2000-2010 高线数激光雷达开始用于无人驾驶的避障和导航，其市场主要是因外厂商。 无人驾驶测试项目等 2010年Ibeo与法国Tier1公司Valeo开始合作开发面向量产车的激光雷达产SCALA。 2016-2018 国内激光雷达厂商入局，技术水平赶超国外厂商。激光雷达技术 无人驾驶、高级辅助驾驶、服务机器人等，且下 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 方案呈现多样化发展趋势。 游开始有商用化项目落地 1550nm波长方案的Luminar等。 2019年至今 市场发展迅速，应用领域持续拓展。激光雷达技术朝向芯片化、阵列化发展。激光雷达公司迎来上市热潮。 无人驾驶、高级辅助驾驶、服务机器人、车联网等 2020年9月Velodyne完成NASDAQ上市， 2020年12月Luminar完成NASDAQ上市。 2023年2月，禾赛科技美股上市。2024年1月，速腾聚创港交所上市。 资料来源：禾赛科技招股书、山西证券研究所 1.2多技术路线并行，固态和混合固态路线或成为未来主流 ToF和FMCW技术有望并存。按照测距方法，激光雷达可以分为飞行时间（TimeofFlight，ToF）测距法、基于相干探测的调频连续波（FrequencyModulatedContinuousWave，FMCW）测距法以及三角测距法。其中，ToF和FMCW方法在室外阳光下能够实现100~250米的测程，被广泛认为是车载激光雷达的优选方案。目前市场上，ToF是车载中长距激光雷达的主流方案，随着FMCW激光雷达技术的成熟，未来市场上可能会出现ToF和FMCW激光雷达并存的情况，为自动驾驶技术的发展提供更加全面的解决方案。 表2：ToF和FMCW法的比较 测距方法 主要特点 优点 缺点 ToF 通过直接测量发射激光与回波信号的时间差，基于光在空气中的传播速度得到目标物的距离信息 技术成熟、成本低、功耗低 测距准确性受限、容易受太阳光子干扰 FMCW 将发射激光的光频进行线性调制，通过回波信号与参考光进行相干拍频得到频率差，从而间接获得飞行时间反推目标物距离 抗干扰能力强、测距准确的高、能够直接测量速度 制造成本高、功耗大 资料来源：禾赛科技招股书、3dtof公众号、山西证券研究所 固态和混合固态激光雷达未来有望成为主流。根据扫描方式的不同，激光雷达可以分为固态激光雷达、混合固态激光雷达、机械式激光雷达。其中，混合固态激光雷达包括转镜式、 色散棱镜式、MEMS，固态式激光雷达包括Flash、光学相控阵（OPA）式激光雷达。相比机械式激光雷达结构复杂、体积庞大、价格昂贵、在极端的环境中可靠性较低等特点，固态和混合固态激光雷达更可靠、尺寸更小、更经济，更能满足客户对感知性能的需求。根据灼识咨询报告，固态（Flash）和混合固态（转镜式、MEMS）激光雷达预期在许多应用场景中会逐步