汽车传感器行业专题报告二 - 激光雷达：百家争鸣量产在即 20220722 国海证券

请务业研究究所S激光雷达：百家争鸣，量产在即170467271521/721/821/921/1021/1121/1222/122/322/422/522/622/7业相对表现相关报告1.57%7% 67%5%确定，千亿车载传感器市场启航(推荐)*中小盘*借其较高水平的性能和精度，激光雷达已成为智能驾驶环境感知系统的重要组成部分。随着未来自动驾驶普及度的提升和自动驾驶等级着自动驾驶系统对于环境感知的要求提高，从而带动单车激光雷达为厂装市场，2022年搭载激光雷达的车型陆续技术成熟度、成本、性能等各方面的综合考量。激光雷达通常由发处理模块建立物体模型，实时生成周围ToF是目前车载中长距激光雷达主流方案，FMCW整机及其上游产FEELVCSELEEL；VCSEL易于二别受限于性能或成本。(3)激光雷达根据扫描系统不同可分为机械证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分2激光雷达主流，未来随着全固态激光雷方案，光学相控阵(OPA)激光雷达上游成熟度较低，短期产业化难客户应用的基础，成本是激光雷达应用Yole预计全球车载激光雷达平均价格有望在2026年降至1000美并在2030年降至600美元。目前全球激光雷达市场参与者众W海外厂商Velodyne、ibeo、Luminar及中国厂商禾赛科技、速腾聚力和发展潜力。慧城市与测绘领域蓬勃发展的背景下，激光雷达行业相关公司有望面，光源领域建议关注拓展激光雷达发射模块的炬光科技和光库科技、半导体激光芯片龙头长光华芯，整机领域建议关注布局VCSEL+SPAD的单光子面阵固态激光雷达的奥比中光、布局机械◼风险提示1)智能驾驶发展不及预期；2)激光雷达技术发展不及证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分3注公司及盈利预测重点公司重点公司股票2022/07/21EPSPE投资代码名称股价20212022E2023E20212022E2023E评级8167.SH74未评级8048.SH-未评级620.SZ60未评级394.SZ56.7749未评级8195.SH腾景科技63未评级3297.SH4.07未评级8127.SH902未评级273.SZ598未评级8322.SH-02-93.80未评级552.SZ9--66--未评级8385.SH未评级8107.SH安路科技106-买入证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分41、激光雷达：精确测量传感器，智能驾驶为主要驱动力 7 1.2.2、移动机器人、智慧城市与测绘为典型应用，与车载领域相比性能需求不同 12 模块：VCSEL易于集成功率密度低，FMCW光源处于发展期 182.3、扫描模块：全固态处于发展期，有望推动成本下行 20 35 CSELSPAD 4.4、万集科技：多技术路线布局激光雷达 40 请务必阅读正文后免责条款部分5 图14：全球激光雷达移动机器人领域市场规模 14图15：全球激光雷达智慧城市与测绘领域市场规模 15 图31：机械式激光雷达(左)、MEMS激光雷达(中)和OPA激光雷达(右)扫描方式对比 22 图37：2021Q3不同扫描方式激光雷达设计方案导入 27图38：机械式激光雷达BOM成本：以VelodynePuckVLP16为例(美元) 28图39：转镜式激光雷达BOM成本：以4线ValeoScala1为例(美元) 28 nergySOPA 图44：全球车载激光雷达价格(美元) 31务必阅读正文后免责条款部分6 表2：四种环境感知传感器的特征比较 10表3：不同级别的自动驾驶对应环境感知传感器的数量 11 务型机器人相关政策梳理 13 表13：各类激光雷达优劣势及代表企业 30 表17：重点关注与激光雷达产业链相关的标的 35证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分7动力证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分880主人驾驶测试项目等。此时市场内主要为国外厂商。(4)2016年-2018入激光雷达市场竞争。雷达、证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分9的重要应用场景，可根据驾驶员与自动驾驶系统参与程度分为五个等级。类别分级车辆运动控制环境感知探测动态驾驶任务执行者主要内容人工驾驶L0驾驶员驾驶员及系统驾驶员具有主动安全系统，驾驶员执行全部动态驾驶任务辅助驾驶L1驾驶员和系统驾驶员及系统驾驶员系统执行横纵向车辆运动控制的某一子任务(不可同时执行)，驾驶员执行其他动态驾驶任务高级辅助驾驶L2驾驶员及系统驾驶员系统执行横纵向的车辆运动控制任务，驾驶员负责执行环境感知探测并监督自动驾驶系统L3系统失效时驾驶员接管系统执行完整的动态驾驶任务，用户需要在系统失效时接受系统的干预请求，及时做出响应L4系统执行完整的动态驾驶任务，用户无需对系统请求作出回应L5系统在所有道路环境执行完整的动态驾驶任务，驾驶员无需介入知系统主要包括摄像头、超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达等传感器。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分10构成性能车载摄像头超声波雷达毫米波雷达激光雷达成本适中很低适中很高探测角度30°120°远距离探测弱弱较强强夜间环境弱强强强全天候工作弱弱强强不良天气环境弱一般强弱温度稳定性强弱强强车速测量能力弱一般强强路标识别具备不具备不具备不具备主要应用车道偏离预警车道保持系统盲区监测系统前车防撞预警交通标志识别交通信号灯识别全景泊车泊车辅助巡航控制系统、车辅助系统实施建立车辆周边环境的三维模型究所数智能汽车激光雷达需求有望随驾驶自动化水平提升不断增加。当前驾驶自动化ICVTank全球高级别自动驾驶渗透率呈上升趋势，即搭载激光雷达的智能汽车销量有望提升。据麦姆斯咨询，L3、L4和L动请务必阅读正文后免责条款部分11数量(颗)---16k开证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分12量22年创1-tis-22年3122年122年122年121年521年122年1下半年创3年年底3创33-23年2122年4创2--下半年1创2下半年创31122年-创2223年创-34腾聚创，汽车之家，法雷奥，国海证券研究所r。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分13文，禾赛科技招股书，国海证券研究所资料来源：沙利文，禾赛科技招股书，国海证券研究所年我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地，机器人产业综合实力达到国际领先水平。时间政策名称颁布部门主主要内容到2025年，我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地。机器人产业营业收入年均增速超过20%。到2035年，我国机器人产业综合实力达到国际领先水平。到2025年，智能制造装备和工业软件技术水平和市场竞争力显著提升，市场满足率分别超过70%和50%。深入实施智能制造和绿色制造工程，发展服务型制造新模式，推动制造业高端化智能化绿色化。将智能机器人、服务型机器人列入鼓励项目到2025年，智能制造支撑体系基本建立，重点产业初步实现智能转型。2021.12《“十四五”机器人产业发展规划》工信部等十五部门2021.12《“十四五”智能制造发展规划》工信部等八部门2021.3《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》全国人大2019.11《产业结构调整指导目录(2019年本)》发改委2016.12《智能制造发展规划(2016-2020年)》工信部国海证券研究所AI物联网等新技证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分14激光雷达是自主移动机器人实现建图、定位、导航、避障等功能的核心部件，2025年全球移动机器人领域激光雷达市场规模有望达到7亿美元。服务机器人lD模激光雷达在智慧城市与测绘领域应用包括实景三维城市、大气环境监测和智能已请务必阅读正文后免责条款部分15可通过激光雷达对道路进行连续扫描并获得实时动态的车流量点云数据并处理期ToF(TimeofFlight)与FMCW(FrequencyModulatedContinuousWave)能阳光下较远的测程(100~250m)，是车载激光雷达的优选方案。ToF是目前市场上车载中长距激光雷达的主流方案，FMCW激光雷达整机和上游产得到目标物体的相对距离。请务必阅读正文后免责条款部分16oFToF测距方法又可分为脉冲式激光测距(directTimeofFlight,dToF)和相位式imeofFlightiToFdToF，即可采用频率较高的飞行时间计算测量的距离。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分17计算出光的飞行时间。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驾FMCW与ToF技术相比具备灵敏度高、探测距离远、抗干扰能力强、能够直接FMCW芯片化或为发展趋势。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分18性能FMCWTToF直接探测差差00探探测距离较近低无无不适用成成熟探测体制相干探测抗干扰能力极强有效探测所需光子数工作距离可实现远距离探测人眼安全距离高精确速度信息有固态扫描兼容性完全兼容技术成熟度发展中技术复杂度复杂究所A厂商最新进展AEVA产品在NVIDIADRIVE自动驾驶汽车平台上得到支持。将在2022年完成C样的开发和测试验证，并在2023年底实现量产。AuroraMobileye公司FMCW激光雷达可实现4D点云，额外增加了速率的数据。当前几乎已经完成了LIPROSoC原型产品的开发，未来它将负责激光雷达数据的处理，支撑90个垂直信道的扫描。预计公司FMCW激光雷达2024年就能实现量产。光勺科技相位编码不饱和调制方法、装置、激光雷达测距测速方法及激光雷达系统获得专利保护，预计2025年洛微科技禾赛科技针对外腔激光器、硅基调制器、锗硅探测器等核心模块开展深入研究,对于窄线宽激光器的研究在关键性能指标上已取得突破。当前已完成FMCW激光雷达原型样机。样机实现了200m内距离精度和速度精度分别控制在±7cmRMS，和±6cm/sRMS。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分19EEL(EdgeEmittingLaser)边发射激光器具有高发光功率密度的优势，但因其性难以保障。ticalcavitysurfaceemittinglaserEL只在对测距要求近的应用领域有相应的激光雷达产品(通常<50m)。LPPcontact向有源区注入电流并产生受激辐射的光子在DBR中往复被反射并谐振证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分20EELVCSEL性能对比VCSELEEL发光面积大面积点光源功率密度中高光束质量对称/低发散度非对称/中发散度温漂系数0.07nm/K0.25nm/K光谱宽度1-2nm3-8nm切换时间几纳秒几纳秒研究所L距激光雷达提供了可能，结合其平面化所带来的生产成本和产品可靠性方面的激光器(DFB)、分布式布拉格反射激光器(DBR)、外腔激光器以及通过窄线宽性能DFBDBR外腔激光器外调制方外调制方案最优最最优最最优静态线宽1MHz-5MHz200KHz-500KHz线性度非线性非线性存在优化潜力频率功率起伏剧烈剧烈存在优化潜力成本及量产能力优量产良率低量产困难海证券研究所根据扫描系统方案，激光雷达可分为机械式、混合固态(包括转镜式、MEMS)证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分21要依靠工程设计对转镜方案进行改进，形成如棱镜、多面镜等不同转镜方案。MEMS振镜替代机械式产品中的宏观扫描装置，将机械部件集MEMS微振镜的使用能够减少激光器和探测器的数量，降低激光雷达的成本；MEMS域有着多年的商业化应用，商业化较为成熟。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分22MEMS达视场角偏小。图31：机械式激光雷达(左)、MEMS激光雷达(中)和OPA激光雷达(右)扫描方式对比证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分23OPA(光学相控阵)是一种新兴技术，由紧密排列的光学天线阵列构成，并在宽度较大。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分24性能机械式转镜式/MEMSFlashOPA适合测距中远距离中远距离差中远距离体积大小较小较小技术成熟度高中中低量产成本成本很难下降较低低券研究所着OPA未来有望在车载领域实现商用。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分25M类理在外电路上接上负载，负载获得随着光的变化而相应变化的电PDAPDSPAD有单光子探测能力的光电探测雪崩二级管，工作在盖革模电倍增、灵敏度等特点。广泛应用于高券研究所证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分26券研究所3、竞争：成本性能或为要素，技术演进推动格局、功耗、体积、集成度等。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分27参数描述说明测远能力一般指激光雷达对于10%低反射率目标物(标准朗伯体反射能量的比例)的最远探测距离。激光雷达测远能力越强，距离覆盖范围越广，目标物探测能力越强，留给系统进行感知和决策的时间越长。目标物反射率影响探测距离，相同距离下，反射率越低越难进行探测。点频激光雷达每秒完成探测获得的探测点点频越高说明相同时间内的探测点数越多，对目标物探测和识别越有利。角分辨率激光雷达相邻两个探测点之间的角度间隔，分为水平角度分辨率与垂直角度分辨率。相邻探测点之间角度间隔越小，对目标物的细节分辨能力越强，越有利于进行目标识别。视场角范围激光雷达探测覆盖的角度范围，分为水平视场角范围与垂直视场角范围。视场角越大说明激光雷达对空间的角度覆盖范围越广。测距精度激光雷达对同一距离下的物体多次测量所得数据之间的一致程度。精度越高表示测量的随机误差越小，对物体形状和位置的描述越准确，对目标物探测越有利。测距准度测距值和真实值之间的一致程度。准度越高表示测量的系统误差越小，对物体形状和位置的描述越准确，对目标物探测越有利。功耗激光雷达系统工作状态下所消耗的电在探测性能类似的情况下，功耗越低说明系统的能量利用率越高，同时散热负担也更小。集成度直观体现为产品的体积和重量。在探测性能类似的情况下，集成度越高搭载于车辆或服务机器人时灵活性更高。券研究所因此整体成本较高。MEMS激光雷达发射和接收激光器大幅减少，当前受限于证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分28P所混合固态激光雷达BOM成本显著低于机械式激光雷达。据SystemplusScala(美元)所证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分29m能力的ES2；国内企业奥锐达同样推出了ordarrayTM系列激光雷达。距离检测。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分30业式能、北科天绘角度和距离有限、寿命较短、禾赛科技、华为品受限车规规低材料和工艺要求苛刻、加工难度大规模应用s芯片化架构、硅光器件研发、算法优化等均有望降低激光雷达成本。TOF激光MCW所需线性调频光源可研发硅光器件取代成本高昂的分立外腔激光器和铌酸锂调化架构的激光雷达还能节省对每个激光器进行单独光学调试的人力成本。核心技术降本方式降本逻辑扫描系统从机械向固态转变机械式：多激光发射器、结构复杂，综合制造成本高式：减少激光器和探测器数量，结构精巧，成本较低。TOF:发射端EEL向VCSEL芯片化转变EEL:工艺步骤多且分立光学器件需手工装调，成本高VCSEL:由于其平面化特点，每个激光器无需单独装调此外，定制开发VCESL专用芯片能够进一步降低成本，TOF:接收端APD转向应用CMOS工艺的单光子器件单光子器件在实际探测灵敏度方面已经逐渐超越了APD单光子器件的专用芯片能够进一步提升系统性能、增强可靠性以及降低成本FMCW:发射模块分立器件替换为硅光器件硬件集成化芯片化，降低成本FMCW:接收模块向基于硅光技术的锗硅探测器转变能够实现单片集成BPD阵列，在保证接收模块器件一致性的同时，可以和系统中其他硅基器件进行单片集成，显著降低系统的尺寸和成本。算法优化算法算法提升可降低硬件依赖，降低物料成本。请务必阅读正文后免责条款部分31图44：全球车载激光雷达价格(美元)求数量计算平均价格定。当前激光雷达市场具有较强竞争力的厂商主要集中在中国、美国和欧洲。请务必阅读正文后免责条款部分32企业名称市场份额合作伙伴应用情况国际企业VALEO28%奔驰、宝马、奥迪Luminar7%50+合作伙伴、涵盖TOP10主机厂中已拥有戴姆勒、Volvo、奥迪、丰田、上汽等共价值13亿美元的订单Innoviz4%已与麦格纳、安波福、哈曼、经纬恒润等Tier1建立合作beo4%日产、奥迪、长城Velodyne3%福特、Uber、通用、百度等300+企业已配套福特Argo、福特Otosen、现代摩比斯等中国企业速腾聚创涵盖传统车企、造车新势力和科技公司第二代全固态激光雷达已实现量产并已获得威马等40余款车型订单7%小鹏、一汽、东风、上汽等达通3%蔚来ET来ES7华为3%北汽蓝谷北汽新能源极狐HBT、极狐HI版、长城机甲龙、哪吒S、阿维塔11、长安方舟架构等禾赛科技3%涵盖传统车企、造车新势力、自动驾驶公司理想、集度、高禾、路特斯等数百万台前装量产定点激光雷达扫描系统的固态化进程或将影响激光雷达市场未来竞争格局。扫描系oEMSQuanergy达领域。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分33FMCW激光雷达的量产或对激光雷达市场未来竞争格局有较大影响。AEVA、ibeo、Luminar及中国厂商禾赛科技、速腾聚创在专利储备中处于领先地位。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分34式距离场角--新车型实现量产、挚途科技(一汽--自动驾驶清扫车--lantis年现代署智加科技自动驾驶--批量生产下线空舱驾驶观光车盘创式m×32°-式m×90°率)-0°-式m×40°-率)4°-XT系列式--(10%)-m-0-SCALA-1-m----VLP-16式×30°式80m-100m×40°0VLS-128式m×40°-m0°AevaAeriesmD----式)×25.1°式率)-率)-智能-m°-m-证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分35华为、禾赛科技、大疆。相关领域关注标的激光雷达光源炬光科技、光库科技、长光华芯光学组件天孚通信、腾景科技、永新光学、蓝特光学、水晶光电信号处理复旦微电、安路科技整机奥比中光、万集科技、均胜电子(投资图达通)、速腾聚创(未上市)、华为(未上市)、禾赛科技(未上市)、大疆(未上市)模块。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分36置证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分37炬光科技拥有车规级汽车应用(激光雷达)核心能力。公司正在拓展面向智能驾驶激光雷达(LiDAR)、智能舱内驾驶员监控系统(DMS)等汽车创新应用场景EELVCSEL激光器发布了多款线光斑激光雷达发射模组产品，并为多家激光雷达客户送样，其中ld的“2021年度激光和光电行业创新者奖(InnovatorsAwards)”。minarArgoAI线光源产品已与多家客户建立新产品开发项目，2016年起开始研发的高峰值功阶段。2021年成功获得一家国内知名激光雷达客户的项目定点，项目正在有序造及销售，主要产品包括高功率单管系列产品、高功率巴条系列产品、高效率VCSEL系列产品及光通信芯片系列产品等。公司纵向延伸开发器件、模块及直证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分38长光华芯系半导体激光行业全球少数具备高功率激光芯片量产能力的企业之一，证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分