汽车电子系列之一：激光雷达将迎产业化拐点.pdf

证券研究报告 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明 table_main 公司深度报告模板 汽车电子系列之一：激光雷达 将 迎产业 化拐点 电子行业 推荐 (维持 评级 ) 核心观点 ： 激光雷达 将在 L3 及以上自动驾驶中发挥关键作用，市场空间广阔 目前大多数自动驾驶 车企已 能够基本实现 L2 级自动驾驶，并开始推出 初步具备 L3 功能的车型。由 L2 到 L3 级 是 重要的转折点，标志着自动 驾驶汽车可以进行无人驾驶操作 ，相应对环境感知提出了更高要求， 激光雷达将发挥关键作用。根据沙利文的预测和统计，激光雷达在 2025 年的全球市场规模可以达到 135.4 亿美元，较 2019 年可实现 64.5%的 年均复合增长，行业市场空间广阔。 海外巨头陆续上市，车规级产品逐渐落地，激光雷达迎来产业化拐 点 海外 Velodyne、 Luminar 已于 2020 年通过借壳方式实现上市， Aeva、 Innoviz 以及 Ouster 计划于 2021 年上市 ，资产证券化步伐加快。 激光雷达的价格不断下探，由最初的数万美元逐渐降低至数百美元， 如华为 发布 的 车规级 96线中长距激光雷达产品的成本有望降至 200美 元。 与此同时，越来越多的激光雷达通过了车规级验证，下游车企也 纷纷宣布将在量产高端车型中搭载激光雷达， 我们认为 激光雷达产业 化进程 将迎来实质加速 。 技术路线方面，由机械向固态混合、固态发展， MEMS 有望最先得 到广泛采用， OPA、 FLASH、 FMCW 发展值得期待 尽管机械式激光雷 达探测性能优越、技术成熟，是当前的主流，但其高昂的成本和 相对 较短的使用寿命令其 在 车规级量产 方面并不具有优势， 低成本、高可 靠性的固态化激光雷达是未来趋势 。短期内， MEMS 雷达技术相对成熟， 成本可控，最有希望得到广泛应用。 中长期看， OPA、 FLASH、 FMCW 方 案技术上更为先进，未来产业化进程决定于技术成熟度与量产能力。 竞争格局方面，海外企业起步较早，国内企业在价格、本土化应用 方面具有优势，随着大疆、华为等科技巨头加入，未来竞争更加激 烈 国外的激光雷达产业起步较早， Velodyne 在机械式雷达方面具有 显著优势，占有较大份额； Luminar 在 MEMS 激光雷达方面较为领先； Aeva 是唯一 采用 FMCW 技术路径 的厂商。国内激光雷达呈百花齐放格 局，初创企业禾赛科技、速腾聚创、镭神智能在机械雷达方面较为领 先，并向固态雷达发展，大疆、华为等科技巨头凭借在光学光电子等 领域技术优势也进入激光雷达领域，未来也有望成为市场重要的参与 者。 投资建议： 我们认为 激光雷达迎来产业化拐点，除了技术路线的选择 ， 产品迭代能力与商业化量产能力是未来企业突围的关键。 建议关注与 车企合作紧密，且在车规 产品量产方面具备先发优势的企业 ，如禾赛 科技、速腾聚创、镭神智能、一径科技等。 主要风险因素： 无人驾驶进展不及预期的风险；激光雷达的成本下降 不及预期的风险；技术替代的风险 。 分析师 傅楚雄 ： 010-80927623 ： 分析师登记编码： S0130515010001 王恺 ： 010-80927627 ： wangkai_ 分析师登记编码： S0130520120001 特此鸣谢： 实习生 隋雨薇 行业数据 2021-01-28 table_report 资料来源： Wind，中国银河证券研究院整理 相关研究 2021 年投资策略报告 _新时代、新格局 ， 电子 投资新格局 2020-12-14 table_research 行业 深度报告 电子 2021 年 1 月 29 日 行业深度报告 /电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 1 目 录 一、 自动驾驶渐行渐近，激光雷达是不可或缺的智车之眼 . 2 （一）自动驾驶市场广阔，国内外厂商加速布局 . 2 （二）激光雷达是实现 L3以上自动驾驶重要的感知设备 . 5 （三）机械式仍占据主流，固态激光雷达将快速渗透 . 7 二、激光雷达产业处于爆发前期，市场空间广阔 . 10 （一）价格降至千元级别，激光雷达有望加速渗透 . 10 （二）市场空间广阔，未来五年超百亿规模 . 11 三、海外厂商占据优势，国内企业快速崛起 . 13 （一）国外激光雷达企业陆续登陆资本市场 . 14 （二）国内企业快速崛起，呈百花齐放格局 . 17 （三）上游核心元件仍被国外垄断，国内企业开始布局 . 19 四、投资建议 . 21 五、 风险提示 . 22 插 图 目 录 . 23 行业深度报告 /电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 2 一、 自动驾驶渐行渐近， 激光雷达 是不可或缺的智车之眼 （一） 自动驾驶 市场广阔，国内外 厂商 加速布局 全球自动驾驶市场规模广阔 。 随着人工智能、 5G 技术的逐渐普及，无人驾驶、高级辅助 驾驶 快速发展， 这些技术的实现能够大幅减少人为失误带来的交通风险、提高交通运输效率、 提升道路通行能力、改变汽车生产消费模式，实现交通运输安全、高效、绿色的发展愿景。同 时能够缓解社会老龄化带来的劳动力短缺的问题，提高生产力水平、提升生活品质。 根据 IHS 的预测，自动驾驶汽车将在 2025 年前后开始一轮爆发式增长 ， 到 2035 年，道路行驶车辆将有 一半实现自动驾驶，届时自动驾驶整车及相关设备、应用的收入规模总计将超过五千亿美元。 中 国自动驾驶市场快速增长。 据发改委最新智能汽车创新发展战略，到 2020 年，中 国标准智能汽车的技术创新、产业生态、路网设施、法规标准、产品监管和信息安全体系框架 基本形成，智能汽车新车占比达到 50%，中高级别智能汽车实现市场化应用 。据 中商产业研 究院数据 ， 2016 年 -2019 年 中国智能 驾驶市场规模 从 490 亿元增长到 1226 亿元 ，复合增速为 35.8%，到 2021 年市场规模将进一步增长至 2358 亿元 。 图 1.全球自动驾驶市场规模 图 2.中国智能 驾驶市场规模（单位：亿元） 资料来源： IHS，中国银河证券研究院 资料来源： 中商产业研究院 ，中国银河证券研究院 整理 L3 是自动驾驶技术升级的重要转折。 参照 SAE 国 际汽车工程师协会 以及国内工信部 制定 的自动驾驶分级标准，可以根据人类驾驶者的参与程度，将自动驾驶分为 L0 至 L5 各个等级。 数值越高，代表自动驾驶的成熟度就越高 ， L0 是应急辅助， L1、 L2 分别为部分驾驶辅助与组 合驾驶辅助， L3-L5 分别为有条件自动驾驶、高级自动驾驶和完全自动驾驶。 其中由 2 级到 3 级的跨度是重要的转折点，标志着自动驾驶汽车完全可以进行无人驾驶操作 ， 相应对环境感知 提出了更高要求 。 490 681 893 1226 1702 2358 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 0 500 1000 1500 2000 2500 2016 2017 2018 2019 2020E 2021E 市场规模（亿元） 增速 行业深度报告 /电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 3 图 3. SAE 自动驾驶等级划分 资料来源： SAE 官网 ， 中国银河证券研究院 目前大多数自动驾驶 厂 商能够基本实现 L2 级 自动驾驶 ，并开始推出 初步具备 L3 功能的 车型 。 外资车企中， 当前国外技术水平最高的自动驾驶汽车为谷歌的 Waymo， 全车搭载了多 个激光雷达、毫米波雷达、摄像头以及高精度自动定位仪，整车可达到 L5 级别的自动驾驶。 而 奥迪于 2018 年推出的奥迪 A8 是全球第一款 量产 L3 级别的自动驾驶 汽车。 除此之外， Uber、 Toyata、 Cruise 等国外厂商的自动驾驶汽车也都分别搭载了不同数量和种类的各式传感器，并 可实现 L2 级别的自动驾驶。 表 1. 国 外 车企自动驾驶规划 企业 自动驾驶级别 项目 进展 未来 规划 Waymo L5 发布了 第五代无人车平台 Waymo Driver。 将会 在得克萨斯州测试自动驾驶卡车 。 Cruise L4 2020 年推出了首款自动驾驶汽车“ Origin”。 “ Origin”将会实现量产，而不只是停留在概念车阶段。 奥迪 L3 奥迪 A8 是全球首款实现 L3 级别的量产车型。 将 L3 级技术的研发提升到大众集团层面。 Toyata L3 发布了基于雷克萨斯 LS500 改造的自动驾驶车辆 TRI-P4，该车配备了 360 度观察车辆周围的 4 个摄像 头，以及 8 个激光雷达。 在 2020 年实现高速公路上的辅助自动驾驶； 2020-2030 年前期，实现拥堵路段的自动驾驶技术应用； 2020-2030 年后期，实现高速公路上的完全自动驾驶、在其他道 路实现部分自动驾驶。 本田 L3 本田 L3 乘用车已经从 日本国土交通省获得了认可， 这是世界首个在国家层面批准 3 级自动驾驶车投入实 用 的车型。 计划 在 2021 年 3 月底前开始销售全球首款量产 L3 级 自动驾驶汽车 本田 Legend。 奔驰 L3 奔驰 GLE 的驾驶辅助系统被 欧洲 NCAP 与其安全研究和测试合作伙伴 评定为“非常好”。 2021 年下半年推出 L3 级别新 S 级车型。 宝马 L3 已建立专门的“自动驾驶研发中心” 。 2021 年量产的 BMW i NEXT 将提供 L3 自动驾驶功 能，并计划在包括中国在内的全球主要市场开展 L4 级 自动驾驶车队测试 。 资料来源：中国银河证券研究院 整理 行业深度报告 /电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 4 全国政协经济委员会苗圩副主任在 2021 中国电动汽车百人会云论坛上表示， 2020 年 国内 L2 级别自动驾驶的渗透率已 近 15%。 车企相继推出具备 L3 功能的自动驾驶车型。 相关厂商 的部分 L3 级别 车型已经投入量产， 如 小鹏 P7、 长安 UNI-T、 上汽 MARVEL-R， 2020 年亦成 为国内的 L3 车型量产元年 。除此之外，国内各厂商已经将更高级别的自动驾驶规划提上日程。 表 2. 国内车企自动驾驶规划 车企 自动驾驶规划 广汽 2022 年，实现 L4 车型率先量产； 2023 年，实现 L4 级别自动驾驶的区域示范运营。 北汽 2022 年，实现 L3/L4 级别车型的测试、示范和量产。 一汽 2030 年实现全工况、全天候的自动驾驶。 长城 2023 年计划量产 L4 级商品车； 2025 年推出达到 L5 级自动驾驶商品车 。 奇瑞 2025 年计划实现 L4 级别 的自动驾驶。 吉利 个人车辆方面，将于 2021 年在结构道路实现高度自动驾驶； 2023 年之前，在开放道路实现高 度自动驾驶。公共交通工具方面，将于 2022 年在结构道路实现完全自动驾驶； 2022 年亚运会 核心区域，提供智能出行服务； 2025 年之前，在开放道路上实现完全自动驾驶。 小鹏 2024 年或 2025 年，研发出 L4 级别的车型。 蔚来 2022 年初 具备 L3 自动驾驶 的车型 ET7，实现从辅助驾驶到自动驾驶的飞跃。 资料来源： 各公司官网 ， 中国银河证券研究院 整理 在道路测试方面，据 DWM 公布的 2019 年加州自动驾驶路测相关数据，国外部分车企的 测试里程数优势明显。 已获得加州自动驾驶路测牌照的公司及其测试车辆在 2019 年度累计测 试 288 万英里， 同比增长 38.46%。其中 谷歌的 Waymo 测试 里程 超过 145 万英里 ， 通用 Cruise 测试里程达到 83.1 万英里， 二者总里程数占约 80%。小马智行与百度分别测试里程达 17.48 万英里和 10.8 万英里。 表 3. 美国 DWM 部分 路测情况 主体 路测里程 (英里 ) 脱离次数 每“脱离”一次的里程 (英里 ) 谷歌 Waymo 1454137.32 110 13219 通用 Cruise 831039.88 68 12221 小马智行 174845.29 27 6476 百度 USA 108300.20 6 18050 AutoX 32054.00 3 10685 Tesla 12.20 0 资料来源： 美国加州车辆管理所 DWM，中国银河证券研究院 整理 国内自动驾驶测试里程数逐年增多，道路测试规模逐渐加大。 北京是我国自动驾驶 推进 较为领先 的城市，其道路测试里程总数处于全国领先地位，道路测试环境相对安全可控。 2018 年，北京市已为百度、蔚来、北汽新能源 、 小马智行、戴姆勒、腾讯、滴滴、奥迪 共 8 家企业 的 56 辆自动驾驶车辆发放了道路临时测试牌照，自动驾驶车辆道路测试 里程达 153565 公里 。 行业深度报告 /电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 5 而根据北京市智能车联发布的 北京市自动驾驶车辆道路测试报告（ 2019） 显示，截止 2019 年底，北京市道路测试里程突破 1040221 公里，相比 2018 年同比增长 577%。 图 4. 2019 年北京市道路测试累计里程统计 图 5. 2019 年北京市每月道路测试里程情况 资料来源： 北京市自动驾驶车辆道路测试报告（ 2019） ，中国 银河证券研究院 资料来源： 北京市自动驾驶车辆道路测试报告（ 2019） ，中国银 河证券研究院 根据 北京市自动驾驶车辆道路测试报告（ 2019） ， 2019 年百度的累计测试里程达 89.39 万公里，整体优势明显；其次为小马智行的 12.13 万公里。同时百度的已发放牌照车辆数达 52 辆，在所有测试主体占比超过 65%。其他相关车企如蔚来、腾讯等，它们的表现也都有较大 进展。 表 4. 北京市测试牌照发放与道路测试情况 测试主体 已发放牌照车辆 累计测试里程数 2019 测试里程数 百度 52 89.39 75.40 蔚来 2 0.35 0.11 北汽新能源 1 0.02 0.00 戴姆勒 2 0.09 0.04 小马智行 7 12.13 11.12 腾讯 1 0.42 0.39 滴滴 2 0.14 0.13 奥迪 1 0.10 0.09 北京智行者 2 0.14 0.14 重庆金康 1 0.00 0.00 北京四维 1 0.12 0.12 资料来源： 北京市自动驾驶车辆道路测试报告（ 2019） ，中国银河证券研究院 整理 （二） 激光雷达是实现 L3 以上 自动驾驶 重要 的 感知设备 自动驾驶的环境监测传感器主要包括摄像头、毫米波雷达、超声 波 雷达与激光雷达 。 摄 像头是传统视觉解决方案的基础，价格较低，而且可以根据不同功能的要求安装在不同位置上。 毫米波雷达是指工作在毫米波波段探测的雷达，波长 110mm，介于微波和厘米波之间，兼 具微波制导和光电制导的优点。超声 波 雷达是利用 超声波从发射到反射 接收的时间差 来 计算与 0% 10% 20% 30% 40% 50% 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 2018 年 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10 月 11 月 12 月 累积里程（公里） 增速 0 50000 100000 150000 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10 月 11 月 12 月 2019年每月测试里程数 2018年每月测试里程数 行业深度报告 /电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 6 障碍物之间的距离，常用在泊车系统中 。激光雷达主要通过发射 激光束 来探测目标的位置、速 度等特征量。 表 5.各类传感器的对比情况 分类 工作原理 目前主要应用方向 优势 劣势 摄像头 通过摄像头采集信息，并 进行算法识别 车道偏离预警（ LDW）、交通标志识别（ TSR）等 应用广泛 ； 价格低廉 受天气影响大 ； 依赖于样本 ； 算法复杂 ； 稳定性差 毫米波雷达 发射并接收毫米波，根据 相差时间测算距离 自适应巡航（ ACC）、 自动紧急制动（ AEB） 等 测距测速能力突出 无法辨识行人和对周围障 碍物进行精准的建模 超声 波 雷达 通过超声波发射与反射接 收的时间差来计算距离 自动泊车 价格低廉 ； 近距离探测精度高 ； 不受光线条件影响 不适合长距离测量 激光雷达 发射和接受激光，以此测 算距离 道路提取、环境建模、障 碍物识别等 精度高 ； 采集信息丰富 ；实时性好 工艺要求水平高 ； 目前车规级少 资料来源： 电子发烧友， CSDN，中国银河证券研究院 整理 多传感器交叉融合是无人驾驶的必经之路 。 考虑到各类传感器都有自己的 优点 与劣势， 无人驾驶需要融合不同类型传感器实现优势互补。 目前国内外车企在自身的新款自动驾驶汽车 上 也基本都采用了多种传感器交叉融合的方案。 以通用 Cruise AV 为例，通用目标是实现 L4 级别的自动驾驶，全车搭载 5 个 Velodyne 的 VLP16 16 线激光雷达 、 21 个毫米波雷达 (其中有 12 个由日本 ALPS 提供的 79GHz 的毫米波雷达 )以及 16 个摄像头。 图 6. 通用 Cruise AV 的传感器配置情况 资料来源： 通用汽车官网 ， 中国银河证券研究院 激光雷达是实现 L3 以上 自动驾驶 重要 的环境感知设备 。 对于自动驾驶传感器的选择，目 前市场上分成了两大阵营： 一类是基于视觉的解决方案，即由摄像头主导 并 辅以 低成本元件， 如 Mobileye 搭配的是 视觉处理芯片，特斯拉 搭配的是 毫米波雷达 ，百度也在 2019 年公开了 全 国唯一自动驾驶纯视觉城市道路闭环解决方案 百度 Apollo Lite；另一阵营则更倾向于由激 光雷达主导，如 谷歌 Waymo、 通用 Cruise、 华为、百度 Apollo（除 Apollo Lite）等，他们 认 为基于视觉解决方案难以满足更高等级的自动驾驶，需要精度更高的激光雷达来作为传感器主 导。 行业深度报告 /电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 7 基于视觉的解决方案在成本方面具有优势，但在精度、稳定性等方面存在一定局限性。 首先，在精度方面，视觉方案的测距精度低且需要依赖 的项目较多，算法固定时提高精度会导 致视场角变小或最近距离变远。其次，若要在当前的视觉方案基础上实现优化，需要足够好的 算法甚至专门的芯片辅佐，实现难度较大 ，对算力的要求非常高 。最后，视觉方案还存在着视 野较小的问题，比如双目系统最多能覆盖目标方向 60 度的视野，而激光雷达可以实现 360 度。 图 7. 特斯拉 Model Y 的视觉方案 资料来源： 特斯拉 官网 ， 中国银河证券研究院 激光雷达价格 的 快速下降 与车规级验证通过 将促进其在 L3 自动驾驶方面 得到广泛采用。 目前，激光雷达价格已从过去数万美元逐渐下探到 1000 美元之内。例如华为首次发布的车规 级 96 线中长距激光雷达产品的成本有望降至 200 美元， Velodyne 的 Velabit 激光雷达价格只有 100 美元。未来，随着技术的迭代与量产规模的提升，价格将进一步下降。同时，越来越多的 激光雷达通过车规级验证，使得车载量产成为可能。 全球车载摄像头龙头 Mobileye 宣布布局激光雷达领域。 在 2021 年 CES 大会上， Mobileye 宣布 将 与 母公司 Intel 合作开发激光雷达 单芯片系统（ SoC） ， 并在 2025 年之前将其应用在在 自动驾驶汽车中。 根据半导体观察报道， 该技术属于调频连续波 (FMCW)激光雷达，这将使得 Mobileye 拥有独立的激光雷达传感器技术，并且能够自定义激光雷达软件，从而进一步降低 制造成本，配合原有的雷达，为更多的汽车产品提供更高阶的自动驾驶技术。 实际上， Mobileye 过往主要依靠摄像头开发自动驾驶系统，在车载摄像头识别领域 Mobileye 的市场份额达到 70% 以上，其车载摄像头解决方案已为 Volvo、奥迪、宝马、日产等众多国内外车厂供货。我们认 为 Mobileye 的强势入局，可以看做激光雷达产业化进程加速的标志之一。 虽然目前激光雷达在成本方面不占优势，但 L3 及以上自动 驾驶需要高可靠性的环境感知 方案，激光雷达将 扮演重要角色 ，同时激光雷达价格快速下探，车规级激光雷达陆续量产， 我们认为其将在 L3 级以上自动驾驶中发挥关键作用 ，产业处于爆发前期 。 （ 三 ） 机械式仍占据主流，固态激光雷达将快速渗透 激光雷达主要包括 光源、测距原理、探测器和光束操纵 四大要素 。 激光发生器和光路发射 行业深度报告 /电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 8 出多线光束，光束到达目标物之后，光束发射或者折射返回到达接收器，再经光电探测器形成 信号接收，最后经信号处理之后即可得到目标物的距离、速度 、形状 等信息。 图 8. 激光雷达四大构成要素 资料来源： 麦姆斯咨询 ， 中国银河证券研究院 从扫描方式 来看，激光雷达可以分为机械式激光雷达和固态激光雷达。机械式激光雷达内 部装配了机械旋转部件，可以实现最多 360 度的扫描，但硬件成本高、量产困难；固态激光雷 达在外观上看不到旋转， 具体可以分为 MEMS、 Flash 和 OPA。 从测距方式看，主要包括 ToF 和 FMCW。 ToF 是根据 发射激光与回波信号的时间差 来计算得到目标物的距离信息，而 FMCW 则是 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。 目前主流激光雷达大多采用 Tof 方案， FMCW 虽然具有灵 敏度高，抗干扰能力强，功耗低等优点，但技术成熟度仍然较低。 从发射光源看，主要包括 905nm 和 1550nm。 905nm 光源 使用硅材料和半导体激光器，成本较低 ， 技术成熟度较高 ， 但是其穿透 能力弱、探测距离近 、安规测试较为严格， 目前大部分主流厂商 采用 905nm 光源，如 Velodyne。 1550nm 光源 使用 InGaAs 材料和光纤激光器，成本较高 ，但 其 穿透能力强、探测距离远、人眼 安全性高，目前 Luminar、华为 等少部分厂商采用。 机械式激光雷达是当前自动驾驶汽车应用最主流的产品。 相比于固态，机 械式激光雷达率 先发展起来且已经过了不断的迭代，技术已经趋于成熟，通过叠加线束即可获得更高的分辨率 和测距距离，认可度更高、应用范围更广，所以 Robotaxi 等高级自动驾驶玩家为主的主流选手 目前更倾向于选择传统的机械式产品。通过旋转的方式获取 360的环境数据，因为个头大又 必须“看得清”车身周围，放在车顶上是唯一合适的方式。一般在进行路测的 Robotaxi 车顶上 安装的类圆柱型的产品就是机械式激光雷达。 行业深度报告 /电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 9 图 9. 滴滴无人车 采用机械式激光雷达 图 10. Waymo 无人车 采用机械式激光雷达 资料来源： 汽车之家 ，中国银河证券研究院 资料来源： 汽车之家 ，中国银河证券研究院 尽管机械式激光雷达探测性能优越、技术成熟，但其高昂的成本和较短的使用寿命 令 其 在短时间内车规级量产的可能性较低。 机械式激光雷达结构精密，零件数多、组装工艺复杂、 制造周期长，因此生产成本居高不下；内部含有大量可动部件，易受车辆振动影响，在行车环 境下磨损严重，长期使用可靠性差，难以满足汽车厂商的要求。 图 11. 激光雷达发展路线 图 12. ADAS 领域机械式 /固态式激光雷达销售额占比及预测 资料来源： 麦姆斯咨询 ，中国银河证券研究院 资料来源： Yole Development，中国银河证券研究院 低成本、高可靠性的 固态化 激光雷达 是未来趋势。 固态激光雷达又可以分为 MEMS、 OPA、 Flash。因 MEMS 扫描镜兼具“固态”和“运动”两种属性，所以 MEMS 也被业界称为“混 合固态”。 OPA 则完全取消了机械结构，通过调节发射阵列中每个发射单元的相位差来改变激 光的出射角度。 Flash 激光雷达的原理如名字所示，为“快闪”，不 进行扫描，有些类似于黑夜 中的照相机，光源由自己主动发出。 综合来看，固态激光雷达 寿命 、稳定性更 高 ，而且可以很 好的解决机械式面临的造价成本高以及难以量产的难题 ，未来有望逐渐取代机械式雷达 。 在固 态激光雷达中， MEMS 雷达技术相对成熟，成本可控， 短期内 最有希望得到广泛应用。 行业深度报告 /电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 10 表 6.不同类型激光雷达 的比较情况 类型 工作原理 探测距离 成熟度 优势 劣势 机械式 通过不断旋转发射头，将速度更快、发射 更准的激光从“线”变成“面”，并在竖直 方向上排布 多束激光，形成多个面，达到 动态扫描并动态接收信息的目的 。 中远距离 高 技术成熟 ； 性能优越 工艺复杂 ； 造价昂贵 ；长期使用可靠性差 MEMS 用半导体“微动”器件（如 MEMS 扫描镜） 来代替宏观机械式扫描器，在微观尺度上 实现雷达发射端的激光扫描方式 。 中远距离 中 成本低 ； 适合大规模应用 视野有限 OPA 运用相干原理，采用多个光源组成阵列， 通过控制各光源发光时间差，合成具有特 定方向的主光束，然后再加以控制，主光 束便可以实现对不同方向的扫描。 中远距离 低 扫描速度快 ； 可控性好 ； 精 度高 ； 体积小 易形成旁瓣，影响光束 作用距离和分辨率；生 产难度高 Flash 通过在短时间内直接发射出一大片覆盖探 测区域的激光，辅以高度灵敏的接收器， 来完成对周围图像的绘制。 近距离 中 记录速度快；成本低 探测距离较近，不适合远程探测；可靠性存疑 资料来源：中国银河证券研究院 整理 二、 激光雷达产业处于爆发前期 ， 市场空间广阔 （一） 价格降至千元级别，激光雷达有望加速渗透 成本快速下探 ， 千元级产品逐渐走向市场 。 一直以来，高昂的成本 作为激光雷达最大痛 点之一导致其难以量产，如 Velodyne 在 2007 年推出的 64 线机械式激光雷达的售价高达 8 万 美元。在过去的十几年里，激光雷达供应商不断创新技术路线，争取在提升性能的同时降低成 本。 如大疆子公司 Livox 采用的光电系统解决方案均使用经过验证且易于获得的光学元件，只 需少量的激光收发模组即可取得高线束的扫描效果，极大降低了成本，其 在 CES 2020 上推出 的 Horizon 和 Tele-15 两款产品分别仅需 6499 元 和 8999 元 ，但却可以分别达到 64 线和 128 线 机械式激光雷达的效果 。 2020 年 12 月，华为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， 并且 这款 96 线中长距激光雷达产品的成本 有望降至 200 美元。 表 7.市场上主要激光雷达产品的对比情况 厂商 型号名称 发布时间 主要技术方案 售价 Velodyne HDL-64E 2007 年 机械式 8 万美元 HDL-32E 2007 年 机械式 4 万美元 VLP-16 2007 年 机械式 8000 美元 北科天绘 R-Fans-32 2016 年 机械式 150000 元 速腾聚创 RS-LiDAR-32 2017 年 机械式 128000 元 RS-LiDAR-M1 2019 年 1 月 MEMS 1898 美元 Livox Horizon 2020 年 1 月 非重复扫描 6499 元 Tele-15 2020 年 1 月 8999 元 镭神智能 LS20B 2020 年 1 月 MEMS 999 美元 LS20D 2020 年 1 月 868 美元 行业深度报告 /电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 11 LS20E 2020 年 1 月 888 美元 Velodyne Velabit 2020 年 1 月 MEMS 100 美元 华为 96 线中长距激光雷达 2020 年 12 月 MEMS 可降至 200 美元以下 资料来源： 各公司官网 ，中国银河证券研究院 整理 满足车用 苛刻条件，车规级激光雷达陆续量产 。 激光雷达从研发到量产有三个关键认证： ISO16750 道路车辆电气和电子装备的环境条件和试验、 IATF 16949 质量管理体系认证、 ISO26262 道路车辆功能安全国际标准认证。 只有拿到了车规级的认证，企业才算是迈入量产 的门槛。目前，行业内对用于前装车规级量产的激光雷达有一些相对明确的要求，如测距范围 需要 200-300 米，分辨率及视场角需要分别达到 0.1-0.2 度和 120-180 度。除了满足性能，激光 雷达还面临诸多可靠性问题，如在 零下 40 度到零上 85 度的范围之内保证正常工作，有足够的 对机械振动冲击的稳健性 ，满 足 10 年车规寿命要求 等。以华为为例，在推出其 96 线中长距激 光雷达产品 之前，针对车规级要求的 高低温湿热 、 水压、振动、盐雾、人眼安全、 EMC（电 磁兼容）、碎石冲击等场景 都进行了严苛的测试。 目前，法雷奥 ScaLa 激光雷达已 被搭载在奥 迪 A8 上， 实现 了 车规级量产， 许多 其他 厂商的产品 也 已经完成了车规级要求的测试 。 表 8.国内 满足车规级要求 的 部分 激光雷达产品介绍 厂商 产品型号 最远 探测距离 激光安全等级 工作温度 已 通过的认证 速腾聚创 RS-LiDAR-M1 200m Class 1 -40C +85C IATF 16949 Livox Horizon 260m Class 1 -40C +85C IATF 16949 Tele-15 500m Class 1 -40C +85C IATF 16949 镭神智能 CH32 300m Class 1 -40C +85C IATF 16949 北科天绘 C-Fans-128 200m Class 1 -40C +85C IATF 16949 一径科技 ML-X 200m Class 1 -40C +85C IATF-16949 华为 96 线中长距激光 雷达 220m - - - 资料来源： 各公司官网 ，中国银河证券研究院 整理 多家车企计划在量产高端车型中搭载激光雷达。 小鹏透露已与 Livox 合作，计划于 2021 年推出全球首款搭载激光雷达的量产智能汽车； 2021年 1月 9日，蔚来发布其重磅新车 NIO ET7， 其独有的 AQUILA 蔚来超感系统 已经搭载了 超远距高精度激光雷达 ；计划于 2021 年亮相发布 的极狐 HBT 将搭载 3 颗来自华为的 96 线激光雷达。 应用场景逐渐丰富 。 激光雷达 最初 只是一个小众市场，主要用于测绘和军事，市场规模 较 小。 随着技术的不断发展，激光雷达从最初的激光测距，逐步发展出激光测速、激光扫描成 像等技术，应用领域不断广泛，如 VR/AR、智慧交通、 3D 打印等。但真正让其成为投资焦点 的，除了自动驾驶，便是机器人 。一般来说， L3 级别以上的自动驾驶，激光雷达是必备的传 感器。 自动定位导航是机器人实现自动行走的必备技术，以激光雷达 SLAM 为基础的方案可 以帮助其实现自主建图、路径规划、自主避障等任务。 （二）市场空间广阔，未来 五 年超百亿规模 全球 激光雷达市场快速增长 。 自动驾驶技术的成熟发展 与推动创造了对激光雷达市场的 行业深度报告 /电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 12 庞大需求，全球各大制造商均将激光雷达的研发与应用作为其发展重心，自动驾驶汽车的普及 与降价也为激光雷达市场的发展创造了条件，将有力推动全球激光雷达市场的扩大以及激光雷 达技术的量产及应用。 根据沙利文的统计及预测， 激光雷达在 2025 年的全球市场规模可以达 到 135.4 亿元，较 2019 年可实现 64.5%的年均复合增长率。 这一整体高速增长的态势源自很 多因素，如无人驾驶车队规模的扩张、激光雷达在 ADAS 中渗透率的增加以及服务型机器人 和智能交通建设等领 域需求的推动。 图 13. 全球激光雷达市场规模（单位：亿美元） 图 14. 全球激光雷达 在无人驾驶领域的市场规模 （单位： 亿 美元） 资料来源： 沙利文研究，禾赛科技招股书， 中国银河证券研究院 资料来源： 沙利文研究，禾赛科技招股书， 中国银河证券研究院 无人驾驶与高级辅助驾驶是激光雷达的主要市场。 据 ReportLinker 研究估计 ，到 2025 年， 全球包括运送乘客和货物在内的 L4/L5 级无人驾驶的车辆数目将会达到 53.5 万辆。随着无人 驾驶的逐步发展，无人驾驶领域的全球激光雷达市场也会随之实现高速增长。根据沙利文的测 算， 无人驾驶领域激光雷达市场在 2025 年预计达到 35 亿美元，较 2019 年的年均复合增长率 可达 80.9%。 图 15. 全球激光雷达 在 ADAS 领域的 市场规模（单位：亿美元） 图 16. 全球激光雷达 在机器人领域的市场规模 （单位： 亿 美元） 资料来源： 沙利文研究，禾赛科技招股书， 中国银河证券研究院 资料来源： 沙利文研究，禾赛科技招股书， 中国银河证券研究院 高级辅助驾驶是 增速最高的细分领域 。 据 Yole 的研究测算，每年会有将近 600 万辆新车 搭载激光雷达，照此趋势，全球乘用车新车市场 L3 级自动驾驶的渗透率将达约 6%。未来 5 年里，在高级辅助驾驶领域，激光雷达的市场规模将会保持高速增长。根据沙利文的预计， 高 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 0 50 100 150 规模（亿美元） 增速 0% 50% 100% 150% 200% 250% 300% 0 10 20 30 40 规模（亿美元 ) 增速 0% 50% 100% 150% 200% 250% 0 10 20 30 40 50 规模（亿美元） 增速 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 规模（亿美元） 增速 行业深度报告 /电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 13 级辅助驾驶领域激光雷达的市场规模在 2025 年预计将达到 46.1 亿美元，较 2019 年可实现 83.7% 的年 均 复合增长率 ，是增速最高的细分领域，未来也将成为激光雷达最主要的应用方向 。 智能服务机器人的普及也将为激光雷达增长注入动能。 目前 市场上的智能机器服务机器 人的技术越 来越 成熟 ，其业务范围和辐射半径不断增大，搭载了激光雷达的无人运送、无人清 扫、无人巡检智能机器人在降低运营成本以及提升服务效率等方面的优势愈发明显，市场对此 类产品的需求也将大幅提升。 随着全球智能服务机器人出货量的增加以及激光雷达在该领域渗 透率的提升， 全球激光雷达市场在智能机器人的市场规模在 2025 年预计会达到 7 亿美元，较 2019 的年均复合增长率为 57.9%。 国内市场 起步较晚，但 潜力巨大。 相较于发达国家，我国激光雷达行业发展起步较晚， 市场规模相对较小，但我国庞大的汽车市场决定了我国激光雷达市场的发展潜力。 随着我国国 产企业的相继崛起以及激光雷达行业研发水平的提高，我国激光雷达覆盖率将稳步提升， 根据 头豹研究院 预测， 2023 年我国激光雷达市场覆盖率将达 10%，与激光雷达行业领先国家的差 距将逐步缩小。 从市场规模看， 据沙利文的测算，中国激光雷达市场规模在 202