2022年激光雷达行业深度报告：技术路线逐渐清晰、国产激光雷达占得先机

2022年激光雷达行业深度报告：技术路线逐渐清晰、国产激光雷达占得先机 1、多重利好刺激下的激光雷达行业前景光明 1.1、投资激光雷达的本质是投资多传感器融合的自动驾驶方案 激光雷达主要用于探测周边物体的距离和速度。在激光雷达的发射 端，由激光半导体产生一种高能量的激光束，激光与周围的目标发生 碰撞后，再被反射回来，由激光雷达接收端捕获并进行运算，得到目 标的距离和速度，最终形成周围环境的点云数据。车企可以将点云数 据直接用于环境建模从而解决自动驾驶的感知问题。 在多传感器融合方案中，激光雷达是保证其安全冗余必不可少的关键 组成部分。支撑激光雷达行业市场规模持续高速增长的核心驱动力在 于： 1）汽车智能化大趋势推动高阶自动驾驶发展，未来完全自动驾驶有望 成为高端标配。在三电部分逐渐标准化的当下，汽车 OEM 需要打出新 的宣传点以实现产品差异化宣传，其中高级别自动驾驶功能的落地已 经成为整车厂研发的重中之重。在自动驾驶领域实现跨越式领先的车 企有望以此抢占更大的市场份额，行业领先格局也很可能因此发生洗 牌。 考虑到从辅助驾驶向完全自动驾驶的转变对于软硬件的要求截然 不同，L3 及以上自动驾驶对于传感器等核心零部件的技术要求及搭载 数量要求远超辅助驾驶所需，因此激光雷达有望在规模效应的驱动下 实现量升价降的上升发展趋势，当下激光雷达性能优异但价格高昂的 问题也将迎刃而解。根据 Yole 的推测，激光雷达 2020 至 2026 年的市场份额有望以每年接近翻倍的速度从 2600 万美元激增至 23 亿美元， CAGR 增速 94%，这背后也映射出当下市场对于汽车智能化的需求及预 期之高。消费者对于汽车安全性及功能性的考量、政策力推新能源车 快速上量以及融合传感器方案被非特斯拉车企的广泛接纳促使整个激 光雷达行业在 2022 年迎来了乘用车市场的前装量产元年。 2）高阶自动驾驶落地需要解决“全场景”安全驾驶问题，激光雷达是 保证高阶自动驾驶安全性的必备冗余。自动驾驶路线之争还在持续， 目前以特斯拉代表的纯视觉路线在探测距离、精度、算法局限性（难 以解决长尾效应）等方面存在先天缺陷，其对于在“未知场景”的判 断差强人意，行业对于纯视觉方案能否最终走通存在争议。安全性成 为高阶自动驾驶功能落地前车企最急需解决的问题，通过在罕见或未 知场景下提供更多有效信息以辅助决策的方式，激光雷达已然成为提 高现有“摄像头+毫米波雷达+超声波雷达”方案安全性的关键。伴随 激光雷达供应成本的不断下探，搭载前置激光雷达的多传感器融合方 案有望成为主流车企的最优自动驾驶解决方案。 3）特斯拉纯视觉方案先发优势明显，其他车企有望借助融合方案实现 弯道超车。成熟的纯视觉方案需要极大的训练数据库及大量专业人员 以开发可靠算法，而特斯拉由于较早步入自动驾驶领域，其海量量产 车型为特斯拉提供庞大的真实用户行驶数据，凭借北美地区优秀的半 导体行业土壤，特斯拉在摄像头融合、图像处理、自动驾驶算法、自 动驾驶硬件设计等领域有着其他车企几乎无法超越的先发优势。如此 现状下，大多数车企为在自动驾驶领域实现弯道超车，均采用多传感 器融合方案，激光雷达的需求应运而生。与此同时，非特斯拉车企在 软硬件融合方面的劣势也可以通过采购外部成熟方案的方式避免。整 车厂一是可以通过采购英伟达自动驾驶平台以实现更高算力水平，二 是可以采用激光雷达整机厂提供的感知配套软件。激光雷达正在成为 高阶自动驾驶的核心零部件。 1.2、重磅政策助力自动驾驶行业发展，上游核心产业直接受益高速发展 目前多数整车厂商已经具备 L1-L2 级别的安全辅助驾驶能力，但随着 自动驾驶行业的快速发展，各厂商在为 L3 及以上级别自动驾驶的落 地做准备。自动驾驶等级中，L1、L2 被划为辅助驾驶，L3、L4、L5 属于自动驾驶。L3 级自动驾驶是实现高级别自动驾驶的一大门槛，从 L2/L2+向 L3 级别自动驾驶突破的主要难点在于责任划分问题，在搭载 L3 及以上的自动驾驶功能的车辆上，驾驶系统将取代驾驶员成为主体 责任人，目前国内 L3 级别自动驾驶汽车的量产仍需等待相关法律法规 的落地。但随着高级别自动驾驶落地的障碍逐渐被消除，L3 及以上自 动驾驶渗透率的快速增长将大幅提升对车规级芯片、激光雷达、摄像头以及软件等软硬件的需求，并进一步刺激相关下游零部件技术的更 新迭代从而实现需求增加而带来的供给端成本下探。 国内相关政策方面，为推动自动驾驶行业的有序发展，工信部于 2021 年发布的《汽车驾驶自动化分级》国家推荐标准为国内自动驾驶的发 展提供了基础标准依据，为自动驾驶的商用化提供了良好的发展环 境。《汽车驾驶自动化分级》规范了驾驶自动化的定义、驾驶自动化 分级原则、驾驶自动化等级划分要素、驾驶自动化各等级定义、驾驶 自动化等级划分流程及判定方法、驾驶自动化各等级技术要求等，与 此前绝大多数汽车企业普遍采用的 SAE（美国汽车工程师协会）分级 制度相比，本次出台的国标分级制度对于 0-2 等级驾驶自动化系统的 界限区分更加显著，为后续自动驾驶相关法律、法规、强制性标准的 出台提供支撑，且也会对于车企的营销宣传、技术路线选择等方面起 到引导作用。 除国家级政策外，以北上广深为主的多个城市政府正在积极探索自动 驾驶汽车的合法、合规性，并皆已推出多个建设性的自动驾驶相关政 策，加速推动无人驾驶汽车市场的法治化进程。其中，2022 年 6 月 23 日深圳市第七届人民代表大会常务委员会第十次会议通过了《深圳经 济特区智能网联汽车管理条例》（以下简称《条例》），成为我国首 部规范智能网联汽车管理的法规。《条例》的出台或将推动深圳成为 国内首个为 L3 级乃至更高级别自动驾驶放行的城市，同时也为全国其 他地方的 L3 级自动驾驶准入政策提供了标准和模板。此外，对于自动 驾驶中的新基建相关的应用场景，多地政府与企业也在不断加深合作 以期在发展单车智能的同时推动车路协同领域的高速发展。 1.3、大型资本持续注资刺激发展，中上游产业链资金充裕保障技术快速迭代 行业协作方式的变化促使整车厂向上游衍生。L2 及以下 ADAS 供应链 中车企与供应商是严格的层级式供应关系，即软件供应商向车企直接 提供一站式 ADAS 解决方案。但在 L2 及以上的高阶自动驾驶产业链 中，车厂、芯片、软件功能是三方合作关系。高阶自动驾驶需要在拥 有 ADAS 保障的高安全性前提下围绕主动决策进行规划，两者感知、 决策的数据架构完全不同，因此软硬件能力的复用度很低，因此一套 成熟自动驾驶解决方案的落地需要汽车 OEM 与软硬件供应商进行深度 合作，这也将刺激资本持续关注激光雷达相关的整条产业链。 近年来大量资本在不断布局投资激光雷达厂商的同时也分外青睐上游 核心零部件厂商。激光雷达行业产业链上游市场主要为激光器、探测 器、芯片等零组件的零部件厂商,当下市场中不仅公、私募基金及财富 管理公司等正在对激光雷达产业上游企业进行投资，例如 Luminar 及 Ouster 等激光雷达厂家也不断推进对上游企业的收并购。 随着各大车厂基于全新一代电子电气架构推出的车型平台，国内专业 投资机构及半导体 CVC 正在快速布局以汽车电气化和智能网联化为 主题的上游汽车半导体赛道，具体被投资企业包括功能软件、域控制 器、自动驾驶芯片、激光雷达核心感光、发光、光电转换器件、高精 地图等上游核心软硬件制造商。当前国内半导体投资市场的三大巨头 分别为哈勃投资（华为）、小米产业投资及中芯聚源（中芯国际）， 三家 CVC 共同向 CMOS 图像传感器芯片设计公司思特威注资，激光雷达产业链中 VCSEL 芯片厂商纵慧芯光与 MEMS 芯片厂商深迪半导 体分别收到其中两家注资。此外歌尔股份、比亚迪、上汽投资等公司 也纷纷注资激光雷达产业链相关的初创公司。目前国内激光雷达整机厂也受到了资本的关注，以禾赛科技、速腾聚 创、镭神智能、一径科技为首的国内激光雷达初创企业目前皆已获得 多轮融资。 1.4、伴随新车型量产，2022年下半年激光雷达出货量有望跃升 自 2021 年 10 月搭载 Livox 激光雷达的小鹏 P5 上市以来，激光雷达进 入正式量产阶段。根据我们测算，2022 年上半年全球搭载激光雷达的 量产车型约有 6 款，共贡献激光雷达出货量约 5.5 万台。2022 年下半 年开始，全球范围搭载激光雷达的车型将迅速爆发，根据我们的统计 2022 年下半年将会新增 14 款搭载激光雷达的量产车。这将带动激光雷达出货量迅速提升，尤其是第四季度，我们预测第四季度环比出货量 将提高 171%。我们预测 2022 年下半年激光雷达出货量将达到 19.8 万 台，全年出货量 25 万台。 2、激光雷达核心组件分析和技术趋势 当前激光雷达行业主要公司的产品在多个维度上都存在显著差异，技 术尚未实现收敛。激光雷达主要由发射模块、接收模块、控制及处理 模组和扫描模组（如有）构成，其中发射模组组件主要包括激光驱动 IC、激光器、激光调制器及发射光学系统。激光发射模块的工作原理为通过采用激励方式周期性地驱动激光器发 射激光脉冲，并利用激光调制器控制激光发射的方向以及线数，最后 通过发射光学系统将激光发射至目标物体上。接收模块负责接收回波，并将回波反射至探测器；探测器负责将光信 号转换至电信号。控制及处理模块目前通常为一块 ASIC 芯片及其相关驱动电路，用于 时序控制、波形算法处理并计算生成最终点云数据。 2.1、激光雷达组件（1）：发射模组 激光雷达的发射模组中，我们可以根据激光波长、激光器器件结构以 及测距原理三种方式进行分类。发射模组（1）：根据波长分类，我们看好 1550nm 方案成为未来激光雷达行业的发展趋势。激光发射模组中的激光器为主要成本来源以及重要技术壁垒。根据激 光波长分类，适用于汽车激光雷达系统的激光器主要可以分为 850nm、905nm 以及 1550nm 三种方案，不同波长方案的选择主要需要 从安全性、性能及成本三个维度考量。 850nm: 850nm 方案为主流技术路径中水汽穿透性最好的方案，因此 最大功率有限，导致产品探测距离较近。受限于安全功率，850nm 方 案的有效探测距离较近，例如 Ouster 的 OS1 产品最远探测距离为 120 米，小于行业平均水平 200 米。但因为波长更短，850nm 激光更难被 空气中的水汽吸收，这有助于提高在潮湿场景下的自动驾驶可靠性。905nm:目前市场主流激光雷达产品的波长多为 905nm，这主要是由于 905nm 方案技术成熟度高而带来的低制造成本优势。作为最常见且生 产成本最低的探测器，硅基探测器对于小于 1000nm 波长的可见光以 及近红外光具备高敏感性，因此激光雷达厂家多选择 905nm 方案。 1550nm：1550nm 波长的激光对人眼的安全阈值、有效探测距离及测 距灵敏度更高，但在材料选择方面较为苛刻，我们看好 1550nm 方案 成为未来激光雷达行业的发展趋势。850nm、905nm、940nm 的激光能 直接穿过眼睛的晶状体、角膜和房水达到视网膜，当激光能量被视网 膜吸收时可能造成永久性损伤。超过 1400nm 波长的激光会被角膜和 晶状体强烈吸收，因此对于视网膜的影响更小。此外，SWIR 具备很多 可见光不具备的特性，例如对于烟雾、水蒸气，甚至是硅基材料物体 的穿透性更强，且可以探测很多在可见光环境下肉眼无法区分的颜 色，这也使得采用 1550nm 方案的激光雷达性能更加优异。但 1550nm 激光对材料要求较高，当前商业化阶段只有磷化铟的 EEL 或者光纤激 光器才能释放此波长的激光，而且由于硅基光电探测器在 1000nm 以 上波长工作时的光敏感性极低，因此采用 1550nm 方案的厂家仍需克 服使用铟砷镓（InGaAs）新材料制造的光电探测器的高制造成本以及 低良品率问题。 发射模组（2）：根据激光器器件结构分类，我们看好可以组成固态激 光雷达的