汽车电子行业系列报告之激光雷达篇:激光雷达星辰大海,国产供应链初长成VIP专享VIP免费

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证券研究报告
1
[Table_Title]
汽车电子行业系列报告之激光雷达篇
激光雷达星辰大海,国产供应链初长成
2022 01 11
[Table_Summary]
车企加速拥抱智能化2022 或为激光雷达前装量产上车元年
自动驾驶临近 L3 跨越期,激光雷达上车必要性显现。高工智能汽车数据显示,
2021 1-11 月新车前装标配搭载 L2 上险338.51 万辆,新车 L2 搭载率达到
18.61%2021 年沃尔沃、奥迪、大众等传统车企和小鹏、蔚来等造车新势力加
速拥抱激光雷达,前装上车曙光初现2022 年预计为激光雷达前装量产上车元
年。
整机厂商三维度竞争:方案、成本、生态,关注国产厂商崛起
激光雷达 OEM 厂商方案-成本-生态三维竞争,当前竞争集中于技术方案混战,
或将转向低成本竞争,长期看上下游生态有望成为制胜关键。Luminar 在技术
案、成本下降空间及下游资源上均具备优势,具备长期竞争力。另本土激光雷达
厂商新品频发,产业链分工助力量产速腾 M1 已获得比亚迪、广汽埃安、威马
汽车、极氪等多家前装定点,与立讯达成代工合作;图达通推出超远距猎鹰+
短距 Robin 的产品组合,外协代工建立年10 万台产线,Q1 即将量产交付;
禾赛 AT128 获得总计百万台定点22 年内即将量产交付。随着激光雷达产业链
上下游国产化渗透率的提高,国内厂商在成本与资源上的优势也会逐渐显现。
OEM 厂商混战下产业链投资机会确定,国产供应链初长成
激光雷达技术路线百花齐放,当前上车主要为混合固态产品,OEM 厂商混战下
产业链投资机会确定光电系统占激光雷达成本最高67%另人工调试成本
25%国产化、高集成度和自动化生产为激光雷达成本主要下降路径上游产
业链主要包括激光器、探测器、处理芯片、旋转电机和光学组件等厂商。
激光雷达行业技术-产能-品牌三阶段驱动,PS-PEG-PE 估值演进
激光雷达行业预期分为技术驱动-产能驱动-品牌效应三阶段:12020-2025
为技术驱动阶段,采取 PS 估值法,竞争格局分散,技术路线百花齐放,拿到车
企定点的厂商拥有“入场券”22025-2030 年为产能驱动阶段,采取 PEG
值法,拥有大规模制造和持续降本能力的厂商能够进一步攫取市场份额。32030
年之后为品牌效应阶段,采取 PE 估值法,上下游生态完备,自研核心元器件及
拥有软件算法能力的厂商享受更高净利率。
投资建议:激光雷达星辰大海,有望成长大批国产供应链厂商,推荐已覆盖
标的炬光科技关注舜宇光学、永新光学、水晶光电、蓝特光学等相关上市公司。
风险提示:汽车行业回暖不及预期、激光雷达技术路径跃迁风险、疫情反复
风险。
重点公司盈利预测、估值与评级
代码
简称
股价
(元)
EPS(元)
PE(倍)
评级
2020A
2021E
2022E
2020A
2021E
2022E
688167.SH
炬光科技
199.26
0.54
0.70
1.30
369
285
153
推荐
2382.HK
舜宇光学
180.06
4.45
5.23
6.43
40
34
28
NA
603297.SH
永新光学
106.01
1.46
2.13
2.27
73
50
47
NA
002273.SZ
水晶光电
15.60
0.36
0.40
0.49
43
39
32
NA
688127.SH
蓝特光学
22.98
0.46
0.38
0.49
50
60
47
NA
资料来源:Wind民生证券研究院预测;(注:股价为 2022 110 日收盘价;炬光科技采取民生证券预
测,其他未覆盖公司数据采wind 一致预期)
[Table_Invest]
推荐
维持评级
[Table_Author]
分析师:
方竞
执业证号:
S0100521120004
邮箱:
fangjing@mszq.com
研究助理:
陈蓉芳
执业证号:
S0100121030005
邮箱:
chenrongfang@mszq.com
[Table_docReport]
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行业深度报告/电子
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证券研究报告
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1 预判:激光雷达是真实性需求 or 成长性陷阱? ........................................................................................................ 3
1.1 L3 跨越期激光雷达必要性显现,智能驾驶要求升级................................................................................................................... 3
1.2 激光雷达陆续上车,市场空间弹性显著 ........................................................................................................................................ 5
2 组装:激光雷达厂商仍处于技术创新阶段 ................................................................................................................. 8
2.1 方案竞争:技术驱动阶段,路线百花齐 .................................................................................................................................... 9
2.2 成本竞争:产业链国产化有望为国内整机厂商带来成本优势 ................................................................................................ 12
2.3 生态竞争:上下游产业链生态是长期竞争力的关键 ................................................................................................................. 13
3 拆解:元器件持续迭代,上游潜力巨大 ................................................................................................................. 15
3.1 光机设计迭代:机械式向固态技术趋势 ...................................................................................................................................... 15
3.2 光电系统迭代:元件性能升级随固态化方案需求演进 ............................................................................................................. 18
3.3 信息处理系统迭代:从 FPGA+ADC 芯片转向自研 SoC ........................................................................................................ 20
3.4 元器件供应:降本路径清晰,国产供应链初长成 ..................................................................................................................... 21
4 估值:技术-产能-品牌驱动,PS-PEG-PE 估值演进 .............................................................................................. 25
5 投资建议 .............................................................................................................................................................. 26
6 风险提示 .............................................................................................................................................................. 27
插图目录 .................................................................................................................................................................. 28
表格目录 .................................................................................................................................................................. 28
行业深度报告/电子
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证券研究报告
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1 预判:激光雷达是真实性需求 or 成长性陷阱?
1.1 L3 跨越期激光雷达必要性显现,智能驾驶要求升级
在汽车这个庞大的应用场景下,激光雷达最开始是后装搭载在 Robo-taxi 上,如百度阿波罗、
文远知行的无人驾驶车队上。目前激光雷达前装上车需要跨越成本高昂、车规级量产难度大技术
路线百花齐放、产业链配套不成熟等诸多挑战,而蔚来 ET7、小鹏 P5、北汽新能源阿尔法 S等新
车型配置激光雷达带来行业萌芽的曙光。拨开迷雾看激光雷达“赛道”投资价值,我们认为首先
要预判:激光雷达是真实性需求还是成长性陷阱?
激光雷达是激光探测及测距系统的简称,主要构成要素包括发射系统、接收系统和信号处理系
统。激光雷达系统的核心组件主要有激光器、扫描器及光学组件、光电探测器及接 IC,以及位
置和导航器件等,可提供高分辨率的几何图像、距离图像、速度图像。
1:激光雷达工作原
资料来源:《信息通信技术与政策》民生证券研究院
智能驾驶分为感知-决策-执行层三个层级,感知层主要的传感器有摄像头、毫米波雷达、超声
波雷达、激光雷达和红外传感器。关于自动驾驶的传感器配置业内主要有两方阵营,方是以特
斯拉为首的 “视觉派”,另一方则以造车新势力为主的“多传感融合派”,走摄像头、激光雷达等
多传感器融合方案。
视觉派是用摄像头主导+毫米波雷达用于环境感知,点是低成本,缺点是在精度、视野和稳
定性上都有局限性。视觉派在 L2 及以下的自动驾驶为主流,以摄像头的数据为主导,本质“轻
据重算法”,需要不断提升算法能力。激光雷达、摄像头、毫米波等多传感融合方案,优点是更高
的精确度,但缺点是成本高昂,本质为“重数据轻算法”
本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告1[Table_Title]汽车电子行业系列报告之激光雷达篇激光雷达星辰大海,国产供应链初长成2022年01月11日[Table_Summary]车企加速拥抱智能化,2022或为激光雷达前装量产上车元年自动驾驶临近L3跨越期,激光雷达上车必要性显现。高工智能汽车数据显示,2021年1-11月新车前装标配搭载L2上险量338.51万辆,新车L2搭载率达到18.61%。2021年沃尔沃、奥迪、大众等传统车企和小鹏、蔚来等造车新势力加速拥抱激光雷达,前装上车曙光初现,2022年预计为激光雷达前装量产上车元年。整机厂商三维度竞争:方案、成本、生态,关注国产厂商崛起激光雷达OEM厂商方案-成本-生态三维竞争,当前竞争集中于技术方案混战,或将转向低成本竞争,长期看上下游生态有望成为制胜关键。Luminar在技术方案、成本下降空间及下游资源上均具备优势,具备长期竞争力。另本土激光雷达厂商新品频发,产业链分工助力量产。速腾M1已获得比亚迪、广汽埃安、威马汽车、极氪等多家前装定点,与立讯达成代工合作;图达通推出超远距猎鹰+中短距Robin的产品组合,外协代工建立年产10万台产线,Q1即将量产交付;禾赛AT128获得总计百万台定点,22年内即将量产交付。随着激光雷达产业链上下游国产化渗透率的提高,国内厂商在成本与资源上的优势也会逐渐显现。OEM厂商混战下产业链投资机会确定,国产供应链初长成激光雷达技术路线百花齐放,当前上车主要为混合固态产品,OEM厂商混战下产业链投资机会确定。光电系统占激光雷达成本最高(67%),另人工调试成本占比25%,国产化、高集成度和自动化生产为激光雷达成本主要下降路径。上游产业链主要包括激光器、探测器、处理芯片、旋转电机和光学组件等厂商。激光雷达行业技术-产能-品牌三阶段驱动,PS-PEG-PE估值演进激光雷达行业预期分为技术驱动-产能驱动-品牌效应三阶段:1)2020-2025年为技术驱动阶段,采取PS估值法,竞争格局分散,技术路线百花齐放,拿到车企定点的厂商拥有“入场券”。2)2025-2030年为产能驱动阶段,采取PEG估值法,拥有大规模制造和持续降本能力的厂商能够进一步攫取市场份额。3)2030年之后为品牌效应阶段,采取PE估值法,上下游生态完备,自研核心元器件及拥有软件算法能力的厂商享受更高净利率。投资建议:激光雷达星辰大海,有望成长大批国产供应链厂商,推荐已覆盖标的炬光科技,关注舜宇光学、永新光学、水晶光电、蓝特光学等相关上市公司。风险提示:汽车行业回暖不及预期、激光雷达技术路径跃迁风险、疫情反复风险。重点公司盈利预测、估值与评级代码简称股价(元)EPS(元)PE(倍)评级2020A2021E2022E2020A2021E2022E688167.SH炬光科技199.260.540.701.30369285153推荐2382.HK舜宇光学180.064.455.236.43403428NA603297.SH永新光学106.011.462.132.27735047NA002273.SZ水晶光电15.600.360.400.49433932NA688127.SH蓝特光学22.980.460.380.49506047NA资料来源:Wind,民生证券研究院预测;(注:股价为2022年1月10日收盘价;炬光科技采取民生证券预测,其他未覆盖公司数据采用wind一致预期)[Table_Invest]推荐维持评级[Table_Author]分析师:方竞执业证号:S0100521120004邮箱:fangjing@mszq.com研究助理:陈蓉芳执业证号:S0100121030005邮箱:chenrongfang@mszq.com[Table_docReport]相关研究1.【民生电子】汽车电子行业专题:2022CES亮点纷呈,智能汽车引领创新2.半导体设备招标跟踪(2021年12月):扩产持续,华虹再启大量招标3.【民生电子】汽车电子月跟踪:造车新势力年度收官,汽车电子各“赛道“龙头高涨4.【民生电子】电子行业周报20211227:鸿蒙汽车横空问世,华为引领智能化浪潮5.【民生电子】半导体周跟踪:设备引领上涨行情,持续看好行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告2目录1预判:激光雷达是真实性需求or成长性陷阱?........................................................................................................31.1L3跨越期激光雷达必要性显现,智能驾驶要求升级...................................................................................................................31.2激光雷达陆续上车,市场空间弹性显著........................................................................................................................................52组装:激光雷达厂商仍处于技术创新阶段.................................................................................................................82.1方案竞争:技术驱动阶段,路线百花齐放....................................................................................................................................92.2成本竞争:产业链国产化有望为国内整机厂商带来成本优势................................................................................................122.3生态竞争:上下游产业链生态是长期竞争力的关键.................................................................................................................133拆解:元器件持续迭代,上游潜力巨大.................................................................................................................153.1光机设计迭代:机械式向固态技术趋势......................................................................................................................................153.2光电系统迭代:元件性能升级随固态化方案需求演进.............................................................................................................183.3信息处理系统迭代:从FPGA+ADC芯片转向自研SoC........................................................................................................203.4元器件供应:降本路径清晰,国产供应链初长成.....................................................................................................................214估值:技术-产能-品牌驱动,PS-PEG-PE估值演进..............................................................................................255投资建议..............................................................................................................................................................266风险提示..............................................................................................................................................................27插图目录..................................................................................................................................................................28表格目录..................................................................................................................................................................28行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告31预判:激光雷达是真实性需求or成长性陷阱?1.1L3跨越期激光雷达必要性显现,智能驾驶要求升级在汽车这个庞大的应用场景下,激光雷达最开始是后装搭载在Robo-taxi上,如百度阿波罗、文远知行的无人驾驶车队上。目前激光雷达前装上车需要跨越成本高昂、车规级量产难度大、技术路线百花齐放、产业链配套不成熟等诸多挑战,而蔚来ET7、小鹏P5、北汽新能源阿尔法S等新车型配置激光雷达带来行业萌芽的曙光。拨开迷雾看激光雷达“赛道”的投资价值,我们认为首先要预判:激光雷达是真实性需求还是成长性陷阱?激光雷达是激光探测及测距系统的简称,主要构成要素包括发射系统、接收系统和信号处理系统。激光雷达系统的核心组件主要有激光器、扫描器及光学组件、光电探测器及接收IC,以及位置和导航器件等,可提供高分辨率的几何图像、距离图像、速度图像。图1:激光雷达工作原理资料来源:《信息通信技术与政策》,民生证券研究院智能驾驶分为感知-决策-执行层三个层级,感知层主要的传感器有摄像头、毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达和红外传感器。关于自动驾驶的传感器配置,业内主要有两方阵营,一方是以特斯拉为首的“视觉派”,另一方则以造车新势力为主的“多传感融合派”,走摄像头、激光雷达等多传感器融合方案。视觉派是用摄像头主导+毫米波雷达用于环境感知,优点是低成本,缺点是在精度、视野和稳定性上都有局限性。视觉派在L2及以下的自动驾驶为主流,以摄像头的数据为主导,本质“轻数据重算法”,需要不断提升算法能力。激光雷达、摄像头、毫米波等多传感融合方案,优点是更高的精确度,但缺点是成本高昂,本质为“重数据轻算法”。行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告4图2:“视觉派”VS多传感器融合方案资料来源:民生证券研究院整理在智能驾驶应用场景下,我们更倾向于激光雷达是真实性需求而非成长性陷阱。1.自动驾驶临近L3跨越期,激光雷达上车具备必要条件自动驾驶已临近L3跨越期,智能化程度亟需质的飞跃。根据工信部发布的《汽车驾驶自动化分级》,可将驾驶自动化分为0到5级,其中0级至2级动态驾驶任务接管由驾驶员和系统共同完成,4至5级由系统来接管。摄像头和毫米波雷达足以满足L2及以下自动驾驶感知层配置需求,在自动驾驶要向L3等级跨越期,激光雷达上车的必要性凸显。高工智能汽车研究院监测数据显示,2021年1-11月新车前装标配搭载L2上险量338.51万辆,仅落后于L1搭载量约7万辆。新车L2搭载率达到18.61%,同时搭载APA占比为26.91%。智能化已然成为车企差异化竞争核心,但是L1/L2还处于智能驾驶较为初期的阶段,未来智能化程度亟需质的飞跃。激光雷达则扮演了L3等级自动驾驶的重要角色,强化智能车感知能力,被众多车企的新车型所搭载。图3:2021年1-11月ADAS分功能搭载率(%)资料来源:高工智能汽车,民生证券研究院37.39%22.03%11.94%20.11%21.40%15.41%10.90%0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%35.00%40.00%AEB全景环视APAACC全速域LKABSDTJAAEB全景环视APAACC全速域LKABSDTJA行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告52.激光雷达所见即所得,增强感知系统冗余性激光雷达是所见即所得的传感器,避开了摄像头对于数据库和算法的高度依赖,在L3等级智能驾驶中能够加快反应速度,提高系统冗余性。长尾场景是实现自动驾驶的一大隐患,摄像头和毫米波雷达等构成的感知系统在一些长尾场景会存在决策失灵的情况。相较于毫米波雷达和摄像头,激光雷达在探测距离、可靠度、行人判别、夜间出行等方面的指标更优异,OEM厂商可以通过加入激光雷达,增强感知系统的冗余性,提高车辆的安全性。图4:车载传感器性能指标对比图5:激光雷达3D点云图资料来源:CSDN,民生证券研究院资料来源:传感器专家网,民生证券研究院3.激光雷达配合高精度地图,实现3D定位激光雷达通过SLAM技术生成高精地图并定位,自动驾驶汽车需要利用激光雷达、摄像头等传感器感知外部环境、构建环境模型并利用该模型确定车辆所在的位置,这套技术被称为SLAM。激光雷达是依靠将车辆的初始位置与高精地图信息进行比对来获得精确位置,首先,GPS、IMU和轮速等传感器给出一个初始(大概)的位置。其次,将激光雷达的局部点云信息进行特征提取,并结合初始位置获得全局坐标系下的矢量特征。最后,将上一步的矢量特征跟高精地图的特征信息进行匹配,得出精确的全球定位。表1:车载ADAS传感器优劣势优劣势激光SLAM视觉SLAM优势可靠性高、技术成熟结构简单,安装的方式多元化建图直观、精度高、不存在累计误差无传感器探测距离限制,成本低地图可用于路径规划可提取语义信息劣势GNSSIMU受激光雷达探测范围限制环境光影响大、暗处(无纹理区域)无法工作安装有结构要求运算负荷大,构建的地图本身难以直接用于路径规划与导航地图缺乏语义信息传感器动态性能还需提高,地图构建时会存在累计误差资料来源:思岚科技,民生证券研究院1.2激光雷达陆续上车,市场空间弹性显著目前车企与激光雷达厂商均着力于推动激光雷达上车量产,2021年以来激光雷达前装量产加速,上海车展、广州车展期间就有多款车型宣布搭载激光雷达,激光雷达的关键性和必要性得到进一步确认。激光雷达量产车型小鹏P5、北汽极狐阿尔法S、摩卡WEY接连推出,国内OEM厂商激光雷达率先上车。2021年4月14日,搭载大疆Livox激光雷达的车型小鹏P5发布;2021年4月18日,搭载华为激光雷达的北汽极狐阿尔法S发布。大部分预计搭载激光雷达的车企预计将在2021-2022年量产。0510探测距离可靠度行人判别夜间模式恶劣天气细节分辨激光雷达毫米波雷达摄像头行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告6表2:多款搭载激光雷达车型预计将于2021-2022年落地激光雷达厂商搭载车型车企预计量产时间Valeo法雷奥奥迪A82022奔驰高端豪华S级轿车2021本田LegendHybridEX2021大陆丰田Mirai2021lbeo长城WEY摩卡2022Innoviz宝马iX2021Velodyne福特Otosan未知Aeva奥迪e-tron2023大众IDBUZZ2023Luminar沃尔沃XC902022上汽RE332022上汽飞凡R72022Innovusion图达通蔚来ET52022ET72022速腾广汽埃安AIONLXPLUS2022智己汽车L72022小鹏G92022威马M72022LucidAir2021路特斯Type1322022禾赛理想X012022Livox(大疆)小鹏P52022华为长城机甲龙2022北汽极狐阿尔法S全新HI版2022长安阿维塔E112022哪吒哪吒S2022资料来源:各公司官网,民生证券研究院激光雷达ADAS领域迎来放量元年,2021-2026年CAGR94%。根据Yole数据预测,激光雷达整体市场规模到2026年有望达到57亿美元,2021-2026年行业CAGR为23%。其中用于ADAS领域的激光雷达市场空间到2026年有望达到23亿美元,5年CAGR高达94%,迎来放量元年。行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告7图6:激光雷达市场2021-2026年复合增速为23%资料来源:Yole,民生证券研究院行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告82组装:激光雷达厂商仍处于技术创新阶段激光雷达产品按结构可以分为为发射系统、扫描系统、接收系统和信息处理系统。按照光源波长,激光雷达可分为近红外激光(880nm/905nm)和中、远红外激光(1350nm/1550nm),其中近红外激光对人眼安全存在风险。按照扫描系统,可分为机械式、混合固态和固态激光雷达,其中激光雷达创新方案有MEMS振镜方案,混合固态转镜以及双棱镜方案等。表3:激光雷达分类组成部分具体分类描述光源波长880nm/905nm近红外激光1350nm中、远红外激光1550nm发射端EEL(边发射激光器)EdgeEmittingLaser的简称,即边发射激光器。是一种激光发射方向平行于晶圆表面的半导体激光器。VCSEL(垂直腔面发射激光器)VerticalCavitySurfaceEmittingLaser的简称,即垂直腔面发射激光器。是一种激光发射方向垂直于晶圆表面的半导体激光器光纤激光器以掺光纤元素玻璃作为增益介质的激光器接收端PIN(光电二极管)在P区与N区之间生成I型层,吸收光辐射而产生光电流的一种光检测器APD(雪崩式光电二极管)AvalanchePhotoDiode的简称,即雪崩式光电二极管,工作在线性增益范围SPAD(单光子雪崩式光电二极管)SinglePhotonAvalancheDiode的简称,即单光子雪崩二极管,工作在盖革模式,具有单光子探测能力SiPM(硅光电倍增管)SiliconPhoto-Multiplier的简称,即硅光电倍增管。集成了成百上千个单光子雪崩二极管的光电探测器件扫描系统机械式通过激光雷达整体旋转以达到扫描视场的效果振镜(MEMS)通过MEMS控制振镜振动达到扫描视场的效果转镜(混合固态)通过折射镜转动达到扫描视场的效果Flash通过发射面光来使激光布满视场OPA通过对阵列移相器中每个移相器相位的调节,利用干涉原理实现激光按照特定方向发射的技术资料来源:禾赛科技招股说明书,民生证券研究院1550nm/MEMS和flash等方案成为趋势,国内厂商后来居上。根据Yole数据,低成本905nm波长搭配EEL发射器依然是OEM厂商的首先,1550nm激光雷达逐渐走向成熟。MEMS和Flash激光雷达正在兴起,机械激光雷达被广泛使用占比66%。按供应商划分:在公开的29项设计大奖中,8项属于Valeo,这使得Valeo目前成为ADAS车辆的领先激光雷达供应商,其中也有众多国内厂商上榜,如速腾聚创、大疆、图达通、华为、禾赛等。行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告9图7:激光雷达市场份额占比:按扫描系统图8:激光雷达市场份额占比:按专利资料来源:Yole,民生证券研究院资料来源:Yole,民生证券研究院2.1方案竞争:技术驱动阶段,路线百花齐放2.1.1激光雷达技术方案需满足车规和OEM需求产品实现前装量产需要经历产品迭代和生产验证流程,整个流程所需的时间在18-36个月。根据速腾聚创资料,产品需经历Demo、A样、B1样、B2样的多次迭代和最后SOP定型,在产品迭代的过程中,激光雷达厂家需要针对车规标准和OEM厂商的具体需求改良产品设计。行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告10表4:激光雷达认证流程产品版本DemoA-SampleB1-SampleB2-SampleSOP产品完成度原型30%50%75%100%硬件光机设计原型原型架构冻结尺寸优化,设计优化尺寸优化,设计优化DFA优化完成产品性能验收完成硬件设计原型原型核心器件选型方案冻结产品问题整改完毕DFA优化完成系统固件冻结产品认证×××人眼安全认证Class-1ROHS人眼安全认证Class-1ROHS/FCC/CE/REACH点云质量产品功能(点云)基于机械式knowhow完成度:40%完成度:60%完成度:80%完成度:100%道路测试××累计里程(KM):~10k累计里程(KM):~200k累计里程(KM):~1M覆盖国家:4个软件产品功能(配套功能)×××脏污检测(Demo)性能监控(Demo)自动标定(Demo)窗口片加热、赃物检测性能监控、自动标定状态机控制网络管理/电源管理软件开发××软件架构搭建完毕时间同步PPS通讯(自研)诊断(自研)时间同步PPS+PTPAutoSAR4.Xw/gPTPBootloaderOT系统测试××测试用例覆盖度:30%测试用例覆盖度:65%测试用例覆盖度:100%功能测试××测试用例覆盖度:10%测试用例覆盖度:50%测试用例覆盖度:100%功能安全软件安全认证××功能安全启动功能安全覆盖度:60%功能安全覆盖度:100%功能安全认证:ASIL-B(D)可靠性可靠性测试××摸底测试完成Pre-DV完成DV/PV完成资料来源:速腾聚创,民生证券研究院要实现前装还需要通过车规级标准,主要为ISO26262《道路车辆功能安全》国际标准。车规要求产品可以通过DV(设计验证)、PV(生产确认)以及EMC(电磁兼容性)等标准认证,并进行车规振动、冲击、温度循环等测试试验。目前已经通过车规标准并前装量产的仅有Valeo的Scala,Innoviz据称也已有产品通过车规测试。表5:激光雷达需要满足车规级标准车规级认证制定组织发布时间主要测试内容/等级IATF16949国际汽车工作组(IATF)2016年主要评估五大工具的应用水平:APQP(先期产品质量策划)、FMEA(失效模式及后果分析)、MSA(测量系统分析)、SPC(统计过程控制)、PPAP(生产件批准程序)ISO26262国际标准化组织(ISO)2018年ISO26262根据安全风险程度对系统或系统某组成部分确定划分由A到D的安全需求等级(汽车安全完整性等级ASIL),其中D级为最高等级AEC-Q100汽车电子委员会(AEC)2017年AEC-Q100包含7大类共计42项测试;其中工作温度划分为4个等级:0(-40°C--+150°C)、1(-40°C--+125°C)、2(-40°C--+105°C)、3(-40°C--+85°C)资料来源:汽车之家,民生证券研究院目前车规级激光雷达产品整体方案设计的发展总体方向为低成本、高性能、高集成度、固态化。各厂商根据自身技术储备选择了不同的技术方案以求达到OEM厂商的需求。激光雷达厂商通过对激光雷达发射系统,接收系统,信息处理系统和扫描系统的设计组合形成特色方案。行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告11图9:各激光雷达厂商推出不同产品方案以求达到前装需求资料来源:各公司官网,MEMS咨询,民生证券研究院整理Luminar和Aeva的产品方案在参数上目前看最接近满足前装需求,下游车厂最青睐Luminar,国内厂商速腾、Livox、华为等产品方案具备竞争力。各厂商均针对OEM提出的需求对产品进行了设计,其中Luminar和Aeva的产品方案在参数上目前看最接近满足OEM需求,其中Luminar已手握超13亿美元的量产订单。国内激光雷达企业也有望车载激光雷达市场取得重大突破。表6:国内厂商Livox、华为等产品性能逐渐接近OEM需求OEM前装主要需求LuminarAevaOuster速腾聚创镭神智能Livox华为一径科技性能指标参数要求IRIS(预计)AeriesES2RS-LiDAR-M1LS21G傲览AVIA96线中长距激光雷达ML-X探测距离>200米/10%10%反射率物体达250m最大距离500m最大距离300m0.25m-200m150m(10%反射率)250m(10%反射率)190m(10%反射率)150m(10%反射率)200m(10%反射率)光干扰影响程度小影响程度小基本无影响影响程度小一般影响程度小影响程度小影响程度小一般激光雷达干扰影响程度小影响程度小基本无影响-一般影响程度小影响程度小影响程度小一般雨雪雾天气>200米√√------视场角FOV>120°,AV需存在360°方案H120°/V0-30°H120°/V30°H26°/V13°H120°(-60°~+60°)/V25°(-12.5°~+12.5°)H120°/V25°H70.4°/V77.2°H120°/V25°H60°/V20°分辨率<0.2°×0.2°0.07°×0.03°<0.05°×0.05°0.1°×0.1°平均0.2°×0.2°0.15°/0.075°×0.1°/0.05°角度随机误差<0.05°0.25°×0.26°0.15°×0.25°振动测试通过一般容易容易一般一般容易一般一般功率<20W为佳55W-60W理论较低12-18W15W40W重复扫描模式:9W-<12W行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告12非重复扫描模式:8W集成度高较高高116×68×48108×110×45约730g270×170×5091×61.2×64.8mm498g-156×88×100mm约1.4kg价格尽可能<1000元预计单个500美元单个低于500美元量产后600美元--¥9,999大规模量产后成本有望低至$200资料来源:各公司官网,民生证券研究院;(注:标红部分为该产品已达OEM要求项)2.1.2软件能力:未来将成整机厂商重要收入来源激光雷达厂商未来可能从感知硬件供应商向解决方案提供商转变,逐步形成软硬件协同解决方案,软件或成为重要收入来源。Velodyne预计到2025年激光雷达硬件以外的牌照、订阅和服务收入合计占营收近20%;Luminar将具备硬件+2种解决方案的多渠道盈利模式,软件相关营收预计到2025年将超过40%。图10:Velodyne软件收入占比预测图11:Luminar软件收入占比预测资料来源:Velodyne,民生证券研究院资料来源:Luminar,民生证券研究院基于硬件产品,多家激光雷达企业配套推出软件方案提高产品力,Luminar拟提供全栈式自动驾驶解决方案。Velodyne将针对Vela家族产品配套Vella软件;Luminar则提供感知+决策软件方案以形成全栈式自动驾驶解决方案;速腾聚创则推出对应的感知+理解算法RS-LiDAR-Algorithms。表7:激光雷达主流厂商受到下游企业高度关注配套软件velodyne内嵌Vella软件Luminar全栈式自动驾驶解决方案Innoviz感知软件速腾聚创感知+理解算法RS-LiDAR-AlgorithmsLivoxAutoware开源平台资料来源:各公司官网,民生证券研究院2.2成本竞争:产业链国产化有望为国内整机厂商带来成本优势2.2.1两大成本难题:元器件成本高、生产工艺致良品率低部分关键元器件仍面临着高成本或体积大的问题。激光发射器方面,Luminar、禾赛科技等多家激光雷达厂商正在重点布局1550nm方案,但目前该方案所需的光纤激光器价格仍达千美元,行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告13同时光纤激光器整体体积还需进一步缩小。封装工艺和方案设计均面临着难题。一方面,为了提升发射和接收模组的效率,往往需要把发射模组、接收模组和光源一起进行封装,这对上游模组设计和封装工艺都提出了高要求;另一方面,在设计方案时,激光发射器、激光探测器和扫描元器件往往会有至少一个部分设计复杂—假如采用简单的收发模组设计,就需要用复杂的扫描器件来使激光雷达的性能达标,反之亦然。表8:元器件成本高、生产工艺难度高导致良品率低是下一代产品面临的关键问题关键设计元器件成本问题生产工艺问题VelodyneMLA阵列-共振镜调制难度高Luminar1550nm光纤激光器价格高-AevaFMCW方案调谐频率是THz级别,所需测量仪器级的元件价格高各元件都需要高精度检测,良率低OusterVSCEL阵列多VSCEL元器件导致价格高企-QuanergyOPA方案需要更高功率发射器缓解旁瓣问题-资料来源:各公司官网,民生证券研究院2.2.2成本竞争下,国内厂商有望突围成本竞争背景下,国内厂商有望突围。生产能力上,国内激光雷达厂商如禾赛科技、华为等已自建产线,相比于大部分激光雷达厂商委托第三方生产,长期看将具备量产成本优势;元器件成本上,随着国内激光器、探测器厂商的崛起以及国内光学元件厂商的强势,产业链国产化将有利于元器件供应成本的下降。表9:激光雷达厂商成本控制能力、量产能力对比厂商量产能力成本控制能力量产确定性Velodyne机械式产品已量产,混合固态产品具备量产能力,固态产品未确定量产时间自动化和第三方代工降低成本供给能力确定性最高Luminar外协量产收购blackforest大幅降低探测器成本,自研发射器Volvo等多个实力合作伙伴协助下,成功量产可能性较高Innoviz暂未量产,预计外协量产全球供应链较高Aeva未具备量产能力芯片式雷达量产后成本低集成度极高,量产难度较大Ouster机械式雷达已量产,固态产品未量产成本控制能力出色,预计量产后平均每年成本可下降30%直至2030年128线降至100美元水平机械式已量产,ES2量产至少仍需三年速腾聚创已达到车规级量产车规MEMS激光雷达设计集成化解决成本难题第二代智能固态激光雷达已车规级量产图达通外协量产图达通选择了"成熟组件"以方便实现车规级和低成本、规模化量产猎鹰激光雷达已被蔚来选择作为其自动驾驶旗舰轿车ET7的量产标配禾赛科技自建智能制造中心采用VCSEL阵列光源,可以显著提高激光雷达的成本竞争力和可扩展性已经拿下了理想、集度、高合等多家OEM厂商总计数百万前装量产定点资料来源:各公司官网,CSDN,易车讯,民生证券研究院2.3生态竞争:上下游产业链生态是长期竞争力的关键上下游产业链生态实力将成为长期竞争力的关键,Luminar的上游布局与下游资源优势有望形成长期竞争力,Velodyne、Ouster等厂商过往在机械式激光雷达的资源也有望转化。生产合作伙伴是中游整机厂商能否获得稳定供应的保证,下游资源将会直接影响长期业绩。国内厂商可以更容易获得国内车厂的合作机会,该优势也会在资源竞争中体现。行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告14表10:激光雷达上市公司上游资源厂商生产合作伙伴生产模式Velodyne尼康、veoneer、fabrinet一家自营工厂,两家代工厂Luminar收购探测器供应商BlackForestEngineering内部对产品原型、工艺、组装和测试设计定型,生产外包至全球代工厂InnovizJABIL、MAGNA、flex第三方代工Aeva4家,包括ZF第三方代工Ousterbenchmark-速腾聚创与Lumentum达成合作与立讯精密合作代工图达通与蔚来合作研发外协代工禾赛科技与上汽集团旗下友道智途就半固态激光雷达车规级量产展开合作自建工厂资料来源:各公司官网,大半导体产业网,电子工程世界,民生证券研究院表11:激光雷达上市公司客户资源厂商当前客户数当前客户直接对应营收机会量产订单Velodyne300-混固态产品未披露量产项目Luminar50位合作伙伴,约占目标乘用车,卡车和无人驾驶出租车生态系统的75%-Volvo等共价值13亿订单Innoviz56-BMWAeva304.42亿美元(2025)-Ouster600+(包括机械式产品客户)4亿美元(2025)9个速腾聚创上汽、吉利、一汽、比亚迪、广汽埃安、威马汽车、极氪、路特斯、嬴彻科技、挚途科技-第二代智能固态激光雷达已车规级量产图达通--猎鹰激光雷达已被蔚来选择为ET7的量产标配禾赛科技上汽、戴姆勒-已经拿下了理想、集度、高合等多家OEM厂商总计数百万前装量产定点资料来源:各公司官网,CSDN,易车讯,民生证券研究院行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告153拆解:元器件持续迭代,上游潜力巨大3.1光机设计迭代:机械式向固态技术趋势激光发射系统发射的激光需要通过一定的光机设计来覆盖视场区域,根据扫描结构可以分为机械式、混固态式和固态式激光雷达;根据测距原理的不同则可以分为ToF激光雷达和FMCW激光雷达。成熟的机械式扫描方式不适用于量产车载。由于活动部件多和量产难度高,从成本、可靠性看,机械旋转方案均难以达到OEM厂商的要求。当前机械式激光雷达主要用于后装自动驾驶测试车辆、地图测绘和工业领域。混固态扫描是当前可以实际应用于前装量产的折衷方式。混固态扫描目前主要有MEMS微振镜、转镜、双棱镜等方式,仍然存在活动部件难以过车规等一系列问题。图12:MEMS微振镜结构图13:MEMS激光雷达原理资料来源:MEMS咨询,民生证券研究院资料来源:MEMS咨询,民生证券研究院行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告16图14:双棱镜激光雷达方案资料来源:Livox官网,民生证券研究院固态激光雷达是激光雷达的长远发展方向,目前尚未成熟。当前的固态扫描方式包括Flash、OPA。固态式激光雷达无活动部件的设计将可以获得更高的可靠性和集成度,但当前技术未成熟,面临着测距短,分辨率低等问题。追求固态化是行业趋势,激光能量密度和激光调制是瓶颈。Flash方案下面发光会分散能量密度,OPA方案下旁瓣问题同样会分散光束能量,且激光调制难度高。目前部分厂商通过VCSEL阵列“多个点组成面光”等思路尝试解决,但随之而来的则会是高昂的成本。该瓶颈需要光电元器件的大幅降价或新方案的提出才能得以打破。图15:Flash方案扫描原理图16:VCSEL阵列可达到类似Flash扫描的效果,功率密度更高资料来源:汽车之心,民生证券研究院资料来源:汽车之心,民生证券研究院行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告17图17:OPA光学相控阵原理图18:光束相干后无法避免旁瓣问题,旁瓣会分散光束能量资料来源:MEMS资讯,民生证券研究院资料来源:松禾资本,民生证券研究院从测距方法看,FMCW调频连续波可能会是未来理想选项。测距方法包括ToF飞行时间法(直接测距)和FMCW调频连续波法(通过频率差间接测距)。目前主流方案采用ToF飞行时间法。FMCW信噪比更高且消耗功率更低,但由于调谐频率是THz级别,其元件需要具备超高精度,需要测量仪器级的元件。这导致了目前ToF是性价比更高的选项,FMCW性能上的潜力尚在挖掘。图19:ToF飞行时间法和FMCW测距法原理对比图20:FMCW方案可以进行高集成度的设计资料来源:MEMS资讯,民生证券研究院资料来源:Aeva,民生证券研究院扫描方式选择上,目前是性价比的竞争,未来OPA+FMCW的扫描方案选择值得关注。当前仍处于固态化的转变期,并未有完全成熟的车规级激光雷达方案,混固态是目前可以车规量产的折衷选择。混固态下不同方案各有优劣,性价比的考量以及整车厂的具体需求是竞争的关键点。长期看,OPA+FMCW在技术成熟后可能会成为较完美的技术方案。行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告18表12:目前尚未有某种扫描方案占据绝对优势参数ToFFMCW机械式扫描混固态扫描固态扫描机械旋转转镜MEMS棱镜FlashOPA信噪比高---相对较低-高量产成本高较高-----集成度低较低一般一般-高高技术成熟高高一般一般相对较低低相对较低车规难度高线数越高,车规难度越高较低较低低低-资料来源:CSDN,佳光科技Encradar,民生证券研究院注:标红部分为该扫描方式优势点3.2光电系统迭代:元件性能升级随固态化方案需求演进3.2.1激光发射系统:多波长共存,激光器向VCSEL和光纤激光器演进激光波长当前激光雷达产品主要使用905nm和1550nm的激光波长,也有部分企业会采用其它波段来降低干扰。1550nm波长的激光对人眼损伤更少,因此可以使用更大的功率以获得更强的穿透能力,平均发射功率可达905nm的40倍,但使用1550nm激光所需的光纤发射器和InGaAs探测器则更昂贵。我们认为采用这两种波长的产品目前来看短时间将共存,采用1550nm波长的厂商将致力于降低成本、推动量产,而采用905nm的厂商将致力于在功率限制下获得更好的性能表现。未来1550nm产业链成熟后,预计会成为主流方案。表13:905nm更便宜,1550nm探测效果更好绝对优势波长安规限制功率测距能力分辨率温度耐受性激光器价格探测器价格日光干扰大气散射905nm大低(可低于20W)有限制一般高当前EEL为主,价格便宜采用硅光子探测器,价格便宜大大1550nm小高(50-60W)强高低光纤激光器,价格昂贵采用InGaAs衬底,价格高企小小资料来源:艾邦智造,民生证券研究院注:标红部分为该波长激光优势点半导体激光器方面,未来随着VCSEL技术发展逐渐成熟,车规级激光雷达产品预计逐步转向VCSEL激光器。半导体激光器有LED、EEL、VCSEL等,目前主要是EEL和VCSEL间的竞争,EEL能量密度和能效更高,VCSEL在光束整形、集成度、温漂控制等具备优势。随着VCSEL技术迭代,能力密度提高,未来预计渗透率会逐渐提高。行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告19图21:ToF飞行时间法和FMCW测距法原理对比图22:FMCW方案可以进行高集成度的设计资料来源:MYVCSEL,民生证券研究院资料来源:MEMS咨询,民生证券研究院3.2.2接收系统设计:由PIN向SPAD发展,布局由点向面发展探测器逐步从PIN向SPAD发展。SPAD为单光子雪崩二极管,工作在“盖革模式”(当偏置电压高于其雪崩电压时,SPAD增益迅速增加,此时单个光子吸收即可使探测器输出电流达到饱和),具有单光子探测能力。SiPM为硅光电倍增管,集成了成百上千个单光子雪崩二极管的光电探测器件,增益可是APD的一百万倍以上。布局发展方向上,探测器需要逐步满足高敏感、广探测范围、低干扰和低成本等要求。因此,探测系统设计正在从点发射-点接收向面阵式转变。SiPM作为SPAD的阵列形式,可通过多个SPAD获得更高的可探测范围以及配合阵列光源使用,且更容易集成CMOS技术。图23:PD、APD、SPAD感应原理对比图24:探测器发展方向:由点到面资料来源:MEMS咨询,民生证券研究院资料来源:MEMS咨询,民生证券研究院3.2.3光路设计:随着固态化趋势逐渐简洁化光学元件在激光雷达中应用广泛。激光器中需要激光晶体、非线性光学晶体;探测端需要滤光片、玻片等;光路设计中还需要窗口片、反射镜、偏振镜、微棱镜等。行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告20图25:激光雷达光学元件资料来源:AGC,Livox,民生证券研究院随着激光雷达固态化,光路设计将更简洁,混固态扫描光学件减少。混固态和机械式方案中除了常规光路设计需要的窗口片、反射镜、滤光片外,根据方案的不同还需要偏振镜、微棱镜、其他球面/非球面镜等。随着扫描方式固态化,偏振镜、微棱镜、其他球面/非球面镜等的应用会减少,常规光路设计所需元件则仍然是刚性需求。图26:激光雷达光路设计需要大量光学元件图27:Luminar扫描系统中采用了多棱镜等元件资料来源:折反射共光路多谱段激光雷达光学系统设计,民生证券研究院资料来源:芯智讯,民生证券研究院3.3信息处理系统迭代:从FPGA+ADC芯片转向自研SoC激光雷达信息处理系统主要包括主控芯片和模拟芯片,目前主控芯片主要采用FPGA芯片,模拟芯片主要采用ADC模数转换芯片。目前市场上以CMOS工艺制备的的FPGA芯片产品低成本、高算力,且提供可编程硬件,已可以满足多种技术路线的要求。SoC可以把探测器、电路、信息处理等多个模块集成到芯片上,通过自研SoC,激光雷达系统集成度可以明显提升,同时系统复杂度的降低也可以提升良品率,从而推动产品上车量产。行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告21表14:自研SoC前期研发投入大,有望显著提升产品集成度FPGA芯片自研SoC功能主控单元集成激光收发、信息处理多个模块集成度一般高前期研发投入低高后期产品成本一般高资料来源:芯语,民生证券研究院注:标红部分为该方案优势点3.4元器件供应:降本路径清晰,国产供应链初长成3.4.1光电系统占成本最高,降本路径清晰光电系统占激光雷达成本最高,国产化、高集成度和自动化生产为激光雷达成本主要下降路径。激光雷达本质是一个由多种部件构成的光机电系统,光电系统包括发射模组、接收模组、测时模组(TDC/ADC)和控制模组四部分构成,成本占比67%,另人工调试成本占比25%,其他成本占比8%,国产化、高集成度和自动化生产为激光雷达成本主要下降路径。图28:激光雷达成本占比图29:激光雷达降本路径资料来源:汽车之心,民生证券研究院资料来源:汽车之心,民生证券研究院不同元器件成本弹性不同,因此技术方案将会决定成本下降空间,固态化方案成本下降空间更大。针对汽车前装量产的激光雷达技术方案中,转镜方案成本下降空间较少,高集成度的固态化方案如Flash方案可以把激光、探测和数据处理系统集成到SoC芯片中,量产后具备更大的成本下降空间。表15:部分元器件成本下降空间元器件当前成本量产成本(个/套)成本下降空间PLD/20-25美元/个低光纤激光器580-740美元/一般光学元件单机近100美元/元件价格下降空间有限;元件数量具备下降空间InGaAsADC芯片/约30美元低FPGA芯片/约14-22美元低储存器/5美元低资料来源:汽车之心,民生证券研究院3.4.2激光器与探测器供应链:国外“玩家”为主,国内厂商针对未60%2%5%25%8%分立收、发模组测时模组控制模组人工调试机械装置等其他部件行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告22来趋势提前布局目前激光雷达上游元器件“玩家”主要为国外厂商,光电元件主要为日、韩、德、美厂商,激光发射器方面较具代表性的厂商主要为滨松、Lumentum;接收系统主要有FIRSTSENSOR、滨松等。激光器、探测器供应链未来有望出现国产替代,国内厂商针对产品迭代趋势提前布局。激光器方面有海创光电、纵慧激光、灵明光子等布局,探测器方面以创业公司为主,主要有芯视界和灵明光子等。激光器和探测器主要供应商往往布局多种产品,国内厂商由于起步较迟,直接布局VCSEL激光器、SiPM探测器等未成熟产品领域以求弯道超车。图30:激光器与发射器供应链存在国产替代机会资料来源:罗姆半导体,民生证券研究院表16:激光器主要供应商产品布局,国内厂商直接布局VCSEL和光纤激光器EELPCSELVCSELEEL/VCSEL阵列光纤激光器HAMAMATSUOSRAMLumentum瑞波光电炬光科技纵慧激光海创光电资料来源:各公司官网,民生证券研究院注:标红部分为供应商在此布局行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告23表17:探测器主要供应商产品布局,国内厂商直接布局SPAD和SiPMPINAPDAPD阵列SPADSiPMInGaAsGaNFirstsensorspectrolabhamamatsuEPCOnsemi芯视界灵明光子资料来源:各公司官网,民生证券研究院注:标红部分为供应商在此布局3.4.3信息处理芯片:国外厂商垄断FPGA和ADC芯片,自研SoC成趋势激光雷达信息处理系统主要包括主控芯片和模拟芯片,目前主控芯片主要采用FPGA芯片,模拟芯片主要采用ADC模数转换芯片。目前市场上以CMOS工艺制备的的FPGA芯片产品低成本、高算力,且提供可编程硬件,已可以满足多种技术路线的要求。FPGA、模数转换器由国外厂商垄断。FPGA和模数转换器市场均为明显的寡头垄断格局,FPGA芯片主要厂商为赛思灵和英特尔;ADC芯片市场主要厂商为ADI和德州仪器。国内厂商在该领域距离行业龙头仍具备较大差距。目前部分激光雷达厂家开始自研SoC以进一步提高集成度,未来可能成为趋势。SoC可以把探测器、电路、信息处理等多个模块集成到芯片上。通过自研SoC,激光雷达系统集成度可以明显提升,同时系统复杂度的降低也可以提升良品率,从而推动产品上车量产。图31:赛思灵和英特尔合计占FPGA芯片市场85%份额(2018)图32:ADI和TI合计占数模转换器市场83%份额(2018)资料来源:芯智讯,民生证券研究院资料来源:新思界产业研究中心,民生证券研究院激光雷达自动驾驶应用需求已成确定性趋势,上游元器件性能、成本和产能成关键制约因素。上游元器件供应商主要包括激光器、探测器、处理芯片、旋转电机和其他光学组件等厂商。产业链的机会:1)光学:视窗-永新光学、水晶光电;光学元件-蓝特光学、腾景科技、福晶科技等。2)电机:鸣志电器、湘油泵。3)发射端:发射端模组-炬光科技,激光芯片-长光华芯(拟ipo)。4)PCB:景旺电子、四会富仕、迅捷兴。5)代工环节(立讯精密和速腾合作、舜宇-光学元件、组件、光机设计、代工均布局)。行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告24图33:车载激光雷达产业链图谱资料来源:民生证券研究院整理行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告254估值:技术-产能-品牌驱动,PS-PEG-PE估值演进与激光雷达厂商间的技术方案竞争、成本竞争和资源竞争相对应的,激光雷达行业的发展预期大致可以分为三个阶段,分别为技术驱动阶段、产能驱动阶段和品牌效应阶段。2020-2025年为技术驱动阶段:该阶段为行业萌芽期,竞争“玩家”众多,且各“玩家”技术路线和原生禀赋各异,市场整体竞争格局分散。当前能够设计出激光雷达系统、解决元器件产业链问题、能够拿到车企订单的厂商拥有激光雷达OEM前装市场的入场券。考虑到OEM前装对成本条件要求较为严苛,激光雷达厂商经营情况呈亏损或微利,现阶段采取PS估值法。2025-2030年为产能驱动阶段:经过几年的技术迭代,行业内“玩家”很难再通过技术创新弯道超车,OEM前装市场进入产能驱动阶段。在这个时期,激光雷达稳定大规模制造能力,以及持续降成本的能力能够进一步攫取市场份额,稳定竞争地位。对于那些在OEM前装市场没有话语权的激光雷达厂商会向其他应用场景分化,如车路协同、安防、军工等,成为细分领域的利基竞争者。当前阶段产业马太效应显现,激光雷达厂商降成本盈利能力提升,可采取PEG估值法。2030年之后为品牌驱动阶段:经过产能竞争的优胜劣汰,行业集中度进一步提高,到2030年格局相对稳定。激光雷达厂商的核心竞争力由硬件制造向产业链生态和软件算法转变,拥有优质客户资源、自研核心元器件及拥有软件算法能力的厂商在这个阶段可以不断强化竞争优势,提升净利率到10-15%甚至更高。2030年激光雷达依然是一个具备成长性的行业,行业已进入稳步提升期,可采取PE估值法。图34:激光雷达成长三阶段PS-PEG-PE演进资料来源:民生证券研究院整理行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告265投资建议激光雷达市场星辰大海,2022年为前装上车元年,产业链布局各厂商:1)光学:视窗-永新光学、水晶光电;光学元件-蓝特光学、腾景科技、福晶科技等。2)电机:鸣志电器、湘油泵。3)发射端:发射端模组-炬光科技,激光芯片-长光华芯(拟ipo)。4)PCB:景旺电子、四会富仕、迅捷兴。5)代工环节(立讯精密和速腾合作、舜宇-光学元件、组件、光机设计、代工均布局)。基于产业链布局,我们推荐已覆盖标的炬光科技,建议关注舜宇光学、永新光学、水晶光电、蓝特光学等相关上市公司。行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告276风险提示1)汽车行业回暖不及预期,缺芯影响持续:21年Q4缺芯情况得到缓解,但缺芯存在周期的不确定性,下游汽车厂商出货量增速不佳的情况可能再次出现,进而影响国内汽车电子厂商的短期业绩释放。2)激光雷达技术路线跃迁风险:激光雷达目前技术路线百花齐放,有机械式、MEMS振镜、混合固态转镜、固态式等多种技术路线,只布局单一路线产品的厂商存在技术路线跃迁的风险。3)疫情反复风险:新冠疫情在全球范围内仍未得到有效控制,对于下游需求的恢复,以及企业的正常生产,有带来影响的风险。现在国内的疫情也有一定反复,对生产制造有一定影响。行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告28插图目录图1:激光雷达工作原理..........................................................................................................................................................................3图2:“视觉派”VS多传感器融合方案..................................................................................................................................................4图3:2021年1-11月ADAS分功能搭载率(%)..........................................................................................................................4图4:车载传感器性能指标对比.............................................................................................................................................................5图5:激光雷达3D点云图......................................................................................................................................................................5图6:激光雷达市场2021-2026年复合增速为23%........................................................................................................................7图7:激光雷达市场份额占比:按扫描系统........................................................................................................................................9图8:激光雷达市场份额占比:按专利.................................................................................................................................................9图9:各激光雷达厂商推出不同产品方案以求达到前装需求.........................................................................................................11图10:Velodyne软件收入占比预测..................................................................................................................................................12图11:Luminar软件收入占比预测....................................................................................................................................................12图12:MEMS微振镜结构....................................................................................................................................................................15图13:MEMS激光雷达原理................................................................................................................................................................15图14:双棱镜激光雷达方案.................................................................................................................................................................16图15:Flash方案扫描原理..................................................................................................................................................................16图16:VCSEL阵列可达到类似Flash扫描的效果,功率密度更高..............................................................................................16图17:OPA光学相控阵原理................................................................................................................................................................17图18:光束相干后无法避免旁瓣问题,旁瓣会分散光束能量.......................................................................................................17图19:ToF飞行时间法和FMCW测距法原理对比.........................................................................................................................17图20:FMCW方案可以进行高集成度的设计..................................................................................................................................17图21:ToF飞行时间法和FMCW测距法原理对比.........................................................................................................................19图22:FMCW方案可以进行高集成度的设计..................................................................................................................................19图23:PD、APD、SPAD感应原理对比...........................................................................................................................................19图24:探测器发展方向:由点到面.....................................................................................................................................................19图25:激光雷达光学元件.....................................................................................................................................................................20图26:激光雷达光路设计需要大量光学元件....................................................................................................................................20图27:Luminar扫描系统中采用了多棱镜等元件...........................................................................................................................20图28:激光雷达成本占比.....................................................................................................................................................................21图29:激光雷达降本路径.....................................................................................................................................................................21图30:激光器与发射器供应链存在国产替代机会............................................................................................................................22图31:赛思灵和英特尔合计占FPGA芯片市场85%份额(2018)...........................................................................................23图32:ADI和TI合计占数模转换器市场83%份额(2018).......................................................................................................23图33:车载激光雷达产业链图谱.........................................................................................................................................................24图34:激光雷达成长三阶段PS-PEG-PE演进.................................................................................................................................25表格目录重点公司盈利预测、估值与评级............................................................................................................................................................1表1:车载ADAS传感器优劣势............................................................................................................................................................5表2:多款搭载激光雷达车型预计将于2021-2022年落地.............................................................................................................6表3:激光雷达分类..................................................................................................................................................................................8表4:激光雷达认证流程........................................................................................................................................................................10表5:激光雷达需要满足车规级标准...................................................................................................................................................10表6:国内厂商Livox、华为等产品性能逐渐接近OEM需求.......................................................................................................11行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告29表7:激光雷达主流厂商受到下游企业高度关注..............................................................................................................................12表8:元器件成本高、生产工艺难度高导致良品率低是下一代产品面临的关键问题...............................................................13表9:激光雷达厂商成本控制能力、量产能力对比..........................................................................................................................13表10:激光雷达上市公司上游资源.....................................................................................................................................................14表11:激光雷达上市公司客户资源.....................................................................................................................................................14表12:目前尚未有某种扫描方案占据绝对优势................................................................................................................................18表13:905nm更便宜,1550nm探测效果更好绝对优势............................................................................................................18表14:自研SoC前期研发投入大,有望显著提升产品集成度.....................................................................................................21表15:部分元器件成本下降空间.........................................................................................................................................................21表16:激光器主要供应商产品布局,国内厂商直接布局VCSEL和光纤激光器........................................................................22表17:探测器主要供应商产品布局,国内厂商直接布局SPAD和SiPM...................................................................................23行业深度报告/电子本公司具备证券投资咨询业务资格,请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告30分析师承诺本报告署名分析师具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并登记为注册分析师,基于认真审慎的工作态度、专业严谨的研究方法与分析逻辑得出研究结论,独立、客观地出具本报告,并对本报告的内容和观点负责。本报告清晰准确地反映了研究人员的研究观点,结论不受任何第三方的授意、影响,研究人员不曾因、不因、也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任何形式的补偿。评级说明投资建议评级标准评级说明以报告发布日后的12个月内公司股价(或行业指数)相对同期基准指数的涨跌幅为基准。其中:A股以沪深300指数为基准;新三板以三板成指或三板做市指数为基准;港股以恒生指数为基准;美股以纳斯达克综合指数或标普500指数为基准。公司评级推荐相对基准指数涨幅15%以上谨慎推荐相对基准指数涨幅5%~15%之间中性相对基准指数涨幅-5%~5%之间回避相对基准指数跌幅5%以上行业评级推荐相对基准指数涨幅5%以上中性相对基准指数涨幅-5%~5%之间回避相对基准指数跌幅5%以上免责声明民生证券股份有限公司(以下简称“本公司”)具有中国证监会许可的证券投资咨询业务资格。本报告仅供本公司境内客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。本报告仅为参考之用,并不构成对客户的投资建议,不应被视为买卖任何证券、金融工具的要约或要约邀请。本报告所包含的观点及建议并未考虑个别客户的特殊状况、目标或需要,客户应当充分考虑自身特定状况,不应单纯依靠本报告所载的内容而取代个人的独立判断。在任何情况下,本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容而导致的任何可能的损失负任何责任。本报告是基于已公开信息撰写,但本公司不保证该等信息的准确性或完整性。本报告所载的资料、意见及预测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,且预测方法及结果存在一定程度局限性。在不同时期,本公司可发出与本报告所刊载的意见、预测不一致的报告,但本公司没有义务和责任及时更新本报告所涉及的内容并通知客户。在法律允许的情况下,本公司及其附属机构可能持有报告中提及的公司所发行证券的头寸并进行交易,也可能为这些公司提供或正在争取提供投资银行、财务顾问、咨询服务等相关服务,本公司的员工可能担任本报告所提及的公司的董事。客户应充分考虑可能存在的利益冲突,勿将本报告作为投资决策的唯一参考依据。若本公司以外的金融机构发送本报告,则由该金融机构独自为此发送行为负责。该机构的客户应联系该机构以交易本报告提及的证券或要求获悉更详细的信息。本报告不构成本公司向发送本报告金融机构之客户提供的投资建议。本公司不会因任何机构或个人从其他机构获得本报告而将其视为本公司客户。本报告的版权仅归本公司所有,未经书面许可,任何机构或个人不得以任何形式、任何目的进行翻版、转载、发表、篡改或引用。所有在本报告中使用的商标、服务标识及标记,除非另有说明,均为本公司的商标、服务标识及标记。本公司版权所有并保留一切权利。民生证券研究院:上海:上海市浦东新区浦明路8号财富金融广场1幢5F;200120北京:北京市东城区建国门内大街28号民生金融中心A座18层;100005深圳:广东省深圳市深南东路5016号京基一百大厦A座6701-01单元;518001

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