2021年將成為激光雷達前裝規(guī)模量產(chǎn)元年

投資建議

行業(yè)策略：隨著全球自動駕駛升級，激光雷達前裝市場有望提前全面鋪開，2021年將成為規(guī)模量產(chǎn)元年。根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈演進規(guī)律，我們建議短中期分別把握激光雷達廠商、下游車企的投資機會，長期來看創(chuàng)新技術有待產(chǎn)業(yè)整合、上游供應鏈機會尚不明確，需要在價值重新分配中持續(xù)跟蹤。

重點標的：Velodyne（激光雷達， VLDR.US）、Luminar（激光雷達， LAZR.US）、禾賽科技（激光雷達）、小鵬汽車（造車新勢力， XPEV.US）、蔚來（造車新勢力， NIO.US）

行業(yè)觀點

預計2023年搭載車型產(chǎn)量突破30萬， 2030年全球前裝量產(chǎn)市場規(guī)模將超230億美元。激光雷達乃高階自動駕駛標配，存在顯性參數(shù)、隱性指標及實測表現(xiàn)多個性能評價維度。整車廠從多方面提出上車要求，通過投資或合作方式積極參與，傾向于定制化或自研軟件算法。經(jīng)測算，我們認為已確認搭載的前裝量產(chǎn)車型產(chǎn)量將于2023年突破30萬臺，價位集中在40萬 – 80萬元， 2024年全球激光雷達前裝量產(chǎn)市場出貨量將超百萬個；2028年全球前裝量產(chǎn)市場規(guī)模將超百億美元， 2021-2030年復合增速近90%，總體前裝滲透率達45%。

眾多技術路線驅動降本增效，邁過成本及車規(guī)大山，發(fā)展呈現(xiàn)固態(tài)化、芯片化、智能化。激光雷達在測距原理、激光發(fā)射、激光接收、光束操縱及信息處理等五個方面均存在不同路線，創(chuàng)新技術可組合改善性能及成本等問題。測距原理：FMCW方案創(chuàng)新，長期將與飛行時間法共存。激光發(fā)射：VCSEL發(fā)射器推動量產(chǎn)降本，905nm、1550nm光源或將共存。激光接收：主流使用APD，SPAD或SiPM替代成共識。光束操縱：機械式成熟度最高，近年來ASP顯著降低；混合固態(tài)最快上車成共識，MEMS、轉鏡方案放量在即；固態(tài)成熟度低，長期有望成主流。信息處理：主控芯片標配為FPGA，長期或與SoC共存。

產(chǎn)業(yè)鏈上游由海外光電子巨頭壟斷，激光雷達廠商自研鑄壁壘，2030年上游市場規(guī)?？蛇_112億美元。激光雷達三大核心元器件為激光發(fā)射器、光電探測器及光束操縱元件，主要由海外光電子巨頭如Lumentum、濱松、AMS等壟斷，國產(chǎn)替代正起步。創(chuàng)新技術路線的核心控制點不一，激光雷達廠商多通過內(nèi)研外擴布局以鑄壁壘；長期來看，創(chuàng)新技術有待產(chǎn)業(yè)整合，廠商可通過多種方式授權上游供應商代工核心器件以標準化產(chǎn)品、擴大規(guī)模、降低成本。

近期領先玩家紛紛上市，2021年規(guī)模生產(chǎn)即將鋪開。2020年開啟激光雷達上市潮，廠商多通過SPAC方式上市；融資投向多在于自建工廠，以規(guī)?；a(chǎn)降本增效。關注焦點從自動駕駛市場轉向前裝市場，不同廠商定位與策略各異。在對激光雷達廠商估值過程中，凈利潤率、增長率、投資效率、風險為我們關注的四大要素；性能、成本、體積、產(chǎn)能、車規(guī)認證、車企訂單等指標助于我們跟蹤廠商發(fā)展情況，對要素取值作出判斷。

風險提示

智能駕駛產(chǎn)業(yè)發(fā)展不及預期；商業(yè)化進程不及預期；配套政策不及預期；技術成熟不及預期；成本下降不及預期。

1 激光雷達為高階自動駕駛必備，前裝量產(chǎn)元年正開啟

“智能化”是我們投資智能汽車大時代的核心關鍵詞和主線，而智能駕駛系統(tǒng)是智能汽車區(qū)別于傳統(tǒng)汽車最核心的增量部分，按功能可劃分為感知-決策-執(zhí)行三層。

目前，感知層主要分為兩派：1）以攝像頭+毫米波雷達為主、注重人工智能視覺算法的視覺主導派，以特斯拉（TSLA.US）為代表（視覺先驅Mobileye已投入激光雷達研發(fā)）；2）以激光雷達為主、毫米波雷達、攝像頭等為輔的激光雷達派，以Waymo、百度（BIDU.US）為代表。

L3為自動駕駛的分水嶺，代表著主動權從人到車的轉變，目前還存在監(jiān)管和消費者教育等問題；在整車廠推出具有L3級功能的車型時，仍傾向于在宣傳中定位為L2.5 - L3 級別。作為“所見即所得”的傳感器，激光雷達可增強感知系統(tǒng)的冗余性，補充毫米波雷達、攝像頭缺失的場景，與高精地圖配合發(fā)揮定位作用。在L3及以上級別的自動駕駛系統(tǒng)中，激光雷達的作用從輔助走向主導，配備個數(shù)也將增加。

我們認為，隨著自動駕駛級別的提高和激光雷達技術的進步，激光雷達將成為不可或缺的部件；未來兩派將走向融合，自動駕駛感知層將深化體積縮小、控制集成、成本降低、感知多元等趨勢。

1.1分析激光信號描繪環(huán)境點云圖，激光雷達乃高階自動駕駛標配

激光雷達可分為激光發(fā)射、激光接收、光束操縱和信息處理四大系統(tǒng)，通過分析激光信號描繪三維點云圖，實現(xiàn)環(huán)境實時感知及避障功能。激光雷達（LiDAR，Light Detection And Ranging），采用激光發(fā)射器及光束掃描技術發(fā)射介于紅外線與可見光之間的激光，通過測量激光信號的時間差及相位差描繪周圍物體的三維點云圖，從而獲取精確距離、輪廓信息。

激光雷達最早發(fā)明于1960s，早期主要用于太空探測、氣象監(jiān)測、地形勘測、軍事測距、武器制導等，自2005年美國DARPA挑戰(zhàn)賽起首次搭載于自動駕駛車輛，目前廣泛應用于自動駕駛、物流運輸、高精地圖、智慧交通、機器人、工業(yè)自動化、無人機、測繪等領域。

作為“所見即所得”的傳感器，激光雷達可增強感知系統(tǒng)的冗余性，補充毫米波雷達、攝像頭缺失的場景，是高階自動駕駛標配。較短波長及主動激光技術賦能激光雷達測量分辨率高、探測距離遠、探測角度大、夜間工作能力強、抗干擾能力強等優(yōu)勢，可直接獲取距離、角度、反射強度、速度等信息。在高階自動駕駛方案中，激光雷達的點位還可通過和高精地圖數(shù)據(jù)匹配來實時定位車輛信息。但是，同時存在成本較高、受惡劣天氣影響較大、工作壽命較短等問題，有望通過技術進步、規(guī)模量產(chǎn)解決。

而毫米波雷達存在無法探測行人、靜止物體等弱點，車載攝像頭存在過度依賴光線環(huán)境、訓練樣本等弱點，安全性、可靠性、精度、穩(wěn)定性均不能得到高度保障。

目前，激光雷達已成為主流高階自動駕駛玩家必備傳感器。96%獲加州DMV路測牌照的自動駕駛公司認為激光雷達是必需的零部件，Waymo、Cruise、百度、小馬智行等在美國加州DMV公布的獲得無人駕駛公開道路測試牌照的65家公司多搭載自研或外采的激光雷達，主要供應商為Velodyne、禾賽科技等。

以L3為分界點，較低等級的自動駕駛主要配備的傳感器為車載攝像頭、毫米波雷達等，L3及以上自動駕駛需要配備的激光雷達數(shù)量隨級別提升增加，L3級為1個，L4級為2-3個，L5級高達4-6個。

1.2 激光雷達存在顯性參數(shù)、隱性指標及實測表現(xiàn)多個性能評價維度

激光雷達最常見的顯性參數(shù)包括線數(shù)、探測距離、測量精度、測量準度、掃描頻率、垂直視場角、角分辨率、點云密度、功耗、集成度等。隱性指標主要指激光雷達產(chǎn)品的可靠性、安全性、可量產(chǎn)性及使用壽命等，缺乏公開信息及可量化系統(tǒng)，只能通過產(chǎn)品是否得到車規(guī)級行業(yè)認證、應用于整車廠或自動駕駛出租方案提供商的測試車隊或量產(chǎn)項目來側面了解。

實測表現(xiàn)主要指激光雷達實際使用過程中影響自動駕駛體驗的關鍵性能，如點云數(shù)量、實際探測距離、信噪比、測距精度等，可參考的公開測試數(shù)據(jù)有限。2020年7月，日本科學技術振興機構JST下屬戰(zhàn)略創(chuàng)造研究推進事業(yè)小組CREST聯(lián)合日本Open Innovation Platform with Enterprises， Research Institute and Academia（簡稱OPERA）從公開渠道直接采購了10款4個品牌的激光雷達，包括Velodyne的VLS-128、HDL-64S2、HDL-32E、VLP-32c、VLP-16，禾賽科技的Pandar64、Pandar40P，Ouster的OS1-64、OS1-16及速騰聚創(chuàng)的RS-LiDAR-32。

該測評包括感知性能、測量距離精度、點云數(shù)量三個方面。激光雷達感知性能可分為二次反射、強度偏差、光暈、丟失點和交通標識視覺化等選項。其中，二次反射容易形成虛像，最好不要出現(xiàn)；強度偏差可能導致噪音，功率密度較大時容易出現(xiàn)；光暈指陽光強烈時的色變；丟失點指弱反射目標或小反射面積被忽略；交通標識視覺化識別主要是識別車道線、路沿和標識。而測量距離精度主要指觀測有效范圍內(nèi)的誤差水平。點云數(shù)量為實際使用中最重要的指標之一，一般來說，線數(shù)越高點云數(shù)量越密集。

1.3整車廠多方面提出上車要求，通過投資或合作提高參與度

整車廠提出的前裝量產(chǎn)要求主要體現(xiàn)在探測距離（反射率）、探測角度、使用年限、成本、交付產(chǎn)品時間點等方面。根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研，車企要求2022年前后前裝量產(chǎn)的主雷達在10%反射率下達到150米 - 200米探測距離，水平FOV達120°、垂直FOV達20°，精度要求精度±3 厘米 - ±5 厘米，分辨率要求0.2*0.2；保修3-5年，20萬公里。L4-L5級別高階自動駕駛要求達到250米探測距離，分辨率要求0.1*0.1。

2025年，定位于較高端車型的ADAS前裝量產(chǎn)產(chǎn)品價格將降至約500美元，自動駕駛產(chǎn)品價格將降至約1000美元。長期來看，未來高階自動駕駛的激光雷達將逐步將整車成本控制在1000美元以內(nèi)。除此之外，車企還會關注產(chǎn)線的標準化程度，是否得到行業(yè)車規(guī)認證、配備清洗/加熱/診斷等功能，交付產(chǎn)品的時間點是否合適等。

避免排他性，整車廠多通過投資或合作的方式參與激光雷達領域中，傾向于定制化或自研軟件算法。隨著自動駕駛級別的提高，激光雷達已成為業(yè)界默認的主傳感器，又因為技術路線眾多、不確定性較大，若為并購或自行成立事業(yè)部會存在內(nèi)部排他性約束，福特、沃爾沃、戴姆勒、奔馳等傳統(tǒng)整車廠多通過投資或合作的方式積極參與到激光雷達領域中；Velodyne、Luminar、Ouster、速騰聚創(chuàng)等均獲OEM投資。

激光雷達廠商通常自研軟硬件全棧套件，但整車廠多要求參與軟件定制化研發(fā)或自行研發(fā)決策算法，如小鵬、蔚來等將自研核心感知算法，尋找廠商的配套硬件支持。

1.4 2023年搭載量產(chǎn)車型將突破30萬臺，2030年全球市場超230億美元

2021年起有望迎來前裝放量，2023年確定搭載激光雷達的量產(chǎn)車型將突破30萬臺。近日，Velodyne、Luminar、Aeva、Ibeo、華為、大疆Livox、Innovusion等激光雷達廠商紛紛宣布已與福特、沃爾沃、奧迪、北汽新能源、小鵬、寶馬等整車廠達成合作，推出多款車規(guī)級產(chǎn)品，最早于2021年推出前裝量產(chǎn)車型。

我們通過對比類似定位的品牌、功能車型得到預測價格。對于傳統(tǒng)整車廠，我們參考類似車型得到預測產(chǎn)銷量；對于造車新勢力，我們根據(jù)其現(xiàn)有產(chǎn)能及產(chǎn)能擴張計劃得到預測產(chǎn)銷量。

由表可知，預計2023年左右搭載激光雷達的前裝車型將首次突破30萬臺，目前確定搭載激光雷達的車型主要售價區(qū)間為40萬 - 80萬。

激光雷達有望通過規(guī)模量產(chǎn)+技術進步快速降價，2030年超230億美元，2021-2030年復合增速近90%，總體前裝滲透率達45%。根據(jù)車型價位分類測算激光雷達滲透率、配備數(shù)量及量產(chǎn)價格，結合全球不同價位車型銷量變化趨勢進行測算，我們認為，2024年全球激光雷達前裝量產(chǎn)市場出貨量將超百萬個，2030年將超1.2億個，2021-2030年復合增速將超120%；2030年全球激光雷達前裝量產(chǎn)市場規(guī)模將達233億美元，2021-2030年復合增速近90%，總體前裝滲透率超45%。同時，2030年國內(nèi)激光雷達前裝量產(chǎn)市場出貨量將超4200萬個，2021-2030年復合增速達124%；2030年國內(nèi)激光雷達前裝量產(chǎn)市場規(guī)模將達80億美元，2021-2030年復合增速達90%，總體前裝滲透率近45%。除前裝市場外，主要應用領域包括自動駕駛項目、前裝量產(chǎn)、測繪、機器人、最后一公里配送等。

2 眾多技術路線驅動降本增效，未來呈現(xiàn)固態(tài)化、芯片化、智能化

激光雷達在測距原理、激光發(fā)射、激光接收、光束操縱及信息處理等五個方面均存在不同技術路線，創(chuàng)新技術可組合改善性能及成本等問題。新趨勢從多層次降本增效，推動自動駕駛出租、ADAS前裝量產(chǎn)等商業(yè)化落地進程。

2.1 測距原理：FMCW方案創(chuàng)新，長期將與飛行時間法共存

測距原理部分：目前中長距主流方案為飛行時間法，而FMCW法因可直接測量速度信息、抗干擾能力強成為新方案，長期來看兩種方法將并存。激光雷達的測距方法主要有飛行時間法、三角測距法及基于相干探測的FMCW法，其中飛行時間法和FMCW法可實現(xiàn)室外陽光下較遠的測距。飛行時間法通過直接測量發(fā)射激光與回波信號的時間差來獲取距離信息，具有響應速度快、探測精度高的特點；常見的光束操縱分類如機械式、混合固態(tài)、固態(tài)式均采用了飛行時間的原理進行測距。

FMCW法通過線性調(diào)制激光光頻得到頻率差，間接獲得飛行時間來反推距離，可根據(jù)多普勒頻移信息直接測量速度信息，抗環(huán)境光和其他激光雷達干擾能力強，可大大改善信噪比，未來往利用硅基光電子技術實現(xiàn)激光雷達芯片化方向發(fā)展。Aeva已與采埃孚合作布局FMCW技術，Aurora也推出首個FMCW激光雷達Firstlight，國內(nèi)的禾賽科技、速騰聚創(chuàng)均有一定技術儲備。

對比來說，飛行時間系統(tǒng)已有較為完整成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，供應商可提供包括發(fā)射器、探測器、專用集成電路等在內(nèi)的標準組件，而FMCW的產(chǎn)業(yè)鏈上游處于早期培育階段，尚停留在測試階段、未推出規(guī)模面世產(chǎn)品，許多優(yōu)勢仍未得到證實；飛行時間法多采用APD或SPAD作為光電探測器，而FMCW可采用成本更低的PIN光電二極管。我們認為，綜合成本、性能、點云質(zhì)量等因素，飛行時間法仍是目前最有效的落地方法；隨著FMCW激光雷達及上游產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，兩種方法將長期共存。

2.2 激光發(fā)射：VCSEL發(fā)射器推動量產(chǎn)降本，905nm、1550nm光源或將共存

激光發(fā)射部分：半導體激光器從EEL向VCSEL發(fā)展，長期PCSEL或成為新方向。

作為探測光源，EEL具有高發(fā)光功率密度，但復雜工藝步驟帶來成本高企、易碎、標準化程度不足等問題。傳統(tǒng)的VCSEL發(fā)光功率密度不足，探測距離不足50m；創(chuàng)新的多層結VCSEL功率密度提升了5-10倍，可達百瓦級，在封裝方式和光束整形等方面具有獨特優(yōu)勢，信噪比、生產(chǎn)成本與產(chǎn)品可靠性問題大大改善，Ibeo、Ouster、禾賽科技均已布局相關技術。而PCSEL為格拉斯哥大學分拆出的最新激光器技術，具有寬波長范圍、高發(fā)光功率密度、堅固耐用等優(yōu)勢，或成為業(yè)界新的技術方向。

隨著自動駕駛級別的提高，整車廠要求探測距離提高，905nm、1550nm兩種激光雷達光源波長或將共存。主流發(fā)射器的激光波長分為905nm和1550nm兩種。其中，905nm可在人眼液體中傳輸，需要嚴格限制發(fā)射器功率，對探測距離有所限制，通常采用較為平價的硅基光電探測器。1550nm遠離人眼可吸收可見光光譜波長，可以極大程度上提高功率及測距，具有點云成像效果好、聚光能力強、集成程度高等特點；但是，需要使用高價的銦鎵砷作為探測器的襯底材料、光纖激光器作為發(fā)射器，后者成本高達幾千美金；功耗增至50W - 60W，高溫下也會出現(xiàn)不可逆的性能衰減問題，車規(guī)檢測可能存在障礙。我們認為，未來905nm光源產(chǎn)品可通過工藝改良等方法增進性能，1550nm也可通過擴大使用場景以增進量產(chǎn)、快速降本，或將長期共存。

目前，激光雷達廠商中全球市值第一的Luminar已率先布局1550nm技術，通過收購銦鎵砷探測器公司及工程優(yōu)化等使成本由幾萬美元/個降至3美元/個；國內(nèi)的華為、鐳神智能、禾賽科技、速騰聚創(chuàng)也紛紛入場。

2.3激光接收：主流使用APD，SPAD或SiPM替代成共識

激光接收部分：飛行時間類激光雷達主流探測器為APD，部分廠商已采用使用增益能力更強的SPAD或SiPM；FMCW類激光雷達可使用毫無增益的PIN PD。依據(jù)可增益能力，光電探測器主要可分為PIN PD、APD、SPAD、SiPM四類。其中，PIN PD無增益，僅適用于FMCW測距激光雷達，成本最低；飛行時間類激光雷達目前主要使用的是技術較為成熟的APD，工作在線性增益范圍。

SPAD工作在蓋革模式，具有單光子探測能力，比傳統(tǒng)APD增益能力提高約10萬倍，可實現(xiàn)低激光功率下的遠距離探測能力，功耗、體積較小，已成為一大創(chuàng)新方向；同時，過于靈敏的接收也會導致通道串擾大、寄生脈沖等問題，電路設計等工藝難題帶來較高的制造成本。

SiPM增益能力與SPAD相似，由多個獨立且?guī)в写銣?a target="_blank">電阻的SPAD組成，可克服單個SPAD不能同時測量多個光子的不足。SPAD及SiPM可探測200m、5%反射率目標，不受明亮陽光影響，分辨率極佳；Innovusion、Ouster、禾賽科技等多數(shù)廠商均已布局相關技術。

2.4光束操縱：混合固態(tài)迎來前裝量產(chǎn)前夜，長期FMCW或固態(tài)為主導

光束操縱部分：機械式較為成熟，為現(xiàn)階段高階自動駕駛主要選擇；短期內(nèi)往混合固態(tài)發(fā)展，未來2-3年將出現(xiàn)前裝量產(chǎn)爆發(fā)；長期來看，F(xiàn)MCW、OPA、Flash均有可能成為主導路線。根據(jù)光束操縱的方式，可分為掃描系統(tǒng)和Flash兩種，其中掃描系統(tǒng)包括機械式、混合固態(tài)、固態(tài)；也可根據(jù)是否發(fā)生機械運動將Flash歸為固態(tài)方案。

2.4.1 機械式：成熟度最高，近年來ASP顯著降低

機械式方案成熟度最高，目前產(chǎn)量最高；人工成本、使用壽命乃兩大上車難關，近年來ASP顯著降低。機械式指在垂直方向上排布多束激光器、通過電機帶動光電結構360°旋轉，從而化點為線形成三維點云的方案，其線數(shù)與分辨率成正比，具有高分辨率、高測距的特點，是目前最成熟的方案。同時，為實現(xiàn)高頻準確轉動，其機械結構復雜，平均失效時間僅1000-3000小時，與車規(guī)要求的最低13000小時差距明顯，難以實現(xiàn)前裝量產(chǎn)；激光器堆疊需要人工操作，早期高線數(shù)機械式激光雷達成本高企成為最大痛點。

后期隨著系統(tǒng)通道數(shù)目、集成度提高及規(guī)?；a(chǎn)，行業(yè)ASP顯著降低，但均價仍為萬元美金，高線數(shù)代表公司為Velodyne、禾賽科技等。高階自動駕駛出行商對分辨率及測距距離要求高，但對成本、體積、失效時間敏感度相對較低，為機械式的主要客戶，如Cruise、小馬智行等。

2.4.2 混合固態(tài)：最快上車成共識，MEMS、轉鏡方案放量在即

混合固態(tài)指收發(fā)組件靜止、僅掃描器發(fā)生機械運動的激光雷達類型，可細分為MEMS、轉鏡等形式，技術相對成熟，主要面向前裝量產(chǎn)OEM。

MEMS有望第一批上車，多廠商布局MEMS微振鏡。MEMS即微機電系統(tǒng)，指采用MEMS技術將微型反射鏡、MEMS驅動器及傳感器集成為微振鏡，后者通過一定諧波頻率振蕩反射激光、達到高速掃描形成點云圖的效果。MEMS大大減少了激光器及探測器數(shù)量，具有高集成、高分辨、采集快、小尺寸、低成本的優(yōu)勢；但是由于收光孔徑、擺動幅度較小導致探測距離、視場角度有限，技術成熟度有待進一步提高。

Luminar、禾賽科技、速騰聚創(chuàng)、鐳神智能、一徑科技、Innoviz均有布局MEMS，多配合1550nm光源提升探測距離。該類型核心控制點在于MEMS微振鏡，禾賽科技、速騰聚創(chuàng)、鐳神智能及Innoviz均有自研。根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研，905nmMEMS發(fā)光-振鏡-接收這一整套成本占比約為40%，而1550nm產(chǎn)品中激光發(fā)射器成本占大半。

轉鏡最早通過車規(guī)，或為目前最佳上車方案。轉鏡方案指通過電流掃描振鏡帶動多邊形棱鏡運動反射激光達到掃描效果的技術，無需多次校準。該方案可通過提高轉速來提高掃瞄精度，控制掃描區(qū)域從而提高關鍵區(qū)域的掃描密度；成熟的多邊形激光掃描技術成本較低，為十美元量級，還可靈活調(diào)整垂直分辨率，具有探測距離遠、探測角度大的優(yōu)勢。同時，電機驅動也帶來了功耗高、穩(wěn)定性不足和光源能量分散等問題。

2010年Ibeo與法雷奧合作進行4線Scala的研發(fā)，成為最早通過車規(guī)的產(chǎn)品，已于2017年實現(xiàn)量產(chǎn)；2020年底，華為也推出了基于轉鏡方案的車規(guī)級激光雷達，但并未透露具體技術細節(jié)；Innovusion等廠商采用結合1550nm光源及SPAD的方式進行改進，大疆Livox則推出雙楔形棱鏡方案。

2.4.3 固態(tài)：成熟度低，長期有望成主流

固態(tài)指指無任何機械運動部件的激光雷達類型，可細分為OPA、Flash、電子掃描等形式，目前技術成熟度較低。

零部件需大量自研，OPA上車仍需時間。OPA即光學相控陣技術，利用電壓調(diào)節(jié)制造發(fā)射陣列間的相位差實現(xiàn)光束偏轉，兼具掃描快、精度高、體積小及強可控、強抗振等優(yōu)勢，技術突破后成本較低、量產(chǎn)標準化程度高，被部分業(yè)界專家認為是激光雷達最終的主流形態(tài)。

同時，OPA產(chǎn)業(yè)鏈培育不足，零部件大部分需要自研、制造工藝要求高，對激光雷達廠商而言難度較大，也存在易形成旁瓣效應、光信號覆蓋有限、測距不足等問題。代表廠商為Quanergy，但近年來輿論不利、影響力逐漸降低；國內(nèi)力策科技等廠商已成功自研OPA芯片，但目前未有車企合作消息。

Flash探測范圍受限，可結合VCSEL、SPAD等其它系統(tǒng)創(chuàng)新改善。Flash是目前唯一不存在掃描系統(tǒng)的方案，但由于不存在機械運動部件常被歸類為固態(tài)。它主要指采用短時間發(fā)射大覆蓋面陣激光、再以高度靈敏探測器完成圖像繪制的技術，可達最高等級的車規(guī)要求，但功率密度及回波光子數(shù)量太低導致的測距及分辨率不足是最大的問題。代表廠商Ouster結合VCSEL、SPAD技術改善性能，也有業(yè)界專家認為這種路線會是激光雷達最終的主流形態(tài)。

電子掃描指依據(jù)時間順序驅動不同視場激光器實現(xiàn)掃描的全固態(tài)方案，是禾賽科技已應用于Pandar FT的創(chuàng)新方案，結合VCSEL與SPAD技術，目前處于小批量試制階段。

2.5信息處理：主控芯片標配為FPGA，長期或與SoC共存

FPGA為主流選擇，賽靈思產(chǎn)品在激光雷達主控芯片市場占有率高達90%。激光雷達信息處理部分主要分為主控芯片及模擬芯片。主控芯片用于激光發(fā)射器、探測器等激光雷達其他功能模塊的控制，最常用的是FPGA芯片。最為先進的CMOS工藝制備的FPGA芯片容量巨大，賽靈思產(chǎn)品高算力、高集成、低成本的特點使市占率高達90%；且提供可編程硬件，對多種技術路線的適應性極強。此外，MCU、DSP也可作為主控芯片的選擇。

激光雷達廠商多自研SoC貼合上車要求，長期二者將共存。最新趨勢是可片內(nèi)集成探測器、前端電路、波形數(shù)字化、算法處理、脈沖控制等模塊的SoC，可光子輸入、點云輸出，可顯著降低系統(tǒng)復雜度及成本，適合規(guī)模量產(chǎn)；同時也需要承擔較高的開發(fā)風險、費用及周期。

今后，先列、面陣規(guī)模的增大及CMOS工藝節(jié)點的升級可實現(xiàn)更強算力、更低功耗及更高集成，有望逐步替代主控芯片F(xiàn)PGA的功能；較高的技術壁壘及程序安全性推動廠商自研SoC，禾賽科技、Mobileye、英特爾等已率先布局SoC技術，長期來看二者將共存。

2.6總體而言：邁過成本及車規(guī)大山，發(fā)展呈現(xiàn)固態(tài)化、芯片化、智能化

激光雷達上車存在成本及車規(guī)兩大阻礙，可通過技術進步、建設流水線解決。前裝量產(chǎn)需要成本大幅下降達到可商用水平、車規(guī)認證產(chǎn)品穩(wěn)定性。不同技術路線激光雷達的核心控制點不一，如1550nm光源激光雷達的光纖激光器成本占比高達80%，約為2000美元；905nmMEMS產(chǎn)品的核心控制點在于MEMS微振鏡，發(fā)光-振鏡-接收系統(tǒng)成本占比約為40%。而ADAS前裝量產(chǎn)產(chǎn)品價格要求降至約500美元，自動駕駛產(chǎn)品價格降至約1000美元，仍存在一定差距。通過采購供應鏈管理、規(guī)模化流水線生產(chǎn)、提升良品率、提高標準化及模塊化水平等方式，產(chǎn)品成本可得到較大幅度降低。

短期內(nèi)，激光雷達將往混合固態(tài)發(fā)展；長期來看，F(xiàn)MCW、OPA、Flash均有可能成為主導路線。由于機械式需要人工堆疊激光器及探測器等收發(fā)元件，雖探測性能優(yōu)秀，卻帶來了高成本、低壽命、大體積等問題，無法達到成本及車規(guī)要求，目前多應用于價格不敏感的自動駕駛領域；而MEMS、轉鏡等混合固態(tài)方案結合多層次技術進步突破原有的探測距離等問題，較符合車企上車要求，未來2-3年將出現(xiàn)前裝量產(chǎn)爆發(fā)；長期來看，隨著技術成熟及產(chǎn)業(yè)鏈供應商的發(fā)展，F(xiàn)MCW、OPA、Flash都有可能成為主導的技術路線，整體呈現(xiàn)明顯的固態(tài)化趨勢。

集成度、價格、體積等方面均有明顯優(yōu)勢，許多廠商均有布局芯片化技術。芯片化主要是指將激光雷達各模塊集成到芯片上，可以較大程度提升集中度，從而降本降價。芯片化架構將分立器件集成于一顆芯片，實現(xiàn)收發(fā)單元陣列化、核心模塊芯片化，即SoC；芯片化技術有助于構建系列產(chǎn)品的核心架構和技術中臺、建設自動化產(chǎn)線，在降低物料成本的同時，系統(tǒng)失效率和人力生產(chǎn)成本也顯著降低，產(chǎn)品可靠性、能量利用率、生產(chǎn)效率顯著提高。目前，Luminar、Innoviz、Ouster、Aeva、Quanergy、禾賽科技等廠商均有布局芯片化技術。

激光雷達有望在收集數(shù)據(jù)基礎上完成感知算法的實時計算分析，向智能化發(fā)展。前期感知屬于信息搜集層面，而算法則直接連接決策層。速騰聚創(chuàng)在2017年推出普羅米修斯計劃，其后在MEMS激光雷達中嵌入AI感知算法與專用計算芯片組，同步輸出障礙物檢測、障礙物分類、動態(tài)物體跟蹤、可行駛區(qū)域檢測等感知結果。

3 產(chǎn)業(yè)鏈上游由海外光電子巨頭壟斷，激光雷達廠商自研鑄壁壘

激光雷達三大核心元器件為激光發(fā)射器、光電探測器及光束操縱元件，主要由海外光電子巨頭壟斷，國產(chǎn)替代正起步。激光雷達可分為激光發(fā)射、激光接收、光束操縱和信息處理四大系統(tǒng)，光電部分多由日韓德光電子廠商壟斷，如激光器主要供應商有OSRAM、AMS、Lumentum等，探測器主要供應商有First Sensor、濱松、安森美、索尼等，光束操縱元件主要供應商有英飛凌、濱松、Mirrocle等。

近年來，國內(nèi)光電器件廠商也逐漸進入激光雷達供應鏈中，如深圳瑞波、常州縱慧芯光等的激光器，成都量芯、深圳靈明光子、南京芯視界、飛芯電子等的探測器。其中，已有部分公司產(chǎn)品獲得車規(guī)認證（AEC-Q102），在面向國內(nèi)激光雷達廠商需求上也有一定定制化、成本優(yōu)勢，長期來看有望實現(xiàn)國產(chǎn)替代。

信息處理系統(tǒng)中主控芯片、模擬芯片市場均由美國半導體公司壟斷，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈培育中。90%主控芯片市場被賽靈思的FPGA產(chǎn)品占據(jù)，還可選擇MCU、DSP類產(chǎn)品，主要供應商包括瑞薩、英飛凌和德州儀器、亞德諾半導體等。FPGA國內(nèi)主要供應商有紫光國芯、安路半導體等，其邏輯資源規(guī)模和高速接口性能均能滿足激光雷達需求。

模擬芯片市場CR5占有率近50%，2019年前五大供應商分別為德州儀器（19%）、亞德諾半導體（10%）、英飛凌（6%）、意法半導體（5%）、Skyworks（5%）。模擬芯片國內(nèi)主要供應商有圣邦微電子、思瑞浦等，相比起步較晚，車規(guī)級產(chǎn)品類型、技術水平尚有較大差距。

創(chuàng)新技術路線的核心控制點不一，激光雷達廠商多通過內(nèi)研外擴布局以鑄壁壘。1550nm光源激光雷達為光纖激光器、銦鎵砷探測器，國內(nèi)廠商如禾賽科技、鐳神智能等自研光纖激光器，Luminar并購上游銦鎵砷廠商使探測器單品成本由幾萬美元降至3美元；MEMS產(chǎn)品在于MEMS微振鏡，禾賽科技、鐳神智能、Innoviz等廠商均選擇自研，速騰聚創(chuàng)通過投資希景微機電布局。

長期來看，創(chuàng)新技術有待產(chǎn)業(yè)鏈價值調(diào)整，2030年激光雷達前裝量產(chǎn)的上游市場規(guī)模將達112億美元。若未來1550nm光源能占有一席之地，光纖激光器、銦鎵砷探測器等核心器件或將通過激光雷達廠商交叉授權、License + Loyalty等方式授權于上游供應商，標準化產(chǎn)品批量生產(chǎn)以降低成本。其中，光纖激光器成本占比高達80%，約為2000美元， Lumentum、Oclaro等已率先布局的上游供應商將形成一定壁壘。而905nm路線中，MEMS產(chǎn)品的核心控制點在于MEMS微振鏡，發(fā)光-振鏡-接收系統(tǒng)成本占比約為40%，目前已有部分上游初創(chuàng)企業(yè)布局；VCSEL、SPAD技術已有部分上游光電巨頭掌握?；趯Ξa(chǎn)業(yè)規(guī)律的理解推測激光雷達毛利率及軟硬件價值占比變化趨勢，我們認為，前裝量產(chǎn)的上游市場規(guī)模將達112億美元。

4 近期領先玩家紛紛上市，2021年規(guī)模生產(chǎn)即將鋪開

2020年開啟激光雷達上市潮，廠商多通過SPAC方式上市。2020年10月，Velodyne成為激光雷達第一股，通過SPAC方式在納斯達克上市，目前約為40億美元市值。12月，Luminar宣布同樣以SPAC于納斯達克上市，目前市值約100億美元。SPAC（Special Purpose Acquisition Company，特殊目的并購公司）可節(jié)省許多上市流程，上市費用大幅降低，且耗時較短，具有并購基金和殼資源的雙重屬性。

2021年，目前已宣布計劃上市的激光雷達廠商還有禾賽科技（估值20億美元）、Ouster（估值19億美元）、Aeva（估值21億美元）、Innoviz（估值14億美元）等，其中禾賽科技以IPO登陸科創(chuàng)板，其余廠商均通過SPAC形式登陸美股。

關注焦點從自動駕駛市場轉向前裝市場，不同廠商定位與策略各異。雖然前裝市場空間更大，但早期在規(guī)模、技術限制下，激光雷達主要客戶為自動駕駛車隊，后者更注重性能，對價格不敏感，Velodyne、禾賽科技等廠商深耕該領域，其高線數(shù)機械式產(chǎn)品頗受自動駕駛出行商青睞。

2020年以來，供需雙方驅動激光雷達前裝量產(chǎn)進程，性能夠用即可，使用壽命、穩(wěn)定性、成本、體積等成為車企關注指標，混合固態(tài)/固態(tài)激光雷達關注度提升。其中，Luminar、速騰聚創(chuàng)、Innoviz等重點布局MEMS，Quanergy、力策科技等重點布局OPA，Ouster、Ibeo、Aeye等重點布局Flash，Aeva等重點布局FMCW，華為、大疆、Innovusion等重點布局轉鏡。由于技術路線較多，許多廠商均選擇多方布局以做強技術儲備、拓展能力邊界，補全產(chǎn)品種類，如以高線數(shù)機械式見長、意在自動駕駛出租的禾賽科技補全低線數(shù)場景產(chǎn)品及MEMS等固態(tài)條線，以低線數(shù)機械式、定位“最后一公里”配送入場的速騰聚創(chuàng)開拓高線數(shù)產(chǎn)品、重點推出MEMS產(chǎn)品等。

融資投向重點多在于自建工廠，以規(guī)?；a(chǎn)降本增效。廠商希望通過規(guī)模化生產(chǎn)、產(chǎn)線工藝管理等方式大幅降本以滿足車企要求，國外廠商如Velodyne、Aeva、Innoviz多通過和采埃孚、麥格納等Tier 1 合作共建工廠，國內(nèi)廠商如禾賽科技、鐳神智能、一徑科技等多自建工廠，速騰聚創(chuàng)等拿到車企定點的廠商表示量產(chǎn)將與車企工廠合作。

4.1 Velodyne：機械式激光雷達先驅，多元業(yè)務、工廠建設促進商業(yè)化

過去：出貨量及總營收居首，總營收連續(xù)三年下滑。2020年10月于納斯達克SPAC上市，成為激光雷達第一股，目前市值約40億美元。成立至今，Velodyne擁有300余個客戶，累計售出超4萬臺激光雷達，獲得超5.7億美元收入，超其余激光雷達廠商總和，2017、2018、2019年總營收分別為1.821億美元、1.429億美元、1.014億美元。預計2020年全年營收約為9400萬美元，連續(xù)三年收入下滑，主要原因為競爭加劇及ASP下降。

現(xiàn)在：Vella軟件+低成本Velabit組合進軍ADAS，收入走向多樣化。早期Velodyne以高線數(shù)機械式激光雷達聞名，超半數(shù)獲加州DMV自動駕駛路測牌照公司為其客戶，2017年總營收超半數(shù)由自動駕駛業(yè)務提供。近年來實現(xiàn)業(yè)務多元化，收購高精地圖創(chuàng)業(yè)公司Mapper.ai，推出定位ADAS的Vela-系列低成本固態(tài)產(chǎn)品，已與現(xiàn)代、福特等車企達成合作。如今，自動駕駛業(yè)務占比下降至四分之一，其余業(yè)務包括ADAS、無人遞送、機器人、測繪、智慧城市、擺渡車等。

未來：手握多個長期訂單，合作工廠加快規(guī)?；?。根據(jù)其上市路演報告，Velodyne手握多個領域高達16個長期訂單合同，主要收入來自自動駕駛、ADAS及無人遞送業(yè)務，預計2024年軟硬件總收入將達8億美元，2025年出貨量將達800萬臺。為提供相應產(chǎn)能，Velodyne在美國圣何塞、日本仙臺、泰國春武里及加拿大分別部署工廠，與尼康、Fabrinet和Veoneer建立制造合作關系，積極建設自動化產(chǎn)線。

我們認為，隨著長期訂單的鋪開和規(guī)模化效應的形成，Velodyne毛利率將有較顯著的提升；其機械式產(chǎn)品短期內(nèi)將維持萬臺出貨量水平，固態(tài)ADAS產(chǎn)品的出貨比例將進一步提升，ASP將持續(xù)下行；多領域同時鋪開，將成為商業(yè)化程度最快最高的廠商之一。

4.2 Luminar：主推1550nmMEMS軟硬件全棧方案，PEG估值103億美元

過去：收購上游廠商布局1550nm光源，軟件收入占比近80%。為實現(xiàn)更高分辨率及更大探測范圍，Luminar收購了Open Photonics和Black Forest Engineering兩家公司，前者為光電初創(chuàng)公司，后者為銦鎵砷探測器公司；根據(jù)Luminar上市路演報告，配合Luminar自研SoC，1550nm探測器成本可由幾萬美元/個降至3美元/個，同時實現(xiàn)高性能低成本。

同時，由于最早于2022年量產(chǎn)，2020年Luminar激光雷達出貨量僅為百臺，2019、2020連續(xù)兩年軟件收入近80%；隨著量產(chǎn)開啟，該比例有望持續(xù)降低至50%以下。

現(xiàn)在：軟硬件配套提供全棧解決方案，低階產(chǎn)品單價低至500美元、高階單價低至1000美元。Luminar先后推出Iris、Hydra兩款MEMS軟硬件解決方案，其中，Iris已于2019年投產(chǎn)，計劃于2022年量產(chǎn)，Hydra仍在測試階段。根據(jù)Luminar上市路演報告，Iris L3級以下低階版本單價約500美元，L3及以上高階版本單價約1000美元。結合產(chǎn)業(yè)調(diào)研，Luminar 2021年銷售量預計將達400臺，ASP約2萬美金；2025年計劃生產(chǎn)63.36萬臺，ASP降至730美金。

未來：車企合作協(xié)議價值超15億美元，2025年預計總營收達8.37億美元，2030年目標營收為72億美元。目前，Luminar已與沃爾沃、豐田、戴姆勒達成量產(chǎn)合作，其余車企伙伴達13家，合同價值超15億美元；50余個合作伙伴來自乘用車、卡車和自動駕駛出租等多個垂直行業(yè)。2021-2022年，Luminar計劃有12個量產(chǎn)及研發(fā)項目，包括1個戴姆勒卡車量產(chǎn)項目、2個沃爾沃等廠商量產(chǎn)項目及9個其他開發(fā)合同。

根據(jù)Luminar上市路演報告，全球每年汽車銷量為9000萬臺，單車搭載激光雷達數(shù)為4個、單個激光雷達價值量為500美元，預計全球激光雷達汽車市場規(guī)?？蛇_1800億美元，而Luminar 2030年目標滲透率為4%，即72億美元。據(jù)預測，Luminar 2021-2025年總營收復合增速超120%，2025年將達8.37億美元；毛利率將于2021年轉正，2021-2025年逐漸提升并穩(wěn)定在60%左右。

我們認為，根據(jù)8%資本成本折現(xiàn)，給予1倍PEG，假設凈利率為15%、增長率為120%， Luminar20年底合理市值約103億美元。

4.3禾賽科技：機械式自動駕駛領域已成規(guī)模，統(tǒng)一芯片架構啟動放量

過去：高線數(shù)產(chǎn)品以高性能、低成本搶占多數(shù)自動駕駛市場。激光雷達產(chǎn)品銷售額占總營收比例超75%，2019年禾賽銷售2890套激光雷達，2020年1-9月銷售2132套，營收分別為3.28億元、1.91億元。2020年9月Pandar128推出前，高線數(shù)旋轉式Pandar64和Pandar40P為主力產(chǎn)品，其高性能獲得日本科學技術振興機構JST認可，在同等線數(shù)產(chǎn)品中品牌表現(xiàn)最佳，且價格僅為高線數(shù)機械式先驅Velodyne的四分之一。

現(xiàn)在：自動駕駛仍為主要客戶，ADAS市場試水中。禾賽科技主要客戶集中在自動駕駛領域，如博世、Aurora、百度、AutoX、文遠知行、上汽、Nuro、Lyft、Navya等，在美國加州DMV公布的獲得無人駕駛公開道路測試牌照的公司中超過一半為其客戶。2019年，禾賽推出了面向ADAS市場的PandarGT，目前未拿到車企定點，但對近期更易通過車規(guī)認證的MEMS路線已有布局，有意試水ADAS市場。

未來：籌資投向規(guī)模生產(chǎn)、芯片及算法研發(fā)，規(guī)模化在路上。禾賽科技于2017年即開始布局芯片設計研發(fā)，希望實現(xiàn)多路線可用的芯片架構規(guī)劃；2019年、2020年1-9月產(chǎn)能分別為6188臺、5070臺，產(chǎn)能利用率穩(wěn)定在85%左右。本次上市籌資計劃投向智能制造中心、專屬芯片及算法研發(fā)三個方向，根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研，智能制造中心投入占本次募資比例的65%，建成后將使禾賽產(chǎn)能達265.25萬臺。

我們認為，禾賽科技將強化在自動駕駛市場的優(yōu)勢，將通用芯片化架構應用在有所布局的其他路線產(chǎn)品，通過規(guī)?；a(chǎn)快速降低成本。2021年按計劃通過車規(guī)測試后將與更多整車廠接洽，進入ADAS市場；車企在激光雷達方面或有較多定制化要求，可通過依靠高性能及低成本快速打入本土整車廠建立在ADAS市場的口碑。

目前，激光雷達市場還處于百花齊放的階段，技術路線繁多，即將迎來規(guī)模放量。我們認為，激光雷達廠商需要各領域業(yè)務共同推進，在布局創(chuàng)新技術及上游核心器件的同時，需要加快推進芯片架構研究及工廠規(guī)?；a(chǎn)，與車企積極接洽，提供創(chuàng)新型、定制化、高性價比的產(chǎn)品。

在對激光雷達廠商估值過程中，增長率、凈利潤率、投資效率、風險為我們關注的四大要素；其中，投資效率主要指銷售資本率，風險包括資本成本及破產(chǎn)概率。其中，增長率可通過車企長期合作訂單提前鎖定，凈利潤率、投資效率、資本成本可參考電子行業(yè)規(guī)律，破產(chǎn)概率應結合其余要素綜合考量。此外，性能、成本、體積、產(chǎn)能、車規(guī)認證、車企訂單等指標助于我們跟蹤廠商發(fā)展情況，對上述要素取值作出判斷。

5 投資建議

全球自動駕駛升級、前裝量產(chǎn)鋪開，激光雷達為Level 3 及以上級別不可或缺的傳感器設備。根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈演進規(guī)律，我們建議短中期分別把握激光雷達廠商、下游車企的投資機會，長期來看創(chuàng)新技術有待產(chǎn)業(yè)整合、供應鏈機會尚不明確，需要在價值重新分配中持續(xù)跟蹤，建議重點關注：

激光雷達廠商：Velodyne、Luminar、禾賽科技、速騰聚創(chuàng)等；

整車廠、造車新勢力：小鵬汽車、蔚來、沃爾沃、長城汽車（02333）等；

光電子器件上游供應商：Lumentum、濱松、圣邦微電子等。

6 風險提示

智能駕駛產(chǎn)業(yè)發(fā)展不及預期；

商業(yè)化進程不及預期；

配套政策不及預期；

技術成熟不及預期；

成本下降不及預期。
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