【研報】激光雷達行業專題報告：激光雷達或于2021年迎加速發展-20201229（22頁）.pdf

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1、免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。 1 證券研究報告證券研究報告 行業研究/專題研究 2020年12月29日 通信 增持（維持） 通信設備制造 增持（維持） 資料來源：Wind 激光雷達或于激光雷達或于 2021 年迎加速發展年迎加速發展 激光雷達行業專題報告 激光雷達行業或將于激光雷達行業或將于 2021 年迎來加速發展期年迎來加速發展期 激光雷達是高等級自動駕駛的關鍵技術之一，當前行業處于規模商用的前 夜，行業有望在 2021 年迎來加速發展。需求側，部分新能源車企和傳統 車企相繼宣布將在 2021 年推出裝載激光雷達的量產型汽車。供給端，經 過多年的發展，激光雷

2、達產業鏈逐漸建立并得到完善；全球范圍內以 Velodyne、Luminar 為代表的企業相繼登陸資本市場，有望借助資本力量 加速自身業務發展。我們認為當前激光雷達產業正處于行業滲透率快速提 升的前夜，建議重點關注車規級產品驗證領先、技術研發迭代領先的企業。 激光雷達是自動駕駛之眼，激光雷達是自動駕駛之眼，2024 年全球規模有望突破百億美元年全球規模有望突破百億美元 激光雷達憑借更高的測量精度、更快的響應速度以及更遠的探測距離，成 為高等級自動駕駛的關鍵技術之一。根據沙利文預測，2024 年全球激光雷 達市場將突破 100 億美元，2025 年達到 135.4 億美元，20202025 年復

3、合增速達到 64.65%。在 Robotaxi/Robotruck 市場，隨著高等級自動駕駛 乘用車滲透率的提升， 車載激光雷達市場規模將在 2025 年達到 35 億美元， 20202025 年復合增速達到 80.89%。 當前行業內多種技術路徑并駕齊驅， 機械式激光雷達使用范圍最廣，但價格較貴；混合固態以及純固態方案成 本端具有優勢，當前正處于技術突破的攻關期。 巨頭入局，產業生態邊界有望拓展；海外巨頭入局，產業生態邊界有望拓展；海外 LiDAR 公司加速資產證券化公司加速資產證券化 我們認為對于處于發展期的行業而言，巨頭入局有望加速行業成熟。一方 面，巨頭的示范效應將加大行業的關注度，有

4、望帶動需求端的改善。另一 方面，巨頭對于產業鏈上游具有較強的整合能力，有望加速產業鏈上游成 熟并降低供應端成本。 今年 12 月， 華為首次發布其車規級激光雷達產品和 解決方案， 并計劃用于北汽新能源旗下高端品牌 ARCFOX 中。 我們認為華 為入局將有助于推動激光雷達產業加快發展。此外，今年 Q3 以來海外激 光雷達公司 Velodyne 以及 Luminar 通過 SPAC 方式相繼登陸資本市場， 我們認為相關公司有望借助資本市場加速自身業務發展，推動產業成熟。 投資建議：行業處于商用前夜，關注車規級產品驗證領先的企業投資建議：行業處于商用前夜，關注車規級產品驗證領先的企業 我們認為激光

5、雷達是高等級無人駕駛的關鍵技術，當前行業正處于規模商 用的前夜。中長期來看，關于技術路徑選擇的爭論或一直存在，我們認為 機械式、MEMS、OPA、Flash 以及 FMCW 的方案或在一段時間共存。然 而，相比于技術路徑，我們認為商業化更加重要，滿足市場需求的基礎上 持續進行產品和技術迭代，或將成為激光雷達公司突圍的關鍵。商業化方 面，我們認為車規級產品量產是商業化的重要標志，建議積極關注與車企 合作緊密，且在車規級產品量產方面研發進展具備先發優勢的企業。 風險提示： 自動駕駛進展不及預期； 激光雷達成本下降不及預期； 技術替代風險。 (14) (3) 8 18 29 19/1220/0220

6、/0420/0620/0820/10 通信通信設備制造滬深300 相關研究相關研究 1杰賽科技杰賽科技(002544 SZ,增持增持): 軍品持續高景氣， 民品打造新動能 軍品持續高景氣， 民品打造新動能2020.12 2通信通信: 5G 建設超規劃完成，加速應用發展 建設超規劃完成，加速應用發展 2020.12 3威勝信息威勝信息(688100 SH,增持增持): 智慧公共事業的 智慧公共事業的 數字化“工程師” 數字化“工程師” 2020.12 一年內行業走勢圖一年內行業走勢圖 (%) 行業行業評級：評級： 行業研究/專題研究 | 2020 年 12 月 29 日 免責聲明和披露以及分析師

7、聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。 2 正文目錄正文目錄 核心觀點 . 4 激光雷達：自動駕駛汽車之眼 . 5 自動駕駛國家分級標準確定，奠定產業發展基礎 . 5 激光雷達是實現高等級自動駕駛的關鍵傳感器 . 5 市場規模：2024 年全球 LiDAR 市場有望突破百億美元 . 14 2021 年或成為激光雷達產業加速發展的開端之年 . 15 產業生態的邊界隨著巨頭加入有望加速拓展，助力產業成熟 . 15 海外激光雷達公司通過 SPAC 登陸美股，加速資產證券化進程 . 16 全球產業鏈圖譜與投資建議 . 20 風險提示 . 22 圖表目錄圖表目錄 圖表 1： 工信部汽車駕駛自動化分級 .

8、5 圖表 2： 自動駕駛中常用的傳感器 . 5 圖表 3： 自動駕駛常見傳感器對比 . 6 圖表 4： 車載攝像頭應用場景 . 6 圖表 5： 博世毫米波雷達結構示意圖 . 7 圖表 6： 車載激光雷達發展路線圖 . 8 圖表 7： 不同技術路線激光雷達優缺點比較 . 8 圖表 8： 車載激光雷達四大組成要素 . 8 圖表 9： 激光雷達主要光源介紹 . 9 圖表 10： 歐司朗四通道激光器（邊發射激光器）產品 . 9 圖表 11： 垂直腔面發射激光器（VCSEL）結構示意圖 . 9 圖表 12： 激光雷達主要探測器介紹 . 10 圖表 13： InGaAs/InP 單光子探測陣列結構示意圖

9、. 10 圖表 14： 硅光子倍增管外觀示意圖 . 10 圖表 15： 谷歌無人車示意圖 . 10 圖表 16： Velodyne 64 線機械式激光雷達結構示意圖 . 10 圖表 17： Velodyne 不同激光雷達性能參數 . 11 圖表 18： MEMS 微振鏡工作原理 . 11 圖表 19： 電磁驅動 MEMS 結構圖 . 11 圖表 20： MEMS 微振鏡分類 . 12 圖表 21： OPA 激光雷達工作原理 . 12 圖表 22： Quanergy OPA 激光雷達外觀圖 . 12 圖表 23： Flash 激光雷達工作原理. 13 圖表 24： Ouster Flash 激光

10、雷達外觀圖 . 13 圖表 25： 全球激光雷達市場規模（億美元） . 14 pOqPoOsPuNrQoRqRtOrMsM6MaObRpNnNsQqQlOqRtRiNnOnNbRmNpPMYrNsNuOmNrP 行業研究/專題研究 | 2020 年 12 月 29 日 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。 3 圖表 26： 全球應用于 Robotaxi/Robotruck 激光雷達市場規模（億美元） . 14 圖表 27： Gartner 2019 年汽車電子技術發展曲線 . 15 圖表 28： 完全無人駕駛的兩種發展路徑 . 15 圖表 29： 主要車企激光雷達技術進

11、展 . 16 圖表 30： 華為于今年 12 月發布期其車規級激光雷達產品 . 16 圖表 31： 華為車規級激光雷達主要技術參數 . 16 圖表 32： 海外激光雷達公司資產證券化進展 . 17 圖表 33： Velodyne 主要產品 . 17 圖表 34： 車規級產品定型錢需要經歷的驗證環節 . 18 圖表 35： Luminar 產品架構與傳統產品對比 . 18 圖表 36： Luminar 主要合作伙伴. 19 圖表 37： 全球激光雷達產業鏈主要公司梳理 . 20 圖表 38： 提及公司表 . 21 行業研究/專題研究 | 2020 年 12 月 29 日 免責聲明和披露以及分析師

12、聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。 4 核心觀點核心觀點 不同于市場的觀點： 市場認為激光雷達產業規模商用尚早。根據莎莉文預測 20202025 年車載激光雷達市場 復合增速將達到 80.89%，到 2025 年市場規模將達到 35 億元。我們認為 2021 年激光雷 達行業有望加速發展，當前行業處于規模商用及滲透率快速提升的前夜，主要理由包括： 1）傳統車企和新能源車企將自動駕駛作為重要賣點，而激光雷達是高等級自動駕駛的關 鍵技術之一。2021 年多家車企（寶馬、長城、北汽、蔚來）計劃在其量產的高端車型中 使用激光雷達。 2）以華為代表的巨頭將入激光雷達行業，有望加速產業商業化進程。 3）

13、海外激光雷達公司相繼通過 SPAC 等方式登陸資本市場，融資能力得到提升，有望加 速自身業務發展。 行業研究/專題研究 | 2020 年 12 月 29 日 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。 5 激光雷達：自動駕駛汽車之眼激光雷達：自動駕駛汽車之眼 自動駕駛汽車又稱無人駕駛汽車，是一種通過電腦系統實現無人駕駛的智能汽車。相比于 傳統有人汽車，自動駕駛具有三大優點：1）自動駕駛將降低車禍事故率和死亡率；2）自 動駕駛將提升汽車的使用率，以更低的汽車保有量滿足現有出行需求；3）當自動駕駛汽 車成為社會共享后，資源效率的提高或將更為可觀。 自動駕駛國家分級標準確定，奠定產

14、業發展基礎自動駕駛國家分級標準確定，奠定產業發展基礎 國際自動機工程師學會（SAE）將自動駕駛分為 L0L5 六個等級，其中 L0 代表沒有自動駕 駛加入的傳統人類駕駛，L1L5 則隨自動駕駛的成熟程度進行分級。國內方面，工信部于今 年發布汽車駕駛自動化分級推薦性國家標準報批公示。該公示已于今年 4 月 9 日截止， 并擬定于 2021 年 1 月 1 日正式實施。此次汽車駕駛自動化分級獲準通過，也意味著中 國將正式擁有自己的自動駕駛汽車分級標準，為我國自動駕駛行業的發展奠定基礎。 圖表圖表1： 工信部汽車駕駛自動化分級工信部汽車駕駛自動化分級 分級分級 名稱名稱 車輛橫向和縱向運動控制車輛橫

15、向和縱向運動控制 目標和時間探測與相應目標和時間探測與相應 動態駕駛任務接管動態駕駛任務接管 設計運行條件設計運行條件 0 級 應急輔助 駕駛員 駕駛員及系統 駕駛員 有限制 1 級 部分駕駛輔助 駕駛員和系統 駕駛員及系統 駕駛員 有限制 2 級 組合及時輔助 系統 駕駛員及系統 駕駛員 有限制 3 級 有條件自動駕駛 系統 系統 動態駕駛任務接管用戶（接管后為駕駛員） 有限制 4 級 高度自動駕駛 系統 系統 系統 有限制 5 級 完全自動駕駛 系統 系統 系統 無限制 資料來源： 汽車駕駛自動化分級 ，華泰證券研究所 汽車駕駛自動化分級根據在執行動態駕駛任務中的角色分配以及有無設計運行條

16、件限 制，將駕駛自動化分為 05 共 6 個等級，其中 L3，稱之為有條件自動駕駛，是輔助駕駛 和自動駕駛的分水嶺，其定義為系統在其設計運行條件內能夠持續地執行全部動態駕駛任 務。L3 以下稱之為輔助駕駛，L3 以上稱之為自動駕駛。 激光雷達是實現高等級自動駕駛的關鍵傳感器激光雷達是實現高等級自動駕駛的關鍵傳感器 感知、決策與控制是自動駕駛的三個環節，感知環節用來采集周圍環境的基本信息，是自動 駕駛的基礎。自動駕駛汽車依托傳感器實現對于周圍環境的感知。針對不同應用等級，對于 傳感器的需求不同，常見的傳感器包括：攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達。 圖表圖表2： 自動駕駛中常用的傳感器自動

17、駕駛中常用的傳感器 資料來源：Yole，華泰證券研究所 行業研究/專題研究 | 2020 年 12 月 29 日 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。 6 圖表圖表3： 自動駕駛常見傳感器對比自動駕駛常見傳感器對比 傳感器傳感器 優勢優勢 劣勢劣勢 最遠距離最遠距離 攝像頭 及時成熟度高，價格便宜 受惡劣天氣影響，逆光和光影復雜環 境下，效果較差 200m 激光雷達 測距精度高，方向性強，相應快，能快 速復建出三維模型 成本高，極端環境下無法使用 200m 資料來源：Yole，華泰證券研究所 攝像頭：已實現在高等級輔助駕駛中的規模應用攝像頭：已實現在高等級輔助駕駛中的規

18、模應用 相比于其他傳感器，攝像頭技術成熟且價格相對低廉，率先得到廣泛應用。汽車通過加裝 攝像頭采集車輛周圍圖像信息， 然后經過計算機的算法分析， 實現物體識別、 預警的功能。 目前在高級輔助駕駛（ADAS）中已得到廣泛的應用。汽車攝像頭根據攝像頭個數可以分 為單目、雙目以及多目，根據安裝位置，可以分為前視、后視、側視、環視等。 圖表圖表4： 車載攝像頭應用場景車載攝像頭應用場景 資料來源：前瞻產業研究院，華泰證券研究所 盡管攝像頭已經得到廣泛應用，但其缺點限制了其在高等級自動駕駛領域的應用，主要體 現為依賴光纖，在逆光或光影復雜情況下以及惡劣天氣情況下效果較差，難以實現全天候 的工作。 毫米波

19、雷達：環境的適應性更強毫米波雷達：環境的適應性更強 相比于攝像頭， 毫米波雷達對于環境的適應性更強。 此外， 其還具有高分辨率、 指向性好、 抗干擾以及探測性能好等優點。由于毫米波對于大氣的衰減小，對于煙霧灰塵等具有較好 的穿透性，因此受到天氣的影響小。當前，車載的激光雷達主要工作在 24GHz、77GHz 頻段，前者用于中段距離雷達，探測范圍在 1530m；后者主要用在長距離雷達，探測范 圍在 100200m。由于 77GHz 產品在分辨率和體積上更具有優勢，成為車載激光雷達的 主流方案。 行業研究/專題研究 | 2020 年 12 月 29 日 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，

20、請務必一起閱讀。 7 圖表圖表5： 博世毫米波雷達結構示意圖博世毫米波雷達結構示意圖 資料來源：Bosch 官網，華泰證券研究所 盡管毫米波雷達具有更好的環境適應性，但其固有的特征限制了其在高等級自動駕駛領域 的應用，主要體現為毫米波雷達對于行人等非金屬物體反射波較弱，難以進行識別。 激光雷達：高等級自動駕駛的關鍵技術激光雷達：高等級自動駕駛的關鍵技術 激光雷達是一種向被測目標發射探測信號，然后測量反射或散射信號的到達時間、強弱程 度等參數，以確定目標的距離、方位、運動狀態及表面光學特征的雷達系統。激光雷達的 優點包括：1）具有極高的距離分辨率、角分辨率和速度分辨率；2）抗干擾能力強；3） 獲

21、取的信息量豐富，可直接獲取目標的距離、角度、反射強度、速度等信息，生成目標的 多維度圖像；4）可全天時工作。相比于毫米波雷達，激光雷達可實現對人體的探測，相 比于攝像頭，激光雷達的探測距離更遠。 激光雷達的測距原理可以分為 ToF 和 FMCW，前者在產業鏈成熟度上更領先，成為當前 市場上主要采用的方法。兩種方法具體的特點如下： 1. ToF：飛行時間法，通過直接測量發射激光與回波信號的時間差，基于光在空氣中的 傳播速度得到目標物的距離信息，具有相應速度快、探測精度高的優勢。 2. FMCW：相干測距法，將發射激光的光頻進行線性調制，通過回波信號與參考光進行 相干排頻得到頻率差，從而間接獲得飛

22、行時間反推目標物距離，其中調頻連續波是相 干法中面向無人駕駛應用的主要方法。 針對 ToF 原理，從技術實現路徑上，激光雷達可以分為機械式、混合固態和純固態。 行業研究/專題研究 | 2020 年 12 月 29 日 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。 8 圖表圖表6： 車載激光雷達發展路線圖車載激光雷達發展路線圖 資料來源：2020 智能駕駛激光雷達行業藍皮書麥姆斯咨詢，華泰證券研究所 圖表圖表7： 不同技術路線激光雷達優缺點比較不同技術路線激光雷達優缺點比較 技術路線技術路線 優點優點 缺點缺點 機械式 環形掃描，多線激光器設計 硬件集成難度大 供應鏈成熟 產能受

23、限 MEMS（混固） 便于集器成化和小型化 MEMS 器件研發難度大 成本優勢 對于振動敏感 MEMS 掃描控制難度大 OPA 成本優勢（硅基方案），量產一致性高 技術難度大 Flash 成本低，不用掃描，可以在短時間內記錄整個場景 距離短，對于探測器靈敏度要求很高 資料來源： 2020 智能駕駛激光雷達行業藍皮書麥姆斯咨詢，華泰證券研究所 總結來看，一個激光雷達包括四大要素：分別為測距原理、光束操縱方法、光源以及探測 器。在此基礎上，不同技術路線是以上相關元素的組合。 圖表圖表8： 車載激光雷達四大組成要素車載激光雷達四大組成要素 資料來源：2020 智能駕駛激光雷達行業藍皮書麥姆斯咨詢，華

24、泰證券研究所 行業研究/專題研究 | 2020 年 12 月 29 日 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。 9 光源方面。激光雷達常見的光源包括 3 種：邊發射激光器、垂直面發射激光器、光纖激光 器。在具體選擇光源時需要綜合考慮的因素包括： 1. 人眼保護：激光雷達光源的工作波長主要為 850nm、905nm、940nm、1550nm。人 眼內部的晶狀體、眼角膜等，隨著波長的增長，投射性能在減弱，基本上波長大于 1400nm 的光無法投射在視網膜上， 也就是說波長小于 1400nm 的光或多或少都將投 射在視網膜上，對其產生一定的影響。 2. 探測距離：激光器的激光峰

25、值功率越大，探測的距離越遠。對于邊發射激光器，常見 的大功率產品多工作在 1000nm 以下。對于光纖激光器，其在保證功率的情況下，波 長可以拓展中至 1550nm。 3. 綜合成本：激光器往往需要和探測器配套，因此綜合成本也是光源選擇時的重要考慮 因素。 圖表圖表9： 激光雷達主要光源介紹激光雷達主要光源介紹 類型類型 波長波長 主要供應商主要供應商 激光雷達技術路線激光雷達技術路線 終端用戶終端用戶 邊發射激光器 905nm 歐司朗（OSAGY US）、日本濱松光 子 （未上市） 、 Excelitas Technologies （未上市）、Laser Components（未 上市）、瑞

26、波光電（未上市）、西安 炬光科技（未上市） 機械式激光雷達、MEMS 混合固激光雷達 Velodyne （VLDR US）、 禾賽科技（未上 市） 垂直腔面發射激 光器 850nm Lumentum（LITE US）、Finisar（未 上市）、歐司朗（OSAGY US）、II-VI （IIVI US） Flash 固態激光雷達 Ouster （未上市） 光纖激光器 1550nm 法國 Lumibird（未上市） MEMS 混固激光雷達 Luminar（LAZR US）、鐳神智能 （未上市） 資料來源： 4 種常用車載激光雷達光源技術的優缺點解析，2020江蘇激光產業創新聯盟，華泰證券研究所

27、圖表圖表10： 歐司朗四通道激光器（邊發射激光器）產品歐司朗四通道激光器（邊發射激光器）產品 圖表圖表11： 垂直腔面發射激光器（垂直腔面發射激光器（VCSEL）結構示意圖）結構示意圖 資料來源：4 種常用車載激光雷達光源技術的優缺點解析，2020江蘇激光產業 創新聯盟，華泰證券研究所 資料來源：Finisar 官網，華泰證券研究所 探測器方面。激光雷達的探測器按照材料分類主要包括硅探測器以及 InGaAs 探測器，按 照器件結構可以分為 PIN 探測器、APD 探測器、SPAD 探測器以及 SiPM 探測器等。 行業研究/專題研究 | 2020 年 12 月 29 日 免責聲明和披露以及分析

28、師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。 10 圖表圖表12： 激光雷達主要激光雷達主要探測器探測器介紹介紹 分類標準分類標準 探測器類型探測器類型 工作波長工作波長（nm） 峰值探測波長峰值探測波長（nm） 成本成本 材料體系 硅探測器 3001100 80020 低 InGaAs 探測器 9001700 155020nm 高 器件結構 PIN 3001100/9001700 80020/155020nm 低 APD 3001100/9001700 80020/155020nm 高 SPAD 3001100/9001700 80020/155020nm 高 SiPM 3001100/90017

29、00 80020 高 資料來源： 2020 智能駕駛激光雷達行業藍皮書麥姆斯咨詢，華泰證券研究所 圖表圖表13： InGaAs/InP 單光子探測陣列結構示意圖單光子探測陣列結構示意圖 圖表圖表14： 硅光子倍增管硅光子倍增管外觀示意圖外觀示意圖 資料來源：Princeton Lightwave 官網，華泰證券研究所 資料來源：靈明光子官網，華泰證券研究所 1）機械式激光雷達）機械式激光雷達 具體是指發射系統和接受系統存在宏觀意義上的轉動， 也就是通過不斷旋轉發射頭，將速度 更快、發射更準的激光從“線”變成“面” ，并在豎直方向上排布多束激光，形成多個面， 達到動態掃描并動態接受信息的目的。機

30、械式激光雷達的優點是結構設計相對簡單，易于實 現商業化。2012 年谷歌展示的無人車上使用的便是由 Velodyne 提供的機械式激光雷達。 圖表圖表15： 谷歌無人車示意圖谷歌無人車示意圖 圖表圖表16： Velodyne 64 線機械式激光雷達結構示意圖線機械式激光雷達結構示意圖 資料來源：谷歌官網，華泰證券研究所 資料來源：Velodyne 官網，華泰證券研究所 行業研究/專題研究 | 2020 年 12 月 29 日 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。 11 根據豎直方向上發射單元的數量，機械式激光雷達可以分為不同線束，常見的包括 4 線、 16 線、32 線

31、、64 線和 128 線。線束越高的激光雷達能夠更全面的反應物體特征，但制造 難度和成本也將提升。此外，機械是激光雷達依靠機械組件實現水平方向的掃描，這些旋 轉部件，如齒輪、馬達等，容易產生磨損，影響雷達精度，因此需要定期維護。目前采用 機械是激光雷達的主要廠商包括：Velodyne（VLDR US） 、Sick（未上市） 、禾賽科技（未 上市） 、思嵐科技（未上市）等。 典型技術方案分析典型技術方案分析Velodyne 128 線機械式激光雷達線機械式激光雷達 Velodyne 于 2018 年發布 128 線激光雷達，產品編號 VLS-128，代表當時最為先進的機 械式激光雷達。該產品采用

32、 128 線束，探測距離提升至 300 米，比原有 64 線產品提升兩 倍，分辨率提升了 4 倍。Velodyne 稱該產品為 L5 級別自動駕駛而開發。 成本較低的 16 線激光雷達，還不能達到自動駕駛汽車全場景應用的標準，而 64 線較高的 價格也難以支撐其規?；慨a。以 16 線激光雷達為例，其探測距離為 100 米，測量精度 為3 厘米，在高速運行場景下，較短的端側距離導致其安全隱患較為突出。通過提高線 束可以提升探測距離，提高安全性，但另一方面，價格也將大幅提升。 圖表圖表17： Velodyne 不同激光雷達性能參數不同激光雷達性能參數 產品類型產品類型 16 線線（VLP-16）

33、 32 線線（HDL-32） 64 線線（HDL-64） 128 線線（VLS-128） 價格（美元） 4000 30000 75000 探測距離（m） 100 80100 120 300 水平視角參數 水平可視角 360 ， 最小 角分辨率 0.1 水平可視角 360 ，最小 角分辨率 0.1 水平可視角 360 ，最 小角分辨率 0.08 水平可視角 360 ， 最小分辨率 0.1 垂直視角參數 垂直可視角 30 ，最小 分辨率 2 垂直可視角 40 ， 最小角 分辨率 0.33 垂直可視角 28.8 ， 最 小分辨率 0.4 垂直可視角 40 ， 最 小小分辨率 0.17 激光波長 90

34、5nm 905nm 905nm 905nm 資料來源：Velodyne 官網，華泰證券研究所 2）混合固態激光雷達混合固態激光雷達 根據咨詢機構麥姆斯的定義，所謂“混合固態”是指對采用半導體“微動”器件MEMS 掃描鏡在微觀尺度上實現 LiDAR 發射端的激光掃描方式?；旌瞎虘B激光雷達相比于機械式激 光雷達，其優點體現為，采用 MEMS 微振鏡替代了機械式產品中的宏觀掃描儀，利用 MEMS 微振鏡可將機械部件集成到單個芯片，并借助半導體工藝生產，降低成本和產品體積。 圖表圖表18： MEMS 微振鏡工作原理微振鏡工作原理 圖表圖表19： 電磁驅動電磁驅動 MEMS 結構圖結構圖 資料來源：固態

35、激光雷達研究進展（陳敬業，光電工程，2019），華泰證 券研究所 資料來源：固態激光雷達研究進展（陳敬業，光電工程，2019，華泰證券 研究所 行業研究/專題研究 | 2020 年 12 月 29 日 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。 12 圖表圖表20： MEMS 微振鏡分類微振鏡分類 驅動方式驅動方式 驅動原理驅動原理 驅動電壓驅動電壓 驅動力驅動力 諧振頻率諧振頻率 掃描范圍掃描范圍 功耗功耗 靜電 平行板電容或梳齒電容，產生靜電驅動力 高 小 高 小 低 電磁 磁性薄膜或者永磁與驅動電流產生電磁驅動力 低 大 高 大 低 電熱 加熱驅動結構產生的熱膨脹差異，

36、結構變形產生驅動力 低 中 低 大 中 壓電 壓電材料在擬壓電效應下發生形變產生驅動力 高 大 高 小 低 資料來源： 固態激光雷達研究進展 （陳敬業， 光電工程 ，2019） ，華泰證券研究所 當前技術成熟且量產的MEMS微振鏡企業主要集中在非大陸地區， 國內尚處于研發階段。 主要的廠商包括英飛凌（IFX GR）收購的 Innoluce（未上市） 、臺灣 OPUS（未上市） 、 美國 Mirrorcle（未上市） 、博世（RBOS GR） 、濱松（未上市） 、ST（STM US）等。國內 從事相關研究的公司和單位包括無錫微奧科技（未上市） 、西安知微傳感（未上市） 、上海 微技術工研院（未上

37、市）等。 相比于機械式激光雷達，混合固態激光雷達在體積、成本端皆有優勢，但由于 MEMS 微 振鏡技術門檻較高，供應量相對不成熟，且 MEMS 微振鏡對于振動敏感，需要研究隔離 振動技術。 目前可提供混合固態激光雷達的公司包括：Innoviz （未上市） 、Luminar（LAZR US） 、Velodyne（VLDR US） 、速騰聚創（未上市） 、禾賽科技（未上市）等。 3）固態激光雷達固態激光雷達 固態激光雷達是指完全沒有移動部件的激光雷達， 根據技術路線， 主要包括光相控陣 （OPA） 和 Flash 兩種。相比于前兩種，固態激光雷達的優點包括：數據采集速度快、分辨率高， 對于溫度和振

38、動的適應性強，通過波束控制，探測點可以任意分布。 OPA 固態激光雷達 OPA，全稱激光相控陣技術。工作時，激光器功率均分到多路相位調制器陣列，光場通過 光學天線發射，在空間遠場相干疊加形成一個具有較強能量的光束。通過施加不同相位， 可以獲得不同角度的光束形成掃描的效果， 無需機械掃描。 相控陣利用的是波的干涉效應， 多個波相互疊加時， 有的方向增強， 有的方向抵消， 通過天線的相位差控制主光束的角度， 進而實現掃描的功能。OPA 固態激光雷達的代表性廠商是 Quanergy（未上市） 。 圖表圖表21： OPA 激光雷達激光雷達工作原理工作原理 圖表圖表22： Quanergy OPA 激光

39、雷達外觀圖激光雷達外觀圖 資料來源：固態激光雷達研究進展（陳敬業，光電工程，2019），華泰證 券研究所 資料來源：Quanergy 官網，華泰證券研究所 行業研究/專題研究 | 2020 年 12 月 29 日 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。 13 其優點在于：1）尺寸小，無需旋轉部件，在結構和尺寸上可大大壓縮，提高使用壽命并 使其成本降低。2）掃描精度高，光學相控陣的掃描進度取決于控制電信號的精度，理論 上可以達到千分之一度量級以上。3）可控性好。4）掃描速度快。 其劣勢包括：1）掃描角度有限，無法實現 360掃描。2）旁瓣問題，在一定程度上分散 了激光的能量

40、。3）加工難度大。4）接收面大、信噪比較差：傳統機械式激光雷達只需要 很小的接收窗口，但固態激光雷達需要一個接收面。 Flash 固態激光雷達固態激光雷達 Flash 激光雷達不用像 MEMS 或者 OPA 的方案去進行掃描，原理是在短時間內發射出一 大片覆蓋探測區域的激光，再以高度靈敏的接收器來完成對于環境圖像的測繪。根據激光 光源的不同，Flash 激光雷達可以分為脈沖式和連續式，前者可實現遠距離探測（100 米 以上） ，后者主要用于近距離探測（數十米） 。Flash 激光雷達的性能主要取決于焦平面探 測器陣列的靈敏度。目前對于遠距離探測需求，需要使用到雪崩型光電探測器。 Flash 激

41、光雷達的優勢在于能夠快速記錄整個場景，避免了掃描過程中目標或激光雷達移 動帶來的各種麻煩。其缺點在于光子預算，一旦傳播距離超過幾十米，返回的光子太少， 導致無法進行可靠的探測。 目前推出該方案產品的代表性公司主要包括： Ouster （未上市） 、 Sense Photonics （未上市） 、 大陸 （CON GR） 、 IBEO （未上市） 、 Leddar Tech （未上市） 。 圖表圖表23： Flash 激光雷達激光雷達工作原理工作原理 圖表圖表24： Ouster Flash 激光雷達外觀圖激光雷達外觀圖 資料來源：固態激光雷達研究進展（陳敬業，光電工程，2019），華泰證 券研

42、究所 資料來源：Ouster 官網，華泰證券研究所 行業研究/專題研究 | 2020 年 12 月 29 日 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。 14 市場規模：市場規模：2024 年全球年全球 LiDAR 市場有望突破百億美元市場有望突破百億美元 激光雷達的下游應用領域主要包括 L4 及以上高等級自動駕駛、 ADAS 系統、 智慧城市 （車 路協同） 、 專業服務機器人及測繪等領域， 未來受益于 Robotaxi/Robotruck 車隊規模擴張、 固態激光雷達在 ADAS 中的廣泛應用以及智慧交通建設等領域需求的推動， 整體市場預計 將呈現出快速發展的趨勢。 根據

43、沙利文預測到 2025 年全球激光雷達市場規模將達到 135.4 億美元，20202025 年復合增速為 64.65%。 細分市場方面，在 Robotaxi/Robotruck 領域，隨著其商業化的開啟，擁有高精度測繪能力 的激光雷達有望迎來快速上量期，沙利文預計在 2025 年全球市場規模有望達到 35 億美 元，20202025 年復合增速為 80.89%。對于 L4 級別以上的無人駕駛系統，激光雷達被 認為是必須的傳感器之一。目前各大自動駕駛的企業都將激光雷達作為其傳感器解決方案 的重點，目前在 Robotaxi/Robotruck 領域，主要應用的是可進行 360 掃描的解攜時激光 雷

44、達，其安裝于自動駕駛車輛的頂部，技術壁壘較高。 圖表圖表25： 全球激光雷達市場規模（億美元）全球激光雷達市場規模（億美元） 圖表圖表26： 全球應用于全球應用于 Robotaxi/Robotruck 激光雷達市場規模激光雷達市場規模 （億美元）（億美元） 資料來源：全球激光雷達行業獨立市場報告，2020（FrostSullivan），華泰 證券研究所 資料來源：全球激光雷達行業獨立市場報告，2020（FrostSullivan），華泰 證券研究所 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0 20 40 60 80 100 120 140 160

45、 2017年 2018年 2019年 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 全球激光雷達市場規模（億美元）YoY 0% 50% 100% 150% 200% 250% 300% 350% 0 5 10 15 20 25 30 35 40 2017年 2018年 2019年 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 全球激光雷達在Robotaxi市場的應用（億美元） YoY 行業研究/專題研究 | 2020 年 12 月 29 日 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。 15 2021 年或年或成為成為激光雷達

46、產業加速發展的激光雷達產業加速發展的開端開端之年之年 Gartner 2019 年汽車電子技術成熟度曲線顯示，以 MEMS 激光雷達為代表自動駕駛硬件 在經歷觸發期和期望膨脹期后，產業鏈逐漸走向成熟。Gartner 預測，從 2020 年起具有 L3 級自主駕駛硬件能力的車輛將被廣泛生產，光探測和測距（LiDAR）等傳感器技術主要 用于實現自動駕駛，將是未來 5 年內汽車產業普及的元器件，助力自動駕駛成熟。今年以 來，我們發現激光雷達產業正在發生積極的變化，2021 年行業或迎來加速發展期。 圖表圖表27： Gartner 2019 年汽車電子技術發展曲線年汽車電子技術發展曲線 資料來源：Ga

47、rtner，華泰證券研究所 產業生態的邊界隨產業生態的邊界隨著巨頭加入有望加速拓展，助力產業成熟著巨頭加入有望加速拓展，助力產業成熟 完全無人駕駛的發展路徑大致分為兩條，一方面，以谷歌、百度等為代表的科技公司以人 工智能、新一代硬件為抓手直接布局 L4 以上自動駕駛。另一方面，傳統車企基于 ADAS 從 L3 開始逐級迭代。 這使得自動駕駛的產業生態分為兩大陣營： 1） 以谷歌 （GOOGLE US） 、 百度（BIDO US） 、亞馬遜（AMZN US）等為代表的科技巨頭；2）以奧迪（未上市） 、寶 馬（BMW GR）等為代表的傳統高端車企。 圖表圖表28： 完全無人駕駛的兩種發展路徑完全無

48、人駕駛的兩種發展路徑 資料來源：iTS，華泰證券研究所 激光雷達作為實現高階自動駕駛的關鍵技術，受到來自兩大陣營的關注度在持續提升。具 體體現為：1）越來越多的傳統車企以及造車新勢力表示，將在其后期量產車型中使用激 光雷達技術；2）以華為為代表的科技巨頭推出激光雷達相關產品，產業生態持續拓展， 加速激光雷達產業成熟。 行業研究/專題研究 | 2020 年 12 月 29 日 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。 16 車企扎堆在車企扎堆在 2021 年展示激光雷達相關技術年展示激光雷達相關技術。寶馬規劃，將采用固態激光雷達系統，用在 其自動駕駛汽車上，并于 2021 年

49、投入生產，該技術將由以色列公司 Innoviz（未上市）和 汽車供應商 Magna（MGA US）合作提供。此外，蔚來（NIO US）表示將在 2021 年成 都舉行的 NIO DAY 上發布旗下首款純電動轎車，同時也將展示蔚來的激光雷達技術。小 鵬汽車（XPEV US）在 2020 年 11 月 20 日舉辦的廣州國際車展開幕式上，創始人何小鵬 表示，將在下一代自動駕駛架構中使用激光雷達技術。我們認為，車企加速引入激光雷達 技術，對于產業鏈的成熟將產生重要的推動。 圖表圖表29： 主要車企激光雷達技術進展主要車企激光雷達技術進展 公司名稱公司名稱 事項事項 寶馬 計劃在 2021 年推出的

50、L3 級自動駕駛汽車 iNext 中使用 Innoviz 的激光雷達產品 長城汽車 計劃在 2021 年率先在 WEY 中搭載 4D 固態激光雷達產品 IBEO NEXT 北汽 計劃在 2021 年發布的新車型中搭載 3 個華為打造的車規級激光雷達 蔚來汽車 計劃在 2021 年 NIO Day 發布旗下最新電動車，并展示其激光雷達技術 小鵬汽車 計劃在下一代自動駕駛架構中使用激光雷達 資料來源：C114，公司官網，華泰證券研究所 華為入局激光雷達，低成本方案有望加速產業鏈成熟華為入局激光雷達，低成本方案有望加速產業鏈成熟。今年 12 月華為（未上市）首次發 布了其車規級激光雷達產品和解決方案