激光雷達行業報告（一）：智能網聯汽車時代的千里眼-211205（63頁）.pdf

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1、智能網聯汽車時代的千里眼智能網聯汽車時代的千里眼 激光雷達行業報告（一）激光雷達行業報告（一） 證券研究報告證券研究報告 | 行業深度行業深度 通信通信 | 通信設備通信設備 - 2 - 蔚來、長安、北汽、長城等車廠陸續發布搭載激光雷達的自動駕駛方案，蔚來、長安、北汽、長城等車廠陸續發布搭載激光雷達的自動駕駛方案，2022年或將成為激光雷達量產元年。年或將成為激光雷達量產元年。 傳感器是實現車輛環境感知的硬件保障，多傳感器優勢融合互補，激光雷達是不可或缺的重要環節。針對遠距小 障礙物、近距離加塞、隧道、車庫等復雜場景，毫米波雷達存在角分辨率不夠、無法識別靜止物體，攝像頭亦存 在受照明條件影響等

2、缺點，未來多傳感器優勢融合互補趨勢不可逆轉。在近期廣州車展上，眾多車企搭載激光雷 達的新車型亮相，速騰聚創、華為、Innovusion等激光雷達廠商有望在2022年迎來多個規模量產項目。 車載激光雷達未來將向固態化、小型化發展，成本下探加速量產落地。但目前技術路徑尚未定型，技術路徑選擇車載激光雷達未來將向固態化、小型化發展，成本下探加速量產落地。但目前技術路徑尚未定型，技術路徑選擇 或成為雷達企業戰略關鍵，競爭格局遠未蓋棺定論。目前我國激光雷達發展與海外并駕齊驅甚至有超越之勢，建或成為雷達企業戰略關鍵，競爭格局遠未蓋棺定論。目前我國激光雷達發展與海外并駕齊驅甚至有超越之勢，建 議重點關注國內“

3、機械議重點關注國內“機械+固態”雙路徑布局的激光雷達領先企業固態”雙路徑布局的激光雷達領先企業【速騰聚創速騰聚創】、【禾賽科技禾賽科技】等。等。從技術發展方 向來看，雷達類型、 發射方案、測繪方案的選擇均尚未有最終定論，技術方案的選擇將與競爭格局緊密相關。 與毫米波雷達等傳統車載傳感器仍由海外廠商主導不同，在車載激光雷達領域，除了海外Velodyne、Luminar和 Innoviz等企業以外，我國禾賽科技、速騰聚創、華為等企業在技術層面已基本處于并駕齊驅的水平，且均已獲 得主流車廠定點項目，考慮未來國內工程師紅利以及供應鏈成本優勢，我國有望在激光雷達領域實現超越。 激光雷達與光模塊技術同源，

4、激光器及探測器的采購仍主要來自海外，但國內廠商在濾光片、透鏡、隔離器等光激光雷達與光模塊技術同源，激光器及探測器的采購仍主要來自海外，但國內廠商在濾光片、透鏡、隔離器等光 學元器件環節已深度參與。學元器件環節已深度參與。激光雷達主要由發射模塊、接收模塊、主控模塊以及掃描模塊構成，其中，核心有源 光電器件包括激光器和探測器等，目前主要來自于海外供應商。除此以外，激光雷達的光學設計將直接影響光斑 的質量、測量距離和測距精度等性能，因此需要精密的光學組件使得激光器和探測器能夠實現更好的光電轉換過 程。盡管激光雷達技術路徑未定，但透鏡、濾光片和隔離器等產品作為基礎光學組件，可適用于不同的激光雷達 方案

5、中?？紤]到車規要求較高，前期已與激光雷達廠商展開合作研發的光學器件廠商具備先發優勢。 投資建議：投資建議：激光雷達是自動駕駛感知環節重要的硬件配置，隨著其成本的下探以及自動駕駛軟件的發展，激光雷 達裝配率有望在2022-2025年之間出現明顯提速拐點，打開千億市場規模。激光雷達領域技術壁壘較高，對研發 以及生產工藝都有較高要求，行業未來可能呈現寡頭壟斷格局。從技術領先性、量產能力、客戶綁定等多方面綜 合考慮，建議關注建議關注【Luminar】（美股）、（美股）、【禾賽科技禾賽科技】、【速騰聚創速騰聚創】等等；激光雷達上游光學組件率先受益激 光雷達上量，光模塊產業鏈有望快速切入激光雷達領域，具備

6、垂直一體化優勢的平臺型公司有望從光學組件切入 主流市場，并逐步提供其他重要的光學組件產品以及有源器件封裝服務，逐步增加單雷達的價值量，重點推薦重點推薦 【天孚通信天孚通信】；建議關注；建議關注【騰景科技騰景科技】、【光庫科技光庫科技】、【福晶科技福晶科技】、【永新光學永新光學】、【藍特光學藍特光學】等。等。 風險風險、自動駕駛推進不及預期、市場競爭價格降幅加劇。、自動駕駛推進不及預期、市場競爭價格降幅加劇。 核心邏輯：智能汽車時代全面來臨，激光核心邏輯：智能汽車時代全面來臨，激光 雷達新紀元開啟，重點布局上游光學賽道雷達新紀元開啟，重點布局上游光學賽道 hZlYaXjZeVbYwOwOwOyQ

7、aQ9RaQoMmMtRoPfQoPsQjMqQsM9PqQuNuOrMrNuOnPtP - 3 - 什么是激光雷達？偽需求什么是激光雷達？偽需求or真剛需？真剛需？ 百億甚至千億市場空間，百家爭鳴尚未定勝負百億甚至千億市場空間，百家爭鳴尚未定勝負 Velodyne、Luminar、禾賽、華為有何異同？、禾賽、華為有何異同？ 目錄目錄 - 4 - 多款國產智能汽車搭載激光雷達亮相多款國產智能汽車搭載激光雷達亮相 廣州車展廣州車展 近期近期，眾多車企攜帶激光雷達車型亮相廣州車展眾多車企攜帶激光雷達車型亮相廣州車展。 極狐極狐ARCFOX阿爾法S正式上市，其中阿爾法S華為HI版將成為華為HI智能汽

8、車解決方案首款量產車型，搭載3 顆速騰聚創M1激光雷達，探測距離150m10%，角分辨率0.2*0.10.2。 小鵬汽車小鵬汽車全新智能旗艦SUV小鵬G9亮相廣州車展，迎來全球首發?；谌耎-EEA3.0電子電氣架構，搭載2顆 速騰聚創M1激光雷達，探測距離150m10%，角分辨率0.2*0.10.2。 威馬汽車威馬汽車發布首款純電動轎車M7（預計2022年實現交付），成為全球首搭3顆速騰聚創M1激光雷達和水平探測 范圍達330的車型，探測距離200m10%，角分辨率0.2*0.10.2。 哪吒汽車哪吒汽車帶來了全新B級數字電動轎跑哪吒S，其搭載3顆華為激光雷達、探測距離150m10%，角分

9、辨率 0.25*0.26，宣稱在部分場景下可以實現L4級自動駕駛。 表：多款國產智能汽車激光雷達相關參數表：多款國產智能汽車激光雷達相關參數 汽車品牌汽車品牌 汽車型號汽車型號 激光雷達品牌激光雷達品牌激光雷達數量激光雷達數量布局形式布局形式測距測距水平垂直視角水平垂直視角角分辨率角分辨率激光波長激光波長 極狐阿爾法S速騰聚創M13車頂1顆 車側前2顆150m（10%反射率） 120*250.2*0.10.2905nm 小鵬G9速騰聚創M12車前2顆 車頂左右各1顆150m（10%反射率） 120*250.2*0.10.2905nm 蔚來ET7Innovusion1車頂250m（10%反射率）

10、 110*300.06*0.061550nm 智己L7速騰聚創M12車頂左右各1顆150m（10%反射率） 120*250.2*0.10.2905nm 威馬M7速騰聚創M13車頂1顆 車側前2顆200m（10%反射率）120250.2*0.10.2（可動態調控） 905nm 沙龍機甲龍華為4車前1顆 車側前2顆 車后1顆 150m（10%反射率）120250.25*0.261550nm AIONLX Plus速騰聚創M13車頂1顆 車側前2顆150m（10%反射率）120250.2*0.10.2（可動態調控） 905nm 哪吒S華為2-6（當前為3顆）車頂1顆 車前2顆150m（10%反射率）

11、120250.25*0.261550nm 阿維塔11華為3車前1顆 車側前2顆150m（10%反射率）120250.25*0.261550nm 飛凡R7Luminar1車頂250m（10%反射率） 120*301550nm - 5 - 廣州車展技術新風向，多顆激光雷達廣州車展技術新風向，多顆激光雷達 成高端標配成高端標配 廣汽埃安廣汽埃安AIONAION LXLX PlusPlus新車型于新車型于廣州車展正式亮相廣州車展正式亮相，將于將于20222022年年1 1月正式上市月正式上市。AION LX Plus定 位“智行千里純電旗艦”，搭載3顆第二代智能可變焦激光雷達+高算力智能駕駛計算平臺的

12、軟 硬件組合，激光波長為905nm、10%反射率下探測距離為150米以及擁有120水平視場和25的 垂直視場的激光雷達，讓AION LX Plus成為“高階智駕的新起點” 。 長城長城旗下高端品牌沙龍汽車正式公布首款高端純電動車機甲龍旗下高端品牌沙龍汽車正式公布首款高端純電動車機甲龍，于于2021廣州車展全球首發廣州車展全球首發。智 能配置方面，新車將作為全球首款搭載四顆激光雷達實現激光雷達360全視角覆蓋的車型，還 擁有全球最多的38個智能化感知元件加持，感知能力行業領先。 1008km純電續航純電續航 海綿硅負極片電池技術 CLTC續航達1008km 200TOPS算算力智能駕駛計算平臺力

13、智能駕駛計算平臺 L3級別城市NDA領航輔助駕駛體驗 AION LX PlusAION LX Plus：速騰聚創車規級：速騰聚創車規級M1 3顆顆第二代智能可變焦激光雷達第二代智能可變焦激光雷達 測距150m（10%反射率） 水平垂直視角120*25 角分辨率0.2*0.10.2 激光波長905nm 沙龍機甲龍沙龍機甲龍：全視角覆蓋：全視角覆蓋 4顆激光雷達（華為顆激光雷達（華為96線混合固態激光雷達）線混合固態激光雷達） 測距150m（10%反射率） 水平垂直視角120*25 角分辨率0.25*0.26 激光波長1550nm 達芬奇架構達芬奇架構 華為雙 MDC 智能駕駛計算 平臺 NPU算

14、力達算力達400TOPS CPU算力達440K DMIPS AI駕駛伴侶全新交互模式 圖：廣汽圖：廣汽AION LX PlusAION LX Plus和沙龍機甲龍傳感方案和沙龍機甲龍傳感方案 - 6 - 傳感器是自動駕駛的“眼睛”和“耳朵”傳感器是自動駕駛的“眼睛”和“耳朵” 傳感器是實現車輛環境感知的硬件保障傳感器是實現車輛環境感知的硬件保障，是實現自動是實現自動 駕駛的重要關鍵部件駕駛的重要關鍵部件。自動駕駛技術的實現主要通過 感知、決策和執行三個步驟。1）感知：通過使用多 種傳感器獲取和搜集外界環境狀況；2）決策：基于 上述信息，通過算法對信息進行處理并將判斷指令發 送至執行層；3）執行

15、：智能駕駛系統發出控制指令， 對汽車進行控制。 從自動駕駛技術發展來看，L0-L2階段，傳感器與控傳感器與控 制系統的革新制系統的革新是主要變化；L3-L4階段，感知與決策感知與決策 能力的增強能力的增強是主要變化。 攝像頭攝像頭 毫米波雷達毫米波雷達 激光雷達激光雷達 V2X 數據融合數據融合 局部路線規劃局部路線規劃 及控制策略及控制策略 電子動力轉向電子動力轉向 智能剎車系統智能剎車系統 車身穩定系統車身穩定系統 橫向行駛橫向行駛 縱向行駛縱向行駛 虛擬儀表虛擬儀表中控中控HUD智能座艙智能座艙 環境感知環境感知控制策略控制策略執行機構執行機構 圖：智能駕駛涉及的三大環節圖：智能駕駛涉及

16、的三大環節 資料來源：智能網聯技術路線圖、招商證券 圖：中國自動駕駛市場規模（億元）圖：中國自動駕駛市場規模（億元） 資料來源：羅蘭貝格、招商證券 - 7 - 多傳感器優勢融合互補多傳感器優勢融合互補 多傳感器融合優勢互補多傳感器融合優勢互補。視覺傳感器的主要技術手 段為圖形識別技術，對環境要求高。雷達傳感器測 距精度相對較高，參數各異，對應于物體探測能力、 識別分類能力、三維建模、抗惡劣天氣等特性優劣 勢分明。 隨著自動駕駛等級提升隨著自動駕駛等級提升，所需所需傳感器類型和數量有傳感器類型和數量有 所差異所差異。以L5級別自動駕駛為例，攝像頭個數在8- 12個，超聲波雷達在8-12個，毫米波

17、雷達為5-10個， 激光雷達在3-6個。 技術類型技術類型優勢優勢劣勢劣勢成本成本 成熟度成熟度 攝像頭 技術成熟； 角分辨率高； 成本低 受環境影響較 大； 探測距離有限； 依賴深度學習 算法 低高 毫米波 雷達 受環境影響小， 探測精度高，可 同時測距測速 頻段易受干擾； 角分辨率較低， 對行人探測效 果不佳 中中 激光 雷達 探測精度高； 可繪制3D地圖 成本高； 受環境影響 高低 數據來源：頭豹研究院、招商證券 0 1 2 3 4 5 成本成本 尺寸尺寸 檢測速度檢測速度 受天氣影響受天氣影響 近距離探測近距離探測遠距離探測遠距離探測 分辨范圍分辨范圍 探測精度探測精度 成像能力成像能

18、力 激光雷達激光雷達毫米波雷達毫米波雷達超聲波雷達超聲波雷達 等級等級L1L2L3L4L5 攝攝 像像 頭頭 前視前視13333 環視環視-444 后視后視14- 駕駛員監控駕駛員監控-111 超聲波雷達超聲波雷達68888 毫米毫米 波雷波雷 達達 SRR-444 LRR11111 激光雷達激光雷達-12-34-6 總計總計9162223-2425-27 實現自動駕駛不同等級需要的傳感器類型及其個數實現自動駕駛不同等級需要的傳感器類型及其個數 數據來源：麥姆斯咨詢、招商證券 三種雷達各有所長三種雷達各有所長 數據來源：招商證券 主流車載傳感器對比主流車載傳感器對比 - 8 - 激光雷達是否是

19、自動駕駛的“必選項”？激光雷達是否是自動駕駛的“必選項”？ 針對部分復雜場景針對部分復雜場景，激光雷達具有不可替代的優勢激光雷達具有不可替代的優勢。針對遠距小障礙物、近距離 加塞、隧道、車庫等復雜場景，毫米波雷達存在分辨率不夠、無法識別靜止物體， 攝像頭亦存在受照明條件影響等缺點，激光雷達的優勢能夠充分發揮。 攝像頭攝像頭+毫米波雷達的組合對毫米波雷達的組合對非標準靜態物體非標準靜態物體的識別存在困難的識別存在困難（尤其是高速場景尤其是高速場景）， 需要激光雷達進行補充需要激光雷達進行補充。攝像頭對物體的識別精度受天氣、照明、車速等條件影 響，而毫米波雷達空間分辨率較差，在算法上只能通常忽略相

20、對于路面不移動的雷 達回波（無法區分路牌和靜止的汽車）。 數據來源：華為、招商證券 交通感知巡航控制系統可交通感知巡航控制系統可 能不會為避讓靜止的車輛能不會為避讓靜止的車輛 而剎車或減速而剎車或減速司機要 始終注意前方的道路，隨 時準備好采取緊急糾正措 施。完全依賴交通感知巡 航控制系統可能會導致嚴 重的傷亡事故發生。 奧迪奧迪A8A8傳感器方案傳感器方案 特斯拉在用戶手冊中明確寫道特斯拉在用戶手冊中明確寫道 - 9 - 主流車企多選擇激光雷達方案提升安全性主流車企多選擇激光雷達方案提升安全性 以攝像頭為主方案以攝像頭為主方案瓶頸在于場景數據需求量大，且感知精度較低，識別算法仍需優化； 以激

21、光雷達為主方案以激光雷達為主方案的瓶頸在于感知信息的數據級融合算法，尤其在點云數據量大的前提下。 除特斯拉以外除特斯拉以外，當前主流車企通常選擇搭載激光雷達以提升對環境的感知能力當前主流車企通常選擇搭載激光雷達以提升對環境的感知能力。特斯拉擁有 海量的路跑視覺數據，通過強大的算力能夠解決不同場景下的物體識別問題，因此采取了攝 像頭+毫米波雷達方案。但其他廠商大多無法同時具備上述兩方面能力。造車新勢力小鵬、 蔚來亦選擇了搭載激光雷達的傳感方案。 單車激光雷達個數通常在單車激光雷達個數通常在1-6個個，根據自動駕駛等級不同有所差異根據自動駕駛等級不同有所差異。例如，Waymo的drives 方案（

22、L5級別）采用5個激光雷達（1個64線+4個32線）；百度推出的Apollo系統傳感器方案 （L4級別）和奧迪A8傳感器方案則選用1個激光雷達作為輔助。 數據來源：搜狐、招商證券 奧迪奧迪A8A8傳感器方案傳感器方案WaymoWaymo傳感器方案傳感器方案 數據來源：Waymo、招商證券 - 10 - 什么是激光雷達什么是激光雷達? ? 激光雷達：點云分割創造三維立體圖像激光雷達：點云分割創造三維立體圖像，分辨度精準度高分辨度精準度高。激光雷達主要通過發射和接收激光束， 計算時間和相對距離，快速目標三維模型以及線、面、體等各種相關數據，建立三維點云 （Point Cloud）圖，最大的優勢在于

23、能夠創建出目標清晰的3D圖像。其測量分辨率高，抗干擾 能力強、抗隱身能力強、穿透能力強和全天候工作的優勢，促使激光雷達成為L4級以上ADAS系 統必不可少的一環，未來有望向L4級別以下智能汽車滲透。 機械旋轉式激光雷達技術細節示意圖機械旋轉式激光雷達技術細節示意圖激光雷達四大核心模塊激光雷達四大核心模塊 數據來源：禾賽科技、招商證券數據來源：Velodyne、招商證券 激光雷達技術方案激光雷達技術方案 激光雷達類型激光雷達類型發射方案發射方案測繪方案測繪方案 機械式激光二極管TOF 混合固態式MEMS激光二極管/光纖激光器TOF 固態式 激光二極管型FLASH激光二極管 TOF VCSEL型F

24、LASHVCSELTOF 相控陣OPA 硅光芯片/VCSEL芯片FMCW - 11 - 激光雷達的關鍵參數激光雷達的關鍵參數 激光雷達的性能參數較多，包括激光波長、探測距 離、FOV(垂直+水平)、測距精度、角分辨率、出點 數、線束、安全等級、輸出參數、IP防護等級、功率、 供電電壓、激光發射方式(機械/固態)、使用壽命等。 一般來說，我們主要關注六大參數：探測距離、測距 精度、線束、FOV(垂直+水平)、角分辨率、出點數。 隨著近年來激光雷達行業的高速發展，各大性能參數 也實現了大幅提升。 參數參數參數注解參數注解速騰聚創速騰聚創M1參數參數 探測距離激光雷達能探測的距離，與反射率相關性很大

25、。200m(150m10% NIST) 測距精度探測距離的精確度，測距精度越高，3D景深刻畫的越準。5cm(1sigma) 線束 激光器的個數，在垂直方向上分布，若存在多個激光器則稱之為多 線束，線束越多，刻畫越詳細，價格越貴。 125 FOV（垂直+水平） 探測視野，包括水平和垂直兩個方向，機械式水平FOV為360， 垂直FOV僅適用于多線束。 水平FOV：120 垂直FOV：25 角分辨率 也分為水平和垂直兩個方向，分別指左右/上下兩個相鄰掃描激光點 形成的夾角。分辨率越高，采集到信息越豐富。 平均0.2 出點數 周期采集點數，單位點數/秒。出點數越多，掃描效果越好。出點數 =線束數*水平

26、FOV/水平角分辨率*掃描頻率 750,000pts/s(單回波模式) 1,500,000pts/s(雙回波模式) 數據來源：電子工程專輯、招商證券 激光雷達六大參數的具體釋義激光雷達六大參數的具體釋義 激光雷達激光雷達FOVFOV參數示意圖參數示意圖 - 12 - MEMS微振鏡微振鏡 激光器激光器 激光雷達的分類：從機械式到固態化激光雷達的分類：從機械式到固態化 機械式激光雷達技術成熟度較高，供應鏈成熟，但由于固有缺陷（機械部件壽命短、成本高、 體積大、調試裝配復雜等），目前車企宣布的L3量產車項目均選用固態/混合固態激光雷達 方案。 目前混合固態激光雷達技術已初步成熟，2021年將開始有

27、量產項目陸續落地。 數據來源：科創中國、Innoluce、Velodyne、速騰聚創、招商證券 原理：原理：將激光線束豎向排列形成一個面，通過械旋轉部件轉動這個面，掃描周圍環境呈現出三維立 體圖形。16 線、32 線、64 線就是豎向排列線束的數量，數量越多-密度越大-精度越高-計算機處理 信息量更大。 優點：優點：環形掃描環形掃描，多線激光器設計，供應鏈成熟。 缺點：缺點：體積大；調試、裝配工藝復雜，生產周期長，成本高；機械部件壽命不長（約1000-3000 小時），難以滿足車規級要求（至少1萬小時以上）。 ￥價格：價格：大幾千至十幾萬不等 主要廠商：主要廠商：Velodyne、禾賽科技、速

28、騰聚創等 機械式機械式 激光雷達激光雷達 混合固態混合固態 激光雷達激光雷達 原理：原理：通過MEMS微鏡/轉鏡替代傳統機械式選準裝置，實現垂直方面的一維掃描。 優點：優點：體積小、成本低體積小、成本低、裝調效率高、分辨率高。 缺點：缺點：信噪比低、有效距離短、 FOV 窄。 ￥價格：價格：部分廠商目標量產價格下探至千元人民幣級別 主要廠商：主要廠商：Luminar、Innoviz、Velodyne、禾賽科技、速騰聚創等 - 13 - 激光雷達的分類：從機械式到固態化激光雷達的分類：從機械式到固態化 固態激光雷達技術方案包括光相控陣（OPA）和FLASH兩種，具有數據采集速度 快、分辨率高、成

29、本低等特點，但目前技術成熟度較低。 數據來源：汽車之心、Ouster、Quanergy、招商證券 原理：原理：無須掃描，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。 優點：優點：成本低 缺點：缺點：有效距離短、分辨率低 價格：價格：Ouster 的32線固態激光雷達起步在3500-16000美元不等。 主要廠商：主要廠商：Ouster、大陸、Sense Photonics等 固態固態 激光雷達激光雷達 （FLASH） 固態固態 激光雷達激光雷達 （OPA） 原理：采用原理：采用FMCW測距方式，測距方式，激光器功率均分到多路相位調制器陣列，光場通過光

30、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。 優點：優點：尺寸小、指向靈活、掃描速度快、功耗低、成本低、精度高等 缺點：缺點：技術難度大 價格：價格：部分廠商目標量產價格下探至千元人民幣級別 主要廠商：主要廠商：Quanergy等 - 14 - 激光雷達產業鏈激光雷達產業鏈 激光雷達主要由發射模塊、接收模塊、主控模塊以及掃描模塊（如有）構成。從 成本結構來看，激光器、探測器、激光

31、驅動芯片以及模擬前端芯片占據核心。 數據來源：訊石光通信、招商證券 激光雷達激光雷達 軟件系統軟件系統 地圖測繪地圖測繪 地形勘測地形勘測 導航避險導航避險 智能駕駛智能駕駛 上游上游 下游下游 中游中游 激光器激光器 （如（如EEL、VCSEL等）等） 探測器探測器 （如（如APD、SiPM、SPAD等）等） 激光驅動芯片激光驅動芯片 （驅動激光器發射激光脈沖）（驅動激光器發射激光脈沖） 模擬前端芯片模擬前端芯片 （通道選擇及模擬信號放大）（通道選擇及模擬信號放大） 掃描器及光學組件掃描器及光學組件 （如微振鏡、透鏡、反射鏡、（如微振鏡、透鏡、反射鏡、 濾光片等）濾光片等） - 15 - 激

32、光雷達產業鏈激光雷達產業鏈激光器激光器 目前常見的幾種光源主要包括邊發射激光器(EEL)、垂直腔面發射激光器(VCSEL)、以及光纖 激光器等，主要由海外廠商主導。 EEL（目前主流目前主流）：1）優勢：高發光功率密度；2）劣勢：往往只能通過單顆一一貼裝的方 式和電路板整合，依賴產線工人的手工裝調技術，生產成本高且一致性難以保障。 VCSEL（未來有望逐漸取代未來有望逐漸取代EEL）：1）優勢：其所形成的激光器陣列易于與平面化的電路 芯片鍵合，由半導體加工設備保障，無需再進行每個激光器的單獨裝調無需再進行每個激光器的單獨裝調，且易于和硅材料微 型透鏡進行整合，提升光束質量；2）劣勢：傳統VCS

33、EL激光器存在發光密度功率低的缺陷。 技術類型技術類型圖示圖示應用應用 激光雷達技術激光雷達技術 路徑路徑 主要供應商主要供應商 激光雷達激光雷達 廠商廠商 邊發射激光器 (EEL) 波長以905nm 為主 脈沖激光二極 管(PLD) 機械旋轉式和 MEMS混合固 態激光雷達 歐司朗、Excelitas Technologies、 Laser Components、 Wavespectrum Laser Group、瑞波光電等 Velodyne 垂直腔面發射激 光器(VCSEL) 850nm波長 固態激光雷達 (Flash and OPA type) Lumentum、 歐司朗、-等 Oust

34、er 光纖激光器1550nm波長 MEMS混合固 態激光雷達 Lumibird、Luminar、 鐳神智能等 Luminar 數據來源：訊石光通信、歐司朗、招商證券 激光雷達激光器的三種主要類型激光雷達激光器的三種主要類型 - 16 - 激光雷達產業鏈激光雷達產業鏈探測器探測器 激光探測的核心器件是光電探測器激光探測的核心器件是光電探測器。按器件結構可以分為PIN光電二極管、雪崩二極管 （APD）、單光子雪崩二極管(SPAD)和硅光電倍增管(SiPM)等。APD是目前使用最廣泛的光是目前使用最廣泛的光 電探測器件電探測器件，SPAD占比未來將逐步提升占比未來將逐步提升。而SPAD和SiPM具有

35、兩大優勢：1）增益能力。目 前APD的典型增益是100倍，而SPAD或者SiPM理論上增益可達到APD的一百萬倍以上；2） 大尺寸陣列的實現。SiPM是多個SPAD的陣列形式，可獲得更高的可探測范圍以及配合陣列光 源使用，更容易集成CMOS技術。 按材料分類主要包括硅探測器以及按材料分類主要包括硅探測器以及InGaAs（銦鎵砷銦鎵砷）探測器探測器，前者成本更低前者成本更低。硅基探測器配 合最多的是850nm、870nm、905nm、940nm等波段光源，硅材料晶圓更加成熟，在成本和可 獲得性上具有優勢。相比之下，InGaAs APD配合其使用的光源（通常為1550nm）在人眼安全、 陽光背景噪

36、聲等方面的優勢，在更遠距離的測量方面優勢更明顯，但由于工藝難度、晶圓尺寸 和使用場景的限制，目前成熟度低于硅材料。 數據來源：濱松官網、招商證券 LiDAR類型類型光源光源 探測器探測器 機械旋轉式激光雷達Single PLDSingle Si APD MEMS混合固態激光雷達 Single PLD PLD Array 1D Si APD array 1D Si APD+TIA array 1D Pin PD array 1D SiPM+TDC Flash/OPA固態激光雷達 PLD Array VCSEL 2D Si APD+TIA array SiPM array+TIA 濱松為激光雷達提

37、供的主要光電元器件濱松為激光雷達提供的主要光電元器件 - 17 - 激光雷達產業鏈激光雷達產業鏈激光驅動芯片激光驅動芯片 激光驅動芯片用于驅動激光器發射激光脈沖激光驅動芯片用于驅動激光器發射激光脈沖，為了滿足激光雷達探測的需求為了滿足激光雷達探測的需求，驅動芯片需要提驅動芯片需要提 供數十安培的峰值電流以及納秒級的窄脈寬驅動能力供數十安培的峰值電流以及納秒級的窄脈寬驅動能力。激光器的輸出特性與其驅動電源的性能 密切相關，溫度、電流的起伏會影響半導體激光器的光輸出功率。隨著溫度的升高，閾值電流 也升高，激光器的特性曲線隨溫度升高向前平移，激光輸出功率下降，以至于可能不能滿足儀 器設備正常工作的要

38、求。 禾賽科技禾賽科技、Velodyne等多家激光雷達廠商選擇自研激光驅動芯片并已實現量產應用等多家激光雷達廠商選擇自研激光驅動芯片并已實現量產應用。 比較項目比較項目 （測試條件）（測試條件） 禾賽科技自禾賽科技自 研多通道激研多通道激 光驅動芯片光驅動芯片 TI（德州儀器）德州儀器） UCC27611 說明說明 通道數41 與集成度相關，數值越 高越好 上升沿 （1 nF load） 1.6 ns5 ns 與測距精準度相關，數 值越低越好 下降沿 （1 nF load） 1.5 ns5 ns 與測距精準度相關，數 值越低越好 峰值驅動電流-6/+8 A-4/+6 A 與測距精準度、測遠能

39、力相關，絕對值越高越 好 光強調節功能有無 特色功能，可以提升探 測器動態范圍、提高反 射率測量精度 名稱名稱主要特點主要特點 大電流 窄脈沖 驅動能 力 能夠實現驅動GaN產生脈沖寬度小于3 ns、峰值 電流超過30 A的電流脈沖，控制激光器產生高峰 值功率窄脈寬的光脈沖信號，有利于提升激光雷 達產品的測遠能力和測距精度。 增強編 碼脈沖 功能 能夠實現脈沖編碼功能，通過配置脈沖強度和脈 沖寬度，增加編碼種類，增強抗干擾能力。 激光安 全保 護 功能 具備監控和主動防護功能，在單點失效情況下也 不會發出超過激光安全閾值的激光脈沖。 高集成 度 能夠集成多個通道的功能，有效減少了元器件的 數量

40、，提升激光雷達的集成度和可靠性。 激光驅動芯片性能要求激光驅動芯片性能要求禾賽自研芯片與同類產品比較禾賽自研芯片與同類產品比較 數據來源：禾賽科技、招商證券 數據來源：禾賽科技、招商證券 - 18 - 激光雷達產業鏈激光雷達產業鏈跨阻放大器芯片跨阻放大器芯片 比較項目比較項目 （測試條件）（測試條件） 禾賽自研多禾賽自研多 通道模擬前通道模擬前 端芯片端芯片 ADI（亞諾德）亞諾德） LTC6561 說明說明 通道數164 與集成度相關，數值越高 越好 每通道功耗 （INP=INN=1.3V） 10.5mW10.5mW 與功耗、工作溫度范圍相 關，數值越低越好 脈寬展寬（10mA 輸入峰值電流

41、） 20ns130ns 與測距精準度、編碼抗干 擾功能相關，數值越低越 好 相鄰通道隔離度57dB45dB 與抗通道間串擾和近距離 表現相關，數值越高越好 探測器電壓調節有無 特色功能，有利于提高激 光雷達接收端通道一致性 名稱名稱主要特點主要特點 高動態 范圍 能夠適應不同距離、不同反射率目標物的信號 強度，提高測距和反射率的準確度。 高集成 度 能夠集成多個通道的功能，有效減少了元器件 的數量，提升激光雷達的集成度和可制造性。 低功耗 每通道功耗僅 10.5 mW，顯著降低了探測端 的整體功耗。 禾賽模擬前端芯片的技術先進性禾賽模擬前端芯片的技術先進性禾賽自研模擬前端芯片與同類產品比較禾賽

42、自研模擬前端芯片與同類產品比較 數據來源：禾賽科技、招商證券 禾賽自研多通道模擬前端芯片禾賽自研多通道模擬前端芯片 跨阻放大器芯片跨阻放大器芯片，TIA芯片芯片，是接收端的重要電芯片是接收端的重要電芯片?？缱璺糯?器的功能是將探測器產生的電流信號放大為電壓信號，放大的過 程中保持低噪音、高增益、低群時延等性能，以保證激光雷達接 收端實現高精度圖像的探測。一般來說，多通道跨阻放大器會集 成到模擬前端芯片模組中，具有降低成本、提高集成度等優點。 國內供應商在模擬芯片領域起步較晚國內供應商在模擬芯片領域起步較晚，產品豐富性和技術水平與產品豐富性和技術水平與 海外廠商還存在一定差距海外廠商還存在一定差

43、距。 數據來源：禾賽科技、招商證券 - 19 - 激光雷達產業鏈激光雷達產業鏈光學組件光學組件 光學組件是激光雷達中關鍵的基礎元件之一光學組件是激光雷達中關鍵的基礎元件之一。激光雷達中核心的有源光電器件包括激光器和 探測器等，因此需要光學組件使得激光器和探測器能夠實現更好的光電轉換過程。從激光器 中出射的光斑較小，發散角較大，需要進行聚焦準直才能保證在長距離傳輸中光斑的大小變 化較小，因此合適的光學設計將影響光斑的質量、測量距離和測距精度等重要性能。同時在 接收反射回來的光束時，也需要精密的光學系統保證發射光最大程度得被探測器所接收。 大部分光學組件適用于不同激光雷達方案大部分光學組件適用于不

44、同激光雷達方案。雖然激光雷達目前存在多種不同的方案，但是像 透鏡、濾光片和隔離器等產品是基礎的光學組件，可以適用于不同的激光雷達方案中。 基于基于FMCWFMCW原理的激光雷達中光學系統示意圖原理的激光雷達中光學系統示意圖 數據來源：公開資料、招商證券 - 20 - 激光雷達產業鏈激光雷達產業鏈光學組件光學組件 濾光片是光學組件中重要的元件之一濾光片是光學組件中重要的元件之一，具備較高技術壁壘具備較高技術壁壘。濾光片作為接收端光學系統的重 要元件之一，可以濾掉摻雜反射光中的自然光，保證接收端信號的準確性。濾光片即在玻璃 等襯底上進行鍍膜，從而實現波長選擇性的增透和增反等光學性能。產品對光學鍍膜

45、工藝要 求較高，技術門檻較高，我們看好在該領域深耕多年的騰景科技和天孚通信等公司。 透鏡和棱鏡等傳統光學元器件透鏡和棱鏡等傳統光學元器件，定制化加規?；型麕硇袠I新增量定制化加規?；型麕硇袠I新增量。作為傳統的光學 器件，透鏡和棱鏡等產品工藝相對成熟。但是客戶側定制化的需求旺盛，將顯著增加產品附 加值，同時大客戶帶來的出貨規?；獙⑦M一步降低產品成本，提升競爭力。 濾光片原理示意圖及透鏡等光學組件示意圖濾光片原理示意圖及透鏡等光學組件示意圖 數據來源：騰景科技、招商證券 可見光可見光 激光雷達 905/1050nm波長 激光雷達 905/1050nm波長 濾光片 - 21 - 激

46、光雷達產業鏈激光雷達產業鏈光學組件光學組件 光學組件的上游公司集中度將逐步提升光學組件的上游公司集中度將逐步提升。目前激光雷達還未達到量產階段，單個光學組件存 在多家供應商，同時激光雷達的方案眾多，定制化需求較豐富，因此上游的光學組件提供廠 商較多，且廠商來自多個不同的領域，包括消費電子領域、光通信領域以及光纖激光器領域， 我們認為，未來量產階段，擁有一定技術壁壘和充沛產能優勢的廠商有望成為市場主流玩家。 光學平臺型光學平臺型公司未來可以提供完整的一體化解決方案公司未來可以提供完整的一體化解決方案。激光雷達中包含多種元器件，而具備 垂直一體化優勢的平臺型公司有望從個別光學組件切入主流市場，并逐

47、步提供其他重要的光 學組件產品，以及有源器件封裝服務，大幅增加單雷達的價值量，進一步打開業績空間。 光學組件公司未來演進趨勢光學組件公司未來演進趨勢 數據來源：公開資料、招商證券 激光器 探測器 透鏡 棱鏡 轉鏡 濾光片 分束器 合束器 無源光器件平臺 有源封裝平臺 垂直一體化解決 方案提供商 - 22 - 什么是激光雷達？偽需求什么是激光雷達？偽需求or真剛需？真剛需？ 百億甚至千億市場空間，百家爭鳴尚未定勝負百億甚至千億市場空間，百家爭鳴尚未定勝負 Velodyne、Luminar、禾賽、華為有何異同？、禾賽、華為有何異同？ 目錄目錄 - 23 - 激光雷達發展歷史激光雷達發展歷史 時期時

48、期激光雷達行業特點激光雷達行業特點主要應用領域主要應用領域標志性事件標志性事件 1960年代 1970年代 隨著激光器的發明，基于激光的探 測技術開始得到發展。 科研及測繪項目 1971年阿波羅15號載人登月任務使用激光 雷達對月球表面進行測繪。 1980年代 1990年代 激光雷達商業化技術起步，單線 掃描式激光雷達出現。 工業探測及早期無人駕駛 項目 Sick與Hokuyo等激光雷達廠商推出單線掃 描式2D激光雷達產品。 2000年代 2010年代 高線數激光雷達開始用于無人駕駛 的避障和導航，主要市場在國外。 無人駕駛測試項目等 DARPA無人駕駛挑戰賽推動了高線數激光 雷達在無人駕駛中

49、的應用，此后Velodyne 深耕高線數激光雷達市場。 2010年Ibeo基于其4線激光雷達，與Valeo 開始合作開發面向量產車的激光雷達產品 SCALA。 2016年 2018年 國產激光雷達廠商入局，技術趕超 國外，技術方案開始多樣化發展。 無人駕駛、ADAS、服務 機器人等，商用化項目開 始落地 禾賽科技發布40線激光雷達Pandar40， Innoviz發布基于MEMS的方案，Luminar 發布基于1550nm波長的方案。 2019年至今 激光雷達技術向芯片化、陣列化發 展，迎來上市熱潮。 無人駕駛、ADAS、服務 機器人、車聯網等 Ouster推出基于VCSEL和SPAD陣列芯片

50、 技術的數字化激光雷達。 Velodyne、Luminar相繼在NASDAQ上市。 激光雷達持續的技術革新助力多產業新發展激光雷達持續的技術革新助力多產業新發展。早期激光雷達主要用于科研及測繪項目，進行氣象探 測以及地形測繪。隨著技術的發展，激光雷達的應用領域得到拓展，包括工業測量以及早期的無人 駕駛研究項目等。激光雷達產業自發展以來，不斷引入新的技術架構，從單點激光掃描到多線激光， 從機械旋轉式到半固態、固態式，以及如今車規級、芯片化的發展。最早布局的激光雷達巨頭 Velodyne率先將激光雷達應用在無人駕駛測試項目中，在2020年9月完成了NASDAQ上市，市場商 業成熟度越來越高。 數據