激光雷达行业专题报告：激光雷达或于2021年迎加速发展.pdf

UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 1 证券研究报告 行业 研究 /专题研究 2020年 12月 29日 通信 增持（维持） 通信设备制造 增持（维持） 王林 SAC No. S057051812002 研究员 SFC No. BQM410 付东 SAC No. S057051908003 研究员 1杰赛科技 (002544 SZ,增持 ): 军品持续高景气，民品打造新动能 2020.12 2通信 : 5G建设超规划完成，加速应用发展2020.12 3威胜信息 (688100 SH,增持 ): 智慧公共事业的 数字化“ 工程师” 2020.12 资料来源： Wind 激光雷达或于 2021年迎加速发展 激光雷达行业 专题 报告 激光雷达行业或将于 2021年迎来加速发展期 激光雷达是高等级自动驾驶的关键技术之一 ，当前行业处于规模商用的前夜， 行业有望在 2021年迎来加速发展 。需求侧，部分新能源车企和传统 车企相继宣布将在 2021年推出装载激光雷达的量产型汽车 。供给端，经过多年的发展，激光雷达产业链逐渐建立并得到完善；全球范围内以Velodyne、 Luminar为代表的企业相继登陆资本市场，有望借助资本力量 加速自身业务发展。我们认为当前激光雷达产业正处于行业渗透率快速提升的前夜，建议重点关注车规级产品验证领先、技术研发迭代领先的企业。 激光雷达是自动驾驶之眼， 2024年全球规模有望突破百亿美元 激光雷达凭借更高的测量精度、更快的响应速度以及更远的探测距离，成为高等级自动驾驶的关键技术之一。根据沙利文预测， 2024年全球激光雷 达市场将突破 100亿美元 ， 2025年达到 135.4亿美元 ， 20202025年复合增速达到 64.65%。 在 Robotaxi/Robotruck市场 ， 随着高等级自动驾驶乘用车渗透率的提升 ， 车载激光雷达市场规模将在 2025年达到 35亿美元 ， 20202025年复合增速达到 80.89%。 当前行业内多种技术路径并驾齐驱 ，机械式激光雷达使用范围最广 ， 但价格较贵 ； 混合固态以及纯固态方案成本端具有优势 ， 当前正处于技术突破的攻关期 。 巨头入局，产业生态边界有望拓展；海外 LiDAR公司加速资产证券化 我们认为对于处于发展期的行业而言 ， 巨头 入局 有望加速行业成熟 。一方 面，巨头的示范效应将加大行业的关注度，有望带动需求端的改善。另一方面，巨头对于产业链上游具有较强的 整合能力，有望加速产业链上游成熟并降低供应端成本。今年 12月 ， 华为首次发布其车规级激光雷达产品和 解决方案 ，并计划用于北汽新能源旗下高端品牌 ARCFOX中。我们认为华为入局将有助于推动激光雷达产业加快发展。此外，今年 Q3以来海外激光雷达公司 Velodyne以及 Luminar通过 SPAC方式相继登陆资本市场 ， 我们认为 相关公司 有望借助资本市场加速自身业务发展，推动产业成熟。 投资建议：行业处于商用前夜，关注车规级产品验证领先的企业 我们认为激光雷达是高等级无人驾驶的关键技术，当前行业正处于规模商用的前夜。中长期 来看，关于技术路径选择的争论或一直存在，我们认为机械式、 MEMS、 OPA、 Flash以及 FMCW的方案或在一段时间共存。然 而，相比于技术路径，我们认为商业化更加重要，满足市场需求的基础上持续进行产品和技术迭代，或将成为激光雷达公司突围的关键。商业化方面，我们认为车规级产品量产是商业化的重要标志，建议积极关注与车企 合作紧密，且在车规级产品量产方面研发进展具备先发优势的企业。 风险提示 ：自动驾驶进展不及预期；激光雷达成本下降不及预期；技术替代风险。 (14)(3) 818 29 19/1220/0220/0420/0620/0820/10 (%) 通信 通信设备制造 沪深 300 一年内行业 走势图 相关研究 行业 评级： UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 行业 研究 /专题研究 | 2020年 12月 29日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 2 正文目录 核心观点 . 4 激光雷达：自动驾驶汽车之眼 . 5 自动驾驶国家分级标准确定，奠定产业发展基础 . 5 激光雷达是实现高等级自动驾驶的关键传感器 . 5 市场规模 ： 2024年全球 LiDAR市场有望突破百亿美元 . 14 2021年或成为激光雷达产业加速发展的开端之年 . 15 产业生态的边界随着巨头加入有望加速拓展，助力产业成熟 . 15 海外激光雷达公司通过 SPAC登陆美股，加速资产证券化进程 . 16 全球产业链图谱与投资建议 . 20 风险提示 . 22 图表目录 图表 1： 工信部汽车驾驶自动化分级 . 5 图表 2： 自动驾驶中常用的传感器 . 5 图表 3： 自动驾驶常见传感器对比 . 6 图表 4： 车 载摄像头应用场景 . 6 图表 5： 博世毫米波雷达结构示意图 . 7 图表 6： 车载激光雷达发展路线图 . 8 图表 7： 不同技术路线激光雷达优缺点比较 . 8 图表 8： 车载激光雷达四大组成要素 . 8 图表 9： 激光雷达主要光源介绍 . 9 图表 10： 欧司朗四通道激光器（边发射激光器）产品 . 9 图表 11： 垂直腔面发射激光器（ VCSEL）结构示意图 . 9 图表 12： 激光雷达主要探测器介绍 . 10 图表 13： InGaAs/InP单光子探测阵列结构示意图 . 10 图表 14： 硅光子倍增管外观示意图 . 10 图表 15： 谷歌无人车示意图 . 10 图表 16： Velodyne 64线机械式激光雷达结构示意图 . 10 图表 17： Velodyne不同激光雷达性能参数 . 11 图表 18： MEMS微振镜工作原理 . 11 图表 19： 电磁驱动 MEMS结构图 . 11 图表 20： MEMS微振镜分类 . 12 图表 21： OPA激光雷达工作原理 . 12 图表 22： Quanergy OPA激光雷达外观图 . 12 图表 23： Flash激光雷达工作原理 . 13 图表 24： Ouster Flash激光雷达外观图 . 13 图表 25： 全球激光雷达市场规模（亿美元） . 14 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 行业 研究 /专题研究 | 2020年 12月 29日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 3 图表 26： 全球应用于 Robotaxi/Robotruck激光雷达市场规模（亿美元） . 14 图表 27： Gartner 2019年汽车电子技术发展曲线 . 15 图表 28： 完全无人驾驶的两种发展路径 . 15 图表 29： 主要车企激光雷达技术进展 . 16 图表 30： 华为于今年 12月发布期其车规级激光雷达产品 . 16 图表 31： 华为车规级激光雷达主要技术参数 . 16 图表 32： 海外激光雷达公司资产证券化进展 . 17 图表 33： Velodyne主要产品 . 17 图表 34： 车规级产品定型钱需要经历的验证环节 . 18 图表 35： Luminar产品架构与传统产品对比 . 18 图表 36： Luminar主要合作伙伴 . 19 图表 37： 全球激光雷达产业链主要公司梳理 . 20 图表 38： 提及公司表 . 21 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 行业 研究 /专题研究 | 2020年 12月 29日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 4 核心观点 不同于市场的观点： 市场认为激光雷达产业规模商用尚早。 根据莎莉文预测 20202025年车载激光雷达市场复合增速将达到 80.89%， 到 2025年市场规模将达到 35亿元 。 我们认为 2021年激光雷达行业有望加速发展 ， 当前行业处于规模商用及渗透率快速提升的前夜， 主要理由包括 ： 1）传统车企和新能源车企将自动驾驶作为重要卖点， 而激光雷达是高等级自动驾驶的关键技术 之一 。 2021年 多家 车企 （宝马、长城、北汽、蔚来） 计划 在其量产的高端车型中 使用激光雷达 。 2）以华为代表的 巨头将入激光雷达行业，有望加速产业商业化进程。 3）海外激光雷达公司相继通过 SPAC等方式登陆资本市场，融资能力得到提升，有望加速自身业务发展。 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 行业 研究 /专题研究 | 2020年 12月 29日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 5 激光雷达：自动驾驶汽车之眼 自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。相比于传统有人汽车，自动驾驶具有三大优点： 1）自动驾驶将降低车祸事故率和死亡率； 2）自 动驾驶将提升汽车的使用率，以更低的汽车保有量满足现有出行需求； 3）当自动驾驶汽车成为社会共享后，资源效率的提高 或 将更为 可观 。 自动驾驶国家分级标准确定，奠定产业发展基础 国际自动机工程师学会（ SAE）将自动驾驶分为 L0L5六个等级，其中 L0代表没有自动驾驶 加入的传统人类驾驶， L1L5则随自动驾驶的成熟程度进行分级。国内方面，工信部于今 年发布汽车驾驶自动化分级推荐性国家标准报批公示。该公示已于今年 4月 9日截止，并拟定于 2021年 1月 1日正式实施。此次汽车驾驶自动化分级获准通过，也意味着中国将正式拥有自己的自动驾驶汽车分级标准，为我国自动驾驶行业的发展奠定基础。 图表 1： 工信部汽车驾驶自动化分级 分级 名称 车辆横向和纵向运动控制 目标和时间探测与相应 动态驾驶任务接管 设计运行条件 0级 应急辅助 驾驶员 驾驶员及系统 驾驶员 有限制 1级 部分驾驶辅助 驾驶员和系统 驾驶员及系统 驾驶员 有限制 2级 组合及时辅助 系统 驾驶员及系统 驾驶员 有限制 3级 有条件自动驾驶 系统 系统 动态驾驶任务接管用户 （接管后为驾驶员） 有限制 4级 高度自动驾驶 系统 系统 系统 有限制 5级 完全自动驾驶 系统 系统 系统 无限制 资料来源：汽车驾驶自动化分级，华泰证券研究所 汽车驾驶自动化分级根据在执行动态驾驶任务中的角色分配以及有无设计运行条件限 制，将驾驶自动化分为 05共 6个等级，其中 L3，称之为有条件自动驾驶，是辅助驾驶和自动驾驶的分水岭，其定义为系统在其设计运行条件内能够持续地执行全部动态驾驶任务。 L3以下称之为辅助驾驶， L3以上称之为自动驾驶。 激光雷达是实现高等级自动驾驶的关键传感器 感知、决策与控制是自动驾驶的三个环节，感知环节用来采集周围环境的基本信息，是自动 驾驶的基础。自动驾驶汽车依托传感器实现对于周围环境的感知。针对不同应用等级，对于 传感器的需求不同，常见的传感器包括：摄像头、超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达。 图表 2： 自动驾驶中常用的传感器 资料来源： Yole， 华泰证券研究所 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 行业 研究 /专题研究 | 2020年 12月 29日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 6 图表 3： 自动驾驶常见传感器对比 传感器 优势 劣势 最远距离 摄像头 及时成熟度高 ， 价格便宜 受恶劣天气影响 ， 逆光和光影复杂环 境下 ， 效果较差 200m 激光雷达 测距精度高 ， 方向性强 ， 相应快 ，能快速复建出三维模型 成本高 ， 极端环境下无法使用 200m 资料来源： Yole， 华泰证券研究所 摄像头：已实现在高等级辅助驾驶中的规模应用 相比于其他传感器，摄像头技术成熟且价格相对低廉，率先得到广泛应用。汽车通过加装摄像头采集车辆周围图像信息，然后经过计算机的算法分析，实现物体识别、预警的功能。 目前在高级辅助驾驶（ ADAS）中已得到广泛的应用。汽车摄像头根据摄像头个数可以分 为单目、双目以及多目，根据安装位置，可以分为前视、后视、侧视、环视等。 图表 4： 车载摄像头应用场景 资料来源： 前瞻产业研究院， 华泰证券研究所 尽管摄像头已经得到广泛应用，但其缺点限制了其在高等级自动驾驶领域的应用，主要体现为依赖光纤，在逆光或光影复杂情况下以及恶劣天气 情况下效果较差，难以实现全天候的工作。 毫米波雷达：环境的适应性更强 相比于摄像头，毫米波雷达对于环境的适应性更强。此外，其还具有高分辨率、指向性好、 抗干扰以及探测性能好等优点。由于毫米波对于大气的衰减小，对于烟雾灰尘等具有较好的穿透性，因此受到天气的影响小。当前，车载的激光雷达主要工作在 24GHz、 77GHz频段，前者用于中段距离雷达，探测范围在 1530m；后者主要用在长距离雷达，探测范 围在 100200m。由于 77GHz产品在分辨率和体积上更具有优势，成为车载激光雷达的主流方案。 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 行业 研究 /专题研究 | 2020年 12月 29日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 7 图表 5： 博世毫米波雷达结构示意图 资料来源： Bosch官网 ， 华泰证券研究所 尽管毫米波雷达具有更好的环境适应性，但其固有的特征限制了其在高等级自动驾驶领域的应用，主要体现为毫米波雷达对于行人等非金属物体反射波较弱，难以进行识别。 激光雷达：高等级自动驾驶的关键技术 激光雷达是一种向被测目标发射探测信号，然后测量反射或散射信号的到达时间、强弱程度等参数，以确定目标的距离、方位、运动状态及表面光学特征的雷达系统。激光雷达的 优点包括： 1） 具有极高的距离分辨率、角分辨率和速度分辨率； 2） 抗干扰能力强； 3）获取的信息量丰富，可直接获取目标的距离、角度、反射强度、速度等信息，生成目标的多维度图像； 4） 可全天时工作。相比于毫米波雷达，激光雷达可实现对人体的探测，相 比于摄像头，激光雷达的探测距离更远。 激光雷达的测距原理可以分为 ToF和 FMCW，前者在产业链成熟度上更领先，成为当前 市场上主要采用的方法。两种方法具体的特点如下： 1. ToF：飞行时间法，通过直接测量发射激光与回波信号的时间差，基于光在空气中的 传播速度得到目标物的距离信息，具有相应速度快、探测精度高的优势。 2. FMCW：相干测距法，将发射激光的光频进行线性调制，通过回波信号与参考光进行相干排频得到频率差，从而间接获得飞行时间反推目标物距离，其中调频连续波是相 干法中面向无人驾驶应用的主要方法。 针对 ToF原理，从技术实现路径上，激光雷达可以分为机械式、混合固态和纯固态。 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 行业 研究 /专题研究 | 2020年 12月 29日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 8 图表 6： 车载激光雷达发展路线图 资料来源： 2020智能驾驶激光雷达行业蓝皮书 麦姆斯咨询，华泰证券研究所 图表 7： 不同技术路线激光雷达优缺点比较 技术路线 优点 缺点 机械式 环形扫描 ， 多线激光器设计 硬件集成难度大 供应链成熟 产能受限 MEMS（混固） 便于集器成化和小型化 MEMS器件研发难度大 成本优势 对于振动敏感 MEMS扫描控制难度大 OPA 成本优势 （硅基方案），量产一致性高 技术难度大 Flash 成本低 ， 不用扫描 ， 可以在短时间内记录整个场景 距离短 ， 对于探测器灵敏度要求很高 资料来源： 2020智能驾驶激光雷达行业蓝皮书 麦姆斯咨询 ，华泰证券研究所 总结来看 ， 一个激光雷达包括四大要素 ： 分别为测距原理 、 光束操纵方法 、 光源以及探测 器 。 在此基础上 ， 不同技术路线是以上相关元素的组合 。 图表 8： 车载激光雷达四大组成要素 资料来源： 2020智能驾驶激光雷达行业蓝皮书 麦姆斯咨询 ，华泰证券研究所 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 行业 研究 /专题研究 | 2020年 12月 29日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 9 光源方面 。 激光雷达常见的光源包括 3种：边发射激光器、垂直面发射激光器、光纤激光器。在具体选择光源时需要综合考虑的因素包括： 1. 人眼保护：激光雷达光源的工作波长主要为 850nm、 905nm、 940nm、 1550nm。 人眼内部的晶状体 、 眼角膜等 ， 随着波长的增长 ， 投射性能在减弱 ， 基本上波长大于1400nm的光无法投射在视网膜上 ， 也就是说波长小于 1400nm的光或多或少都将投 射在视网膜上 ， 对其产生一定的影响 。 2. 探测距离：激光器的激光峰值功率越大，探测的距离越远。对于边发射激光器，常见的大功率产品多工作在 1000nm以下 。对于光纤激光器，其在保证功率的情况下，波 长可以拓展中 至 1550nm。 3. 综合成本 ： 激光器往往需要和探测器配套 ， 因此综合成本也是光源选择时的重要考虑因素 。 图表 9： 激光雷达主要光源介绍 类型 波长 主要供应商 激光雷达技术路线 终端用户 边发射激光器 905nm 欧司朗 （ OSAGY US） 、 日本滨松光子 （未上市） 、 Excelitas Technologies（未上市） 、 Laser Components（未 上市） 、瑞波光电 （未上市） 、西安炬光科技 （未上市） 机械式激光雷达 、 MEMS混合固激光雷达 Velodyne（ VLDR US） 、禾赛科技 （未上 市） 垂直腔面发射激 光器 850nm Lumentum（ LITE US） 、 Finisar（ 未上市 ） 、 欧司朗 （ OSAGY US） 、 II-VI（ IVI US） Flash固态激光雷达 Ouster（未上市） 光纤激光器 1550nm 法国 Lumibird（未上市） MEMS混固激光雷达 Luminar（ LAZR US） 、 镭神智能（未上市） 资料来源： 4种常用车载激光雷达光源技术的优缺点解析， 2020 江苏激光产业创新联盟， 华泰证券研究所 图表 10： 欧司朗四通道激光器（边发射激光器）产品 图表 11： 垂直腔面发射激光器（ VCSEL）结构示意图 资料来源： 4种常用车载激光雷达光源技术的优缺点解析， 2020江苏激光产业创新联盟 ，华泰证券研究所 资料来源： Finisar官网，华泰证券研究所 探测器方面。 激光雷达的探测器 按照 材料分类主要包括硅探测器以及 InGaAs探测器 ， 按照器件结构可以分为 PIN探测器 、 APD探测器 、 SPAD探测器以及 SiPM探测器等 。 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 行业 研究 /专题研究 | 2020年 12月 29日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 10 图表 12： 激光雷达主要 探测器 介绍 分类标准 探测器类型 工作波长 （ nm） 峰值探测波长 （ nm） 成本 材料体系 硅探测器 30110 8020 低 InGaAs探测器 9001700 15020nm 高 器件结构 PIN 30010/901700 8020/15020nm 低 APD 30010/901700 8020/15020nm 高 SPAD 30010/901700 8020/15020nm 高 SiPM 30010/901700 8020 高 资料来源： 2020智能驾驶激光雷达行业蓝皮书 麦姆斯咨询 ， 华泰证券研究所 图表 13： InGaAs/InP单光子探测阵列结构示意图 图表 14： 硅光子倍增管 外观示意图 资料来源： Princeton Lightwave官网 ，华泰证券研究所 资料来源：灵明光子官网，华泰证券研究所 1）机械式激光雷达 具体是指发射系统和接受系统存在宏观意义上的转动，也就是通过不断旋转发射头，将速度 更快、发射更准的激光从“ 线”变成“面”，并在竖直方向上排布多束激光，形成 多个面， 达到动态扫描并动态接受信息的目的。机械式激光雷达的优点是结构设计相对简单，易于实 现商业化。 2012年谷歌展示的无人车上使用的便是由 Velodyne提供的机械式激光雷达。 图表 15： 谷歌无人车示意图 图表 16： Velodyne 64线机械式激光雷达结构示意图 资料来源：谷歌官网，华泰证券研究所 资料来源： Velodyne官网 ，华泰证券研究所 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 行业 研究 /专题研究 | 2020年 12月 29日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 11 根据竖直方向上发射单元的数量，机械式激光雷达可以分为不同线束，常见的包括 4线、16线、 32线、 64线和 128线。线束越高的激光雷达能够更全面的反应物体特征，但制造难度和成本也将提升。此外，机械是激光雷达依靠机械组件实现水平方向的扫描，这些旋 转部件，如齿轮、马达等，容易产生磨损，影响雷达精度，因此需要定期维护。目前采用机械是激光雷达的主要厂商包括： Velodyne（ VLDR US） 、 Sick（未上市） 、禾赛科技 （未上市） 、思岚科技 （未上市） 等。 典型技术方案分析 Velodyne 128线机械式激光雷达 Velodyne于 2018年发布 128线激光雷达 ， 产品编号 VLS-128， 代表当时最为先进的机 械式激光雷达 。 该产品采用 128线束 ， 探测距离提升至 300米 ， 比原有 64线产品提升两倍 ， 分辨率提升了 4倍。 Velodyne称该产品为 L5级别自动驾驶而开发 。 成本较低的 16线激光雷达 ， 还不能达到自动驾驶汽车全场景应用的标准 ， 而 64线较高的价格也难以支撑其规模化量产 。 以 16线激光雷达为例 ， 其探测距离为 100米 ， 测量精度为 3厘米 ， 在高速运行场景下 ， 较短的端侧距离导致其安全隐患较为突出 。 通过提高线 束可以提升探测距离 ， 提 高安全性 ， 但另一方面 ， 价格也将大幅提升 。 图表 17： Velodyne不同激光雷达性能参数 产品类型 16线 （ VLP-16） 32线 （ HDL-32） 64线 （ HDL-64） 128线 （ VLS-128） 价格 （美元） 4000 30000 75000 探测距离 （ m） 100 8010 120 300 水平视角参数 水平可视角 360， 最小角分辨率 0.1 水平可视角 360， 最小角分辨率 0.1 水平可视角 360， 最小角分辨率 0.08 水平可视角 360，最小分辨率 0.1 垂直视角参数 垂直可视角 30， 最小分辨率 2 垂直可视角 40， 最小角分辨率 0.3 垂直可视角 28.8， 最小分辨率 0.4 垂直可视角 40， 最小小分辨率 0.17 激光波长 905nm 905nm 905nm 905nm 资料来源： Velodyne官网，华泰证券研究所 2） 混合固态激光雷达 根据咨询机构麦姆斯的定义 ，所谓“混合固态”是指对 采用半导体“微动”器件 MEMS扫描镜在微观尺度上实现 LiDAR发射端的激光扫描方式。 混合固态激光雷达相比于机械式激光雷达，其优点体现为，采用 MEMS微振镜替代了机械 式产品中的宏观扫描仪， 利用 MEMS 微振镜可将机械部件集成到单个芯片，并借助半导体工艺生产，降低成本和产品体积。 图表 18： MEMS微振镜工作原理 图表 19： 电磁驱动 MEMS结构图 资料来源：固态激光雷达研究进展 （陈敬业，光电工程 ， 2019） ，华泰证 券研究所 资料来源： 固态激光雷达研究进展（陈敬业，光电工程， 2019，华泰证券研究所 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 行业 研究 /专题研究 | 2020年 12月 29日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 12 图表 20： MEMS微振镜分类 驱动方式 驱动原理 驱动电压 驱动力 谐振频率 扫描范围 功耗 静电 平行板电容或梳齿电容 ， 产生静电驱动力 高 小 高 小 低 电磁 磁性薄膜或者永磁与驱动电流产生电磁驱动力 低 大 高 大 低 电热 加热驱动结构产生的热膨胀差异 ， 结构变形产生驱动力 低 中 低 大 中 压电 压电材料在拟压电效应下发生形变产生驱动力 高 大 高 小 低 资料来源： 固态激光雷达研究进展（陈敬业，光电工程， 2019） ，华泰证券研究所 当前技术成熟且量产的 MEMS微振镜企业主要集中在非大陆地区，国内尚处于研发阶段。 主要的厂商包括英飞凌 （ IFX GR） 收购的 Innoluce（未上市） 、台湾 OPUS（未上市） 、美国 Mirorcle（未上市）、 博世 （ RBOS GR） 、滨松 （未上市） 、 ST（ STM US） 等。国内从事相关研究的公司和单位包括无锡微奥科技 （未上市） 、西安知微传感 （未上市） 、上海 微 技术工研院 （未上市） 等。 相比于机械式激光雷达，混合固态激光雷达在体积、成本端皆有优势，但由于 MEMS微 振镜技术门槛较高，供应量相对不成熟，且 MEMS微振镜对于振动敏感，需要研究隔离振动技术。目前可提供混合固态激光雷达的公司包括： Innoviz（未上市） 、 Luminar（ LAZR US） 、 Velodyne（ VLDR US） 、速腾 聚创 （未上市） 、禾赛科技 （未上市） 等。 3） 固态激光雷达 固态激光雷达是指完全没有移动部件的激光雷达，根据技术路线，主要包括光相控阵（ OPA） 和 Flash两种。相比于前两种，固态激光雷达的优点包括：数据采集速度快、分辨率高，对于温度和振动的适应性强，通过波束控制，探测点可以任意分布。 OPA固态激光雷达 OPA，全称激光相控阵技术。工作时，激光器功率均分到多路相位调制器阵列，光场通过光学天线发射，在空间远场相干叠加形成一个具有较强能量的光束。通过施加不同相位， 可以获得不同角度的光束形成扫描的效果，无需机械扫描。相控阵利用的是波的干涉效应， 多个波相互叠加时，有的方向增强，有的方向抵消，通过天线的相位差控制主光束的角度， 进而实现扫描的功能。 OPA固态激光雷达的代表性厂商是 Quanergy（未上市） 。 图表 21： OPA激光雷达 工作原理 图表 22： Quanergy OPA激光雷达外观图 资料来源： 固态激光雷达研究进展（陈敬业，光电工程， 2019） ，华泰证 券研究所 资料来源： Quanergy官网，华泰证券研究所 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 行业 研究 /专题研究 | 2020年 12月 29日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 13 其优点在于： 1）尺寸小，无需旋转部件，在结构和尺寸上可大大压缩，提高使用寿命并使其成本降低。 2）扫描精度高，光学相控阵的扫描进度取决于控制电信号的精度，理论上可以达到千分之一度量级以上。 3）可控性好。 4）扫描速度快。 其劣势包括： 1）扫描角度有限，无法实现 360扫描。 2）旁瓣问题，在一定程度上分散了激光的能量。 3）加工难度大。 4）接收面大、信噪比较差：传统机械式激光雷达只需要 很小的接收窗口，但固态激光雷达需要一个接收面。 Flash固态激光雷达 Flash激光雷达不用像 MEMS或者 OPA的方案去进行扫描，原理是在短时间内发射出一大片覆盖探测区域的激光，再以高度灵敏的接收器来完成对于环境图像的测绘。 根据激光光源的不同， Flash激光雷达可以分为脉冲式和连续式，前者可实现远距离探测（ 100米 以上 ），后者主要用于近距离探测（数十米）。 Flash激光雷达的性能主要取决于焦平面探测器阵列的灵敏度。目前对于远距离探测需求，需要使用到雪崩型光 电探测器。 Flash激光雷达的优势在于能够快速记录整个场景，避免了扫描过程中目标或激光雷达移 动带来的各种麻烦。其缺点在于光子预算，一旦传播距离超过几十米，返回的光子太少，导致无法进行可靠的探测。 目前推出该方案产品的代表性公司主要包括： Ouster（未上市） 、Sense Photonics（未上市） 、大陆 （ CON GR） 、 IBEO（未上市） 、 Leddar Tech（未上市） 。 图表 23： Flash激光雷达 工作原理 图表 24： Ouster Flash激光雷达外观图 资料来源： 固态激光雷达研究进展（陈敬业，光电工程， 2019） ，华泰证 券研究所 资料来源： Ouster官网，华泰证券研究所 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 行业 研究 /专题研究 | 2020年 12月 29日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 14 市场规模： 2024年全球 LiDAR市场有望突破百亿美元 激光雷达的下游应用领域主要包括 L4及以上高等级自动驾驶 、 ADAS系统 、 智慧城市 （车路协同）、专业服务机器人及测绘等领域，未来受益于 Robotaxi/Robotruck车队规模扩张 、 固态激光雷达在 ADAS中的广泛应用以及智慧交通建设等领域需求的推动 ， 整体市场预计将呈现出快速发展的趋势 。 根据沙利文预测到 2025年全球激光雷达市场规模将达到 135.4亿美元 ， 20202025年复合增速为 64.65%。 细分 市场方面，在 Robotaxi/Robotruck领域 ， 随着其商业化的开启 ， 拥有高精度测绘能力的激光雷达有望迎来快速上量期 ，沙利文 预计在 2025年全球市场规模有望达到 35亿美 元 ， 20202025年复合增速为 80.89%。对于 L4级别以上的无人驾驶系统，激光雷达被认为是必须的传感器之一。目前各大自动驾驶的企业都将激光雷达作为其传感器解决方案的重点，目前在 Robotaxi/Robotruck领域，主要应用的是可进行 360扫描的解携时激光 雷达 ， 其安装于自动驾驶车辆的顶部 ， 技术壁垒较高 。 图表 25： 全球激光雷达市场规模（亿美元） 图表 26： 全球应用于 Robotaxi/Robotruck激光雷达市场规模 （亿美元） 资料来源： 全球激光雷达行业独立市场报告， 2020（ Frost Sullivan） ，华泰 证券研究所 资料来源： 全球激光雷达行业独立市场报告， 2020（ Frost Sullivan） ，华泰证券研究所 0%10%20% 30%40%50% 60%70%80% 90%100% 020 4060 80100 120140 160 2017年 2018年 2019年 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 全球激光雷达市场规模（亿美元） YoY 0%50% 100%150% 200%250% 300%350% 05 1015 2025 3035 40 2017年 2018年 2019年 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 全球激光雷达在 Robotaxi市场的应用（亿美元）YoY UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 行业 研究 /专题研究 | 2020年 12月 29日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 15 2021年或 成为 激光雷达产业加速发展的 开端 之年 Gartner 2019年汽车电子技术成熟度曲线显示 ，以 MEMS激光雷达为代表自动驾驶硬件在经历触发期和期望膨胀期后，产业链逐渐走向成熟。 Gartner预测，从 2020年起具有 L3级自主驾驶硬件能力的车辆将被广泛生产 ， 光探测和测距 （ LiDAR）等传感器技术主要用于实现自动驾驶，将是未来 5年内汽车产业普及的元器件，助力自动驾驶成熟。今年以来，我们发现激光雷达产业正在发生积极的变化， 2021年行业或迎来加速发展期 。 图表 27： Gartner 2019年汽车电子技术发展曲线 资料来源： Gartner，华泰证券研究所 产业生态的边界随 着巨头加入有望加速拓展，助力产业成熟 完全无人驾驶的发展路径大致分为两条，一方面，以谷歌、百度等为代表的科技公司以人工智能、新一代硬件为抓手直接布局 L4以上自动驾驶。另一方面，传统车企基于 ADAS 从 L3开始逐级迭代。这 使得自动驾驶的产业生态分为两大阵营 ： 1）以谷歌 （ GOGLE US） 、百度 （ BIDO US） 、亚马逊 （ AMZN US） 等为代表的科技巨头； 2）以奥迪 （未上市） 、宝马 （ BMW GR） 等为代表的传统高端车企。 图表 28： 完全无人驾驶的两种发展路径 资料来源： iTS，华泰证券研究所 激光雷达作为实现高阶自动驾驶的关键技术 ， 受到来自两大阵营的关注度在持续提升 。 具体体现为 ： 1）越来越多的传统车企以及造车新势力表示，将在其后期量产车型中使用激光雷达技术； 2）以华为 为 代表的科技巨头推出激光雷达相关产品，产业生态持续拓展， 加速激光雷达产业成熟。 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 行业 研究 /专题研究 | 2020年 12月 29日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 16 车企扎堆在 2021年展示激光雷达相关技术 。宝马 规划 ，将采用固态激光雷达系统，用在其自动驾驶汽车上，并于 2021年投入生产 ， 该技术将由以色列公司 Innoviz（未上市） 和汽车供应商 Magna（ MGA US） 合作提供 。此外，蔚来 （ NIO US） 表示将在 2021年成 都举行的 NIO DAY上发布旗下首款纯电动轿车 ， 同时也将 展示 蔚来的激光雷达技术 。小鹏汽车 （ XPEV US） 在 2020年 1月 20日举办的广州国际车展开幕式上 ， 创始人何小鹏表示 ， 将在下一代自动驾驶架构中使用激光雷达技术 。 我们认为 ， 车企加速引入激光雷达 技术 ， 对于产业链的成熟将产生重要的推动 。 图表 29： 主要车企激光雷达技术进展 公司名称 事项 宝马 计划在 2021年推出的 L3级自动驾驶汽车 iNext中使用 Inoviz的激光雷达产品 长城汽车 计划在 2021年率先在 WEY中搭载 4D固态激光雷达产品 IBEO NEXT 北汽 计划在 2021年发布的新车型中搭载 3个华为打造的车规级激光雷达 蔚来汽车 计划在 2021年 NIO Day发布旗下最新电动车 ， 并展示其激光雷达技术 小鹏汽车 计划在下一代自动驾驶架构中使用激光雷达 资料来源： C14， 公司官网 ， 华泰证券研究所 华为入局激光雷达，低成本方案有望加速产业链成熟 。今年 12月华为 （未上市） 首次发布了其车规级激光雷达产品和解决方案 ， 华为表示已经建立了一条车规级激光雷达的 Pilot产线 ， 按照年产 10万套 /线的规划推进 。 华为本次推出的激光雷达为 96线的中长距离激 光雷达 ， 探测距离可达到 150米 ，属于 MEMS固态激光雷达 范畴。该产品已用于北汽新能源 （ 600733 CH） 旗下高端新能源品牌 ARCFOX中。我们认为华为入局激光雷达行业，凭借其技术领先性有望急速产业链成熟。 图表 30： 华为于今年 12月发布期其车规级激光雷达产品 图表 31： 华为车规级激光雷达主要技术参数 资料来源：腾讯网，华泰证券研究所 资料来源：腾讯网，华泰证券研究所 海外激光雷达公司通过 SPAC登陆美股，加速资产证券化进程 海外从事激光雷达的公司主要包括 Velodyne、 Luminar、 Inno