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1、汽车行业深度报告：智能驾驶产业链梳理1. 感知层1.1. 车载摄像头：视觉方案的关键车载摄像头是智能驾驶汽车的重要传感器，功能是监控汽车内外环境以辅助驾驶员 行驶。按照安装位置的不同可以分为前视、后视、环视、内视等等。从产业链脉络来看，从上游的晶圆、保护膜，到中游的 CMOS、DSP，再到下游的 模组，基本都具有高技术壁垒，由海外公司主导，在部分领域中国厂商已经开始起 步，但是均存在一定的追赶空间。上上游：分为光学镜片、滤光片、保护膜、晶圆。其中“光学镜片+滤光片+保护膜” 是镜头组的上游；晶圆是 CMOS 和 DSP 芯片的上游。光学镜片制造原材料有光学玻璃和石英玻璃等，市场竞争激烈。滤光片
2、通常安装在摄像头镜头之后，接近图像传感器表面，是用来选取所需辐射波 段的光学器件，可改善图像质量。滤光片基片多为白玻璃、有色玻璃、石英、塑料 等。海外供应商包括旭硝子、大真空、日本电波、Optrontec 等，主要来自日韩，国 内供应商包括水晶光电、欧菲光、激埃特等。以海外厂商为主，国内水晶光电、海泰也有供应能力，但是市场竞争力仍存在一定 的上升空间。上游：分为镜头组、胶合材料、CMOS、DSP“镜头组、胶合材料、CMOS”为模组 封装商的上游。“DSP”为系统集成商提供 DSP。用于车载摄像头的胶合材料主要为 UV 胶（Ultraviolet Rays），用于模组封装环节。 供应商数量较多，
3、市场竞争较为激烈，基本由欧美与日本厂商组成。图像传感器主要分为 CCD 图像传感器（Charged Coupled Device Image Sensor，电 荷耦合器件图像传感器）和 CMOS 图像传感器（Complementary Metal-OxideSemiconductor Image Sensor，互补金属氧化物半导体图像传感器）两大类，CMOS 已经成为图像传感器市场的主导产品。CCD 和 CMOS 图像传感器的主要区别在于 二者感光二极管的周边信号处理电路和对感光元件模拟信号的处理方式不同。CCD 图像传感器中感光元件接受的模拟信号直接进行依次传递，在感光元件末端将所传 递的模
4、拟信号统一输出，并由专门的数模转换芯片及信号处理芯片进行放大、数模 转化及后续数字信号处理，CCD 图像传感器具有高解析度、低噪声等优点，但生产 成本相对较高，主要用于专业相机、摄影机等设备。而 CMOS 图像传感器中每个感光元件均能够直接集成放大电路和数模转换电路，无需进行依次传递和统一输出，再由图像处理电路对信号进行进一步处理，CMOS 图像传感器具有成本低、功耗小 等特点，且其整体性能随着产品技术的不断演进而持续提升。由于 CMOS 图像传感器具有集成度高、标准化程度高、功耗低、成本低、体积小、 图像信息可随机读取等一系列优点，从 90 年代开始被重视并获得大量研发资源，其 市场份额占比
5、逐年提升，目前已广泛应用于智能手机、功能手机、平板电脑、笔记 本电脑、汽车电子、移动支付、医疗影像等应用领域，成为移动互联网和物联网应 用的核心传感器件。目前，全球主要 CMOS 图像传感器供应商包括三星、索尼、豪 威科技、格科微等。根据 Frost&Sullivan 统计，2012 年，全球图像传感器市场规模为 99.6 亿美元，其中 CMOS 图像传感器和 CCD 图像传感器占比分别为 55.4%和 44.6%。随着 CMOS 图 像传感器设计水平及生产工艺的不断成熟，其性能及成本上的综合优势凸显，逐渐 取代了部分 CCD 图像传感器的市场份额。至 2019 年，全球图像传感器市场规模增长
6、至198.7 亿美元，而 CMOS 图像传感器占比增长至 83.2%。预计到 2024 年，全 球图像传感器市场规模将达到 267.1 亿美元，实现 6.1%的年均复合增长率，而 CMOS 图像传感器的市场份额也将进一步提升至 89.3%。根据 Frost&Sullivan 统计，2012 年，全球 CMOS 图像传感器出货量为 21.9 亿颗， 市场规模为 55.2 亿美元。至 2019 年，全球 CMOS 图像传感器市场出货量为 63.6 亿 颗，市场规模达到 165.4 亿美元，分别较 2018 年度增长了 21.4%和 29.0%，相对于 2012 年的年均复合增长率分别达到 16.5
7、%和 17.0%。得益于智能手机、汽车电子等 下游应用的驱动，预计未来全球 CMOS 图像传感器市场仍将保持较高的增长率，至 2024 年全球出货量达到 91.1 亿颗，市场规模将达到 238.4 亿美元，分别实现 7.5%7.6% 的年均复合增长率。车载摄像头领域，CMOS 是主流传感器。CMOS 全球市场份额来看，索尼常年占据 了市场 40%以上的份额，其 CMOS 业务主要集中在手机。但是车载应用 CMOS 的 行业龙头为安森美，韦尔股份旗下的豪威科技紧随其后。根据 Yole report 的数据， 车载 CIS（CIS：CMOS 图像传感器）市场，安森美占据龙头地位，市场占有率高达 6
8、0%，韦尔股份旗下的豪威科技占有率也在不断提升。索尼和三星作为手机 CIS 的 龙头，进入车载市场较晚，正在快速切入。DSP 芯片作用是将模拟信号转化为数字信号。DSP 芯片头部厂商主要是德州仪器 （TI）、模拟器件公司（ADI）和摩托罗拉（Motorola），其中德州仪器的市场占有率 最高，在 DSP 芯片市场中处于领先位置。中游：分为模组供应商、系统集成商国外厂商在车载摄像头前装市场优势明显，占主要市场份额，头部公司包括索尼、 松下、法雷奥、麦格纳等等。国内公司逐渐涌现，包括海康威视、德赛西威、舜宇 光学、联创电子、欧菲光、苏州智华、辉创电子、同致电子、信利国际、豪恩汽电 等，但是仍有一定
9、的追赶空间。国内的模组封装厂商主要包括舜宇光学和欧菲光，两家厂商在手机摄像头模组封装 领域发展迅速，已经进入车载摄像头模组封装领域。非上市公司如苏州智华、深圳 豪恩、联合光学等模组封装厂商也在发展。整体来看国产厂商与国外头部厂商存在 明显差距。下游：整车厂等根据 Yole 数据，全球平均每辆汽车搭载摄像头数量将从 2018 年的 1.7 颗增加至 2023 年的 3 颗。我国 2020 年汽车摄像头平均搭载数量仅有 1.3 颗，市场空间巨大。 根据我们的测算，2025 年国内乘用车车载摄像头市场空间约为 180 亿元。1.2. 超声波雷达：逐步实现，市场格局几乎定型超声波雷达常见的工作频率有
10、40KHz、48KHz、58KHz 等，由于频率越高，水平与 垂直方向的探测角度就越小，探测面积就越小，因此 40KHz 为最常见的频率。超声 波雷达的探测范围基本在 0.1 米至 3.0 米之间，且超声波雷达技术成熟、性价比高， 是倒车、停车场景下最优的量产方案选择。超声波雷达的缺点在于测试角度小需要 安装多个、测距短、只适用于低速场景等。目前阶段，单车约配备 12 个超声波雷达 （倒车雷达安装 4 个超声波传感器，自动泊车系统在倒车雷达系统的基础上再增加 4 个 UPA（超声波驻车辅助，Ultrasonic Parking Assistant）和 4 个 APA（自动泊车 辅助，Autom
11、atic Parking Assistant）超声波传感器，合计 12 个）。超声波雷达技术较为成熟，国内外差距主要在于传感器的稳定性、可靠性等方面。目前超声波雷达已逐步实现，但中国超声波雷达厂商的研发能力较海外对 手仍有差距，且超声波雷达市场格局已经定型，中国厂商有望进一步缩小与海外对 手的产品力差距，但是发展空间较为有限。1.3. 毫米波雷达：22GHz 转向 77GHz，国内外市场快速增长上游：分为 MMIC 单片微波集成电路、天线高频 PCB 板、DSP/FPGA。硬件成本占 比约 50%MMIC 单片微波集成电路：国外：英飞凌 Infineon、TI、ST、ADI、NXP国内：清能华
12、波、加特兰微电子、厦门意行半导体、矽杰微电子、南京米勒MMIC 包括多种功能电路，如低噪声放大器（LNA）、功率放大器、混频器、检波器、 调制器、压控振荡器(VCO)、移相器等。MMIC 具有电路损耗低、噪声低、频带宽、 动态范围大、功率大、抗电磁辐射能力强等特点。MMIC 电路中核心芯片目前基本 来自恩智浦（NXP）、英飞凌、德州仪器（TI）等海外芯片设计公司。MMIC 成本占 比达到约 25%左右。天线高频 PCB 板：国外：Rogers、Isola、Schweizer国内：沪电股份（上市）、生益科技（上市）毫米波雷达天线的主流方案是微带阵列，将多根天线集成在 PCB 基板上实现天线的功能
13、。由于毫米波频率较高，对于电路尺寸精度有一定要求，因此选用高频板材 PCB 作为印刷电路板。目前雷达天线高频 PCB 板由沪电股份、Rogers(罗杰斯)、Isola、 Schweizer（施瓦茨，目前沪电股份持有公司 19.74%股权）、松下电工、雅龙等少数 公司掌握。国内大多数高频 PCB 板厂商暂无技术储备，只能根据图纸代加工，元 器件仍需国外进口。国内的沪电股份是大陆和博世的 PCB 板材供应商，目前已就 24GHz 和 77GHz 高频雷达用 PCB 产品与国际顶尖厂商 Schweizer 开展合作。生益 科技于 2016 年实现了产品出货，年产 150 万平方米高频 PCB 板一期
14、项目已于 2019 年 3 月试产，预计 2020 年可实现满产。天线高频 PCB 板成本占比达到约 10%左右。毫米波雷达的核心部件为 MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuit，单片 微波集成电路）芯片和天线 PCB 板。技术领先的国家对中国采取了技术封锁的手 段，核心芯片几乎被 TI、英飞凌、NXP、ADI、ST、富士通、安森美、瑞萨等国际 半导体公司垄断。基带数字信号处理器（DSP/FPGA）：国外：英飞凌 Infineon、TI、ST、ADI、瑞萨 Renesas国内：无毫米波雷达的数字信号处理功能通过 DSP 芯片或 FPGA 芯片实现
15、。高端 DSP 芯 片和 FPGA 芯片主要被国外企业垄断，DSP 芯片供应商有飞思卡尔、英飞凌、亚德 诺半导体、意法半导体等公司，FPGA 芯片供应商有赛灵思、阿尔特拉、美高森美、 莱迪思等公司。数字信号处理器（DSP/FPGA）成本占比达到约 10%左右。中游：主要是毫米波雷达生产企业，软件成本占比达到 50%。中游企业主要进行毫 米波雷达算法研发。算法需要大量数据支持，研发投入需求较大，是雷达性能的决 定性因素之一。根据波的传播理论，频率越高，分辨率越高，穿透力越强。车用毫米波雷达工作频 段为 21.65-26.65GHz 和 7681GHz，主流车的工作频率是在 24GHz、77GH、
16、79GHz 三个频率段附近。此前，各国给毫米波雷达分配的频段主要集中在 24GHz 和 77GHz， 24GHz 主要用于中短程探测（SRR、MRR）；77GHZ 主要用于中远程的探测（LRR）。从行业趋势来看，毫米波雷达的第一个发展方向是从 24GHz 转向 77GHz，79GHz 毫米波雷达则为更进一步的发展目标。根据佐思产研雷达月报，国内 77GHz 毫米波 雷达出货量在 2019 年超过 24GHz 毫米波雷达.目前，国外已经有 79GHz 的毫米波 雷达，因国内较少开发该频段，79GHz 及以上的产品目前只有少量企业已有相关产品，如深圳承泰科技有限公司、浙江杭州智波科技有限公司等。从
17、 24GHz 转向 77GHz 的原因：1） 从技术角度分析，77GHz 毫米波雷达相较 24GHz 毫米波雷达拥有探测距离更 远、分辨率更高、体积更小等优势，能进一步提升产品力。2） 从政策角度分析，随着全球移动通信应用继续消耗“较低”频率的频谱，各国也 逐渐引导毫米波雷达退出 24GHz 领域。国内工信部发文，自 2024 年 1 月 1 日起， 停止生产或者进口在国内销售的 24.25-26.65GHz 频段车载雷达设备。日本也已不再 使用 24GHz 车载雷达技术。根据各地区标准组织 ETSI 和 FCC 分别设定的时间表， 24GHz 毫米波雷达在欧洲和美国也被逐步淘汰，更高频率的
18、77GHz 和 79GHz 毫米 波雷达将成为主流。根据观察者网引用的第三方数据，中国市场中，24GHz 市场主要由法雷奥（Valeo）、 海拉（Hella）和博世（Bosch）主导，合计出货量占总出货量的 60%以上；77GHz 雷达主要由大陆集团（Continental）、博世（Bosch）和德尔福（Delphi）主导，根 据 OFweek 数据，2018 年这三家在中国市场占据总出货量份额 80%。根据亿欧汽 车与中研网的数据，2020 年我国毫米波雷达的市场规模为 180 亿元。根据高工智能 汽车研究院数据，2021 年 1-11 月国内上市新车搭载前向/角毫米波雷达上险量为 1186
19、.91 万颗，同比增长 44.55%。国内毫米波雷达产品总体仍处于研制阶段，2018 年开始能量产 24GHz 毫米波雷达， 目前 24GHz 毫米波雷达的产品体系已经相对成熟，供应链已经相对稳定。24GHz 的核心芯片射频芯片能从英飞凌、飞思卡尔等芯片供应商获得。中国华域汽车、森 思泰克、湖南华纳、安智杰等企业已实现 24GHz 毫米波雷达产品大规模量化。但英 飞凌、飞思卡尔、意法半导体等芯片商对中国并没有放开 77GHz 毫米波雷达芯片 的供应，因此国内 77GHz 毫米波雷达的发展较慢。国内布局毫米波雷达领域的公司包括传统零部件企业和初创企业两类。传统零部件 公司包括德赛西威、华域汽车、
20、保隆科技等。初创公司包括森思泰克、行易道、安 智杰、安智汽车、承泰科技、楚航科技、川速微波等。部分企业已实现 24GHz 和 77GHz 毫米波雷达传感器量产。相较于激光雷达、摄像头等，毫米波雷达具备全天候全天时的探测能力，即使在雨 雪、尘雾等恶劣环境条件下依旧可以正常工作，且毫米波雷达直接测量距离和速度， 对目标运动状态的检测更为方便。我们认为国内外毫米波雷达市场仍将保持快速增长：1）单车装载数量提升：基于其技术优势，我们认为毫米波雷达的单车搭载量将随着 汽车智能化的发展而不断攀升。根据中国产业信息网数据，2015 年，中国车载毫米 波雷达销量为 180 万颗，平均每 12 辆车配装 1 颗
21、。现阶段大多数智能化程度更高 的汽车采用 4 个短距毫米波雷达+1 个长距毫米波雷达的装配模式，如小鹏 P5、蔚 来 ES8 和 ET7 均装配 5 颗毫米波雷达。2）单价提升：从单价来看，24GHz 毫米波雷达在 500 元左右，而 77GHz 的毫米波 雷达系统在 1000 元左右。由于 24GHz 将被逐渐替换为 77GHz、79GHz，因此单车 价值进一步提升。3）汽车智能化渗透率提升：目前 L2 渗透率较低，2020 年国内约为 15%。汽车智能 化为大势所趋，我们认为 L2 以上的渗透率将逐年稳定、快速提升。智能汽车渗透 率的提升将强势拉动毫米波雷达需求。1.4. 激光雷达：迎来量
22、产元年，国产有望弯道超车上游：主要由激光器、探测器、主控芯片、模拟芯片及光学部件 5 个部件组成。芯 片（主控芯片 FPGA 及模拟芯片）领域国内外差距比较大，国外厂商占据主要市场； 光学部件、激光器与探测器等领域，国内相关公司可以做到，可实现灵活 定制，成本优势比较明显。1 激光器（属于发射系统，分为固体激光器、半导体激光器、气体激光器等）：OSRAM （欧司朗）、AMS（艾迈斯半导体）、lumentum（鲁门特姆）、瑞波光电子（力合科创 （上市）持股 9.13%）、纵慧芯光（VCSEL 芯片，是激光雷达的光源，华为投资）、 炬光科技（上市）激光器实现发射光束的光源作用。激光器从发射维度看可
23、以分为两大类：边发射（EEL）和垂直腔面发射（VCSEL）。EEL 作为探测光源具有高发光功率密度的优势，但 EEL 激光器因为其发光面位于 半导体晶圆的侧面，使用过程中需要进行切割、翻转、镀膜、再切割的工艺步骤， 往往只能通过单颗一一贴装的方式和电路板整合，而且每颗激光器需要使用分立的 光学器件进行光束发散角的压缩和独立手工装调，极大地依赖产线工人的手工装调 技术，生产成本高且一致性难以保障。垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL）其发光面与半导体晶圆平行，具有面上发光的特性，其所 形成的激光器阵列易于与平面化的电路芯片键
24、合，在精度层面由半导体加工设备保 障，无需再进行每个激光器的单独装调，且易于和面上工艺的硅材料微型透镜进行 整合，提升光束质量。传统的 VCSEL 激光器存在发光密度功率低的缺陷，导致只在对测距要求近的应用 领域有相应的激光雷达产品（通常小于 50m）。近年来国内外多家 VCSEL 激光器公 司纷纷开发了多层结 VCSEL 激光器，将其发光功率密度提升了 510 倍，这为应 用 VCSEL 开发长距激光雷达提供了可能。结合其平面化所带来的生产成本和产品 可靠性方面的收益，VCSEL 未来将有望逐渐取代 EEL。目前市场主要参与者仍以海外厂商为主，包括 OSRAM（欧司朗）、AMS（艾迈斯半 导
25、体）、Lumentum（鲁门特姆）等；国产厂商包括深圳瑞波光电子有限公司、常州 纵慧芯光半导体科技有限公司等。2 探测器：sony、First Sensor、Hamamatsu 滨松光子、ON Semiconductor 安森美、量 芯集成、灵明光子（小米投资）、南京芯视界（SPAD，华为投资）。从竞争格局来看， 目前探测器领域仍以国外厂商为主。探测器属于接收系统，分为 SiPM 探测器（硅光电倍增管）、APD 探测器（雪崩光电 二极管）、SPAD 探测器（单光子雪崩二极管）等。单光子器件（SPAD）具有极强的感光能力，在生物医学的荧光探测领域和核磁影像领域已经取得了广泛的应用，然而由于硅材料
26、对激光雷达所采用的近红外光波段的 吸收系数较弱，导致在激光雷达接收端的测量灵敏度不及当前在激光雷达中广泛 使用的线性雪崩二极管探测器 APD。近年来，因为激光雷达行业的兴起，国内外多 家探测器公司在不断优化单光子器件在近红外波段的量子效率，在实际探测灵敏度 方面已经逐渐超越了 APD。未来几年内，随着设计和工艺的进一步优化，单光子探 测器对 APD 性能的优势将越发明显。3FPGA（信息处理）：Intel、Xilinx（两个海外巨头）、紫光国微（上市）、智多晶（小 米投资）4 模拟芯片：TI、ADI 亚德诺半导体、矽力杰、圣邦股份（上市）5 光学部件：5.1 旋转电机&扫瞄镜（属于扫描系统，也
27、叫扫描器）中游：中游大部分的激光雷达厂商主要做硬件集成的工作，并添加自研的算法，进 行封装后卖给下游厂商。机械式：Velodyne、Valeo、Waymo、Ouster、禾赛科技、速腾聚创、镭神智能半固态-转镜式：Velodyne、法雷奥、Luminar、IBEO、Innovusion、禾赛科技、镭神智能、锐驰智光、Livox半固态-MEMS：Luminar、Innoviz、禾赛科技、速腾聚创、一径科技固态-OPA（光学相控阵）： Quanergy、力策科技固态-FLASH：Ouster、IBEO、LuminWave、Analog Photonics FMWC：Blackmore、Aeva、S
28、cantinel、Photonics、Strobe、光勺科技激光雷达按照测距方法可以分为飞行时间（Time of Flight，ToF）测距法、基于相 干探测的 FMCW 测距法、以及三角测距法等，其中 ToF 与 FMCW 能够实现室外 阳光下较远的测程（100250 m），是车载激光雷达的优选方案。ToF 是目前市场车载中长距激光雷达的主流方案。大部分 ToF 激光雷达产品采用分 立器件，即发射端使用边发射激光器（Edge Emitting Laser，EEL）配合多通道驱动 器、接收端使用线性雪崩二极管探测器（Avalanche Photodiode，APD）配合多通道 跨阻放大器（Tr
29、ans-Impedance Amplifier，TIA）的方案。ToF 激光雷达系统主要包括 发射模块、接收模块、控制及信号处理模块和扫描模块（如有）。未来随着 FMCW 激光雷达整机和上游产业链的成熟，ToF 和 FMCW 激光雷达将在市场上并存。机械式激光雷达：其发射系统和接收系统存在转动，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收信息的效果。传统机械式激光雷达要实现更高线束， 需要增加发射模块与接收模块的数量。但是由于种种缺点，机械式较难应用在规模 量产车型当中。优点：发展时间久，技术较为成熟缺点：
30、成本较高（64 线 Velodyne 机械式激光雷达价格在 7 万美元以上）、旋转部件 体积、重量庞大，导致机械零部件寿命不长（约 1000-3000 小时）+机械旋转部件在 行车环境下的可靠性不高+装配困难等。混合固态（半固态）激光雷达在产品外形上不存在机械旋转的部件，但内部实际存 在小巧的机械旋转扫描系统。半固态分为转镜方案和 MEMS 方案。转镜式激光雷达：通过反射镜面围绕圆心不断旋转，将激光反射到不同的角度完成 对前方一定角度内的扫描，激光发生器本身固定不动。在转镜方案中，存在一面扫 描镜（一维转镜）和一纵一横两面扫描镜（二维转镜）两种技术路线。一维转镜线 束与激光发生器数量一致，而二
31、维转镜可以实现等效更多的线束，在集成难度和成 本控制上存在优势。相较于同为混合固态激光雷达的 MEMS 微振镜激光雷达，它在 功耗、散热等方面有着更大优势。不过转镜方案与 MEMS 微振镜一样存在信噪比低，和有效距离短，FOV 视场角受限等问题。转镜式方案中有法雷奥 Scala 的成功 案例，是已经通过车规认证并实现了前装量产的技术方案。MEMS 激光雷达：MEMS 扫描镜内部集成了“可动”的微型镜面，MEMS 扫描镜兼 具“固态”和“运动”两种属性，故称为“混合固态”。 MEMS 激光雷达可以直接在硅基 芯片上集成体积十分精巧的 MEMS 微振镜来代替传统的机械式旋转装置，在驱动 电路的带动
32、下，MEMS 振镜产生高频旋摆，而激光源是固定不动的，打在振镜上的 电磁波就会在振镜的转动下，快速扫描镜头前方的环境。这一变化带来的最大优点 在于本身不用再大幅度地进行旋转，可以有效降低整个系统在行车环境出现问题的 几率。另外，主要部件运用芯片工艺生产之后，量产能力也得以大幅度提高，有利 于降低激光雷达的成本，可以从上千乃至上万美元降低到数百美元。优点：准确度高，MEMS 微振镜振动小，可以精确控制偏转角度，而机械激光雷达 只能调整马达转速；成本低，对激光器和探测器的数量需求明显减少；体积减小， 不需要笨重的马达缺点：仍然存在微振镜的振动，此结构特性会影响整个部件的寿命；激光扫描受微 振镜面积
33、限制，与其他技术路线在扫描范围上有一定差距；只用一组发射激光和接 收装置，信号光功率远低于机械激光雷达；接收端的收光孔径非常小，远低于机械 激光雷达，而光接收峰值功率与接收器孔径面积成正比，因此意味着信噪比的降低， 也意味着有效距离的缩短。固态激光雷达：是完全没有移动部件的激光雷达。且由于装配调试可以实现自动化， 若能实现量产则可以大幅降低成本。固态激光雷达的技术路线尚未定型，目前分为 OPA 固态激光雷达和 Flash 固态激光雷达。优点：不存在旋转的机械结构，所有的激光探测水平和垂直视角都是通过电子方式 实现的，因此提高了耐用性；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
34、束控制，探测点可以任意分布，这是机械式激光雷达无法实现的。OPA（optical phased array 光学相控阵技术）激光雷达：运用相干原理，采用多个 光源组成阵列，通过控制各光源发光时间差，通过调节发射阵列中每个发射单元的 相位差，来控制输出的激光束的方向，合成具有特定方向的主光束。OPA 仍处于研 发阶段优点：相比于 MEMS，没有任何机械部件，结构相对简单，精度高，体积小，扫描 速度快缺点：易形成旁瓣，影响光束作用距离和角分辨率，使激光能量被分散。光学相控 阵要求阵列单元尺寸必须不大于半个波长，阵列单元尺寸小于 500nm，对加工精度 要求高，扫描角度有限，探测距离很难做到很远，接
35、收端方案薄弱，信噪比较差。Flash 固态激光雷达：属于非扫描式雷达，发射面阵光，是以 2 维或 3 维图像为重 点输出内容的激光雷达。Flash 原理是快闪，不像 MEMS 或 OPA 的方案进行扫描， 而是短时间直接发射出一大片覆盖探测区域的激光，再以接收器对环境周围图像进 行绘制。Flash 是目前较为主流的技术方案，目前高性能 Flash 激光雷达主要是 IBEO 和 OUSTER。优点：发射端方案较成熟，成本较低；没有延迟，扫描速度快；体积小，稳定性 高缺点：采用单脉冲测量，单脉冲需要较高的能量，峰值功率能达到上百千瓦至兆 瓦级别，需要搭载固体激光器，而固体激光器成本很高，且闪光能量
36、可能伤害人 眼安全，受严格限制。因为目前 VCSEL 的效率和指向性，让 Flash 激光雷达有效 距离和分辨率都不及前两类。FMCW 激光雷达：主要通过发送和接收连续激光束，把回光和本地光做干涉，并 利用混频探测技术来测量发送和接收的频率差异，再通过频率差换算出目标物的 距离。FMCW 按光波的相干方式，可分为线性调频和编码调相两种。相较于 TOF 激光雷达，FMCW 存在四个显著的优势。第一，抗干扰能力很强，不会受到环境 光的干扰。首先是因为 FMCW 基于相干原理，它只能接收到自己发出去的光，其 次是它内置的光源的强度要比反射进来的阳光强度高至少三个数量级，阳光对它 的影响基本可以忽略不
37、计，再者，其滤波片的带宽在 0.01 纳米以内，而 TOF 激光 雷达的滤波片带宽有 20-30 纳米。第二，信噪比很高。在 FMCW 激光雷达中，除 了激光器所发出的信号光外，还有经过光束分束器的本振光，信号光的回波和本 振光一同耦合到光探测。除了接收到光信号光功率，外本地震荡光功率也一同与 背景噪声相竞争，结果就压抑了噪声。远距离激光雷达往往会牺牲 FOV 来追求更 长的探测距离，这其实对信噪比要求比较高，因此，在技术成熟后，FMCW 会是 远距离感知更好的选择。第三，FMCW 可获取每个像素点的速度维数据，这不仅 延长了有效探测距离，还减少了后端处理对算力的要求。第四，可实现更高程度 的
38、“芯片化”。不仅信号处理、激光器、探测器等可以进行芯片化，扫描部件可以 基于硅光技术芯片化，光学镜头也有可能被芯片化，在最理想的情况下，扫描模 块还可跟收发模块（激光器+探测器）集成到同一个芯片上。激光雷达发展的大趋势是机械式向半固态再向固态发展，目前的技术阶段正从机 械式向半固态转变。目前半固态中 MEMS 和转镜的路线正在竞争，MEMS 是当 前市场上主流方案。长远来看，固态应是未来的发展方向。激光雷达的市场规模正在加速扩大。从整个激光雷达的市场空间来看，根据沙利 文的统计及预测，2025 年中国激光雷达市场规模将达到 43.1 亿美元，全球市场规 模为 135.4 亿美元。从 2025
39、年数据细分来看，无人驾驶市场 （Robotaxi/Robotruck）激光雷达市场规模预计为 35 亿美元，高级辅助驾驶激光 雷达市场预计达到 46.1 亿美元，服务型机器人激光雷达市场达到 7 亿美元，车联 网激光雷达市场预计超过 45 亿美元。从车载与工业领域的激光雷达空间来看，根据亿欧汽车的数据，2020 年我国车载 激光雷达的市场规模为 5 亿元。根据 Yole 预测，2025 年全球汽车与工业市场激光 雷达市场将达到 43.59 亿美元。海外公司布局激光雷达较早，参与者较多。Velodyne 起步最早，在机械激光雷达 市场拥有较大优势，也在前装固态激光雷达市场蓄势待发。Luminar
40、 成立于 2012 年，于 2020 年 12 月在纳斯达克上市，成为继 Velodyne 后全球第二家上市的激光 雷达厂商。Innoviz 成立于 2016 年，为 MEMS 路线的头部公司，于当年发布其第 一款 MEMS 激光雷达 Innoviz One，于 2020 年推出第二代产品 Innoviz Two，预计 将在 2023 年第三季度开始实现量产。Ouster 是 flash 激光雷达路线的先驱，成立于 2015 年，于 2018 年推出第一代产品 OS1；2020 年 1 月推出第二代产品超广角激 光雷达 OS0 和远距离激光雷达 OS2。Aeva 是 FMCW 4D 激光雷达的
41、开拓者，于 2019 年发布首款 FMCW 芯片激光雷达。国内速腾聚创、图达通、禾赛科技、华为、镭神智能等品牌成为入局的第一梯 队。北醒光子、北科天绘等也纷纷入局。目前制约激光雷达大面积量产的主要原因，一方面是成本与价格太高，另一方面 是性能是否能通过车规级验证仍需要测试。从成本与价格来看，麦姆斯咨询估算机械式激光雷达每组的芯片成本约 200 美 元，仅 16 组的芯片成本就高达 3200 美元，机械式激光雷达的价格则在数万美元 量级，是车企难以接受的。Velodyne 独占时期的机械式激光雷达价格便超过 10 万美元。特斯拉的马斯克不看好激光雷达路线的主要原因就是激光雷达成本高。随着激光雷达
42、路线的更迭发展，目前半固态路线激光雷达的单价已经下探到 2000 美元以下。2020 年 CES 展会期间，多家供应商发布低成本车载激光雷达，部分价 格下探至 1000 美元以下。Innoluce 曾发布一款 MEMS 激光雷达设计方案，成本 控制在 200 美元以内。而未来固态路线的激光雷达的单价则有望进一步下降至数 百美元的量级。控制成本与价格，通过价格下探来获取市占份额是激光雷达供应商的一个重要竞 争方向。2020 年 8 月大疆宣布公司首个实现了车用智能驾驶激光雷达价格降到千 元级别，而且能量产供应。华为计划将激光雷达的成本降低至几百美元，未来目 标是降低至 100 美元。Quaner
43、gy 等创业公司声称固态激光雷达能达到 200-300 美 元。从技术水平与方向来看，我们认为国产供应商存在弯道超越的可能。虽然国外企 业布局较早，但激光雷达属于新兴产品，仍处于技术路径未定型的高速发展阶 段。目前在不同的技术路线中，国内外均有激光雷达供应商参与其中，一旦某种 路线脱颖而出，该路线中的国产企业便有望弯道超越，弥补在时间上与海外企业 的差距，实现国产替换。我们判断未来将有 510 家成规模的国产激光雷达企业 稳定存在。重点公司分析（1）炬光科技：大功率半导体激光产品供应商公司主要收入来源于半导体激光、激光光学业务领域，目前正在拓展汽车应用和光学系统业务领域：（1）半导体激光业务以
44、高功率半导体激光元器件为基础，分为开 放式器件、光纤耦合模块、医疗美容器件和模块、工业应用模块、预制金锡材料等； （2）激光光学业务主要包括光束准直转换系列（单（非）球面柱面透镜、光束转换 器、光束准直器、光纤耦合器）、光场匀化器、光束扩散器、微光学透镜组、微光学 晶圆等；（3）汽车应用业务主要包括激光雷达面光源、激光雷达线光源、激光雷达 光源光学组件等；（4）光学系统业务主要包括固体激光剥离线光斑、固体激光退火 线光斑等多种光学系统。2. 决策层2.1. 硬件芯片：智能驾驶核心智能驾驶汽车芯片按照产品功能可以分为三类：第一类是 ADAS 芯片。ADAS 意为高级驾驶辅助系统，用于实现 L1-
45、L2 级别的辅助 驾驶功能。目前智能驾驶汽车芯片的主要市场集中在 ADAS 驾驶辅助领域。第二种是基于 GPU 的智能驾驶汽车芯片。目前 Mobileye、英伟达和特斯拉等公司 推出商用产品。第三种是支持智能驾驶功能的外围芯片，如 5G 芯片、V2X 芯片、数字座舱芯片、 虚拟仪表芯片、信息安全芯片、胎压监测芯片和域控制器芯片等。这些芯片起到为 智能驾驶提供辅助、支持的作用。2.1.1. 智能驾驶芯片的发展趋势CPU、GPU、FPGA、ASIC 将依次成为智能驾驶芯片的发展趋势。过去汽车的电控 单元 ECU 使用 CPU，随着数据量的提升，传统 CPU 的算力不足以支撑，因此 GPU 逐渐开始
46、替代 CPU。由于智能驾驶需要进行大量的计算处理，算力需求进一步增加， FPGA 与 GPU 相结合成为当前的主流方案；着眼未来，当现有方案难以支撑计算需 求的时候，ASIC 或将成为未来的发展方向。对于 L0/L1 级系统，传统的车规级 CPU 即可满足需求；对于 L2 至 L3 级别，目前 采用的主流方案是 FPGA 和 GPU 相结合，但是 FPGA 芯片硬件编程复杂性太高， GPU 算力也强，但功耗和价格太高，不适合大规模量产，因此仍需要进一步发展。2.1.2. 竞争格局智能驾驶芯片行业参与者较为多样化。有以恩智浦、德州仪器为代表的传统汽车芯 片厂商，有英特尔、高通、英伟达等电子芯片巨
47、头，有以特斯拉为代表的车企，以 及以地平线、芯驰科技为代表的创业公司。英特尔、英伟达等是较早布局智能驾驶芯片的企业，目前占据了全球智能驾驶芯片 市场的较大份额，从市场份额出发，属于汽车芯片市场的第一梯队。英伟达定位在 L3 及以上等级的智能驾驶，作为 GPU 的发明者，在汽车主控芯片的 GPU 市场处于垄断地位，常年保持 70%的市场占有率。目前英伟达的 Orin 芯片是 技术最为成熟的智能驾驶域控制器芯片，在 L2+以上的智能驾驶领域具有较大的技 术优势，目前国内的主机厂要进行 L3 与 L4 级别的智能驾驶的开发基本只能选择英 伟达的芯片。目前奥迪车型、特斯拉前期车型、小鹏、威马，以及大量
48、的主流新能 源乘用车都是基于英伟达的 Xavier 或者 Orin 芯片，算力级别主要是 30TOPs，2022 年推出的蔚来 ET7、小鹏 G9 等高端车型可能高达 500-1000Tops。高通和华为位于第二梯队。高通与英特尔、英伟达同属世界芯片巨头，但是高通在 智能驾驶芯片领域相较于竞争对手少了筹码。2016 年，高通拟以 440 亿美元天价收 购半导体公司恩智浦（NXP），并申请 9 个国家的反垄断批准。但因未获得中国地区 的反垄断批准，最终高通的收购计划落空，向恩智浦赔付 20 亿美元解约费。在智能 驾驶领域，高通于 2020 年 1 月推出了 Snapdragon Ride 平台，
49、可提供不同等级的算 力，包括以小于 5 瓦的功耗提供的 L1 级别的 10 TOPS 算力，以及 100 多瓦功耗、 700 TOPS 算力的配置下，整个系统的功耗差不多会在 100 多瓦左右，但这更多是瞄 准 2023 年之后的车型。不过高通凭借在通信及消费电子领域的优势，基于智能手机 芯片的经验，成为智能座舱芯片领域的行业龙头。长城汽车车载智能芯片由高通公司负责，长城汽车在 2022 年推出的高端车型上将 会率先采用高通 Snapdragon Ride 平台，应用到其智能驾驶系统中。长城汽车的另一 个合作伙伴是华为，其将为长城汽车提供以 MDC 为基础的高算力智能驾驶计算平 台。华为面向智能驾驶领域推出多款 MD