激光雷达行业专题报告：激光雷达或于2021年迎加速发展.pdf

1、UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 1 1杰赛科技杰赛科技(002544 SZ,增持增持): 军品持续高景气，军品持续高景气， 民品打造新动能民品打造新动能2020.12 2通信通信: 5G 建设超规划完成，加速应用发展建设超规划完成，加速应用发展 2020.12 3威胜信息威胜信息(688100 SH,增持增持): 智慧公共事业的智慧公共事业的 数字化“数字化“工程师” 工程师” 2020.12 激光雷达或于激光雷达或于 2021 年迎加速发展年迎加速发展 激光雷达行业专题报告 激光雷达行业或将于激光雷达行业或将于 2021 年迎来加速发展期年迎来加速发展期 激

2、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，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年全球规模有望突破百亿美元 激

3、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

4、头入局，产业生态边界有望拓展；海外巨头入局，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

5、 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

6、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) 8 18 29 19/1220/0220/0420/0620/0820/10 (%) 通信通信设备制造沪深300 一年内行业一年内行业走势图走势图 相关研究相关研究 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 2 正文目录正文目录 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

7、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、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

9、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 3 图表 26： 全球应用于 Robotaxi/Robotruck 激光雷

10、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

11、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 4 核心观点核心观点 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

12、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 5 激光雷达：自动驾驶汽车之眼激光雷达：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

13、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。 图表图表1： 工信部汽车驾

14、驶自动化分级工信部汽车驾驶自动化分级 分级分级 名称名称 车辆横向和纵向运动控制车辆横向和纵向运动控制 目标和时间探测与相应目标和时间探测与相应 动态驾驶任务接管动态驾驶任务接管 设计运行条件设计运行条件 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 ，

15、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

16、：摄像头、超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达。 图表图表2： 自动驾驶中常用的传感器自动驾驶中常用的传感器 资料来源：Yole，华泰证券研究所 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 6 图表图表3： 自动驾驶常见传感器对比自动驾驶常见传感器对比 传感器传感器 优势优势 劣势劣势 最远距离最远距离 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摄像

17、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。 图表图表4： 车载摄像头应用场景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，

18、难以实现全天候 的工作。 毫米波雷达：环境的适应性更强毫米波雷达：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 7

19、图表图表5： 博世毫米波雷达结构示意图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：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

20、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，

21、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 8 图表图表6： 车载激光雷达发展路线图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 图表图表7： 不同技术路线激光雷达优缺点比较不同技术路线激光雷达优缺点比较 技术路线技术路线 优点优点 缺点缺点 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

22、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。 图表图表8： 车载激光雷达四大组成要素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 UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQ

23、x 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

24、，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。 图表图表9： 激光雷达主要光源介绍激光雷达主要光源介绍 类型类型 波长波长 主要供应商主要供应商 激光雷达技术路线激光雷达技术路线 终端用户终端用户 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

25、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 （IIVI 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 图表图表10： 欧司朗四通道激光器（边发射激光器）产品欧司朗四通道激光器（边发射激光器）产品 图表图表11： 垂直腔面发射激光器（

26、垂直腔面发射激光器（VCSEL）结构示意图）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 10 图表图表12： 激光雷达主要激光雷达主要探测器探测器介绍介绍 分类标准分类标准 探测器类型探测器类型 工作波长工作波长（nm） 峰值探测波

27、长峰值探测波长（nm） 成本成本 材料体系 硅探测器 3001100 80020 低 InGaAs 探测器 9001700 155020nm 高 器件结构 PIN 3001100/9001700 80020/155020nm 低 APD 3001100/9001700 80020/155020nm 高 SPAD 3001100/9001700 80020/155020nm 高 SiPM 3001100/9001700 80020 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 图表图表13： InGaAs/InP 单光子探测阵列结构示意图单光子探测阵列结构示意图

28、 图表图表14： 硅光子倍增管硅光子倍增管外观示意图外观示意图 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）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。 图表图表15： 谷歌无人车示意图谷歌无人车

29、示意图 图表图表16： Velodyne 64 线机械式激光雷达结构示意图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 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

30、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。 典型技术方案分析典型技术方案分析Velodyne 128 线机械式激光雷达线机械式激光雷达 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

31、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。 图表图表17： Velodyne 不同激光雷达性能参数不同激光雷达性能参数 产品类型产品类型 16 线线（VLP-16） 32 线线（HDL-32） 64 线线（HDL-64） 128 线线（VLS-128） 价格（美元） 4000 30000 75000 探测距离（m） 100 80100 120 300 水平视角参数 水平可视角 360 ， 最小 角分

32、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 0.33 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 L

33、iDAR 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。 图表图表18： MEMS 微振镜工作原理微振镜工作原理 图表图表19： 电磁驱动电磁驱动 MEMS 结构图结构图 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 12 图表图表20： MEM

34、S 微振镜分类微振镜分类 驱动方式驱动方式 驱动原理驱动原理 驱动电压驱动电压 驱动力驱动力 谐振频率谐振频率 扫描范围扫描范围 功耗功耗 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

35、括英飞凌（IFX GR）收购的 Innoluce（未上市） 、台湾 OPUS（未上市） 、 美国 Mirrorcle（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）

36、、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 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

37、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） 。 图表图表21： OPA 激光雷达激光雷达工作原理工作原理 图表图表22： Quanergy OPA 激光雷达外观图激光雷达外观图 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 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，

38、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，F

39、lash 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）

40、 、 Leddar Tech （未上市） 。 图表图表23： Flash 激光雷达激光雷达工作原理工作原理 图表图表24： Ouster Flash 激光雷达外观图激光雷达外观图 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 14 市场规模：市场规模：2024 年全球年全球 LiDAR 市场有望突破百亿美元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

41、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，

42、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。 图表图表25： 全球激光雷达市场规模（亿美元）全球激光雷达市场规模（亿美元） 图表图表26： 全球应用于全球应用于 Robotaxi/Robotruck 激光雷达市场规模激光雷达市场规模 （亿美元）（亿美元） 资料来源：全球激光雷达行业独立市场报告，2020（FrostSullivan），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，20

43、20（FrostSullivan），华泰 证券研究所 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0 20 40 60 80 100 120 140 160 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% 0 5 10 15 20 25 30 35 40 2017年 2018年 2019年 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 全球激光雷达在Rob

44、otaxi市场的应用（亿美元） YoY UDAwMDE3MDY3NTIwMjAxMjI5MTYwMDQx 15 2021 年或年或成为成为激光雷达产业加速发展的激光雷达产业加速发展的开端开端之年之年 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

45、的变化，2021 年行业或迎来加速发展期。 图表图表27： Gartner 2019 年汽车电子技术发展曲线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 （GOOGLE US） 、 百度（BIDO US） 、亚马逊（AMZN

46、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。 图表图表28： 完全无人驾驶的两种发展路径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 16 车企扎堆在车企扎堆在 2021 年展示激光雷达相关技术年展示激

47、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 11 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。 图表图表29： 主要车企激光雷达技术

48、进展主要车企激光雷达技术进展 公司名称公司名称 事项事项 宝马 计划在 2021 年推出的 L3 级自动驾驶汽车 iNext 中使用 Innoviz 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：C114，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华为入局激光雷达，低成本方

49、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。 图表图表30： 华为于今年华为于今年 12 月发布期其车规级激光雷达产品月发布期其车规级激光雷达产品 图表图表31： 华为车规级激光

50、雷达主要技术参数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海外激光雷达公司通过 SPAC 登陆美股，加速资产证券化进程登陆美股，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、 Innoviz、 Aeva （未上市） 、 Ouster （未上市） 等， 近期， 相关公司相继规划通过 SPAC （Special Purpose Acquisition Company） 方式上市，我们认为海外激光雷达公司加速资产证券化进程，有望借助资本市场力量加速 自身业务发展，推动产业成熟。 U