JavaScript is required

激光雷达

汽车之眼

智能驾驶分为感知、决策、控制三大核心环节。要想实现智能驾驶,首先就是让车看清楚周围的环境。目前主要的感知方式包括但不限于:超声波雷达 、高精度地图、摄像头、毫米波雷达、激光雷达等。

现阶段智能驾驶已发展至L2+/L3阶段, L3级是自动驾驶等级中的分水岭, 其驾驶责任的界定最为复杂,在自动驾驶功能开启的场景中,环境监控主体从驾驶员变成了传感器系统,驾驶决策责任方由驾驶员过渡到了汽车系统。方案分为视觉主导和雷达主导:以摄像头为核心传感器的视觉方案壁垒高筑,特斯拉一枝独秀;以激光雷达为主导的方案尚处成长期,目前LiDAR厂家分为“从机械式起步、逐渐向固态过渡”和“直接瞄准半固态/固态”两种参与风格。

激光雷达(LiDAR)作为智能驾驶“感知、 决策、控制”三大核心环节之首的感知层传感器,被誉为“汽车之眼”。

激光雷达是激光探测及测距系统的简称,它是用激光器作为发射光源,采用光电探测器技术手段的主动遥感设备,是激光技术与现代光电探测技术结合 的先进探测方式,由发射系统、接收系统、信息处理等部分组成。激光雷达根据技术路径细分可分为机械式、混合固态、固态式三种类别; 机械式发展较早,技术成熟度高;固态式在性能、成本上要优于机械式,但技术上有待突破; 当前对于激光雷达的评判标准集中在车规级、可量产、低成本三个方面,固态激光雷达体积小、整体量产成本和量产难度较低,容易在技术成熟后产生 可大规模应用的市场价格。

激光雷达产业链上游主要有发射器、接收器、扫描器和信息处理四个模块。发射器模块包括分束器,扩散片,准直镜和激光器,更为核心的是VCSEL(垂直腔面发射激光器);接收器模块包括分束器,滤光片,透镜和光电探测器;扫描器模块包括微振镜,扫描镜和电机;信息处理模块包括模数转换器,FPGA和放大器。 产业链中游为激光雷达公司,可分为机械式、半固态(转镜、棱镜、MEMS)、纯固态 (OPA、Flash)。其中,机械式代表公司为 Velodyne、禾赛科技 等;半固态式代表公司为法雷奥、华为、大疆等;固态式的代表公司为 TetraVue。产业链下游主要有测绘和导航两个模块,测绘包括高精度地图,地形勘测和自然勘测,导航模块包括ADAS,无人机和机器人。

激光雷达行业深度解读纪要:技术路线快速收敛,出货量指数级增长,明年出货量预计将增长到200万以上,2025年预计突破500万,2026年预计突破1000万

一、需求端

激光雷达在智能驾驶中的应用近两年备受关注,尤其是21年底,广州车展很多新车都配备了激光雷达,例如理想L9、长城机甲龙等,当时算是激光雷达0-1,所以2021年底激光雷达有一波大的炒作。但是到2022年由于疫情影响,智能驾驶的发展低于预期,导致雷达全年出货量比较少,只有14万颗。今年智能驾驶发展大超预期。华为今年来回归后,把智能驾驶成本卷到20万的车型。今年城市NOA实现0-1。今年上市的新车基本都配备了NOA自动驾驶,NOA我们认为即对应L3自动驾驶,标配两个东西,高算力芯片(主要是英伟达Orin)+激光雷达。

激光雷达今年出货量实现了指数级提升,但是今年为什么没炒?年初AI爆发以及特斯拉配备4D毫米波雷达,所以市场认为未来会采用纯视觉的方案。但是我们认为自从特斯拉配备4D毫米波雷达之后,全视觉方案的路径就已经有变化。因为4D毫米波雷达和激光雷达本质上是一个东西,都属于主动探测,进行纯视觉方案的补充。因为摄像头在强光、鬼探头、雨天等场景下存在缺陷。到了城市NOA阶段,纯视觉方案很多复杂场景无法解决。而4D毫米波雷达本身精度不会太高,最多只能等效于16线激光雷达,激光雷达目前基本在128线左右,所以激光雷达的性能优势更优。

成本角度看:去年行业是0-1,激光雷达价格较高,ASP 3000+,而且都是35-40万车型配备。今年上车雷达价格已经降到2500-2600元,明年禾赛还会推出低性能雷达,成本只需200-300美金,降本速度非常快。而4D毫米波雷达目前成本也在1000块以上。所以从性价比角度来看,激光雷达性价比较高。

今年所有车企都上了城市NOA(激光雷达)且价格下沉到20w左右。明年预计会降到20w以下,因为明年零跑C16(17-19w)智驾版将会配备一颗禾赛的激光雷达。而20w左右的价格带是电动车的主力车型,所以明年城市NOA会加速渗透,激光雷达也会加速渗透。

单车价值量:L3立法之后会明确责任方的问题,所以我们预计车厂为了安全性提升和品牌影响力,会提高激光雷达的配置量。目前单车配备1-2个激光雷达,后续到了L3之后,可能还会增加两个补盲雷达,单车会配备3-4个激光雷达。

今年车企降本比较多,汽车行业要么看智能化带动整车厂销量提升,要么看上游增量如激光雷达、激光大灯、光场屏、AR-HUD等。特别是激光雷达,被认为是实现NOA(自动驾驶系统)的必需传感器,具有巨大的增量潜力。预计一旦L3级别自动驾驶立法通过,将推动基础设施建设包括车路协同V2X,从而进一步推动自动驾驶发展。所以前段时间国家推出了L3试点,我们预计明年L3立法可能会正式出台,将会显著提升对于激光雷达的需求。

定点情况:目前主要五家激光雷达企业瓜分市场,包括禾赛、速腾、图达通、华为、探维。目前速腾、禾赛定点较多

速腾聚创:应用于多个汽车品牌的车型。例如,上汽智己的LS6全系标配速腾激光雷达,售价约20万元,自2023年9月开始销售。此外,小鹏的G6搭载两个速腾激光雷达,售价为24万元,支持城市NOA。广汽子品牌的昊铂HT智驾版标配三个速腾激光雷达。比亚迪的仰望U8和U9标配三个激光雷达。长城和问界的多款车型也使用了速腾的激光雷达,其中智驾版标配一个且选配率很高。极氪007车型标配一个速腾激光雷达,并计划于明年1月开始交付。近期速腾激光雷达的销售迅速增长,每月上车量已达4万个,预计在2023年第四季度出货量将超过15万个。因此,预计速腾今年的激光雷达出货量将达到20万颗,明年有望达到大几十万颗。

禾赛科技:禾赛为理想汽车的L7、L8、L9等车型提供激光雷达,其中L7 max、L8 max版本标配,选配率达到20%以上。新车型L6、mega和M9也将搭载禾赛激光雷达。禾赛还开始向其他车型提供激光雷达,如路特斯和零跑C10。零跑计划在明年推出C16,预计售价17至19万元,标配1个激光雷达并支持城市NOA功能。另外,广州车展上发布的比亚迪、哪吒、小米、一汽红旗E001等新车型也配备了禾赛激光雷达。禾赛激光雷达在中国市场表现强劲,截止到10月的单月销量达到2.9万个,Q3总销量约4至5万个,预计Q4将翻倍增长。考虑到未来新车型的销售,预计禾赛明年的出货量将达到大几十万个。禾赛对外口径是明年预期50万个。今年是25万个,其中ADAS大约20万个。我们预计能超出50万个,今年Q4包括明年每个季度都会超出预期。

图达通:主要为蔚来汽车提供雷达。目前,蔚来汽车的全系车型都标配了一个雷达。为了降低成本,蔚来推出了两个子品牌,阿尔卑斯和萤火虫,它们的车型价格相对较低。明年,图达通计划推出一款低性能版雷达,将其用于子品牌车型。图达通计划开发905nm雷达,以替代目前使用的1550纳米雷达。

华为:华为激光雷达最近刚开始量生产,目前主要用于阿维塔12、智界S7和奇瑞星纪元。

探维科技:国内第五家量产上车的雷达企业,用于合创V09。

国内的雷达发展进展相对较快,而国外的进展则较慢:

Innoviz:是进展最快的雷达企业,最近刚开始量产,主要供应给宝马的全新7系高端车型。预计2025年为大众提供激光雷达。

Luminar:目前在定点供应方面可能遇到了一些挑战;

法雷奥:获得了奔驰、奥迪等车企的定点。法雷奥是海外雷达市场上有望迅速上量的企业。预计海外车型将陆续开始使用雷达,2025年或2026年开始大规模上量。

最近广州车展备受关注:几乎所有展出的车型都配备了激光雷达。根据中国新能源汽车的月销量数据和搭载激光雷达车辆的数量,今年10月城市noa渗透率大约为7.3%。明年随着广州车展推出新车型量产,预计城市noa渗透率将呈指数级增长。因此今年是城市NOA加速渗透的第一年,而在接下来的三年内,即从明年到2026年,我们将迎来一个非常迅速的渗透增长。且立法一定会跟进。

雷达市场格局:10月国内已经上车约9.2万台。总的来说,雷达的上车量正在迅速增加,这是产业大趋势。展望未来市场格局,我们认为禾赛和速腾有望成为市场的领导者,其中速腾、禾赛位列前二,华为位列第三,而图达通可能排名第四。至于海外市场,我们认为Innoviz和法雷奥有望放量,主要供应国外车企。总体而言,智能驾驶的发展在国内市场领先,而在海外市场可能滞后两三年。

二、供给端

过去两年内,自动驾驶激光雷达的发展路径曾存在一些争议,但现在我们认为这一路径已经相对明确,并且有望成为未来的主流方案。

首先,主雷达主要采用半固态激光雷达(905nm+转镜)。在此方面,曾有一些分歧,包括对于波长的选择,分为905纳米和1550纳米,以及扫描方式的选择,分为MEMS和转镜。在过去,市场普遍认为1550纳米将取代905纳米成为主雷达的应用,但实际上,这两年大多数制造商逐渐收敛到了905纳米。图达通也计划推出905纳米的方案,因为从安全制动的角度来看,905纳米完全可以满足车辆的紧急刹车距离需求且成本更低。此外,过去存在一种担心,即905纳米激光雷达对人体有害。然而,只要满足了安全标准,这种担忧实际上是多余的。因此,从波长的角度来看,905纳米已经成为最终方案。

另一个争议涉及到扫描方式,包括MEMS和转镜。一度市场普遍认为MEMS会成为主流,因为它是半导体工艺制造的微振镜,看似成本更低。然而,实际情况是转镜成为了主流,主要原因在于,激光雷达使用的MEMS微振镜口径较大,但在极端振动条件下使用时,良率较低。未来的主前向雷达配置我们认为将采用905纳米+转镜的组合。

关于补盲雷达:主要采用Flash方案。Flash雷达成本较低,大约在1000元左右,而且未来成本还会进一步降低。然而,Flash雷达有其限制,无法看得太远,最远只能覆盖约50米左右的距离,因此它的主要应用场景是在补盲点。目前,只有小米和极氪001这两款车型上装配了补盲雷达。车厂一般不愿意使用补盲雷达,因为一到两个前向探测雷达通常可以解决许多问题。然而,一旦L3立法生效,我们预计车辆制造商将根据安全性要求再增加两个补盲雷达。因此,在L3和L4自动驾驶立法之后,补盲雷达将有更广泛的应用。目前,大多数车辆配备了1到2个前向探测雷达,采用的主要方案是905纳米激光雷达加转镜。

从成本角度来看,今年雷达企业的成本结构大致分为四个核心部分,总体而言,雷达的毛利率较低,不到20%。控制成本的主要雷达部分成本约为2000元左右,其中光学部件占比约为30%,达到600元左右。

主雷达bom成本拆分:

1)光学部件是雷达的关键组成部分:目前国内企业做得最好,其中最昂贵的是转镜,国内只有三家能够量产上车,这部分的成本占据了光学部件总成本的一半。其次是接收镜头,由于需要收集光线,口径较大,因此镜头的成本较高,约为100多元。接下来是视窗片,即激光雷达的保护窗,它不仅仅是一个简单的罩子,还在表面镀有一些ITO导电膜,具备加热功能,可以保持内外温度一致,以提升光学性能,这一部分成本约为100元。

发射镜头的成本约为四五十元。最后,还有一些零部件,如反射镜、滤光片等,这些零部件的成本较低,大约为几十元。总的来说,转镜、接收镜头、视窗片和发射镜头是成本较高且相对较难制造的部分,而其他零部件的成本较低。雷达成本每年都在持续降低,通常每年可以实现10%的降本率,今年可以达到15%的降本率。光学部件的成本降低规律是:随着产量翻倍,成本下降15%。因此,随着产量的增加,光学部件的成本预计每年将降低10%至15%。

2)接下来的重点是主控芯片环节:之前主要是用高性能FPGA,但现在各家都在自研主控SOC。标准化的SOC可以显著降低成本。目前来看,单个芯片的价格仍然很高,大约在400到600元,仅次于光学部件。之前大家都在使用赛灵思的FPGA。对于明年的情况,头部雷达企业均将自研SOC。现在,雷达企业越来越多地自研主控芯片,FPGA的使用越来越少。因此,相关成本也在逐渐降低。随着主控自研芯片的规模化生产,成本下降速度加快。

3)接收端的芯片一般使用SPAD、APD或SiPM:目前,接收端芯片大多使用安森美、索尼或滨松光子的芯片,但这些也相对昂贵。目前国内企业难以参与这一市场。这些芯片的单价大约在三四百元,多数采用日系产品。这是一个非常关键的核心部件。

4)发射端芯片:通常使用VCSEL或EEL。尽管有些国内企业也在此领域努力,但之前主要依赖海外供应商。例如,禾赛之前使用的VCSEL是Lumentum的产品,速腾则主要使用欧司朗的EEL。禾赛计划自研VCSEL,因此明年的雷达系统预计将基于自研VCSEL。发射端芯片的成本降低速度很快,每年可以减少二三十甚至更多百分比。因此,成本降低的核心在于芯片层面,包括主控SOC、接收和发射芯片。量产后,成本降低会更加明显。此外,雷达企业如禾赛会基于自研芯片进行生产,这样成本优势会更加明显。

补盲Flash雷达的价格可能会更便宜一些,我估计成本大概在1000元左右。因为它没有扫描部件,光学部件的成本略有下降,约300元左右。接收端的SPAD价格在300元。补盲雷达主要基于VCSEL,成本可能在100-200元。剩下的就是主控芯片了,大概200-300元。

从成本角度分析,目前主雷达的成本控制在2000元左右,其中光学部件占整体成本的30%,大约600元。光学部件领域,中国企业表现出色,转镜是其中成本最高的部分。主控芯片是另一大成本组成部分,其中FPGA芯片较贵,但随着转向自研SOC,成本有望降低。接收端芯片目前主要采用日系产品,发射端芯片成本相对较低,国内企业在这一领域有所发展。随着产量的增加,光学部件和芯片成本预计将进一步降低。补盲Flash雷达的成本相对较低,估计在1000元左右。整体来看,未来雷达行业的成本结构和技术选择将继续优化,以适应自动驾驶技术的发展需求。

概念股:

滤光片、棱镜
水晶光电002273
为激光雷达提供传统的棱镜模组、提供光学的窄带滤光片等相关产品,激光雷达罩产品目前已获得一家客户的量产订单并小批量生产中。
巨星科技002444
欧镭激光基于mems、激光等技术,研发生产销售激光投影显示模组、车用3D激光雷达、机器人用2D3D激光雷达,移动测绘设备等产品。2017年1月,欧镭激光首次面向海外企业重磅推出了Toucan系列的2D、3D-16线激光雷达两款新品。Toucan系列激光雷达产品由欧镭激光开发,包括核心光电引擎模块及驱动,产品可广泛应用于机器人(300024)、AGV、无人驾驶等领域。
万集科技300552
在光学结构、激光发射、接收电路设计等方面具有多年的技术积累和储备。公司关于激光雷达产品,已经累计获得专利 237 项,应用领域涵盖自动驾驶、智能交通、机器人等多个市场。在广州世界智能汽车大会上,发布其混合固态128线车规级激光雷达,标志着公司在前装车规级激光类的布局进一步完善。除机械式激光雷达之外,在更加先进的MEMS激光雷达及硅基全固态激光雷达领域,公司同样具有深度的布局和积累。
LBO&BBO非线性光学晶体、激光器
福晶科技002222
配合华为开发通讯及激光雷达用的光学元件。
腾景科技688195
产品主要应用于反射镜、偏振分束器、玻片、组合件、模压玻璃的所需的元件(属于光学元件),下游客户包括禾赛,镭神,Aurora等
转境
永新光学603297
公司积极把握激光雷达车载应用的行业机遇,已先后与Quanergy、禾赛、Innoviz、麦格纳、Innovusion、北醒光子等激光雷达领域国内外知名企业建立合作,公司自主研发生产的车载激光雷达产品最终将应用于乘用车、商用车及无人驾驶等领域。
无刷电机
鸣志电器603728
激光雷达转镜和棱镜方案都是需要无刷电机带动扫描模块旋转。和Waymo合作开发激光雷达,参与了海内外多个项目包括华为/蔚来激光雷达的招标,目前已经定点若干个。
VCSEL激光器
炬光科技688167
供应发射模组(面光斑、线光斑)及光学元件,模组客户包括HW、大陆,光学元件客户包括Velodyne、luminar等
EPS电机
湘油泵603319
控股子公司东兴昌科技是造车新势力蔚客户激光雷达旋转电机的独供,公司今年也开始华为、大疆(小鹏的激光雷达供应商)进行送样验证。
车载镜头
联创电子002036
公司与激光雷达制造企业在机械式激光雷达的接收端和发射端镜头领域展开了合作。
玻璃晶圆
蓝特光学688127
主要为激光雷达整机企业提供非球面透镜
VCSEL、硅光芯片
长光华芯688048
供应发射芯片(VCSEL),预计年内过车规认证,客户包括禾赛科技、HW
维科精密301499
雷达清洗模块已获得博世定点,2024年开始放量,单车价值量200+,
日盈电子603286
公司目前拥有激光雷达清洗相关产品,已获多家Tier1、Tier2定点,并实现小批量供货。