中金：车载激光雷达推动L3九州证券官+自动驾驶 有望成为千亿元赛道

摘要

咱们为什么主张商场开端重视激光雷达？1)从技能上看：激光雷达推进L3+主动驾驭的完结。L3主动驾驭可以完结高速路段/市区缓行路段等特定场景的主动驾驭，相较L2主动驾驭存在显着技能进步。激光雷达相较摄像头、毫米波雷达等环境监测传感器具有3D建模、全天候勘探等优势，在现在技能条件下，激光雷达是完结L3+主动驾驭技能的捷径。2)从时刻上看：L3智能驾驭轿车有望2021年批量发布，有望带动激光雷达在2022年规划量产。近期，咱们看到奔驰、本田、小鹏、蔚来、北汽新能源、长城等整车厂均将在近两年内接连发布L3主动驾驭轿车，其间绝大多数车型都将选用激光雷达。3)从商场空间上看：中短期激光雷达商场有望抵达百亿元等级。咱们经过假定L3+主动驾驭浸透率/均匀每车搭载激光雷达数/激光雷达价格等要害参数，测算出2021E/2022E/2023E/2024E/2025E我国激光雷达商场规划有望抵达55.53/116.59/190.95/303.35/378.76亿元。全球激光雷达商场规划有望抵达158.66/291.47/424.33/758.37/1,082.18亿元。此外，咱们以为未来跟着量产激光雷达本钱的下降，出于安全考虑激光雷达有望成为中高端轿车标配，车载激光雷达商场规划有望进一步扩展。

咱们以为车载激光雷达技能途径仍未收敛，咱们试对激光雷达三大中心零部件(激光发射器/激光勘探器/扫描部件)长时刻技能演进趋势做必定评论：1)激光发射器：短期看好905nm发射器，长时刻看好1550nm发射器。905nm激光波长挨近可见光，出于维护行人眼睛意图，905nm激光雷达无法大功率作业因而勘探间隔受限。而1550nm激光可以在抵达视膜之前很好地被眼球通明部分吸收，因而能以更大功率作业，取得更远勘探间隔。2)激光勘探器：短期看好Si勘探器，长时刻看好InGaAs勘探器。InGaAs作为衬底材料的激光勘探器才可以有用接纳1550nm激光，和1550nm激光发射器构成较好适配。3)扫描部件：短期看好转镜/MEMS计划，长时刻看好FLASH/OPA等纯固态及FMCW计划。纯固态及FMCW激光雷达具有愈加契合车规要求、出产本钱更低一级优势，更利于规划量产。

危险

激光雷达浸透率进程不及预期；职业竞赛格式改变；主动驾驭方针敞开不及预期。

正文

为什么主张商场开端重视激光雷达？

从技能上看：激光雷达推进L3+主动驾驭的完结

当时市面上的干流智能驾驭车辆根本为L2级，这类车以具有拥堵辅佐驾驭(TJA，TrafficJamAssist)、智能巡航辅佐(ICA，IntelligentCruiseAssist)、主动泊车(PA，ParkingAssist)等功用为典型代表。L3主动驾驭可以完结高速公路、市区缓行路段等特定场景的主动驾驭，由体系担任驾驭操作和周边监控，相较L2主动驾驭技能存在显着进步，咱们以为L2等级智能驾驭和L3等级主动驾驭之间存在显着的分水岭。

图表：SAE与我国主动驾驭分级规范

材料来历：SAE，工信部，中金公司研讨部

主动驾驭可分为感知、决议计划、履行三大进程，其间感知首要由装置在轿车上的各类环境监测传感器完结。视觉计划日趋老练，激光雷达缘何必要？咱们以为光学传感器、毫米波雷达、激光雷达等不同品种的车载传感器在本钱、抗恶劣气候才能、勘探间隔、精度、辨认才能、暗光环境等不同维度彼此弥补。

图表：不同车载传感器特性比照

材料来历：OFweek，中金公司研讨部

图表：纯视觉计划存在坏处，为小众挑选

材料来历：百度官，奥迪官，中金公司研讨部

从时刻上看：2021年L3主动驾驭轿车有望批量发布，2022年激光雷达有望规划量产

现在，奥迪(Audi)已有搭载激光雷达的Level3主动驾驭轿车量产。奥迪A8运用了1颗法雷奥(Valeo)出产的Scala1激光雷达作为传感器。除奥迪外，咱们看到许多车企将接连在2021年前后发布L3主动驾驭轿车，其间绝大多数都将搭载激光雷达：

奔驰：奔驰新一代S级搭载1颗法雷奥16线激光雷达Scala2，已于2021/1上市。

本田：本田LEGEND搭载5颗激光雷达，公司计划该款车型1Q21上市。

小鹏：小鹏新一代P7搭载Livox(览沃)激光雷达，单颗该类型激光雷达具有120°水平FOV，150米远的勘探间隔(10%反射率条件下)。小鹏新一代P7现在现已开端预售。

蔚来：蔚来ET7搭载Innovusion(图达通)激光雷达，单颗该类型激光雷达具有120°水平FOV，等效300线分辨率，公司计划该款车型2022年上市。

北汽新能源：北汽新能源ARCFOX(极狐)HBT搭载3颗华为激光雷达，单颗该类型激光雷达具有120°水平FOV，150米远的勘探间隔，公司计划该款车型2021年上市。

长城：长城WEY搭载Ibeo激光雷达，公司计划该款车型2021年上市。

图表：各大主机厂主动驾驭时刻表——高级级渐行渐近

材料来历：各公司官，佐思汽研，中金公司研讨部

从商场空间上看：车载激光雷达商场有望抵达千亿元等级

假定#1:我国轿车出货量全体保持安稳，L3+主动驾驭浸透率快速进步

依据中汽协及Yole数据，2020年我国乘用车销量2,018万辆，商用车销量509万辆。参阅中金轿车组观念，咱们以为我国轿车出货量将全体保持安稳。咱们估计2021E/2022E/2023E/2024E/2025E我国乘用车出货量2,361/2,432/2,505/2,580/2,657万辆，估计2021E/2022E/2023E/2024E/2025E我国商用车出货量458/474/490/507/525万辆。

图表：2020-2025E我国乘用车/商用车出货量(含猜测)

材料来历：中汽协，Yole，中金公司研讨部

咱们以为跟着主动驾驭技能的老练以及新时代下整机厂将主动驾驭作为轿车卖点之一，L3+主动驾驭轿车的比例估计将逐步进步。咱们估计我国2021E/2022E/2023E/2024E/2025EL3主动驾驭浸透率为2.8%/6.2%/9.8%/14.4%/19.0%，L3主动驾驭轿车包括了L3乘用车和L3商用车，其间L3乘用车在L3主动驾驭轿车中占有较高比例。咱们估计我国2022E/2023E/2024E/2025EL4/L5主动驾驭浸透率为0.3%/0.6%/1.5%/3.2%，L4/L5主动驾驭轿车包括了L4/L5乘用车(不包括无人出租车)、L4/L5商用车、无人出租车，咱们以为无人出租车将成为首先起量的L4/L5轿车，然后驱动其他L4/L5车型起量。

图表：2020-2025E我国主动驾驭浸透率(含猜测)

材料来历：智妍咨询，中金公司研讨部

假定#2:L3主动驾驭轿车或调配3颗激光雷达，L4/L5主动驾驭轿车或调配4颗激光雷达

不同的主动驾驭运用场景需求装备不同数量的激光雷达。依据Velodyne、华为等公司发表的计划，咱们以为干流的技能计划为：L3主动驾驭乘用车/商用车调配3颗前向激光雷达，L4/L5无人出租车调配4颗激光雷达用于搜集车身四个方位的路况数据，L4/L5主动驾驭乘用车/商用车也采纳相似L4/L5无人出租车的计划调配4颗激光雷达。

图表：不同计划装备的激光雷达数量

材料来历：Velodyne公司公告，中金公司研讨部

假定#3:跟着激光雷达产业链的老练，产品价格将出现下降趋势

车载激光雷达终究本钱由轿车购买者(顾客、运送公司、主动驾驭出租车公司)承当，因而轿车购买者对激光雷达价格存在必定的敏感性。因而价格要素是当时影响激光雷达大规划遍及的首要原因之一。咱们以为跟着MEMS、纯固态技能的老练，激光雷达价格有望产生大幅下降，而激光雷达价格下降促进激光雷达出货量进步将进一步为激光雷达带来规划效应促进其本钱下降。结合草根调研，咱们估计当时可量产激光雷达的均匀价格约为$1,000，并依据产业界预判估计到2023年左右激光雷达均匀价格有望下降至$500。

图表：激光雷达价格趋势

材料来历：Livox官，中金公司研讨部

测算成果：车载激光雷达商场规划有望千亿元，优质赛道具有重视价值

依托以上假定，咱们对国内及全球车载激光雷达商场规划进行了详细的测算(详细测算进程如以下图表所示)。咱们测算出2021E/2022E/2023E/2024E/2025E我国激光雷达商场规划有望抵达55.53/116.59/190.95/303.35/378.76亿元。咱们以为现在国外激光雷达遍及率高于国内，而因为我国在方针、产业链等相关要素加持下，我国激光雷达有望首先遍及。咱们估计2021E/2022E/2023E/2024E/2025E我国激光雷达商场在全球商场的占比为35%/40%/45%/40%/35%，然后测算出全球激光雷达商场规划有望抵达158.66/291.47/424.33/758.37/1,082.18亿元。因而，咱们以为激光雷达商场规划有望打破千亿元，然后孕育超越百亿元甚至千亿元市值的公司，该赛道具有较高的出资价值。

图表：我国及全球L3+主动驾驭激光雷达商场规划测算

材料来历：中汽协，Yole，中金公司研讨部

车载激光雷达还有什么更大的商场值得等候？

未来，咱们以为跟着技能水平的进步及产业链的老练，激光雷达本钱将产生显着下降，激光雷达除了满意智能驾驭需求外，也有望推行成为进步轿车驾驭安全的配件。参阅前文猜测，到2023年激光雷达价格有望降至$500。咱们估计，到时出于安全考虑，各整车厂有望将激光雷达列为进步行车安全的规范配件。依据咱们前文的评论，L3+主动驾驭轿车根本上现已装置激光雷达，因而不会供给更大商场，额定的商场首要来自装置激光雷达的L2/L1/L0轿车。咱们测算出2023E/2024E/2025E我国L2/L1/L0轿车激光雷达商场规划有望抵达73.57/81.69/91.75亿元，全球L2/L1/L0轿车激光雷达商场规划有望抵达163.50/204.22/262.14亿元。咱们以为一旦激光雷达开端向L2/L1/L0轿车浸透，将进一步拓展车载激光雷达的商场。

图表：我国及全球L2/L1/L0轿车装置激光雷达商场规划测算

材料来历：中汽协，Yole，中金公司研讨部

激光雷达长时刻技能途径演进评论

激光雷达是由光机器材(opto-mechanics)、无源光器材(passiveoptics)、有源光器材(activephotonics)、光电器材(optoelectronics)等不同零部件组成的杂乱体系。现在，激光雷达技能途径没有收敛，不同的厂家出于技能、本钱、功用等多方面的考虑会选用不同技能功用的零部件推出自己的激光雷达产品。

图表：没有肯定“完美”的计划——车载激光雷达分类方法及优劣势

材料来历：IDTechEx，轿车之心，中金公司研讨部

图表：职业供货商可依据多种维度进行计划组合规划

材料来历：各公司官，轿车之心，中金公司研讨部；注：图表中相关信息到2021/02/10

咱们以为激光雷达需求完结的中心功用是实时供给轿车周围高清晰度的3D点云图，因而更高的可靠性、更低的出产本钱、更远的勘探间隔是激光雷达首要的几个发展方向。

关于激光发射器、激光勘探器、扫描部件这三大激光雷达中心零部件：短期受限于本钱以及有限的智能驾驭场景，咱们看好905nm激光发射器+Si激光勘探器+转镜/MEMS扫描计划；长时刻咱们看好功用愈加优异且可习惯更多智能驾驭场景需求的1550nm激光发射器+InGaAs激光勘探器+纯固态及FMCW扫描计划。

激光发射器：短期看好905nm发射器，长时刻看好1550nm发射器

激光发射器按波长来分，可以分为905nm、1550nm、940nm等不同品种。激光雷达的激光波长被选定在905nm、940nm、1550nm等几个特定波长首要是因为太阳光的光谱在这些波长邻近功率较低，因而激光雷达运用这些特定波长可以尽或许地削减太阳光的搅扰。905nm激光发射器因为产业链较为老练、本钱相对较低一级原因是现在运用相对较广的一类激光器。但咱们以为905nm激光雷达存在勘探间隔较近的缺陷，要害原因在于其无法高功率运转。人眼可见光波长在380-780nm之间，波长在此规划邻近的光线简单被视膜吸收，因而出于维护人眼的原因，905nm激光雷达正常情况下只能以低功率运转(不然高功率的905nm激光照射入路旁行人眼睛或许会导致其失明)。

而波长1400nm以上的激光抵达视膜之前，就会被眼球的通明部分吸收完，对人眼没有损伤，因而1550nm波长激光雷达可以相较905nm波长以10倍甚至40倍的功率运转，然后取得更高的点云分辨率、更远的勘探间隔以及更强的杂乱环境穿透力。

图表：激光雷达回波功率理论公式

材料来历：CSDN，中金公司研讨部

咱们以为905nm激光雷达勘探间隔较短的缺陷不阻碍其在正常情况下支撑轿车主动驾驭功用，但极点景象能否维护驾驭员安全仍有待商讨。以下咱们经过简化后的刹车间隔公式s=v2/2μg+vt(s为刹车间隔，v为轿车巡航速度，μ为车轮与路面间的滑动摩擦系数，g为重力加速度，t为反应时刻)作必定评论：

极点景象#1:大雨天高速公路上，假定轿车以100km/h((27.78m/s)的巡航速度进行L3+主动驾驭，因为雨天路滑μ为0.3，轿车主动驾驭的反应时刻为1s，依据公式可以推算出轿车的完好刹车间隔为27.78×1+27.782/(2×0.3×9.8)=159.03m。

极点景象#2:浓雾气候下，假定轿车以50km/h(13.89m/s)的巡航速度进行L3+主动驾驭，μ为1，轿车主动驾驭的反应时刻为1s，依据公式可以推算出轿车的完好刹车间隔为13.89×1+13.892/(2×1×9.8)=23.73m。

极点景象#3:在不设车速上限的高速公路上，假定轿车以200km/h(55.56m/s)的巡航速度进行L3+主动驾驭，μ为1，轿车主动驾驭的反应时刻为1s，依据公式可以推算出轿车的完好刹车间隔为55.56×1+55.562/(2×1×9.8)=213.05m。

现在，905nm激光器的勘探间隔大致在150米左右，且一般以为该技能无法完结超越200米的勘探间隔，而且无法在浓雾气候下作业，因而咱们以为以上3种极点景象下905nm激光雷达大概率无法支撑轿车主动驾驭。而1550nm激光雷达在理论上则可以处理以上的这些问题，支撑极点情况下的主动驾驭。即使是在正常情况下，1550nm激光雷达因为更佳的勘探功用也可以给主动驾驭供给更多安全冗余，然后进步轿车安全性。

咱们以为1550nm激光雷达从技能视点来看简直全面优于905nm，现在无法大规划商用的原因是其价格较高，未来跟着产业链的完善价格有望产生下降，然后构成大规划出货。

激光勘探器：短期看好Si勘探器，长时刻看好InGaAs勘探器

激光勘探器依照衬底材料可分为Si、Ge、InP、InGaAs、InGaAsP等不同品种；依照作业原理可以分为PIN-PD(positiveintrinsicnegative-photodiodes，PIN光电二极管)、APD(avalanchephotodiodes，雪崩光电二极管)、SPAD(singlephotonavalanchediodes，单光子雪崩二极管)、SiPM(siliconphotomultipliers，硅光电倍增管)(SiPM一般依据Si衬底制作)等不同品种。

按衬底材料来看，凭仗1)运用Si作为衬底材料可以较好接纳905nm激光和现在干流激光发射器计划构成适配；2)相关技能/产业链现已较为老练等优势，Si激光勘探器是现在干流计划。按作业原理来看，除了PIN-PD不具有增益作用无法用于ToF激光雷达(但PIN-PD可以凭仗本钱较低的优势运用于不需求增益的FMCW激光雷达)，APD、SPAD、SiPM均可以构成增益适配ToF激光雷达。现在阶段，APD凭仗功用/产业链愈加老练的优势稍微占有干流。

以现在的技能来看，只要运用InGaAs作为衬底材料的激光勘探器才可以有用接纳1550nm激光。咱们以为假如未来1550nm激光发射器可以成为干流，出于适配考虑，InGaAs激光勘探器也将成为干流计划。现在阶段，大多数厂商的InGaAs激光勘探器价格依然较贵，这也是约束1550nm激光雷达推行的首要原因之一。不过，咱们看到Luminar经过收买激光勘探器公司BlackForestEngineering现已将InGaAs勘探器单价由原先几万美元下降至几美元，并完结了批量化出产。咱们以为未来InGaAs有望完结本钱的大幅下降，然后驱动InGaAs勘探器的大规划量产。

扫描部件：短期看好转镜/MEMS计划，长时刻看好Flash/OPA等纯固态及FMCW计划

激光雷达的扫描方法首要可以分为ToF(TimeofFlight，飞翔时刻)和FMCW(frequencymodulatedcontinuouswave，调频接连波)两大类。其间，ToF又可以细分为机械式、半固态式(转镜、MEMS等)、固态式(OPA、Flash等)。不同的扫描方法对应不同的扫描部件。

图表：首要激光雷达计划原理

材料来历：Li，YouandJ。Ibaez-Guzmán。“LidarforAutonomousDriving:ThePrinciples，Challenges，andTrendsforAutomotiveLidarandPerceptionSystems。”IEEESignalProcessingMagazine37(2020)：50-61。，中金公司研讨部

现在，机械式激光雷达技能最为老练，其特征是具有一个暴露的可以360°旋转的筒状结构，首要运用于主动驾驭测验研制范畴。但机械式激光雷达具有本钱较高、安装调制困难、扫描频率低、出产周期长、机械零部件寿数不长等缺陷，咱们以为该计划激光雷达较难运用在规划量产车型中。

转镜式激光雷达是当时仅有真实经过车规、并完结上路的计划，有望阶段性首先起量。转镜计划没有显露的旋转部分，经过一个内置可旋转的镜子可以完结约120°规划的扫描。咱们以为转镜计划一起满意了1)可经过车规认证；2)本钱可控；3)功用满意需求门槛；4)可批量安稳供货等条件，是当时阶段最合适的激光雷达计划。

MEMS式激光雷达经过MEMS(micro-electro-mechanical-system，微机电体系)相关技能将机械式激光雷达、转镜式激光雷达中的镜面、转轴等机械零部件集成化至芯片等级。MEMS式激光雷达具有尺度小、可靠性高、批量出产后本钱低、分辨率高级优势，咱们以为有望在未来几年占有主导地位。但一起MEMS激光雷达也存在信噪比低、有用间隔短、FOV窄、作业寿数较短等缺陷，因而咱们以为或许依然仅仅一种过渡计划。长时刻咱们仍需求等候FLASH/OPA等纯固态技能及FMCW计划的老练。

主张重视哪些范畴的时机

关于上游产业链，咱们主张重视激光发射器、激光勘探器、扫描部件等范畴。

图表：轿车激光雷达产业链代表厂商

材料来历：麦姆斯咨询，中金公司研讨部