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激光雷达产业梳理:再看汽车智能驾驶之眼(附下载)



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(报告出品:浙商证券)

激光雷达历史概况

激光雷达测距原理及分类

从测距方式来看,激光雷达可分为ToF以及FMCW两种形式:ToF:(Time of Flight,飞行时间)通过直接测量发射激光与回波的信号的时间差,基于光在空气中的传播 速度得到目标物体的距离信息,具有响应速度快,探测精度高的优势。ToF方案技术成熟度高,成本相对低, 为目前主要激光雷达使用的方案。FMCW:(Frequency Modulated Continuous Wave,调频连续波)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拍频得到频率差,从而间接获得飞行时间推出目标距离。FMCW具有可直接测 量速度信息和抗干扰强的优势。FMCW目前技术成熟度低,目前还未大规模商用。

扫描模块结构迥异,是激光雷达分类的重要依据

激光雷达不可能无限多地布置激光器,为了达到一定视场范围的覆盖,需要扫描模块把激光器产生的激光光束 以一定规律及规模“散布”到外界,形成激光雷达的视场范围。扫描形式的选择主要影响探测范围广度及激光 雷达整体的耐用及稳定性。

机械式激光雷达无法适应车载前装要求

机械式激光雷达主要应用在自动驾驶开发厂商中,由于高昂的价格及外形与车辆的匹配难题难以实现车载前装 上车。以速腾聚创Ruby Plus为例,其内部零件超过1000个,并且由于器件数量众多,产品体积大,集成度低, 无法贴合车辆造型。同时生产工时也达到约100小时。

智驾需求拉动渗透率提升

奥迪+法雷奥率先实现激光雷达前装上车

2017年,奥迪发布全球首款量产的Level 3级自动驾驶汽车——奥迪A8,当然它也是全球首款搭载激光雷达的量产汽车。该车使用的激光雷达(SCALA激光扫描仪)由法国领先的汽车零部件制造商法雷奥(Valeo)开发和生产。除了SCALA激光 雷达,奥迪A8还配备了12个超声波传感器、5个摄像头和5个毫米波雷达,形成一套覆盖远、中、近距离的环境探测系统。作为参考,下图为搭载激光雷达相关配置车型官方指导售价与上市交付时间散点图。

法雷奥SCALA系列激光雷达目前已经发展三代

第一代法雷奥SCALA系列激光雷达于2017年开始搭载在奥迪系产品中,其有效探测距离为150米,使用转镜方案,发射模 块使用边发射激光器(EEL)发射905nm激光,探测器为雪崩二极管(APD)。由于当时技术限制,只能做到垂直方向4线 的线数等级。在2021年,法雷奥推出了第二代激光雷达,搭载在奔驰S级车型上。在2022年CES展上,法雷奥发布了第三代 SCALA激光雷达,截至2023年3月,第三代SCALA雷达已经获得Stellantis、亚洲领先制造商和一家美国领先Robotaxi(自 动驾驶出租车)公司选定。而截至2023年9月,SCALA系列雷达装车量将近 20万个。

智驾需求驱动,激光雷达渗透率提升,拐点初现

自2021年小鹏P5作为第一款大规模搭载激光雷达的车型上市后,激光雷达上车速度明显提升。目前新势力车 型已经基本做到激光雷达在高配车型上的标配,传统车企新车型激光雷达搭载量也在逐步提升。下图为搭载激 光雷达相关配置车型价格与上市交付时间散点图。可以看见自2022年中旬开始,搭载激光雷达车型数量快速 提升,相关车型售价逐渐降低,渗透率逐渐提升。

根据浙商证券研究所基于懂车帝、乘联会等车辆销售数据统计,2023年国内乘用车激光雷达装车量超过74万台,相较2022 年激光雷达当年装车量提升370%。其中2023年12月装车量达到了9.66万台,在整体乘用车中渗透率达到4.09%,相较22 年12月渗透率提升2.41%。同时随着装车量的提升,车企对于激光雷达理解加深,感知融合方案逐渐固定,平均单车激光雷 达数量趋势趋于稳定,目前平均单车激光雷达搭载量在1.3个,即大部分单车搭载1个激光雷达,少部分搭载2-4个激光雷达。最后从2023年市场格局看,整体行业集中度较高,CR3为74%、CR5为97%,其中国产速腾聚创、禾赛科技、华为、图达 通占据四席。

外资主机厂激光雷达上车提速

除了奥迪及国内车企陆续搭载激光雷达, 其他外资主机厂的激光雷达车型项目也在陆续上马。宝马与大众都选择了以色列 激光雷达供应商Innoviz,其采用MEMS扫描方案。宝马在2018年第一代L3项目上定点了Innoviz并于2023年Q3实现量 产,并且在2023年8月,Innoviz与宝马开始新LiDAR平台B样开发阶段 用于宝马下一代自动驾驶汽车。大众于2022年5月 定点了InnovizL2+/L3激光雷达项目,我们预计将搭载在大众ID BUZZ车型上。此外,沃尔沃、通用、丰田等都有激光雷达 上车计划。其中丰田使用了速腾聚创的激光雷达装备其多款主销车型。

汽车+机器人打开想象空间

智驾需多传感器相互配合,实现融合感知

感知对于汽车及机器人的智驾重要性不言而喻,感知的主要传感器包括摄像头、超声波雷达、毫米波雷达以及激光雷达。各 种传感器有各自不同的优劣势,只有相互配合,实现融合感知,才能为L2-L5全场景智驾系统提供全方位的环境感知保障。

展望2030:汽车+机器人,激光雷达远期空间巨大

根据灼识咨询报告,2023年全球激光雷达解决方案市场约为人民币227亿,预计到2030年将增至1.25万亿,CAGR为77.4%。在激光雷达解 决方案的众多应用场景中,预计汽车应用将占据整体市场的最大份额,达到10003亿元市场,而机器人应用(包括自动驾驶出租车及自动驾 驶卡车)市场将达到2162亿。从产品形态上来看,到2030年固态激光雷达将会成为主流,市占率有望达到85%。

激光雷达产业链梳理

速腾聚创:产品丰富,获得超60款车型定点

速腾聚创成立于2014年,于2017年量产机械式激光雷达RS-LiDAR-32,2019年获得IATF 16949汽车生产认证,2021年车 规级激光雷达RS-LiDAR-M1批量发往北美。目前公司旗下拥有M平台激光雷达、E平台激光雷达及R平台激光雷达三个系 列。截至2023年12月18日,速腾聚创已取得21家汽车整车厂及一级供应商的超60款车型的量产定点订单,其中帮助24款 车型实现SOP。

速腾聚创:M平台产品实现迭代梯队化演进

速腾聚创M平台产品目前拥有四款产品,M1、M1 Plus、M2及M3。从产品结构上来看,以M1为例,其拥有5个平行排布 的发射&接收模块。工作中,通过5片反射镜将激光反射到MEMS二维振镜中,通过MEMS振镜将激光散射出去。

速腾聚创:客户拓展带动出货增长

速腾聚创业务主要分为产品业务、解决方案业务、服务及其他业务三大板块,其中产品业务又可分为面向ADAS客户的雷达 产品以及面向机器人及其他的雷达产品。2023年上半年,应用于ADAS车载的雷达收入首次超过了非车载的雷达收入。2023年下半年随着小鹏,问界车型的销量提升,ADAS领域的激光雷达出货量得到进一步增加,2023年全年ADAS车载激 光雷达交付量超24万台,全年激光雷达销量超25万台。同时随着规模增加,规模化效应体现,公司ADAS激光雷达价格也在 迅速降低,有望进一步拓展用户面。

禾赛科技:超高点频生成高精度点云 引领行业标准

禾赛科技于2014年在上海创立,是全球自动驾驶及高级辅助驾驶(ADAS)激光雷达的领军企业。其Pandar128是全球首款通 过ISO 26262 ASIL B功能安全产品认证的激光雷达。全球范围内拥有数百项专利,其自研芯片、功能安全、主动抗干扰等技 术打破了行业多项记录。目前产品主要有L4级的Pandar系列和QT系列、面向中远距的AT、FT、ET和XT(机器人)系列。面向 ADAS领域,同理想、路特斯、零跑等深度合作。

禾赛科技:基于ASIC实现主动抗干扰和芯片化多通道

禾赛开发出了独有的激光雷达主动抗干扰技术,成为所有禾赛激光雷达都具备的量产标配功能,解决了不同激光雷达之间可 能会相互干扰、形成点云噪点的难题。在点频方面,禾赛AT128率先通过芯片化128通道的固态电子扫描,实现了“真128 线”的结构化扫描,目前又推出了新的AT512。在TX/RX 系统中使用 ASIC ,实现高性能、高质量、低成本规模量产。

禾赛科技:自研芯片 集成实现高性能低成本

禾赛科技在2017年设立了芯片部门,第一代自研激光雷达芯片已经在2020年发布的XT系列上成功量产。2021年,禾赛在第一 代自研芯片成功的基础上,再次进行了架构升级。禾赛在激光器线阵排列的芯片化,单个电路板能集成数百个激光器。摩尔 定律下,保证了高线束激光雷达在高性能的同时大幅减小体积、减少成本,实现大规模量产。目前正着手 ASIC 系统 (SoC) 结构的研发,使得一定条件下可以替代激光雷达的主控单元,显着降低系统复杂度和制造成本。

禾赛科技:毛利率下降 出货量创新高

禾赛科技目前主要产品为激光雷达和气体遥测设备,2022年其激光雷达收入占比达到98%。2022年,公司激光雷达出货量 达到8.05万台,2023年公司激光雷达出货量将超过22万台,其中2023年12月公司雷达交付量超过5万台。随着交付量的提 升,规模效应显现,公司激光雷达毛利率逐渐企稳,平均单价迅速降低。据浙商证券测算,2023年激光雷达平均单价预计 为8100元左右。毛利率方面,2023年第三季度,公司整体毛利率为30.60%。

图达通:多采用1550nm,标配蔚来全系车型

图达通,Seyond (原Innovusion) 成立于2016年,在硅谷、苏州和上海设有研发中心,在宁波和苏州拥有高度工业化的车 规级激光雷达制造基地。图达通车规量产超远距主视激光雷达猎鹰 (Falcon) 已作为蔚来NT2.0平台的Aquila超感系统标配 量产交付,搭载于ET7、ET5、ES7、ES8、EC7、ES6、ET5T、EC6等多款车型上。

图达通:猎鹰采用振镜+转镜方案

图达通猎鹰激光雷达采用一维振镜+五边形转镜方案作为扫描模块组合,技术成熟稳定,但机械结构较多,成本下探空间有 限。猎鹰激光雷达采用1550nm波长激光,可容纳更大功率激光,探测距离更远,其激光器采用单光纤激光器,通过光纤发 射到振镜上。

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