（報告出品方/作者：中信建投證券，劉雙鋒、郭彥輝、鄭寅銘）

一、2022——激光雷達放量承上啟下之年

1.1 短期來看，乘用車激光雷達迎來一波交付潮

2021-2022H1 國內激光雷達裝配量規模較小，下半年新車型密集交付將推動裝配加速。高工智能監測數據 顯示，2021 年中國市場（不含進出口）乘用車新車前裝搭載激光雷達接近 8 千臺。根據佐思汽研統計，2022 年 上半年，國內乘用車新車激光雷達裝配量達到 2.47 萬顆，其中小鵬 P5 最多，為 1.84 萬臺，占到同期總安裝量 的 74.4%。上半年國內搭載激光雷達的車型中僅有小鵬 P5 和蔚來 ET7 實現了交付，為裝配量主力，其他下半年 交付的車型因前置生產或測試有小批量的激光雷達安裝。從 7 月開始，國內計劃開啟交付的激光雷達車型數量 明顯增多，共計 14 款，有望推動下半年激光雷達快速放量。

國內現有激光雷達車型標配/選配占比近似，標配款激光雷達數量以 1 臺為主。近幾年發布的激光雷 達車型多數來自國內車廠，我們梳理了國內已發布的 19 款激光雷達車型的情況，截止 2022 年 9 月，已確認 8 款標配激光雷達，占比 42%，包括 3 款蔚來系車型、理想 L9 等，單車激光雷達數量大 多為 1 臺；選配激光雷達的車型為 9 款，占比 47%，包括 2 款小鵬系車型、北汽極狐等，單車激光雷達數 量大多為 2-3 臺；另有 2 款車型裝配方案未知，占比 11%。

售價方面，國內激光雷達車型尚集中于 30-50 萬元檔位。根據乘聯會數據，我國新能源汽車銷量的價 格主要集中在 30 萬元以下，2021 年占比 84.2%。30 萬元及以上的新能源汽車銷量占比較低，但呈現上升 趨勢，從 2018 年的 3.5%升至 2021 年的 15.8%。目前國內已發布的 19 款激光雷達車型均為新能源汽車， 其中官方售價 30 萬元以下的車型僅有小鵬 P5，絕大部分集中于 30-50 萬元。

價格持續下探，未來有望提升標配率并進入更多低價車型。Velodyne 最早推出的車載激光雷達售價高 達數萬美元（HDL-64 售價約 7.5 萬美元），目前 Livox HAP 已將售價降至 7999 人民幣。Yole 預測，2021 年長距車載激光雷達均價為 596 美元，2032 年有望降至 372 美元，短距激光雷達 2032 年有望降至 102 美 元。隨著激光雷達成本進一步降低，未來激光雷達的標配率有望提升，并進入更多低價位車型。

在系列一報告中，我們“由上至下”從自動駕駛滲透率的角度對激光雷達遠期（2025-2030）空間做出 測算，而隨著各款激光雷達車型開啟交付，使得我們可以通過車型銷量對激光雷達近期裝配量做到“由下 至上”的預測與跟蹤。預計 2022 年國內激光雷達裝配量超 10 萬臺，2023 年持續增長確定性大。8 月以后汽車市場進入傳統 銷售旺季，綜合歷史銷量數據和交付指引，預計 3 款蔚來系車型、理想 L9、小鵬 P5 和北汽極狐 2022 年 裝配的激光雷達數量合計超過 10 萬臺。具體舉例來看，理想 L9 標配 1 臺激光雷達，按 9-12 月保持 1 萬 臺車/月交付量的假設，則激光雷達裝配量 4 萬臺；小鵬 P5 非標配激光雷達，整體銷量無法和激光雷達裝 配量建立聯系，根據佐思統計的上半年 1.84 萬臺的交付量，預計全年裝配量 3-4 萬臺。除此以外的大部分 激光雷達車型從四季度開始交付，考慮到前幾個月的交付量往往處在爬坡階段，預計貢獻的裝配量有限。隨著現有激光雷達車型逐步進入正常銷售節奏，同時伴隨幾款新車型在明年開啟交付，預計 2023 年激光 雷達裝配量持續增長，并有較大概率實現翻倍增長。

潛在的爆款車型將成為激光雷達上量的重要催化。短期看，激光雷達處于“隨”車售賣的狀態，還沒 有成為消費者購車的核心考慮因素，因此爆款車型對激光雷達的裝配量有較大的貢獻。例如理想 L9 上市 以來預訂火爆，首月交付量也突破一萬。阿維塔 E11 由華為、長安、寧德時代聯合打造，也有成為爆款的 潛質。若今年年末開啟交付的眾多新車型中，有部分標配激光雷達的車型成為爆款，將對 2023 年激光雷 達裝配量帶來明顯增量。

樂觀假設下，2023 年國內激光雷達裝配量沖擊 50 萬臺。從幾款標配激光雷達車型出發，對 2023 年做 出如下樂觀假設，①理想 L9 維持 1 萬輛車的月均交付量，全年合計 12 萬臺激光雷達。②蔚來 ET5、ET7、 ES7 三款合計維持 1.5 萬輛車的月均交付量，全年合計 18 萬臺激光雷達。③阿維塔 E11 維持 5 千輛車的月均交付量，3 臺激光雷達/車，全年合計 18 萬臺激光雷達。樂觀假設下，上述標配車型合計貢獻 48 萬臺裝 配量，再考慮到小鵬 G9 等非標配車型的貢獻，全年裝配量有望沖擊 50 萬臺。

1.2 自動駕駛驅動激光雷達的長期邏輯不變，產業未來幾年將保持高增速

自動駕駛解放注意力，賦能汽車成為最大智能終端。未來汽車核心競爭要素將圍繞智能座艙與自動駕 駛展開，當自動駕駛完全解放駕駛員的雙手和注意力后，智能座艙中可提供的休閑娛樂功能將更加豐富， 乘車體驗也將更加舒適，屆時汽車將真正轉變為以人為中心的“第三生活空間”，成為下一個互聯網的入 口，也成為終端消費者的第一觸點，因此自動駕駛將長期保持汽車產業未來升級發展的方向。

法規問世與扶持政策持續加碼，保障全球自動駕駛長期滲透推進。自動駕駛相關法規的缺失一方面使 無人車運營商的測試、運營受到限制，另一方面使大部分乘用車自動駕駛等級在 L2+/L2++徘徊。日本和 德國分別于 2019 年和 2021 年通過相關法規，允許高等級自動駕駛汽車上路行駛，并對駕駛員的行為和法 律責任進行了界定；美國 2017 年出臺關于自動駕駛的首部重要聯邦立法，各州也積極推動自動駕駛立法；韓國也于近日公布《移動創新路線圖》和《第三期汽車政策基本規劃案》，制定自動駕駛普及“三步走” 計劃，并提出到 2027 年實現自動駕駛汽車的商業落地。中國也在穩步推進自動駕駛落地，今年 8 月起正 式實行的《深圳經濟特區智能網聯汽車管理條例》，在權責認定方面做出明確規定，填補了國內相關法律 的空白，有望為國家和其他地方政府推出相關政策提供參考。此外，今年以來國內多項自動駕駛扶持政策 出爐，進一步推動自動駕駛的落地應用。

多傳感器融合為自動駕駛感知方案主流選擇。雖然 Tesla 邁向純視覺方案，但從安全性角度，基于攝 像頭的視覺方案在暗光、環境大光比以及雨水遮擋的情況下容易失效，難以用算法解決，同時深度學習算 法難以避免長尾效應。從商業的角度，大多數主機廠缺乏 Tesla 的數據和算法積累，跟隨 Tesla 方案難以在 同一時期達到相同水平。目前絕大多數廠商均使用多傳感器融合技術（包括主打視覺方案的 Mobileye 也開 始自研激光雷達），即通過不同種類的傳感器遍布車身，實現 360 度無死角和遠中近掃描，獲取海量數據， 融合分析后形成駕駛決策輔助駕駛員或控制汽車。各傳感器應對不同場景，實現優勢互補。

高等級自動駕駛系統內激光雷達不可或缺，單車平均搭載量將持續提升。攝像頭受環境光照影響大， 距離測算依賴算法。毫米波雷達角分辨能力很差，對金屬的探測靈敏度遠高于非金屬材料，導致其在人、 車混雜的場景下對行人的探測效果不佳。超聲波雷達測距短，主要用于倒車雷達。激光雷達兼具測距遠、 角度分辨率優、受環境光照影響小的特點，可顯著提升自動駕駛系統可靠性，是眾多 L3 及以上自動駕駛 系統必備的傳感器。隨著高等級自動駕駛滲透率的提升，市面上激光雷達單車搭載數目將不斷上升。根據 Yole 預測，2032 年市場上單車激光雷達的平均搭載量將達到 3 顆，頭部車型搭載量達到 6 顆。

自動駕駛滲透率將持續提升，推動激光雷達需求增長。全球：根據 Yole 新車自動駕駛等級結構預測， 2020 年全球汽車產量中近 50%為 L0 級，而 L1-L2 占比 34%，L2+占比 16%，L2++占比僅 1%；此后高等 級自動駕駛汽車占比將不斷增長，到 2035 年預計 L2+占比 38%，L2++占比 25%，L3-L4 占比 9%，L5 占 比 1%。中國：根據 IDC 數據，中國自動駕駛滲透率快速提升，2022Q1 中國 L2 滲透率達到 23.2%，同比 提升 15.7pct，整個市場處于 L2 向 L3 發展的階段。

預計 2022 年全球 ADAS 市場激光雷達出貨量同比增長 225%，放量起點到來。根據 Yole 數據，全球 ADAS 前裝市場的激光雷達出貨量在近幾年迎來高速增長，并將在 2022 年實現超 2 倍增長，達到 22.1 萬 臺。鑒于目前激光雷達仍以中高端車型應用為主，Yole 預測相對保守，到 2024 年前，全球激光雷達的銷 量將保持在 100 萬臺以下，相比一年前的預測有所下調，但總體而言，未來幾年 ADAS 市場的激光雷達出 貨量維持高增長的趨勢不變，預計 2027 年出貨量達到 445.4 萬臺，2021-2027 年 CAGR 為 100.7%。Robocar 市場的出貨量有望在 2027 年達到 22.9 萬臺，2021-2027 年 CAGR 為 51.4%。

2021-2027 年 ADAS 激光雷達市場規模 CAGR 達 73%，車載激光雷達份額增長至 43%。根據 Yole 數 據，2021 年全球激光雷達市場規模為 21.52 億美元，測繪仍是激光雷達最大的應用領域，市場規模 13 億 美元，占比 60%。車載方面，Robocar 市場規模 1.2 億美元，占比約 6%；乘用車前裝的 ADAS 領域市場規模 3800 萬美元，占比約 2%。根據 Yole 預測，2027 年 ADAS 市場規模將達到 20 億美元，2022-2027 年 CAGR 為 73%；Robocar 市場規模將達到 6.98 億美元，2022-2027 年 CAGR 為 28%。

二、中國不僅是激光雷達主要下游市場，還是產業的重要參與者

2.1 國內激光雷達廠商在定點、量產上實現領先

2.1.1 當前市場競爭格局：多家中國廠商脫穎而出，占領市場先機

中國激光雷達廠商快速突破 ADAS 前裝定點，禾賽科技引領突圍。根據 Yole 統計，2018-2022.08，全球 ADAS 前裝定點數量約 55 個，中國供應商占 50%。禾賽以 15 項定點，27%的份額排名全球第一；速騰以 9 項 定點，16%的份額排名全球第三、中國第二。對比 Yole 截止 2021Q3 統計的 29 項 ADAS 前裝定點，Valeo 以 8 項定點排名第一，目前已下滑至第二，兩次統計間僅新增 2 項定點。禾賽在上次統計中僅有 1 項定點，速騰僅 有 3 項。以禾賽為首的中國供應商在近一年的時間內強勁突圍，極大地改變了全球激光雷達行業的發展局面。

定點到量產存在不確定性，訂單實際成色是關鍵。激光雷達的首發上車都會經歷波折的驗證周期，從定點 到量產隨時可能出現供應商的更換。回顧乘用車激光雷達近幾年的發展，業內已發生多起合作終止或是供應商 被替換的事件，此外還有早已公布的定點項目，遲遲未見量產裝車：1）Quanergy 失去寶馬定點：2018 年寶馬與 QUANEGRY 達成合作，并測試其 OPA 激光雷達，后因技術不 成熟，效果不理想，寶馬轉向與 Innoviz 合作。2）長城摩卡激光雷達由速騰聚創供應，而并非之前宣傳的 Ibeo：2021 年，長城摩卡對外傳遞的信息—— 將搭載 3 顆德國 Ibeo NEXT Flash 激光雷達。但 2022 年 8 月 26 日，速騰聚創卻正式宣布為魏牌旗艦車型摩卡 DHT-PHEV 激光雷達版提供 2 顆 MEMS 激光雷達。實測效果不佳可能是此次長城更換激光雷達選型的原因之一， Ibeo 官方聲稱 Ibeo NEXT 可實現 250 米探測距離和 0.05°的高空間分辨率，但從原理上講，當前 Flash 激光雷 達的探測性能難以達到同期半固態激光雷達的水平。IbeoNEXT 還于近期申請了破產。3）Innoviz 與寶馬合作 4 年還未進入量產釋放階段，與大眾 40 億美元定點金額為自行估算：Innoviz 于 2018 年獲得寶馬定點，麥格納為 Tier1，但經過 4 年合作還沒有進入實際的釋放階段，而且原本傳言在 iX 上的搭載計劃也被推遲，目前確認的是全新一代 7 系。同時需注意，目前通用的行業規則中，激光雷達廠商對外宣稱的與主機廠的合作金額往往不是實際的訂單 金額，而是激光雷達廠商自行做出的假設。例如今年 8 月初，Innoviz 聲明將向大眾汽車集團旗下的 Cariad 子公司提供相關硬件和軟件，用于大眾集團旗下多個品牌的先進駕駛輔助系統和自動駕駛汽車，合作為期 8 年，交 易價值 40 億美元為其自行測算得到。

在定點轉化為量產裝車項目的數量和比例上，國內龍頭廠商全球領先。根據 Yole 數據和各家激光雷達供應 商的公告信息，目前華為、圖達通、Livox 的定點都轉化為了量產項目，速騰 9 項定點中 8 項已確認轉化，禾賽 15 項定點中 6 項已確認轉化，相關的車型都已發布或開啟交付。總體來看，在行業領先的激光雷達廠商中，國 內廠商定點轉化的數量和比例均高于海外廠商。

在定點轉化為量產裝車項目的進度上，國內龍頭廠商同樣節奏領先。海外廠商激光雷達認證周期階段多、 流程長，主要源于合作客戶多為傳統車企，在最終質量認定方面具有更高安全性要求，量產進展緩慢。例如 Luminar、Innoviz 的半固態激光雷達從 A 樣到 SOP 的規劃時間都超過兩年。而 Aeva、Ouster 等較前沿的技術方 案的 SOP 預期時點更為延后。相比之下，國內搭載禾賽、速騰產品的多款車型都已發布并在年內交付，相應的 量產啟動時間節點更靠前。快速量產一方面得益于國內廠商的突出技術實力和更快的需求響應速度，另一方面 國內廠商的量產項目主要來自造車新勢力，而新勢力在產品導入等環節上相對傳統車企更開放和激進。

禾賽、速騰營收規模持續提升，2021 年市占率上升至車載市場前兩名。根據 Yole 數據，在全球 21.52 億美 元的激光雷達市場（2021 年）中，現有主要參與者仍是來自測繪（Trimble, Hexagon AB）與工業（Sick AG）領 域的供應商，CR3 達到 48%。但在車載激光雷達廠商中，中國廠商禾賽科技、速騰聚創市占率持續上升，其中 禾賽科技市場份額達到 5%，成為車載領域第一；速騰聚創市場份額 3%，位列車載領域第二。曾占據市場先機 的海外廠商 Velodyne 份額逐年下降，Waymo 也因 2021Q3 起停止對外銷售自研激光雷達而跌出前 15。其他美股 激光雷達公司 Luminar、Innoviz、Aeva 和 Cepton 2021 年的合計市占率僅為 2.6%。

ADAS 市場：激光雷達新車型陸續交付，國產激光雷達廠商市場份額預計將進一步提升。根據 Yole 數據， 2018-2021 年全球 ADAS 前裝市場激光雷達出貨量約 15.6 萬臺。在市場早期，法雷奧的轉鏡式激光雷達 SCALA Gen.1（2018 年）是第一款通過車規認證并在 Audi A8 上使用的激光雷達，之后法雷奧還向奔馳 S 和本田 Legend 供應激光雷達，因此具有先發優勢，在 2018-2021 年期間獨占 70%左右的出貨量。法雷奧官方信息顯示 2017 年 至今已生產 17 萬臺激光雷達。但 2021 年末起，國產激光雷達車型陸續發布與交付，國內廠商的出貨量與份額 快速爬升，根據 Yole 預測，2022 年全球 ADAS 前裝市場激光雷達出貨量有望達到 22.1 萬臺，前 7 名廠商中有 5 家來自中國，其中禾賽占比 20%，位列第二，速騰和華為分別位列第三和第四。

L4 自動駕駛市場，禾賽科技市占率登頂。主打 L4 自動駕駛的 Robocar 為機械式激光雷達的主要應用場景 之一，而 Velodyne 過去以先發優勢在該細分市場保持龍頭地位，其產品曾供不應求，百度、福特也因此戰略投 資 Velodyne（現已出售股份），Waymo 則以自研激光雷達替代。禾賽科技的產品后來居上，以優異的性能和價 格優勢在市場上快速崛起，已覆蓋國內外幾乎所有頭部自動駕駛公司，包括 Cruise、Nuro 等，在國內的百度、 美團無人車、文遠知行、小馬智行等也以絕對優勢領先。根據 Yole 數據，2021 年禾賽科技以 58%的營收占比排 名全球第一，是第二名 Waymo 份額的兩倍以上，Velodyne 則跌至第三，市場份額僅為 4%。

在后續發展中，我們認為 L4 自動駕駛市場中半固態激光雷達滲透率有望逐步提高，相關龍頭廠商持續受 益。此前市場中的 Robotaxi 以及 Robodelivery 的一大標志便是車頂的機械式激光雷達，其主要原因為：1）L4 Robotaxi 相比乘用車更早開始大規模引入激光雷達，彼時只有機械式激光雷達較為成熟。2）機械式激光雷達擁有 360°掃描視野，且掃描均勻性好。然而實際運用中多臺機械式激光雷達的布置也存在各種問題：1）機械式激光雷達購置成本高昂，且由于壽命較短，后續更新維護成本較高。2）能發揮機械式激光雷達 360°掃描能力的布置方案即水平布置在車頂，而其他方案可能造成掃描功能的 浪費，例如使用斜向布置的機械式激光雷達對車輛近距離區域進行覆蓋，或將機械式激光雷達布置在車前，都 導致相應激光雷達有一部分的工作角度是無意義的。上述情況可以考慮使用幾臺半固態激光雷達進行替代。

隨著半固態激光雷達技術成熟，半固態方案或成為 Robotaxi 的中長期更優選擇。無人車上使用多臺半固態 激光雷達也能實現大范圍視野的覆蓋，壽命更長久，成本有下降空間，同時可實現更隱蔽的布置方案，有利于 保護設備安全、外形更加美觀。目前市場上已有相應的裝車案例，例如百度阿波羅 6 代使用 8 臺半固態激光雷 達，整車量產成本控制在 25 萬元。Mobileye 基于蔚來 ES8 打造的無人車也使用 Luminar 和一徑科技的半固態 激光雷達（9 臺）而非機械式。我們預計在中長期自動駕駛市場中半固態激光雷達滲透率將逐步提高，相應的 半固態龍頭廠商也有望受益。

2.1.2 未來格局研判：行業整合出清難以避免，技術布局、商業化合作、車規量產表現將決定 廠商能否突圍

未來行業整合出清難以避免，少量玩家有機會站到最后。參考發展相對成熟、滲透率較高的毫米波雷達市 場格局，根據高工智能數據，2021 年國內毫米波市場中，博世、大陸等頭部企業占據超過 90%的市場份額。車 載激光雷達市場雖有老玩家黯然退場但也有新玩家涌現，目前仍留存有數十家廠商，未來市場或將朝同樣的方 向發展，資源將進一步向頭部企業集中，缺乏量產項目維持自身造血能力的企業將面臨更為艱難的處境。

決定未來勝負的關鍵因素不變，強者愈強的跡象已有顯露。我們在系列一報告中曾提出，技術布局、商業 化合作、車規量產是決定激光雷達廠商突圍的關鍵，從上述三點分析，市場當前已呈現出強者愈強的跡象。半固態技術推動商業落地實現，固態技術儲備決定未來競爭實力。半固態路線作為未來幾年量產裝車主力 毋庸置疑，關于某些細節問題（如可靠性）的爭論也即將在實測中獲得答案。固態式作為激光雷達的發展方向， 相應的技術布局將影響廠商未來的競爭潛力。行業龍頭禾賽科技、速騰聚創、華為和法雷奧技術布局較為全面， 已有半固態式產品，同時兼顧固態式方案研發。

軟硬件系統整合將成為激光雷達廠商技術核心競爭力。隨著未來技術路線定型，激光雷達硬件會逐步趨向 標準化，能提供軟硬件結合的系統解決方案的激光雷達能滿足客戶多元化需求，有望在市場中占據主動。目前 Velodyne 基于其 Velarray 傳感器開發 ADAS 解決方案 Vella Famliy，并預計在 2024 年 Vella Family 將成為占比最 高的營收來源，且軟件部分占公司總營收比例超過 20%；Luminar 提供專有軟件解鎖其激光雷達全部功能，并 可通過 OTA 進行升級，預計 2025 年軟件營收超過 4 成；速騰聚創推出專為自動駕駛環境感知開發的 AI 軟件 RS-LiDAR-Perception 以及面向自動駕駛、無人物流等多項場景的激光雷達解決方案。

規模化量產與良好工程實力促進降本增效。由于面向消費者的乘用車采購激光雷達數量大，OEM 客戶對激 光雷達的價格敏感度相較于 Robotaxi 更高。低產能是過去激光雷達成本居高不下的重要原因。Velodyne 曾披露 其 64 線激光雷達的成本高昂原因之一便是人工調試復雜，生產周期以“周”來計算導致產能低。

與車企合作緊密的廠商獲取先發優勢的同時將通過持續工程迭代構建商業、技術壁壘。考慮到汽車市場本 身具備產品認證周期長的特點，且搭載激光雷達的車型往往需要定制外觀設計、傳感器融合算法等方案，因此 當下和車企合作密切并有商業化落地項目的廠商有望對競爭對手建立進入壁壘，與車企客戶建立粘性，例如圖 達通與蔚來系綁定，禾賽與理想系綁定。爆款車型將對相應激光雷達的放量帶來有力催化。同時可以預見與車 企的深度合作也將反哺激光雷達廠商在技術、量產交付能力上進行迭代提升。

2.2 中國正形成車載激光雷達生態系統，產業鏈成熟度逐漸提高

激光雷達產業的上游主要包括發射模塊（激光器）、光學部件、接收模塊（光電探測器）和信號處理電路 （前端處理：TDC、TIA 等，主控單元：FPGA、ASIC 等）。元器件直接影響激光雷達產品技術性能與成本控 制。產業中游為激光雷達整機廠商，主要負責整合與算法。產業下游主要包括 ADAS、無人駕駛、車聯網和服 務機器人四大應用領域。

上游元器件戰略意義突出，激光雷達廠商加強垂直整合。上游元器件對整機性能與成本控制有著重要影響， 掌控元器件意義重大。多家激光雷達頭部廠商開啟上游元器件技術布局，以加強核心技術積累、成本及體積控 制、產品差異化設計與供應保障能力。

激光雷達產業鏈的上下游已經涌現出一大批有競爭力的中國企業。上游發射端有炬光科技、長光華芯等， 掃描端有英唐智控、舜宇光學等，接收端有阜時科技、芯視界等；中游激光雷達廠商有禾賽科技、速騰聚創、 華為等；下游整車廠如理想、小鵬、蔚來等都已開始在自家車型中搭載激光雷達。

從上游元器件投資邏輯來看，可從上量順序、技術路線關聯程度、競爭壁壘和國產替代壁壘四個維度進行 劃分。1）常規光學元件大多與激光雷達技術路線無關，種類和用量較多。雖然常規光學元件技術門檻相對較低， 但這也意味著國產替代難度較低，是國內企業能優先實現上量的環節。若未來出現競爭加劇的情況，我們看好 可提供一體化解決方案且成本管控能力強的供應商。2）激光器和探測器相互對應，上量進度匹配。兩者都與激光雷達整體技術路線發展有一定的關聯，例如， 三大類激光器中，VCSEL 有望在 905nm ToF 激光雷達中對 EEL 形成替代，而光纖激光器綁定 1550nm 技術路線；探測器中，905nm ToF 激光雷達將逐步轉向 SPAD 陣列，1550nm 或將延續 APD。從國產替代難度來看，激光器 領域國內已有長光華芯、炬光科技等具備一定實力的企業，而探測器環節國內以初創公司為主，海外 CIS 大廠 具有較為領先的技術優勢。3）MEMS 振鏡是采用半導體工藝制造的特殊光學件，與技術路線關聯程度最高。MEMS 振鏡具有較深的 技術壁壘，目前符合車載激光雷達要求的 MEMS 振鏡仍然稀缺。國內希景科技具備設計能力，已取得較為領先 的進展，搭載其產品的速騰 M1 已實現裝車。此外，英唐智控也通過并購涉足該領域，并且具有生產能力。

三、發射模塊：VCSEL 芯片化成為未來發展趨勢，905nm 仍是當前主流

激光器主流技術路線包含 EEL（邊發射激光器）、VCSEL（垂直腔面發射器）和光纖激光器。按照增益 介質的不同，激光器可以分為氣體激光器、固態激光器、光纖激光器、半導體激光器（激光二極管）和液體激 光器五大類。EEL 與 VCSEL 均屬于半導體激光器，光纖激光器主要用半導體激光器做泵浦源。

3.1 EEL：技術成熟，現有激光雷達的主流選擇

EEL 技術發展成熟，已應用于多款激光雷達。EEL 是在芯片的兩側鍍光學膜形成諧振腔，沿平行于襯底表 面發射激光，具有較高的功率密度。邊發射激光芯片是最初的半導體激光器概念，經過數十年的發展已相當成 熟。EEL 已經應用于多數機械式激光雷達，以及法雷奧 SCALA Gen.1、速騰聚創 M1、大疆 Livox Horizon 在內 的半固態激光雷達。Focuslight 對 50 多項激光雷達的統計結果顯示，EEL 占比最高，達到 55%，其次是 VCSEL， 占比 18%。

常見的邊發射激光芯片相關產品有單管芯片、光纖耦合模塊、巴條芯片、陣列模塊等。單管芯片只有一個 發光單元，巴條芯片是由多個發光單元并成直線排列的激光二極管芯片，巴條芯片經過鈍化、解膜后，可解理 為單個發光單元的單管芯片，單管和巴條芯片主要用于工業泵浦、科學研究、激光裝備等。光纖耦合模塊通常 是由單管芯片經過光學整形合束耦合封裝而成，主要用于光纖激光器、固體激光器泵浦源等；陣列模塊通常是 由巴條芯片集成封裝而成，主要用于固體激光器泵浦源等。

光雷達為 EEL 增速最快的細分市場之一，預計 2026 年市場規模超過 4 億美元。根據 Yole 數據，EEL 整 體市場規模在 2020 年為 28.74 億美元，預計 2026 年達到 66.13 億美元，2020-2026 年 CAGR 為 15%。從市場構 成來看，目前光通信領域是 EEL 主要應用市場，2020 年占比 60%，未來仍將保持 15%的高復合增速。EEL 增 長最快的領域包括傳感、醫療和照明，預計 2026 年市場規模達到 7.78 億美元，CAGR 為 25%。EEL 在傳感領 域的增長將主要由激光雷達需求驅動，預計到 2026 年激光雷達領域的 EEL 出貨量接近 1 億個，市場規模將超 過 4 億美元，2020-2026 年市場規模 CAGR 約為 72%。

ams OSRAM 是行業領先的供應商。目前激光雷達 EEL 的供應商主要為海外的 ams OSRAM（速騰聚創 M1、Cepton）、日本濱松（Livox Horizon）、Excelitas（LeddarTech Vu8）、國內的長光華芯、瑞波光電子等。ams OSRAM 是市場上少有的同時提供 EEL 和 VCSEL 解決方案的廠商，技術領先，其新開發的芯片設計收窄了 EEL 激光器的溫漂曲線，在汽車應用的典型工作溫度高達 125°C 時可以媲美 VCSEL 的波長穩定性，已有十多 款汽車型號所采用的 LiDAR 輔助系統搭載了它的激光器。

3.2 VCSEL：易實現高度集成，未來有望逐步替代EEL

VCSEL 起源于 1979 年，最初應用于短距數據通信（光芯片），之后應用于一些對小體積低功率光源有需 求的消費電子，如鼠標、激光打印機等。2014 年起，VCSEL 在傳感器中得到應用，替代 LED 應用于手機接近 傳感器、掃地機器人等短距測距場景。2017 年，VCSEL 被成功應用于 iPhone 人臉識別模組，開始大規模受到 關注；同時由于功率提升，在激光雷達、安防照明等中長距領域也逐步開始得到應用。VCSEL 芯片相比 EEL 芯片結構更為復雜，工藝難度更高。典型的 VCSEL 結構自上而下分別是：電流注 入所使用的歐姆接觸、P 型的頂部分布布拉格發射鏡（DBR），多量子阱有源區、N 型的底部分布布拉格發射 鏡以及最底部的 N 型基質。頂部與底部的 DBR 構成激光諧振腔，長度為數微米，與激光波長在同一數量級。工作時載流子被注入有源區的量子阱中，產生輻射躍遷，經過諧振腔的選模，在垂直于襯底的方向上輸出圓形 的激光光束。相比于 EEL 的結構，VCSEL 顯然更為復雜，工藝難度也更高。其工藝高難度主要體現在 VCSEL 諧振腔短（僅幾微米長），導致其單程增益長度也極短，因此就要求制作的分布布拉格反射鏡（DBR）材料質量必須良好，還要求 DBR 的發射率極高（一般要求 99%以上），目前如何獲得高質量的 DBR 是 VCSEL 制作 過程最主要的難點。

VCSEL 相比 EEL 具有更多技術優勢。VCSEL 不同的結構和制造工藝決定了其具有諸多不同于 EEL 的特 點，這些特點也為 VCSEL 帶來了許多應用上的優勢。1）可低成本、大批量生產：EEL 發光面位于半導體晶圓的側面，使用過程中需要進行切割、翻轉、鍍膜、 再切割的工藝步驟，極其依賴產線工人的手工裝調技術，生產成本高且一致性難以保障。此外 EEL 只有切割晶 圓后才能完全產生激光，在生產過程中無法進行測試。VCSEL 的發光面與半導體晶圓平行，具有面上發光的特 性。VCSEL 的制備和封裝工藝基本上與 LED 互相兼容，在精度層面由半導體加工設備保障，良品率高。VCSEL 還可在晶圓切割、封裝前進行測試，相比 EEL 能有效降低在廢品上耗費的資源。

2）易于制作二維集成器件：VCSEL 的一個關鍵優勢是可以制作單片集成的二維陣列用于高功率輸出，而 EEL 無法實現這一點。

3）窄帶寬、溫漂低：VCSEL 波長帶寬可以做得非常窄，通常小于 5nm，這也是 VCSEL 在光通信領域得到 廣泛應用的關鍵原因。VCSEL 的激光波長由諧振腔的光學厚度決定，而材料的折射率和熱膨脹系數隨溫度變化 很小，使得溫度對光學厚度的影響較小，進而波長隨溫度的變化較小。EEL 的激光波長由材料的增益譜峰值決 定，而材料的增益隨溫度的變化較明顯，因而波長隨溫度的變化較大。VCSEL 激光波長隨溫度的漂移率只有 0.07nm/K，而 EEL 為 0.22nm/K。

4）低閾值電流：VCSEL 僅需要亞毫安量級的閾值電流，以及在一些實際應用只需要毫瓦量級的輸出功率 時，VCSEL 只需要很小的驅動電流，這大大降低了器件的功耗，并使得驅動部分的電路設計更簡單容易。

5）光束質量：由于 VCSEL 可以發射出圓形光斑，因此，通過適當結構設計的 VCSEL 可以發出單橫模光 束。與 EEL 相比，這種優異的光束質量降低了光束耦合和光束整形系統的復雜性和成本，與光纖耦合效率高。

隨著汽車激光雷達的市場需求增長，多結 VCSEL 陣列成為全球領先廠商的重點布局產品。相比單結 VCSEL， 多結 VCSEL 可以：①提升能量轉換效率（PCE），降低功耗；②提供更高的功率密度，對光學系統設計更加友 好；③提高效率，對激光驅動器更加友好；④提供更高的峰值功率，擴大測距工作范圍；⑤降低激光器的“每 瓦成本（Cost per Watt）”。2020~2021 年，全球主要廠商陸續發布了雙結和三結 VCSEL 產品，Lumentum 則在 2021 年 3 月首發五結和六結 VCSEL 陣列，每個發射孔的光功率超過 2W，從而使得 1 平方毫米 VCSEL 陣列的 峰值功率超過 800W。

可尋址 VCSEL 實現高性能發射。可尋址 VCSEL 通過可控的多光束掃描技術，可控制 VCSEL 陣列特定區 域進行發射；同時，探測器可以開啟與發射相對應的區域，接收目標反射光；最終通過電子掃描，完成整個視 場范圍內的激光雷達點云獲取。Ibeo 的 Flash 激光雷達上所使用的 Sequential Flash 技術就在可尋址 VCSEL 上建 立。可尋址 VCSEL 陣列具有以下優點：①有效控制出光區域，可提升峰值功率;②通過合適的系統設計，可實 現系統級抗干擾能力;③具有更好的發光效率，可節約系統功耗;④散熱性能更好。綜上所述，多結、可尋址 VCSEL 陣列是實現高性能全固態中遠程激光雷達的關鍵底層技術。

VCSEL 下游通信市場規模有望超越消費電子，汽車市場增速最快。根據 Yole 預測，VCSEL 整體市場規模 在 2022 年為 16 億美元，預計 2027 年達到 39 億美元，2022-2027 年 CAGR 為 19.2%。從市場構成來看，消費 電子和通信是 VCSEL 主要應用市場，預計 2027 年市場規模分別達到 17 億美元和 21 億美元。2022 年 VCSEL 在汽車領域市場規模僅為 180 萬美元，隨著激光雷達和 DMS 的應用放量，預計市場規模將以 96.6%的高復合增 長率增長至 2027 年的 5300 萬美元。

頻繁的并購整合也促使 VCSEL 的市場份額集中。過去幾年，VCSEL 廠商之間多起并購整合事件使頭部企 業不斷鞏固自身優勢，包括：1）2017 年 ams 收購 Princeton Optronics，后者曾為聯想 Phab2Pro 供貨。2）2018 年 OSRAM 收購 Vixar，Vixar 后來成為 Mate30 Pro 的 VCSEL 供應商之一。3）2019 年 Trumpf 完成對 Philips Photonics 的收購，后者曾是 iPhone 7 的 VCSEL 供應商。4）2019 年 II-VI 完成對 Finsar 的收購。5）2020 年 ams 完成對 OSRAM 的收購。激光雷達興起與國內激光雷達廠商崛起為國產 VCSEL 帶來發展機遇。Lumentum、ams OSRAM 等海外 VCSEL 廠商亦在拓展車載激光雷達產品，但目前激光雷達市場仍處于萌芽階段，VCSEL 的滲透率還很低，國際廠商尚未構建市場格局，為國內廠商帶來發展窗口。目前長光華芯、炬光科技、縱慧芯光已布局激光雷達市 場，并開始與下游激光雷達廠商展開合作，甚至獲得頭部廠商的戰略投資。國內激光雷達廠商的快速發展有利 于國產 VCSEL 的導入與替代，國內 VCSEL 廠商有望在激光雷達市場獲得發展機遇。

3.3 光纖激光器：配套 1550nm 技術路線，尚未對 905nm 形成壓倒性優勢

背景輻射分布與供應鏈決定了當前以 905nm 和 1550nm 為主的競爭格局。激光雷達系統的目標之一是發射 不會干擾其他傳感器（照相機、人眼）的光線。因此，激光雷達的波長主要位于電磁波譜的近紅外部分（750nm 至 1.5μm）。目前主流方案集中于 905nm 和 1550nm 這兩個特定波長，其主要原因是：1）背景輻射分布：太陽光在經過地球大氣體系吸收后，到達地面的光譜強度分布并不均勻，即各個波長的 背景輻射存在差異。905nm 和 1550nm 均處于低背景輻射段，采用這兩種波長可以降低背景輻射的干擾。2）相關產業鏈成熟度：手機、平板等消費電子產品上的激光雷達陣列主要采取 940nm 激光，產業鏈發展 成熟，905nm 與 940nm 波段接近，都使用 GaAs 襯底，可以享受同樣成熟的產業資源，而且 905nm 的背景輻射 強度比 940nm 更弱。1550nm 則是玻璃光纖的最低損耗窗口，在光纖通信中得到廣泛應用。

3）接收端信號探測能力：典型 Si 基探測器在 900nm 附近的靈敏度最高，典型 InGaAs 探測器在 1500nm 附 近的靈敏度最高。

在車載激光雷達的發展中，光纖激光器與 1550nm 這兩種技術路線總是同步出現，一方面也是因為產業鏈 成熟度，另一方面則是為了滿足遠距離探測的需要。1）產業鏈成熟度：首先，1550nm 在光纖通信中廣泛應用，光纖激光器發展成熟。其次，襯底材料基本決 定了半導體激光器的波長，采用 InP 基底的 EEL 和 VCSEL 雖然可以產生 1550nm 激光，但相關產業鏈不成熟， 成本高昂。根據 Yole 數據，4 寸 InP 襯底的成本是 6 寸 GaAs 的 3 倍以上，4 寸 InP EEL 的材料和制造成本總和 是 6 寸 GaAs EEL 的 1.7 倍以上。

2）滿足探測距離需要：1550nm 光波比 905nm 光波更容易受到大氣中水滴的吸收，例如 1550nm 在下雨/ 霧天的衰減程度是 905nm 的 4-5 倍，因此必須使用更高功率的光纖激光器來克服以提升探測距離。

1550nm 相比 905nm 人眼安全性高，進而能夠擴大功率以提高探測距離。905nm 光波一般使用半導體激光 器產生，EEL 和 VCSEL（GaAS 基底）均可，整體實施成本低。905nm 相比 1550nm 更接近人眼可見光波段， 同時在水中衰減更弱，容易損害視網膜，因此功率受限，進而影響到探測距離提升。1550nm 距離可見光波段遠， 且容易被水吸收，在同樣的光斑大小和脈寬條件下，對視網膜危害低，功率限制小，可以通過加大功率來提高 探測范圍。

1550nm 光纖激光器提高功率解決衰減問題，但面臨高功耗、低能量轉換效率的問題。基于前文的分析， 由于 1550nm 有高人眼安全性，光纖激光器能以提高功率來解決衰減問題，并獲得超過 905nm 的探測距離。例 如圖達通 1550nm 激光雷達的最遠探測距離達到 500m（905nm 典型值為 200m-300m），10%反射率條件下探測 距離達到 250m（905nm 典型值為 150m-200m）。但這也產生更高功耗的代價。905nm 激光雷達的典型功耗在 20W 左右，而 1550nm 的典型功耗則在 30W 以上。905nm 半導體激光器相對光纖激光器少了光纖耦合和放大的 過程，能量轉化效率更高。1550nm 光纖激光器方案的系統成本仍較高。1550nm 光纖激光器系統成本較高主要來自激光器和探測器兩 方面，1）激光器：根據 Innoviz 上市路演報告，1550nm 光纖激光器單位價格達到 5000 美元，援引某中國供應 商的數據顯示百萬臺供貨量時單位價格仍達 1000 美元；而 905nm 激光二極管的單位價格約為 10 美元，百萬支 供應量時單位價格為 4 美元。2）探測器：因為材料的光敏性不同，1550nm 探測器需采用 InGaAs 制造，成本相 比 Si 基上升幅度大。目前 1550nm 激光雷達主要代表廠商為 Luminar 和圖達通，對應的車型蔚來 ET7、沃爾沃 EX90 均屬于中高端車型。

1550nm 與前沿 FMCW 技術綁定，發展潛力仍巨大。目前所有大規模量產的車載激光雷達均使用 ToF 測距 原理，即通過出射脈沖光和回波的時間差乘以光速得到距離。FMCW 發射連續激光而非脈沖，通過回波信號與 參考光的頻率差，間接獲得飛行時間反推目標物距。FMCW 能實時測量速度，信噪比高于 ToF，相同最大探測 距離下所需激光的峰值功率約為 ToF 的 1/10000，因此對人眼更加安全。根據 Innoviz 路演說明，FMCW 需用 1300nm-1550nm 波長，這使得 1550nm 仍存在巨大發展潛力。但需注意目前 FMCW 激光雷達還處于概念機階段， Aeva 的 SOP 時間定在 2023Q4，Mobileye 預計等到 2025 年以后才能量產。

光纖激光器國產化率高，國內企業持續蠶食海外龍頭市場份額。根據中國科學院武漢文獻情報中心的《中 國激光產業報告》，銳科激光、創鑫激光、杰普特等為代表的一批國產廠商崛起，不斷突破技術瓶頸，依托本 土市場的優勢，持續搶占 IPG 等海外廠商的市場份額，光纖激光器低功率段已完全實現了國產替代，正在不斷 實現中高端市場的國產替代。價格方面，以 1kW 激光器為例，2017 年進口平均價格為 12-20 萬元，國產平均價 格為 10-15 萬元，比進口價格低 20%-25%，而 2019 年進口平均價格已下降至 5~6 萬元，國內價格已降至 3-5 萬 元，下降了 50%-80%。

國內光纖激光器企業實力強勁，但我們認為在激光雷達光纖激光器路線中，投資光纖器件的機會優于光纖 激光器本身：1）目前市場上多數光纖激光器聚焦于材料加工領域，功率、成本、體積均較高，不符合車載激光雷達需求。光纖激光器廠商切入該市場需開發契合需求的緊湊型光纖激光器，需要與激光雷達廠商開展定制合作。

2）光纖激光器是 1550nm 激光雷達核心部件，成本占比高。鐳神智能資料顯示光纖激光器占激光雷達成本 的 80%-85%，如果 BOM 占比如此高的部件通過外購解決，則對激光雷達廠商的盈利水平影響較大。因此可以 看到有 1550nm 光纖激光器方案的鐳神智能、一徑科技、Luminar 均有自研光纖激光器。

3）三大類激光器中，自研光纖激光器的投入對激光雷達廠商來說相對可接受。從各激光雷達廠商向上整合 三大類激光器的方式可以觀察到，EEL 和 VCSEL 均是對激光器廠商進行戰略投資或相互建立合作，這是因為 激光雷達廠商若要自研半導體激光芯片，需要解決芯片設計、代工、封裝甚至 IDM 等多項問題，前期投入太大。而光纖激光器本質上是由半導體激光芯片以及各種光學元器件組成的一個“盒子”，我們認為自研激光雷達光 纖激光器的簡化過程為：①根據車載激光雷達功率、體積的需求設計方案，②根據設計方案選擇合適的元器件 物料進行組裝適配與調試。總體而言，我們認為對激光雷達廠商而言，自研光纖激光器與自研激光芯片（EEL、 VCSEL）所需的投入不在一個量級。

4）光纖器件占 1550nm 激光雷達成本達到 7 成。根據銳科激光和杰普特的公告，原材料在其激光器中的成 本占比超過 80%。按鐳神智能披露的數據，光纖激光器占激光雷達成本的 80%-85%，光纖器件占光纖激光器成 本的 90%，則光纖器件在 1500nm 激光雷達中的成本占比約 7 成。

5）光纖器件行業盈利水平優于光纖激光器。隨著功率的降低，光纖激光器毛利水平呈下降趨勢。根據中國 科學院武漢文獻情報中心的《2021 年中國激光產業報告》，10kW 光纖激光器毛利率為 30-40%，而 1kW 光纖 激光器的毛利率降低到 10-15%。相對而言，光庫科技、騰景科技、天孚通信的光纖器件業務毛利率水平更高。

泵浦源為光纖激光器核心零部件，成本占比高達 50%。光纖激光器的核心器件包括泵浦源、諧振腔、增益 光纖，其他器件包括隔離器、合束器、耦合器、波分復用器等。半導體激光芯片（例如 EEL）可封裝為泵浦源。根據長光華芯招股說明書，泵浦源是激光器的核心器件之一，占光纖激光器成本比例高達 50%。泵浦源內部是 將多顆半導體激光芯片的光線進行合束，激光芯片占泵浦源成本的 10%。

從供應商來看，目前涉足激光雷達光纖激光器整機供應的廠商普遍具有定制化能力，例如海外 Lumbird 可面向激光雷達市場提供定制產品，國內海創光電推出了用于自動駕駛的迷你脈沖激光器。從元器件角度， 泵浦源廠商與半導體激光器廠商重合度高，包括 II-VI、Lumentum 和長光華芯等，雖然目前沒有看到上述 公司專門面向激光雷達光纖激光器路線推出的泵浦源，但具有能力遷移。其他光學組件方面，國內光庫科 技可提供隔離器、合束器、光纖光柵等產品，為國內外多家基于光纖激光器 1550nm 光源方案的激光雷達 公司提供全系列高性能、低成本、高可靠性的光纖元器件。

四、掃描模塊：振鏡、轉鏡關聯技術路線，常規光學件走量應用

4.1 MEMS 振鏡：MEMS 激光雷達核心光束操縱件，技術壁壘高

MEMS 技術應用廣泛，光學 MEMS 市場規模快速增長。MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）即微 機電系統，集傳感器、微機械結構、信號處理和控制電路于一體，其內部結構一般在微米甚至納米量級，常見 的產品包括 MEMS 麥克風、MEMS 加速度計等。光學 MEMS 是 MEMS 技術的重要分支，主要應用領域包括光 通信、光顯示（例如 DMD 芯片）、智能終端等。根據 Yole 數據，2020 年全球光學 MEMS 市場規模為 5.3 億美 元，預計 2026 年達到 9.16 億美元，期間年復合增長率為 9.5%，以激光雷達、VR/AR 為代表的新興光學 MEMS 應用將迎來快速增長。

MEMS 振鏡是微型光學控制器件，在汽車上已有 HUD、激光大燈等成熟應用案例。MEMS 振鏡是在硅片 上采用半導體工藝做出來的高精密、微小活動部件。激光雷達并非 MEMS 振鏡第一次上車，同為 MEMS 振鏡 的 DMD 芯片已在 HUD、汽車激光投影大燈上實現了成熟應用，這也為 MEMS 振鏡技術在車載環境下的可靠 性提供了背書。

4.1.1 MEMS 振鏡有利于激光雷達的小型化與成本控制

MEMS 振鏡轉動幅度較小，多組激光器分區掃描擴大視場角。傳統 N 線機械式激光雷達需要 N 組收發模 組，而 MEMS 振鏡作掃描裝置可使激光收發模組數量大幅減少，從而有利于激光雷達小型化與成本降低。MEMS 振鏡的機械擺動幅度較小，通常在 15°（±7.5°）以內，對應的 2 倍光學偏轉角度在 30°以內。實際運用中， MEMS 激光雷達通常采用多組激光器分別掃描一部分視場，最后拼接以擴大視場角。

理論上單雙軸 MEMS 振鏡搭配不同激光方案均能實現二維掃描。單軸（1D）MEMS 振鏡中，激光束被整 形為線狀（水平或垂直），振鏡一維轉動實現激光以“線”掃“面”。單軸 MEMS 振鏡因整體結構更為簡便， 所以容易得到更大的掃描角度、更大的光學孔徑和更高的諧振頻率。雙軸（2D）MEMS 振鏡操縱光束以“點” 掃“面”（Z 字形），結構及工藝較為復雜，其掃描角度一般較小。

雙軸方案更為行業龍頭青睞。盡管雙軸振鏡相比單軸振鏡存在結構、控制更復雜，轉動幅度更小的問題， 但行業龍頭 Innoviz、速騰聚創的 MEMS 激光雷達均采用雙軸振鏡，我們認為可能的原因有以下幾點：1） 探測距離：根據能量守恒定理，激光束整形為線束后，會使得激光源的能量被分散，進而影響到探測 距離。2） 抗干擾：長距離 MEMS 激光雷達為提高精度往往采用同軸光路，即出射光線與入射光線在激光雷達內 共用同一條光路，僅在發射端和接收端采用分光鏡進行分離。根據光路可逆定理，干擾光線（環境光、其他激光雷達發射光線）與激光束方向完全一致時，便有機會進入收發光路造成干擾，尤其是在接收 端采用高靈敏度 SPAD 陣列時，即使微弱的干擾光線也會產生錯誤信號。單軸轉鏡以“線”掃“面”， 激光出射光路增加，使得干擾光線進入激光雷達光路的概率增加。

3） 更少的激光器：雙軸振鏡方案只需滿足足夠水平 FOV（例如 120°）的激光器數目，速騰聚創 M1 使 用 5 組，Innoviz 使用 4 組。在單軸振鏡方案中，如果使用一組激光器整形為一條線光斑，則面臨能量 分散的問題。假設使用 4 組激光器整形為一條線光斑，然后使用 3-5 條線光斑實現 120°的水平 FOV 覆蓋，總體所需的激光器數量達到 12-20 組，數目較多。4） 光源整形難度較低。靜電式和電磁式是目前技術最成熟 MEMS 振鏡驅動方式，電磁式的大偏轉角度更適應車載激光雷達需求。按照驅動方式，MEMS 振鏡可以分為靜電式、電磁式、電熱式和壓電式，其中靜電式和電磁式技術比較成熟， 應用也更為廣泛。靜電式 MEMS 振鏡的整合度高，但偏轉角度有限，廠商代表有 Mirrorcle、Innoluce（英飛凌 收購）、臺灣 OPUS。電磁驅動產生的驅動力較大，并且是非接觸式驅動，可以產生較大位移或轉角，缺點是 需要外加永磁磁鐵或提供交變電場的線圈使得振鏡封裝體積增大，磁場也可能對其他電子元器件產生影響，該 技術路線代表廠商有日本濱松、希景科技（速騰聚創投資）、Microvision。

4.1.2 MEMS 振鏡設計、工藝復雜度高，規模效應下降本空間可期

MEMS 振鏡在設計端具有較高的技術和經驗壁壘。MEMS 振鏡開發設計過程需要經過持續摸索，總結動力 學規律，不斷優化模型以降低頻率偏差，確定適應的鏡面尺寸，并獲得盡可能大的旋轉角度。如何通過車規也 將貫穿于 MEMS 振鏡的設計過程中。MEMS 制造工藝復雜，MEMS 振鏡成本高昂。MEMS 的生產制造使用了包括體微機械加工和表面微機械 加工在內的微細加工技術，并結合沉積、光刻、鍵合、刻蝕等集成電路工藝。與常規 IC 集成電路相比，MEMS 工藝的難度主要體現在需要用到復雜的體加工技術來制造三維機械結構，代工資源相對稀缺。制造水平將是 MEMS 振鏡最終性能和可靠性表現的決定性因素。在未形成規模效應的情況下，復雜的工藝使得 MEMS 振鏡具 有較高的成本，Mirrocle 雙軸 5mm（直徑）MEMS 振鏡的小批量供應價格高達 1059 美元。

規模效應有望帶來可觀成本下降空間。MEMS 制造的晶圓以 8 英寸和 6 英寸為主，制程在微米級，全球領 先的純 MEMS 代工企業 Silex 使用的制程在 0.25μm-1μm 之間。假設 MEMS 振鏡直徑為 5mm，Die Size 為 15mm × 15mm / 10mm × 10mm，則可在一片 8 英寸晶圓上產出超過 100/250 顆 Die，產量能夠得到迅速提升。隨著 規模提升帶來的價格下降空間預測可以參考 DMD 的情況。DMD 目前被 TI 壟斷，從結構上看，我們認為它的 設計復雜度和工藝難度不比激光雷達的 MEMS 振鏡低，然而每年投影儀百萬級的出貨量支撐了它的成本下探。根據 TI 官網信息，用于 4K 超高清投影的 DMD 最低單價已降至 40 美元，多數車載 DMD 型號的單價則在 100 美元以下。我們判斷激光雷達 MEMS 振鏡的難度相對 DMD 較低，規模效應有望推動其價格下降到車載 DMD 芯片的水平或更低。

我們預測 2022 年車載激光雷達 MEMS 振鏡市場規模約為 2450 萬美元，預計 2027 年增至 1.6 億美元，期 間 CAGR 為 45%。測算假設如下：1）根據 Yole 對出貨量份額的預測，2022 年乘用車 ADAS 前裝市場的 MEMS 激光雷達占比約為 22%。我 們認為未來 5 年，半固態激光雷達仍將占據市場主力，固態技術尤其是 OPA 尚未成熟，未能開啟大規模替代。在半固態激光雷達中，我們看好 MEMS 路線的發展潛力，一方面是該路線已被眾多廠商選擇，包括速騰、Innoviz 等行業龍頭，法雷奧第三代產品也將加入；另一方面則源于對半固態激光雷達進一步降低體積和成本的路徑推 演。基于此，我們樂觀假設 5 年后 MEMS 激光雷達出貨占比達到 70%。2）根據 2.1 節的討論，我們認為未來在無人車市場中，半固態激光雷達以其低成本、長壽命的優勢也將逐 步替代機械式激光雷達的份額。假設 2022-2027 年，MEMS 激光雷達的占比由 1%提升至 30%。3）價格方面，預計規模效應將驅動 MEMS 振鏡成本快速下降，假設 2022-2027 年，規模化量產的 MEMS 振鏡價格由 500 美元降至 50 美元。

4.1.3 符合車載激光雷達需求的 MEMS 振鏡仍處于稀缺狀態

不同場景下，激光雷達的 MEMS 振鏡設計面臨取舍，自動駕駛場景要求苛刻。MEMS 振鏡的主要掃描參 數包括：1）掃描視場 FoV，包括水平和豎直方向。2）掃描光孔徑，對應 MEMS 振鏡尺寸。振鏡尺寸越大，激 光雷達的空間分辨率、探測距離參數表現越好，但掃描角度會受到限制，因此尺寸選擇面臨取舍。3）掃描速度 及諧振頻率，對于自動駕駛應用的雙軸 MEMS 激光雷達，MEMS 振鏡的橫軸（水平方向，快軸）掃描頻率應在 0.5-2KHz 之間，縱軸（垂直方向，慢軸）掃描頻率應在 10-30Hz 之間。此外，若選用的 MEMS 振鏡的諧振頻率 較高，激光雷達的分辨率、幀率及魯棒性均更佳。總體而言，自動駕駛對 MEMS 振鏡的技術參數要求較為苛刻。

國內外已有多家廠商發布了 MEMS 振鏡產品，國內廠商包括希景科技、英唐智控、知微傳感，海外廠商包 括日本濱松、Mirrorcle、Innoluce、Microvision 等。日本濱松、智微傳感的 MEMS 振鏡尺寸較小，并非面向車載激光雷達設計。日本濱松的 MEMS 振鏡采用 電磁驅動，目前官網共列示三款型號，其中最大的振鏡的直徑為 2.6 mm，并非直接面向車載激光雷達應用設計。智微傳感目前官網列示四款型號，特點是高頻率和大掃描角度，其中 C1130 和 C1100 的光學偏轉角度參數優異， 達到 60°，但其產品也存在鏡面尺寸較小的問題，最大的振鏡直徑為 3 mm。

Mirrorcle 有大尺寸 MEMS 振鏡，但偏轉角度小。Mirrorcle 的 MEMS 振鏡采用靜電驅動，各種型號的偏轉 角度均不到±10°。產品按制備方式分為集成和鍵合兩類，集成類的電路、機械結構、鏡面均在同一片 Wafer 上 制備，最大鏡面尺寸只有 2.4mm。鍵合版本的鏡面則與底部的驅動器（電路和機械結構）分開制備，再進行組 裝。鍵合版本的優勢是可以在相同的驅動器上安裝不同尺寸的振鏡，不需單獨設計，豐富產品線的同時降低前 期投入成本。鍵合版本的鏡面直徑可以做到 5mm 以上，但相應的機械偏轉角度較小，并不滿足自動駕駛激光雷 達的視場需求。

MEMS 激光雷達廠商紛紛自研 MEMS 振鏡，速騰聚創控股的希景科技進展最快。一方面，目前市場上缺 乏滿足自動駕駛激光雷達需求的 MEMS 振鏡，另一方面，布局 MEMS 振鏡有利于加強激光雷達廠商的核心技 術積累和成本控制能力，并且定制化的 MEMS 振鏡能更好地發揮系統整體的性能。速騰聚創、Innoviz、Aeye 等多家 MEMS 激光雷達廠商紛紛自研 MEMS 振鏡，其中速騰聚創控股的希景科技進展最快，其開發的 MEMS 振鏡（鏡面直徑 5 mm）已在 2019 年進入量產階段，裝配自研 MEMS 振鏡的 M1 也已開始上車。

4.2 轉鏡及其他光學件：光學件存在定制需求，國內供應資源充足

從制作工藝角度，激光雷達內部存在大量傳統光學器件，執行掃描的轉鏡/棱鏡具有特殊的定制需求。光學 器件是激光雷達必需品，也需要滿足車規對耐高溫和抗振動等方面的要求。MEMS 振鏡是采用半導體工藝制造 的微型器件而相對特殊，其他的光學器件則隸屬于傳統光學器件范疇，采用研磨、模壓等工藝制作。在各項傳 統光學器件中，實現掃描的轉鏡/棱鏡具有特殊的定制需求。

掃描轉鏡/棱鏡定制程度高，BOM 占比隨結構復雜度提升。當前轉鏡激光雷達內部有各種不同的設計方案， 從法雷奧 SCALA Gen.1、圖達通 Falcon 和 Livox Horizon 三大轉鏡式激光雷達的設計來看，越復雜的轉鏡/棱鏡 設計，對應越強大的光束操縱功能，雖然掃描系統 BOM 占比隨之提升，但激光收發的復雜度也有所降低（最 直觀的表現是可用較少的收發模組實現高線束掃描），這在一定程度上反映了激光雷達收發系統與掃描系統的 強關聯性。同時，掃描系統復雜度與 BOM 結構的變化關系，可以為其他轉鏡式激光雷達的成本結構分析提供 借鑒。1）法雷奧 SCALA Gen.1 采用一維轉鏡，本質上是一面反射鏡在電機的帶動下調整光線的水平掃描角度， 轉鏡本身只有一維掃描能力，而豎直方向的掃描角度則由激光源的裝配決定。SCALA Gen.1 內部有 4 顆分立的 EEL 激光源，因此為 4 線束掃描。這種轉鏡掃描方案設計簡單，工程上容易實現，轉鏡模組的 BOM 占比為 13%， 但若想升級高線束掃描需要較多的激光源。禾賽科技的 AT128 也是采用一維轉鏡的掃描結構，但用 VCSEL 陣 列解決了較多分立 EEL 激光源存在的高成本、大體積問題。

2）圖達通 Falcon 也是運用反射鏡控制光線，具體為振鏡（運動的平面反射鏡，不同于 MEMS 振鏡）與旋 轉棱鏡分別調整光線在水平和豎直方向上的掃描角度，鏡組 BOM 占比為 20%。

3）大疆 Livox Horizon 運用雙楔形旋轉透鏡來調整光線掃描角度，其特點是非重復性掃描，隨著時間推移， 可以獲得極高密度的點云。Livox 特殊的結構也致使鏡組 BOM 占比高達 54%。目前除了小鵬 P5 外，Livox 暫 未獲得其他乘用車量產項目。

除去定制化程度較高的光束操縱件，激光雷達系統內部還有一系列光學常規件，典型的如準直鏡、視窗等， 大部分光學常規件的使用與激光雷達技術路線無關，用量大體上與激光雷達出貨量成倍數關系。光學件普遍有鍍膜需求。由于激光雷達內部是特定波長，對于實現光線折射和反射的透鏡和反射鏡來說， 適當的光學鍍膜是必要的，以增大在特定波段的反射率和透過率。例如，大約 4%的入射光將在未鍍膜玻璃組件 的每個表面上反射。可以應用抗反射涂層將每個表面的反射率降低到 0.1%以下，還可以應用高反射性電介質涂 層將反射率提高到 99.99%以上。根據 Alluxa，許多轉鏡激光雷達使用反射率>99.5%的高反射率電介質掃描鏡。

1）快慢軸準直鏡：半導體激光器的初始光束是高度發散的，例如 EEL 光斑呈橢圓形發散，橢圓形的長軸 稱為快軸，短軸稱為慢軸。高度發散的光線會導致能量隨著傳播距離快速衰減，為了獲得均勻的平行光束，半 導體激光器必須搭配快軸準直鏡（FAC）和慢軸準直鏡（SAC）進行調節。傳統方案是采用模制非球面透鏡或 多元素玻璃透鏡，目前較新的微透鏡技術可以粘合在激光二極管的發射孔前面實現非常緊湊的封裝。快慢軸準 直鏡的用量與激光器數目相關，例如速騰聚創 M1 內部有 5 組激光收發模組，對應 5 組快慢軸準直鏡。

2）激光雷達視窗：視窗需要進行鍍膜，以增大特定波長光線的透過率并隔絕其他波長的干擾光線。此外， 由于激光雷達可安置在汽車保險杠附近，有一定概率遭到路面碎石的撞擊，視窗必須保持高硬度防沖擊。

3）聚焦透鏡：將返回光線聚焦到探測器平面上，在接收端基本是必備的。4）窄帶濾光片：窄帶濾光片在特定的波段允許光信號通過，用在接收端以降低其他波段光線的干擾。5）分光鏡：分光鏡與激光雷達光路方案存在一定的關聯，主要在共軸掃描的激光雷達中分隔激光發射光線 和探測光線。大多數 Flash 激光雷達都采用了非同軸光路的設計思路，不再需要分光鏡。國內光學元件供應商眾多，可提供一體化解決方案且成本管控優秀的企業有望獲得競爭優勢。國內具備光 學元件供應能力的上游企業較多，已有多家公司表示已與激光雷達廠商建立合作關系或已經開始供貨，產品包 括透鏡、視窗等。國內也有部分公司向滿足激光雷達廠商定制化需求方面發展，例如炬光科技為智能駕駛激光 雷達發射模組或系統專門設計透鏡、光束擴散器等。由于常規件用量多，技術壁壘相對較低，預計量產能力強 且可提供一體化解決方案的平臺型企業有望獲得競爭優勢。同時，若未來行業競爭加劇，曾在消費電子市場競 爭中建立良好成本管控能力的企業有望獲得競爭優勢。

4.3 半固態掃描方案推演：2D MEMS 配套 VCSEL 有望進一步降低體積與成本

以 SCALA Gen.1 為初代機，當下典型的半固態激光雷達可視作兩種不同改進思路所產生的結果。統一分 析法雷奧 SCALA Gen.1、Livox HAP、圖達通 Falcon、速騰聚創和禾賽 AT128，若視法雷奧 SCALA Gen.1 為初 代機，其他激光雷達為不同的改進方案，則可以劃分出兩類演進路線：掃描系統重設計和發射系統重設計。1）掃描系統重設計：如 4.2 節所述，越復雜的轉鏡/棱鏡設計，對應越強大的光束操縱功能。掃描系統復雜 度的提升帶來激光收發的復雜度降低，最終實現性能提升——利用較少的激光收發模組實現高線束掃描，同時 盡可能地降低成本和體積。例如采用雙楔形棱鏡的 Livox HAP 在性能提升的同時，體積相比 SCALA Gen.1 有所 下降（圖達通 Falcon 體積增加主要源于引入了光纖激光器以追求更好的測距性能）。而速騰聚創 M1 通過 MEMS 振鏡替代多個轉鏡/棱鏡實現二維掃描，整機體積進一步縮小。2）發射系統重設計：禾賽 AT128 掃描端維持一維轉鏡方案，但發射端改為 VCSEL 陣列，高度集成化的 VCSEL 相比分立激光源以更小的體積和成本實現了高線束掃描。然而，一維轉鏡將固定占據一部分空間，這將 會限制整機體積的進一步微縮。

2D MEMS+VCSEL 或將有利于半固態激光雷達進一步降低體積與成本，成為半固態激光雷達的終局方案。我們認為結合 2D MEMS 與 VCSEL 或將有利于激光雷達整機體積的進一步下降。而 2D MEMS 和 VCSEL 都是 采用半導體工藝制造，規模效應帶來的成本下降空間可期。若上述設想實現，半固態激光雷達內部除去常規光 學件，激光器、掃描器、探測器全部實現芯片化，將充分受益于半導體產業鏈紅利。

五、接收模塊：光電探測器與信號處理電路重要性日益突出，固態式發展將進一步加強趨勢

激光接收端技術難度大，芯片集成化的趨勢也將使探測器和信號處理電路的重要性日益凸顯。同時，隨著 未來固態式激光雷達技術成熟，將去除與掃描技術路線耦合較深的 MEMS 振鏡、轉鏡等，光電探測器與信號處 理電路的價值量將進一步上升。

5.1 探測器：激光雷達逐步采用高增益陣列傳感器以加強遠距探測能力

5.1.1 主流的 905nm ToF 路線逐步采用 SPPC/SiPM 增大探測距離

幾種探測器本質上是工作在不同增益狀態下的半導體光電探測器。半導體光電探測器通過吸收光子產生電 子-空穴對，從而在外電路產生光電流以方便測量入射光。半導體光電探測器由于體積小，重量輕，響應速度快， 靈敏度高，易于與其它半導體器件集成，廣泛用于光通信、信號處理、傳感和測量系統。在不考慮陣列的情況 下，激光雷達探測器主要有 PD、APD 和 SPAD 三種形態，核心區別就是增益。

1） PD（光電二極管）不存在增益，靈敏度低，在車載 ToF 激光雷達中沒有使用場景，但可以滿足 FMCW 的測量需要。2） APD（雪崩二極管）的增益倍數在 10-100，運行在線性工作模式下，即隨著電壓的增加，單光子可以 產生的電流強度線性增加，對應探測靈敏度獲得提升。3） SPAD（單光子雪崩二極管）的增益倍數在 10 5 -106，屬于工作在蓋革模式下的 APD。此時只要有一個 光子進入探測器，就會輸出最大電流，靈敏度極高。SPAD 從探測到一個光子到恢復到初始狀態需要一定的時間，稱為死時間（dead time），如何縮短死時間是 SPAD 器件的重要壁壘。因死時間的存在， SPAD 不適用于發射連續波的 FMCW 激光雷達。過高的靈敏度也使 SPAD 容易受到環境光的干擾。

SPPC 與 SiPM 都是 SPAD 組成的探測器陣列，區別在于信號輸出方式。SPAD 可以單點獨立運行，也可以 組成陣列。SPPC 和 SiPM（Silicon Photomultiplier，另稱 MPPC）都是由 SPAD 組成的陣列，其中 SPPC 中的各 個 SPAD 獨立工作，輸出的信號只有 0 和 1，屬于數字信號；SiPM 由多個獨立的 SPAD 傳感器并聯組成，輸出 的信號會有幅度級別的區分，屬于模擬信號。

SPPC 優勢為分辨率，SiPM 優勢為信號提取速度。SPPC 陣列下每個單元的信號獨立輸出，輸出信號只有 一個幅度，為減少噪聲影響，需要根據空間和時間相關度確認是否為信號，因而抗噪能力相對較差。SiPM 陣列 的每一個輸出端對應多個并聯的單元，輸出電流是所有并聯單元的總和，因而輸出的信號有幅度區分，可以通 過設定閾值直接提取信號，提取簡單速度快。若兩種陣列達到同樣的分辨率，SiPM 比 SPPC 需要更多的 SPAD 單元，面積更大，所以相同面積下，SPPC 的分辨率顯然要高于 SiPM。

在擴大信號增益外，SPAD 陣列也有望大幅減少外圍電路芯片需求。根據阜時科技，分立 APD 做探測器時， 接受端需要包含時數轉換器 TDC、跨阻放大器 TIA、高速 ADC 等一系列信號處理芯片。單點 SPAD 和陣列 SPPC 輸出僅有 0 與 1 區分的數字信號，在理想情況下，搭配 TDC（測時電路）即可將各像素點的信號轉換為距離信 息，可大幅減少外圍元器件數量，有利于激光雷達小型化與成本控制。

激光雷達的探測器方案趨勢：905nm 采用 SPAD 陣列，1550nm 或延用 APD。在當前主流的 ToF 測距體系 下，905nm激光雷達將逐步采用高增益的 SPAD 陣列，從抗環境光干擾的角度，SiPM 是優于 SPPC 的選擇。1550nm 需要 InGaAs 材料制作探測器，但 InGaAs SPAD 陣列存在暗電流較高、產業鏈不成熟的缺陷，其次 1550nm 激 光雷達發射端功率高，可以彌補接收端增益不足的問題，因此 1550nm 激光雷達或將保持 APD 的使用。預計探測器價值量占比 10%左右。光電探測器在一個激光雷達中的用量取決于不同掃描方式產生的光路結 構：1）Velodyne 早期的機械式激光雷達，64 線激光雷達每束光束都有一個對應的 APD，總共 64 個。2）速騰 聚創 MEMS 激光雷達 M1 內部有 5 對收發模組，對應 5 個 SiPM。3）Flash 激光雷達測量原理類似于開閃光燈 的照相機，探測器最少只需要一個，但估計為保持足夠分辨率，對陣列的像素量有較高的要求。價值量方面， 索尼的激光雷達探測器 IMX459，樣品價格約 750 元人民幣（15000 日元），正式產品價格估計為 200-400 元人 民幣。First Senor 預計探測器未來占激光雷達價格的 10%左右。

5.1.2 海外光電探測大廠占據先發優勢，國內新晉廠商嶄露頭角

海外光電探測器老牌廠商具有先發優勢得以快速切入激光雷達市場。激光雷達探測器本質上是近紅外光波 段的光電探測器，CIS 上的部分技術能夠遷移到 SPAD 陣列（例如背照式和堆疊結構），目前激光雷達探測器 龍頭廠商也主要來自 CIS 市場。根據 Yole 數據，索尼、安森美、佳能、日本濱松和松下均為 CIS 市場份額前十。索尼、松下、佳能都推出了陣列探測器；日本濱松主要聚焦于科學研究等精密光電測量領域，目前也面向激光 雷達市場推出較為齊全的產品品類及解決方案；安森美早期亦有 SiPM 研發布局，2018 年通過收購 SPAD/SiPM 供應商 SensL 增強實力。STM 目前的 SPAD 傳感器最大測距能力只有 8m，主要面向掃地機器人等消費市場。根據探測器的技術發展方向，我們認為索尼等 CIS 老牌廠商仍將在技術上保持技術優勢。

高像素 SPAD 陣列為海外大廠技術升級的方向。高像素 SPAD 陣列有利于提高測量分辨率，商用 SPAD 探 測器的像素量在最近十年從幾百個百提升至到數兆，目前面向激光雷達市場像素最高的 SPAD 探測器為佳能在 2021 年 12 月開發出的 3.2M 像素產品。

探測器集成前端處理電路將成為趨勢。日本濱松和索尼推出了不同形式的集成方案，我們概括為模塊化集 成和芯片級集成兩類。芯片級集成在縮小探測器體積和降低外圍電路復雜度體現出巨大潛力，有望成為未來的 發展趨勢，并構建探測器廠商的技術壁壘。1）模塊化集成：日本濱松將 PD/APD 和 TIA（跨阻放大器）集成到一起，從外觀結構上看，PD/APD 與 TIA 是通過引線封裝在同一塊 PCB 板上形成一個模塊。這種模塊化設計相比獨立探測器加外圍電路的傳統方式簡化 了下游客戶的電路設計難度，而濱松出于對自身探測器性能的理解，匹配適應的 TIA，相比下游客戶的設計有 望獲得更低的系統噪聲。

2）芯片級集成：在單芯片上集成 SPAD 陣列和測距電路后，可明顯降低外圍電路的設計復雜度，同時還有 利于降低整體系統功耗和減小體積。索尼的 IMX 459 將 SPAD 像素和測距處理電路堆疊在單芯片上，成功開發 出緊湊而高分辨率的傳感器。

國內新晉廠商嶄露頭角。國內目前在一級市場已涌現了一批研發 SPAD/SiPM 的初創公司，主要有阜時科技、 芯視界、靈明光子、芯輝科技、飛芯電子、宇稱電子、秉正訊騰等，其中芯視界、阜時科技獲得了華為、禾賽 科技等激光雷達廠商的投資，并推出了面向激光雷達市場的產品。

5.2 信號處理：FPGA 適應算法迭代需求，未來自研 ASIC 運用比例有望上升

激光雷達為車載算力硬件增速最高的應用板塊，2027 年市場規模有望增至 4 億美元。根據 Yole 數據，2021 年全球車載激光雷達算力硬件的市場規模約為 800 萬美元，預計到 2027 年將增長至 4 億美元，期間年復合增長 率為 94%，為車載算力硬件中增速最高的板塊。

全球 FPGA 主要被海外廠商主導，國內自給率低。全球的 FPGA 主要供應商包括賽靈思、Intel（Altera）、 Microsemi 和 Lattice 等國際芯片設計公司，合計市場份額較高。根據 Frost & Sullivan，以出貨量統計，2019 年 全球市場上，賽靈思、Intel（Altera）、Lattice 和 Microsemi 的市占率分別達 51.7%、33.7%、5.0%和 4.0%。中 國市場上，賽靈思、Intel（Altera）和 Lattice 分別占據了 36.6%、25.3%和 23.2%的市場份額。目前國內主要的 FPGA 廠商有紫光同創、復旦微電、安路科技、高云半導體和京微齊力等，其中安路科技和紫光同創產品結構 偏向消費電子、工業控制和通訊等，復旦微電產品結構偏向特種應用，三者屬于國內 FPGA 第一梯隊。

六、重點公司分析

6.1 激光雷達整機

6.1.1 禾賽科技

禾賽科技于 2014 年創立于中國上海，是全球自動駕駛及 ADAS 激光雷達的領軍企業。禾賽在光學、機械、 電子、軟件等激光雷達核心領域有著卓越的研發能力和深厚的技術積累，在全球范圍內擁有數百項專利。禾賽 具備強大的車規級規模化生產能力，年產能百萬臺的“麥克斯韋”超級智造中心將于 2023 年投入運營。禾賽的 客戶包括全球主流自動駕駛公司和頂級汽車廠商、Tier1 等，遍及全球 30 個國家和地區、70 多個城市。公司累 計獲得包括小米、美團、博世、百度、光速、高瓴、CPE、啟明等機構超過 5 億美元的融資。

早期激光雷達以面向無人駕駛的機械式為主，半固態產品 AT128 實現裝車。2015 至 2016 年期間，禾賽主 要產品為激光氣體傳感器，包括激光甲烷遙測儀和激光氧氣傳感器。2016 年初，公司開展激光雷達研發，并于 2017 年推出 40 線激光雷達產品 Pandar40。禾賽的激光雷達多數型號為機械式，應用場景包括無人駕駛，機器 人和車聯網，測量范圍涵蓋短、中、長距離。半固態產品有轉鏡方案的 AT128，面向 ADAS 領域。根據公司招 股說明書，FMCW 等前沿激光雷達的研究也在進行中。

研發高投入，關鍵技術自主研發。禾賽一直保持高研發投入，同時布局芯片、激光器、振鏡等多項激光雷 達關鍵技術自主研發，2019 年研發費用率達到 48.32%。2017 年末禾賽成立了芯片部門，開展激光雷達專用芯 片的研發工作，包括激光驅動芯片、模擬前端芯片、數字化技術芯片以及 SoC 芯片，目前芯片化 V1.0 成果多 通道激光驅動芯片及多通道模擬前端芯片已完成量產，并應用于多個激光雷達研發項目和 PandarXT 的量產項目。自研多通道發射芯片使 PandarXT 的發射端驅動電路成本降低約 70%，自研多通道模擬前端芯片使得接收端模 擬電路成本降低約 80%。

營收高速增長，主營業務突出。根據公司招股書，公司營收由 2017 年的 1941.67 萬元高速增至 2019 年的 34847.41 萬元。報告期內，公司主營業務突出，收入占比均超過 98%；其他業務主要為部分零配件銷售。2020 年 1-9 月，公司激光氣體檢測產品銷售收入大幅增加，占比提升，主要由于當期 Oxigraf, Inc.激光氧氣傳感器產 品收入金額較大，而 2020 年上半年激光雷達產品受國外疫情影響，銷售增長有所放緩。

營收來源產品豐富，地區集中北美與中國大陸。公司激光雷達銷售收入的結構變化與產品迭代升級過程相 對應。營收地區來源方面，2018 年，公司 40 線激光雷達產品受到 Aptiv、Aurora、Delphi、Lyft 等美國客戶的 認可，北美的銷售占比達到 65.52%。2019 年，公司向博世集團等歐洲客戶的銷售顯著增長，該地區收入占比有 所提升；同時，國內的百度等在無人駕駛領域增加投入，中國大陸的收入占比提高至 36.11%。2020 年 1-9 月， 受新冠疫情的影響，歐洲地區銷售收入占比下降至 3.25%；北美、中國大陸的銷售占比相應提升。

毛利率高于 70%，扣非已連續兩年實現盈利。根據禾賽科技招股書，報告期內公司主營業務毛利率一直維 持在 70%以上。2018 年公司收入大幅增長，并實現盈利。2019 年，受到計提訴訟相關的專利許可補償的影響， 公司凈利潤再度轉負。若剔除該偶發性事件的影響，公司當年仍為盈利。2020 年 1-9 月，受到國內外新冠疫情 的影響，公司復工時間有所延遲，且上半年部分客戶需求出現臨時性放緩，導致營業收入同比 2019 年 1-9 月略 有下降，而研發投入、期間費用較高，出現凈虧損 9,379.75 萬元。

6.1.2 速騰聚創

速騰聚創（RoboSense）2014 年成立于深圳，是全球領先的智能激光雷達系統科技企業。速騰聚創通過激 光雷達硬件、感知軟件與芯片三大核心技術閉環，為市場提供具有信息理解能力的智能激光雷達系統，顛覆傳 統激光雷達硬件純信息收集的定義。截止 2020 年，公司全球布局激光雷達相關專利超過 600 項。合作伙伴覆蓋 全球各大自動駕駛科技公司、車企、一級供應商等，產品技術已廣泛應用于自動/輔助駕駛乘用車&商業車，無人物流車，機器人，RoboTaxi，RoboTruck，RoboBus, 智慧交通新基建等細分領域，其中前裝定點量產項目覆 蓋超跑、轎跑、SUV、重卡等各類車型。

MEMS 激光雷達技術沉淀深厚，量產裝車數目行業領先。速騰聚創通過五年多的投入，在智能激光雷達項 目上完成了五個大版本與數十個小版本的迭代。截止 2020 年 12 月，第二代智能激光雷達 RS-LiDAR-M1 已完 成全氣候/全工況測試，路測累計近 100 萬公里，運行最長樣機連續工作超過 700 天。RS-LiDAR-M1 自 2020 年 7 月起連續獲得全球多個量產車型的定點合作訂單，包括 Lucid Air、小鵬 G9、威馬 M7 等，并于 2021 年 6 月 開啟車規量產。

6.1.3 一徑科技

國內領先的車規 MEMS 激光雷達供應商。一徑科技成立于 2017 年 11 月，是業界領先的車規 MEMS 激光 雷達供應商，研發總部位于北京，在江蘇常熟擁有生產基地。公司持續致力于提供國際領先的全固態激光雷達 解決方案，以先進的技術出發，緊密結合市場需求，提供高性能、小型集成化、可量產的車規級全固態激光雷 達產品，賦予無人駕駛汽車、機器人等人工智能應用可靠穩定、寬視角、遠距離及高分辨率的三維深度視覺能 力。人才儲備深厚，技術研發能力強。一徑科技是國內較早做面向車載應用的固態激光雷達的團隊。公司從成 立之初以 CEO 石拓為首的三位具有國際頂尖技術實力的創始人，發展到現在已擁有近 400 人的團隊，平均年齡 31 歲，研發人員比例接近三分之二，博士比例高達 15%。核心團隊來自清華大學、復旦大學、馬德里理工、加 州理工、康奈爾大學、魯汶大學等國內外知名高校，以及博世、Autoliv、歐司朗、愛立信、索尼等國際知名 Tier1、 光電半導體企業。一徑科技獲得國家高新技術企業、北京市中關村高新技術企業、北京市“專精特新”企業等 稱號，擁有多項專利。

聚焦面向前裝量產的 MEMS 半固態激光雷達。一徑科技現已推出兩款 MEMS 激光雷達產品，分別是短距 補盲雷達 MEMS 激光雷達 ML-30s 和長距前向 MEMS 激光雷達 ML-Xs，長短覆蓋兩款產品組合可滿足不同行 業應用需求。1）ML-30s 短距補盲雷達，面向 L4 級高度自動駕駛，采用 905nm 半導體激光器，視場角為 140°× 70°， 等效線束 160 線，角度分辨率小于 0.5°，主要提供超寬視場角，實現高分辨率 3D 覆蓋，僅需 3-6 個激光雷達 即可實現 360°覆蓋，而市面其他激光雷達方案則至少需要 5-8 個激光雷達才能實現同等覆蓋。目前已經量產并 裝配在京東物流車、嬴徹無人重卡、Mobileye 和元戎啟行的 Robotaxi 等；2）ML-Xs 長距前向主雷達，面向 L2 級以上的自動駕駛系統，采用 1550nm 光纖激光器，具有 200 米探測 距離，等效線束達 200 線，角分辨率為 0.1°，定位乘用車前裝量產，準備 SOP。

6.2 發射模塊

6.2.1 長光華芯

長光華芯建成投產了國內首條具有完整生產工藝的 VCSEL 芯片生產線，國內主要競爭對手包括縱慧芯光等， 國外主要競爭對手是 Lumentum、II-VI、Osram 等。由于過去 VCSEL 主要應用領域是消費電子，因此作為蘋果 公司主要供應商的 Lumentum 和 II-VI 占有近 80%的 VCSEL 市場份額。在車載領域，國內車廠搭載激光雷達的 進度較快，據不完全統計，目前已經及擬搭載激光雷達的量產車型達 30 款以上，其中國產車型 20 款以上。而 其激光雷達供應商排在首位是速騰聚創，其次是禾賽科技。因此，不難看出，國產激光雷達廠商目前在行業內 較為領先，依托供應安全方面的優勢，VCSEL 國產廠商長光華芯、縱慧芯光等將有望占據車載領域 VCSEL 的 絕大部分份額，而和國內其他廠商相比，長光華芯是唯一的 IDM 廠商，其在客戶響應速度、供應安全、定制化 容易程度、成本等方面優勢顯著，因此我們認為長光華芯有望成為未來車載激光雷達用 VCSEL 領域的龍頭廠商。

6.2.2 炬光科技

激光雷達發射端除光源外，也有廠商提供集成度較高的模組。激光雷達發射端按照技術路線可分為點光源 二維掃描、線光斑一維掃描、面光斑固態三種。點光源二維掃描是常見的技術方案，其中點光源較容易獲取， 但掃描系統較為復雜，通常需要轉鏡、棱鏡、MEMS 振鏡等一種或兩種光學件搭配使用，復雜的光學掃描系統 在提高成本的同時其可靠性也面臨挑戰。線光斑一維掃描的方案減少了掃描系統的復雜度，但增加了接收端及 軟件算法處理的難度。面光斑零掃描的方案徹底擺脫了對掃描系統的依賴，是真正意義的純固態方案，但目前 其探測距離較短或需要較高成本，還未能大范圍使用。

6.2.3 光庫科技

前文已述激光雷達光源按照波長主要分為 905nm 和 1550nm，其中 1550nm 的技術方案由光纖激光實現。光 纖激光器是應用最廣泛的激光器，應用領域包括宏觀領域激光加工、通信等，光纖激光器和其他種類激光器的 最大區別是其增益介質是摻雜稀土元素的有源光纖。

光庫科技是專業從事光纖器件、鈮酸鋰調制器件及光子集成器件的設計、研發、生產、銷售及服務的高新 技術企業，公司的主要產品包括光纖激光器件產品（隔離器、合束器、光纖光柵等，用于光纖激光器、激光雷 達等領域）、光通訊器件產品、鈮酸鋰調制器件及光子集成器件產品等。公司在激光雷達領域主要是為 1550nm 的光纖激光器方案提供激光器器件產品，其激光雷達光源模塊產品目前處于小批量生產階段。光庫科技在 2021 年完成了進入汽車行業供應鏈必備的 IATF16949 質量認證體系的符合性認證，并自主開發 了面向 ToF 激光雷達應用基于鉺鐿共摻光纖放大器的 1550nm 光源模塊，公司將以光源模塊和相關元器件為基 礎拓展在激光雷達集成化模塊領域的發展機會。此外，公司還積極布局 FMCW 激光雷達應用市場，目前公司可 以為 FMCW 激光雷達提供鈮酸鋰 IQ 調制器，相比于光源直接調制和其他平臺的外置調制器，鈮酸鋰調制器具 有更好的調制線性度、更寬的工作溫度范圍和更低的插入損耗等優勢。未來，基于公司的薄膜鈮酸鋰調制器平 臺，公司將開發應用于 FMCW 激光雷達的窄線寬半導體激光器和薄膜鈮酸鋰調制器的集成光源模塊，助力 FMCW 激光雷達的發展和市場化。

6.3 掃描模塊

6.3.1 英唐智控

公司于 2001 年成立，2010 年上市，2015 年前主要從事智能控制器、智能家居等產品的研發、生產及銷售。2015 年開始，公司順應電子產業“互聯網+”趨勢，開始戰略轉型，收購多年從事企業管理信息系統研發并集 成 ERP、CRM、PLM 等模塊的優軟科技，構建 B2B 交易平臺，逐步并購深圳華商龍、柏健、海威思、思凱易 等公司布局和完善電子分銷業務，并通過三筆股權交易，于 2018 年完成對聯合創泰的 100%控股，不斷完善公 司分銷產品、拓展客戶資源。憑借多年并購重組經驗，公司積極進取，2019 年籌劃向上游半導體芯片領域轉型， 2020 年收購在光電集成電路領域、車載數字電視信號芯片領域領先的日本半導體 IDM 企業先鋒微技術，具備 車載 IC、光學傳感器、MEMS 振鏡等產品的全鏈條生產能力，并積極導入國內市場。2021 年，收購從事分立 器件研發、設計與銷售的上海芯石 40%股權，其具備碳化硅基（SBD、MOSFET）和硅基功率半導體的設計能 力，為推動國內半導體產線落地，公司于成都設立合資公司英唐芯建設“英唐半導體產業園”，分三步建設光 學與 IPM 封測生產線、FAB6 英寸特色工藝線（含碳化硅）、先進封測生產線，完善產業鏈布局。

MEMS 振鏡積累深厚，推出多款產品有待放量。英唐微技術自 2011 年以來一直推動 MEMS 振鏡的研究開 發，具備 11 年的研發經驗和 5 年的市場經驗。車載激光雷達領域，公司已經推出兩代 MEMS 振鏡產品，第一 代產品主要應用于車用激光雷達的 MEMS 組件，已經實現小批量生產及銷售；視場角更大、體積更小、清晰度 與穩定性更高的第二代車規級Φ4.0mm MEMS 振鏡（CG0006AR）已經于今年 7 月開啟送樣，并預計將在 4 級 自動駕駛車輛中投入實際使用。顯示領域，公司已經開發出Φ1.0mm MEMS 振鏡在微投影儀的方案（含自研驅 動芯片）；HUD 方面，研發成功的第二代 MEMS 驅動芯片已在 Pioneer HUD 項目成果驗證，AR 眼鏡方面， 已經和國內 AR 廠商緊密接觸。

6.3.2 舜宇光學

汽車領域布局廣泛。公司主要產品包括三大類：一是光學零組件；二是光電產品；三是光學儀器。目前， 公司已經形成了手機行業、汽車行業、安防行業、顯微儀器行業、機器人行業、AR/VR 行業、工業檢測行業、 醫療檢測行業八大事業板塊。公司在汽車行業主要產品應用領域包括車載鏡頭，激光雷達，HUD 抬頭顯示器以 及智能大燈。公司目前提供激光雷達視窗和鏡頭，并進入 Leddar 生態系統。2020 年 4 月，LeddarTech 宣布，寧波舜宇 車載光學技術有限公司現已加入 Leddar 生態系統，與其它技術行業領軍者并肩攜手。舜宇車載光學技術有限公 司將與 LeddarTech 協作，為車載和移動應用鍛造 LiDAR 解決方案。

6.3.3 永新光學

國內光學顯微鏡行業龍頭企業和核心光學部件細分領域優勢企業。公司從事光學顯微鏡、光學元件組件和 其他光學產品的研發、生產和銷售，常年為尼康、徠卡等國際一流顯微鏡品牌提供 OEM 服務，自主研發的產 品重點拓展在生命科學、智慧醫療和工業檢測領域的專業精密儀器應用；公司是光電行業多個細分領域國際知 名企業的關鍵光學部件核心供應商，近年來不斷拓展車載光學、機器視覺、激光雷達等新興業務領域。公司目前可為激光雷達客戶提供全套光學件，如視窗、轉鏡、透鏡等。公司已與 Quanergy、禾賽、Innoviz、 麥格納、Innovusion、北醒光子等激光雷達領域國內外知名企業保持穩定、良好的合作關系。

6.3.4 水晶光電

全球知名濾光片供應商。水晶光電主要產品包括精密薄膜光學元器件、生物識別元組件、新型顯示組件、 薄膜光學面板、反光材料等。公司是國內濾光片行業龍頭，設備先進、技術優異，是全球眾多知名手機品牌的濾光片供應商。公司已關注到車用視覺傳感器的行業潛力，在車載攝像頭、激光雷達領域率先切入布局，為公 司未來業績提升注入新的力量。激光雷達業務拓展取得進展。公司已和多家激光雷達罩廠家有業務溝通，激光雷達罩、反射鏡產品已率先 實現量產出貨，棱鏡等其他產品未來也有可能在激光雷達罩上實現業績上貢獻銷售收入。

6.3.5 騰景科技

公司是專業從事各類精密光學元件、光纖器件研發、生產和銷售的高新技術企業。公司的產品主要應用于 光通信、光纖激光等領域。公司與下游知名企業及科研機構建立了合作關系，包括光通信領域的 Lumentum、 Finisar、華為等；光纖激光領域的銳科激光、nLIGHT 等企業。激光雷達光學元件獲得車規級認證，開始出貨。公司在模壓非球面透鏡、光學鍍膜等方面擁有核心技術， 可以為雷達廠商提供多款核心光電子器件，目前已經獲得車規級認證，向禾賽科技、鐳神智能等出貨。

6.3.6 福晶科技

公司主要從事晶體元器件、精密光學元件和激光器件等產品的研發、生產和銷售。公司產品均是激光器的 關鍵元器件，其中晶體元器件包括主要應用于固體激光器的非線性光學晶體、激光晶體、磁光晶體等；精密光 學元件包括窗口片、反射鏡、棱鏡等，主要用于激光器、AR、激光雷達、半導體設備等；激光器件包括磁光器 件、聲光器件、電光器件、驅動器、光纖傳輸系統等，主要用于激光器制造。公司在激光雷達領域可提供包括 窗口片、反射鏡等在內的部分激光雷達用光學件，目前處于送樣階段。

6.4 接收模塊

6.4.1 阜時科技

阜時科技從 2019 年開始布局激光雷達 SPAD 芯片研發，引入海外專家團隊，聯合內部資深芯片設計團隊， 用兩年多時間攻克工藝、器件和電路集成的難點，2021 年成功流片，2022 年批量交付客戶。2022 年 9 月 7 日，阜時科技與鐳神智能簽訂戰略合作協議，雙方圍繞激光雷達接收傳感芯片，在 SPAD 芯 片等激光雷達接收傳感芯片的技術、市場開發、產業生態融合、產業助力等領域開展深度合作，雙方此前已經 就 SiPM 芯片已經達成合作，此次合作是基于前次合作的認可和信任開展的新合作，雙方合作將幫助車載激光 雷達 SPAD 芯片進入標準化量產時代。同時，憑借與知名激光雷達廠商深度綁定，阜時科技有望將在激光雷達 接收端領域取得更快的成長。