激光雷達開啟前裝元年

2023年，全球裝車數(shù)量有望突破30萬輛，2030年全球裝車市場規(guī)模有望突破230億美元。自動駕駛中的激光雷達乃高階標配，具有顯性參數(shù)、隱性指標和實測表現(xiàn)多個性能評價維度。汽車制造廠從多方面提出了上車需求，通過投資或合作的方式積極參與，并趨向自研或定制軟件算法。據(jù)估計，目前已證實的量產(chǎn)車型中，前裝車型的產(chǎn)量將在2023年達到30萬輛，40萬-80萬輛，2024年全球激光雷達前裝產(chǎn)品的出貨量將達到100萬輛，2028年全球前裝產(chǎn)品的市場規(guī)模將達到100億美元，2021-2030年全球復(fù)合增長率接近90%，整體前裝產(chǎn)品的滲透率達到45%。

多條技術(shù)路線驅(qū)使著降本增效，邁過成本和山寨的門檻，發(fā)展呈現(xiàn)固態(tài)、晶片化，智能化。在測量原理、激光發(fā)射、激光接收、光束操縱和信息處理等五個方面，激光雷達都有不同的發(fā)展方向，創(chuàng)新的技術(shù)可以結(jié)合起來提高雷達的性能和成本。距離測量原則： FMCW體制創(chuàng)新，將長期與飛行時間法并存。VCSEL發(fā)射管驅(qū)動量產(chǎn)降本、905 nm、1550 nm光源或共存。主要應(yīng)用領(lǐng)域： APD, SPAD, SiPM，替代性共識。光操縱：機械式成熟度最高， ASP近幾年明顯下降；混合固態(tài)最快進入共識狀態(tài)， MEMS、轉(zhuǎn)鏡模式下表現(xiàn)良好；固態(tài)成熟度低，長期有望成為主流。資料處理：主控芯片配置 FPGA，并與 SoC長期共存。

國外光電子業(yè)巨頭壟斷了產(chǎn)業(yè)鏈的上游，激光雷達制造商自造壁壘，到2030年上游市場規(guī)模將達到112億美元。三大核心部件分別是激光發(fā)射器、光電探測器和光束操縱元件，主要由國外光電子業(yè)巨頭如 Lumentum、濱松、 AMS壟斷，國內(nèi)替代正起步。在創(chuàng)新技術(shù)路線上，核心控制點存在分歧，激光雷達廠商多是通過內(nèi)生式擴展布局，而長期而言，創(chuàng)新技術(shù)還有待產(chǎn)業(yè)整合，廠商可以通過多種方式授權(quán)上游供應(yīng)商進行核心器件的標準化生產(chǎn)，擴大規(guī)模，降低成本。

最近各大廠商紛紛上市，2021年的規(guī)模生產(chǎn)即將展開。2020開啟了激光雷達的上市熱潮，廠商紛紛通過 SPAC方式上市；融資主要集中在自建工廠，以大規(guī)模生產(chǎn)的方式實現(xiàn)增效。重點從自動駕駛市場轉(zhuǎn)移到前裝市場，不同的廠商有著不同的定位和戰(zhàn)略。對于激光雷達廠商的估值，主要有四個因素：凈利潤率、增長率、投資效率、風險性為我們所關(guān)注；績效、成本、體積、產(chǎn)能、車規(guī)認證、車企訂單，這些都是我們要追蹤的廠商發(fā)展的指標，這些都是我們要判斷的因素。

高階自動駕駛所需的激光雷達，前裝量產(chǎn)元年即將開啟

智能汽車是我們投資智能汽車的核心關(guān)鍵詞和主線，而智能駕駛系統(tǒng)是智能汽車區(qū)別于傳統(tǒng)汽車最核心的組成部分，按功能可以分為感知-決策-執(zhí)行三個層次。

當前，感知層主要分為兩個部分：1)以攝像頭+毫米波雷達為主、以人工智能視覺算法視覺為主、以特斯拉為代表(視覺先驅(qū)者 Mobileye已經(jīng)投入激光雷達研發(fā));2)激光雷達、毫米波雷達、攝像頭等為輔，以 Waymo、百度為代表。

L3作為自動駕駛的“分水嶺”，代表了主動權(quán)從人向車的轉(zhuǎn)變，目前還存在著諸如監(jiān)管、消費者教育等問題；當整車廠推出具有L3級別功能的車型時， L2.5-L3級別仍然傾向于宣傳。激光雷達是“看得見、摸得著”的傳感器，它能提高感知系統(tǒng)的冗余度，對毫米波雷達、攝像機等設(shè)備進行輔助定位，并配合高精地圖進行定位。L3及以上等級自動駕駛系統(tǒng)中，激光雷達的作用由輔助向主導(dǎo)發(fā)展，裝備數(shù)量也將增多。

本文認為，隨著自動駕駛水平的提高和激光雷達技術(shù)的進步，激光雷達將成為不可缺少的組成部分；未來兩個派別將走向融合，使自動駕駛感知層向體積更小、控制更集成、成本更低、功能更多方向發(fā)展。

1.1對激光信號繪制環(huán)境點云圖的分析激光雷達是高階自動駕駛的必備設(shè)備

本文將激光雷達分為四個系統(tǒng)，即激光發(fā)射、激光接收、光束操縱和信息處理，通過對激光信號的三維點云圖分析，實現(xiàn)環(huán)境的實時感知和避障。Light Detection And Ranging在激光雷達(LiDAR)中使用激光發(fā)射器和光束掃描技術(shù)發(fā)射介于紅外線和可見光之間的激光，通過測量激光信號的時間差和相位差來繪制出周圍物體的三維點云，以獲得精確的距離、輪廓信息。

1960 s是激光雷達最早發(fā)明的年代，早期主要用于空間探測、氣象監(jiān)測、地形測量、軍事測距、武器制導(dǎo)等，2005年美國 DARPA的挑戰(zhàn)賽首次搭載了自動駕駛汽車，并在自動駕駛、物流運輸、高精確度地圖、智能交通、機器人、工業(yè)自動化、無人駕駛、測繪等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

通過規(guī)模量產(chǎn)+技術(shù)進步，激光雷達有望迅速降價，2030年超230億美元，2021-2030年復(fù)合增長率近90%，整體前裝滲透率45%。按照車型價位分類，測算出激光雷達的滲透率、配置數(shù)量和量產(chǎn)價格，結(jié)合全球不同價位車型的銷量變化趨勢，我們認為，2024年全球激光雷達前裝量產(chǎn)市場的出貨量將超百萬，2030年全球激光雷達的出貨量將超1.2億，2021-2030年全球激光雷達前裝量產(chǎn)市場的復(fù)合增長率將超過120%,2030年全球激光雷達前裝量產(chǎn)市場的復(fù)合增長率將達到233億美元，2021-2030年復(fù)合增長率接近90%，整體前裝量產(chǎn)率接近45%。與此同時，2030年國內(nèi)激光雷達前裝量產(chǎn)市場的出貨量將達到4200萬臺，2021-2030年的復(fù)合增長率達到124%;2030年國內(nèi)激光雷達前裝量產(chǎn)市場的規(guī)模將達到80億美元，2021-2030年的復(fù)合增長率90%，整體前裝量產(chǎn)的滲透率接近45%。除了前裝市場外，主要應(yīng)用領(lǐng)域有自動駕駛、前裝量產(chǎn)、測繪、機器人、最后一公里配貨等。