此篇报告为中金公司团队继《激光雷达#2：车载激光雷达推动L3+自动驾驶，有望成为千亿元赛道》后关于车载激光雷达的又一深度报告。站在激光雷达上车元年这个特殊时点，中金将着重回答市场关注的五个问题，包括车规性能、发射器和扫描方式的技术演进方向、成本分析与降本路径探讨等，并梳理激光雷达产业链中国产厂商的发展机遇，重申对激光雷达产业链的看好。
摘要
目前激光雷达车规标准由各车厂制定，暂未统一，但主要性能指标包括：1)探测范围：探测距离、视场角(H×V);2)点云质量：点频、角分辨率、扫描帧频;3)量产落地因素：成本、尺寸、使用寿命等。
激光雷达技术路径尚未收敛，905nm发射器和MEMS或成中期主流方案。1)激光发射器：905nm是在满足当前自动驾驶性能需求基础上成本最优的方案;2)扫描方式：转镜式激光雷达最早通过车规并实现上路，但存在线数难做高、尺寸较大、功耗较高等问题。我们认为，综合考虑成熟度、性价比、车规的可靠性、规模化制造等维度，MEMS激光雷达方案效用最佳，有望成为未来3-5年内最早大规模落地的商业技术路线。长期来看，资本和技术的加持推动固态雷达产业化加速，随着Flash、OPA等纯固态技术逐渐成熟，我们认为固态激光雷达有望在未来3-5年迎来商用落地。
激光雷达降本路径逐渐清晰，有望实现价格下探。成本是目前激光雷达实现大规模上车的主要阻碍，当前可量产激光雷达的平均价格已下探至500-1000美元区间，我们认为未来有望下降至200美元以下，主要的降本路径有：1)提升设计能力，向固态化+集成化发展。系统设计的优化在降低BOM成本的同时简化电路结构，有助于减少电子器件的用量并大幅降低装调成本;2)大规模量产，分摊制造和研发成本;3)自研关键芯片，控制上游元件成本;4)激光器等上游器件逐步实现国产替代;5)提升工艺，控制生产良率。
风险
车载激光雷达量产进程不及预期;上车进度不及预期;成本下降幅度不及预期;自动驾驶政策开放不及预期。
正文
#1：车规级激光雷达的核心性能指标有哪些
车规级激光雷达的性能指标主要分为三类：1)是否能探测到：探测距离和视场角决定了激光雷达的探测范围;2)探测是否清晰准确：点频最能反映激光雷达的点云质量;3)是否能落实到量产装车：需要综合考虑可靠性、尺寸、使用寿命、功耗及成本等因素。
图表：激光雷达车规级关键性能指标分析
资料来源：汽车之心，CSDN，九章智驾，各公司官网，禾赛科技招股说明书，中金公司研究部
各车厂对激光雷达的性能要求标准并不统一，但与量产相关的车规级认证主要有IATF 16949、ISO 26262、AEC-Q100、ISO 16750、A-SPICE等，各自侧重点不同，其中三者更加重要——1)功能安全：ISO 26262;2)零部件供货及供应商质量管理：IATF 16949;3)IC产品测试认证：ACE-Q100。
图表：激光雷达量产相关的车规标准
资料来源：国际标准化组织，国际汽车工作组，AEC，汽车之心等，中金公司研究部
从理论上来说，各性能指标相互联系：1)由于每个激光器的点频存在上限，视场角、角分辨率及扫描帧频三者相互制约，提升某一性能必然是以牺牲其他性能为代价;2)有效探测距离是相对于足够的反射点云来说的，二者相互依存。
从实际出发，增大发射功率可以提高探测距离，但对于905nm来讲，增加发射功率可能会有伤害人眼的危险;对于1550nm来讲，增加发射功率，对热管理要求较高。提高激光收发单元数、提升扫描帧频等可以提高点频密度，但会付出成本高、体积大、使用寿命降低的代价。
图表：部分厂商性能提升方式
资料来源：汽车之心，高工智能，九章智驾，中金公司研究部
#2：905nm和1550nm发射器孰优
激光发射器按波长来分，可以分为905nm、1550nm、940nm等不同种类。激光雷达的激光波长的选择主要基于：1)太阳光的功率在近红外波段和短波红外波段较低，日光干扰低;2)特定的波长能够被特定的材料(Si、InGaAs等)吸收。根据Yole数据，目前激光器波长主要为905nm和1550nm两种，3Q21的市场份额分别为69%、14%。
图表：905nm波长与1550nm波长的激光雷达对比
资料来源：Yole，智能汽车俱乐部，中金公司研究部
905nm激光发射器由于产业链较为成熟、成本相对较低等原因是目前应用相对较广的一类激光器：1)车载激光雷达的先行者Velodyne在2007年就布局905nm激光雷达(HDL-64E)，并和Google、百度等自动驾驶算法公司协作进行路测;2)Lumentum、Hamamatsu、Osram等厂商具有较为成熟的905nm激光发射器制造工艺;3)用于接收905nm波长激光的Si探测器成本也相对较低。
1550nm波长的激光雷达以优异的探测性能取胜。波长1400nm以上的激光到达视网膜之前，就会被眼球的透明部分吸收完，对人眼没有伤害，1550nm波长的激光雷达可以相较905nm波长以10倍至40倍的功率运行，发射功率越大，光子携带的能量越多，越不容易在传输中发生衰减，从而能获得更高的点云分辨率、更远的探测距离以及更强的复杂环境穿透力。
图表：激光雷达回波功率理论公式
资料来源：CSDN，中金公司研究部
我们认为905nm激光雷达探测距离较短的缺陷不妨碍其在正常情况下支持汽车自动驾驶功能，但极端情景能否保护驾驶员安全仍有待商榷。我们通过简化后的刹车距离公式s= vt +v2/2μg(s为刹车距离，v为汽车巡航速度，μ为车轮与路面间的滑动摩擦系数，g为重力加速度9.8m/s2，t为反应时间)进行讨论，我们假设汽车自动驾驶的反应时间为0.5s：
► 极端情景#1：大雨天高速公路上，假设汽车以100km/h的巡航速度进行L3+自动驾驶，由于雨天路滑μ为0.3，根据公式可推算出汽车的完整刹车距离为145.14m。
► 极端情景#2：浓雾天气下，假设汽车以50km/h(13.89m/s)的巡航速度进行L3+自动驾驶，μ为1，根据公式可以推算出汽车的完整刹车距离为16.79m。
► 极端情景#3：在不限速的高速公路上，假设汽车以200km/h的巡航速度进行L3+自动驾驶，μ为1，此情形下汽车的完整刹车距离为185.28m。
正常情况下，在限速120km/h的高速上行驶时，汽车的完整刹车距离为73.36米，而905nm激光器的探测距离大致在150米左右，基本覆盖正常情况下的刹车距离，因此我们认为除了较恶劣天气及超速行驶情形外，905nm激光雷达基本可以支持日常出行。
虽然1550nm激光雷达有更高的探测距离，但其成本过高，且使用的光纤激光器体积也很大。根据IHS Markit数据，2019年905nm和1550nm的一个激光收发组件的价格分别为4~20$和275$，并且其预计2025年分别为2~10$和155$。此外，1550nm激光器需要高功率以提升探测距离，但其中一半会转化为热能，带来较复杂的热管理问题，综合成本或进一步上升。
#3：激光雷达的技术路径将如何演变
激光雷达的扫描方式主要可以分为ToF(Time of Flight，飞行时间)和FMCW(frequency modulated continuous wave，调频连续波)两大类。其中，根据内部有无运动器件，ToF又可以细分为机械式、半固态式(转镜、MEMS等)和固态式(OPA、Flash等)。
目前，机械式激光雷达技术最为成熟，其特征是具有一个裸露的可以360°旋转的筒状结构，主要应用于自动驾驶测试研发领域。但机械式激光雷达存在成本较高、装配调制困难、扫描频率低、生产周期长、机械零部件寿命不长等缺点，且由于旋转部件体积较大不易集成到车体，我们认为该技术方案较难应用在规模量产车型中。
图表：激光雷达按扫描方式分类及代表性品牌
资料来源：佐思汽研，盖世汽车，中金公司研究部
和机械式相比，半固态式激光雷达保持激光收发模块静止，仅扫描部件旋转或振动。现阶段国内乘用车激光雷达技术路线之争，主要是半固态下转镜与MEMS两种技术方案之间的较量。
转镜式激光雷达是最早通过车规并实现上路的方案，有望阶段性率先起量。转镜方案没有外露的旋转部分，通过电机带动一个内置的可旋转镜子做机械运动，实现约120°范围的扫描。转镜方案又可分为一维转镜(以法雷奥、禾赛为代表)和二维转镜(以Luminar为代表)两种技术路线。我们认为，转镜式激光雷达方案具有易过车规认证、成本可控、性能满足需求门槛、可批量稳定供货等优势，为主机厂乘用车产品实现从0到1跨越的首选方案。但转镜方案目前尚未实现大规模上车的原因在于：1)线数难做高，视场角和角分辨率受到限制;2)尺寸较大且功耗较高;3)成本下降空间有限。
图表：机械式激光雷达工作原理
资料来源：汽车之心，中金公司研究部
图表：法雷奥SCALA转镜方案拆解
资料来源：Yole，法雷奥，中金公司研究部
MEMS激光雷达通过MEMS(micro-electro-mechanical-system，微机电系统)技术将机械式激光雷达、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级别，在微观上实现发射端的光束操纵，具有尺寸小、可靠性高、批量生产后成本低、分辨率高等优势：
► 优势#1：尺寸小、可靠性高。MEMS激光雷达相较机械式/转镜式激光雷达使用MEMS微振镜替代了马达、棱镜等机械运动装置，减小尺寸空间，提高系统稳定性。
► 优势#2：成本低。MEMS微振镜可实现快速扫描，其等效线数高达一至两百线，因此要实现相同的点云密度，MEMS所需的激光发射器数量较机械式/转镜式少，成本下降。此外，MEMS是半导体工艺，规模量产后MEMS微振镜的ASP可进一步下降。
► 优势#3：分辨率高。MEMS微振镜可以精确控制偏转角度。
综合考虑成熟度、性价比、车规的可靠性、规模化量产的可行性等维度，我们认为MEMS激光雷达方案效用最佳，有望成为未来3-5年内最早大规模落地的商业技术路线。据我们的行业观察发现，整机厂对MEMS方案的青睐度提升，上车比例有所提高。根据公司官网，Innoviz的MEMS激光雷达产品InnovizOne于2021年搭载在宝马新型BMW iX车型上;国内厂商速腾聚创的MEMS激光雷达RS-LiDAR-M1于2021年6月实现量产装车;在CES 2022上，作为转镜方案代表的法雷奥在第三代产品中转向MEMS设计，公司预计第三代将在2024年正式上市。
图表：MEMS微振镜
资料来源：MEMS，中金公司研究部
图表：MEMS激光雷达工作原理
资料来源：Elektrotechnik & Informationstechnik《MEMS-based lidar for autonomous driving》(2018)，中金公司研究部
图表：部分搭载激光雷达车型统计
资料来源：佐思汽研，盖世汽研，半导体行业观察，广州车展，中金公司研究部
长期看，“固态化”是车载激光雷达发展的主旋律，我们认为纯固态有望成为激光雷达的终极形态。纯固态激光雷达中没有任何运动部件，在颠簸、震动、高低温等严苛环境中具备寿命优势，最易达到高等级车规要求;且理论体积可进一步缩小、并可以进行高度芯片化，理论成本有望下探到100美元。目前纯固态技术方案主要有Flash和OPA两种：
► Flash：Flash固态激光雷达的成像原理类似快闪，在短时间内向大片探测区域直接发射激光，再通过高度灵敏的接收器接收后输出图像。Flash激光雷达的优势在于能够一次性实现全局成像，避免了运动补偿，且无需扫描，成像速度更快，但其缺点是激光功率受限，导致探测距离、FoV(视场角)、探测精度三者难以兼顾，现阶段通常作为辅助雷达出现。
► OPA：OPA固态激光雷达运用光学相控阵(Optical-Phased-Array)技术，通过调节发射阵列中每个移相器的相位控制激光束的输出方向，完成对目标区域的扫描测量。OPA激光雷达具有体积小、扫描速度快、精度高、可控性好等优点，但因当前技术限制，激光在最大功率方向之外的地方易形成旁瓣，使激光能量被分散，影响作用距离与角分辨率，且微阵列芯片设计的工艺难度较高，制约其大规模量产。
图表：纯固态激光雷达工作原理(Flash/OPA技术方案)
资料来源：Li, You and J. Ibañez-Guzmán. “Lidar for Autonomous Driving：The Principles, Challenges, and Trends for Automotive Lidar and Perception Systems.” IEEE Signal Processing Magazine 37 (2020)：50-61.，中金公司研究部
当前激光雷达受到市场极高关注度，资本和技术的加持有望推动固态雷达产业化加速，我们认为固态激光雷达有望在未来3-5年迎来商用落地。但当前纯固态方式仍较多处于实验室或初步测试阶段，距离性能提升、技术成熟、大规模量产还有一段路要走：1)Flash方案厂商主要通过提升光源质量(从LED/CMOS光源→VCSEL)、使用SPAD阵列进行接收端增益以及提升单车搭载数量改善产品性能。根据公司官网，搭载3个IbeoNext固态激光雷达的长城WEY摩卡车型预计在2022年量产;Ouster ES2选择牺牲扫描角度(26°×12°)换取较远的探测距离(200m)，预计2024年实现批量交付。2)OPA方案代表厂商Quanergy尽管早在CES 2017大会上发布了S3纯固态产品，但由于技术突破难度大，底层制造工艺的稳定性仍需提升，至今未实现真正的商业化落地。
图表：各厂商纯固态激光雷达最高性能产品一览
资料来源：各公司官网，中金公司研究部;注：/表示尚未公开披露
#4：激光雷达如何实现降本
激光雷达一般由发射模块、接收模块、扫描模块以及信息处理模块四部分构成：1)激光发射模块：激光器(EEL/VCSEL/光纤激光器)发射的激光脉冲通过发射光学系统，将激光发射至目标物体;2)激光接收模块：经接收光学系统，光电探测器(APD/SAPD/SiPM)接受目标物体反射回来的激光，产生接收信号;3)扫描模块：不同的扫描方式对应不同的扫描部件，对所在平面进行扫描生成实时图像;4)信息处理模块：接收信号经过放大处理和数模转换，经由主控模块计算，建立最终的3D模型。激光雷达内部结构复杂，依赖精密制造和高端元器件，前期研发投入较大、生产制造成本高昂;且目前L3+高级别自动驾驶处于导入初期，尚不具备规模量产条件，成本无法被摊薄，导致激光雷达短期价格居高不下。
图表：激光雷达核心模块示意图
资料来源：禾赛科技招股说明书(申报稿)，中金公司研究部
激光雷达成本包括BOM 成本(物料成本)、生产成本和研发成本。生产成本侧，半固态式激光雷达的装调和人工费用相较机械式下降明显。
BOM成本侧，从机械式到半固态，收发单元的成本占比下降，主板和扫描部件占比有所提升。1)根据汽车之心，Velodyne的16线机械激光雷达中激光、光电二极管占比合计约75%。2)4线转镜式激光雷达法雷奥Scala1成本拆分中主板占比最高，激光单元板、光学部件和激光机械部件分别占BOM成本的23%、13%和10%。3)棱镜式方案代表产品Livox Horizon采用非往复式扫描技术，用较少数量的收发模组实现等价100线数效果。根据System plus Consulting测算，Livox发射和接收器件成本占比分别下降至7%和4%，光学部件(包括透镜模组等扫描器件)的成本占比最高，达到54%，其次是主板。4)MEMS激光雷达用MEMS微振镜替代马达、棱镜等机械部件，且收发模块数进一步减少，主要成本集中在主板和MEMS微振镜两部分。
图表：各类型激光雷达成本拆分
资料来源：汽车之心，System plus Consulting，半导体风向标，中金公司研究部
结合我们的草根调研，我们预计当前可量产激光雷达的平均价格约500-1000美元;而根据盖世汽研调查显示，如果激光雷达要大规模装车，64%的车企接受的价格在1,000元人民币以下，当前激光雷达价格离规模量产仍有一定距离。2020年8月，第十二届汽车蓝皮书论坛上，时任华为智能汽车BU总裁王军表示，未来计划将激光雷达成本降至200美元，甚至100美元[1]。我们认为，随着低成本技术方案的逐渐成熟，同时叠加高级别自动驾驶渗透率提升、量产规模扩大，激光雷达成本下探空间可期，我们预计到2030年激光雷达单价有望下降到200美元以下。
图表：部分激光雷达型号销售价格(截至2021年)
资料来源：半导体行业观察，中金公司研究部
图表：激光雷达价格趋势
资料来源：Livox官网，中金公司研究部
我们认为，激光雷达的降本路径主要有提升设计能力、规模量产、自研芯片、产业链国产化、工艺调试等。
► 提升设计能力，向固态化+集成化发展。分系统模块看：1)发射模块：由人工成本较高的EEL向可机器量产、生产良率可控的VCSEL激光器发展;2)扫描系统：由机械部件成本较高、收发模组数量较多的机械式向MEMS甚至向理论成本更低的纯固态迁移;3)接收模块：逐步采用性能更优、成本更低的SiPM探测器;4)信息处理：单片集成探测器、前端电路、脉冲控制等功能，显著降低系统复杂性和成本，可取代FPGA主控单元。我们认为，激光雷达的终极形态可能是由一颗集成了激光器的发射端芯片、一颗集成了探测器芯片、模拟芯片、数模转换芯片、主控芯片的SoC系统级芯片和光学部件三部分构成，系统设计的优化在降低BOM成本的同时简化电路结构，有助于减少被动元器件等电子器件的用量并大幅降低装调成本，后续还可通过提高芯片制程进一步下调成本。
图表：激光雷达通过提升设计能力实现降本
资料来源：滨松光子公司官网，禾赛科技招股说明书(申报稿)，中金公司研究部
► 实现大规模量产，分摊制造成本。2022年为激光雷达前装量产元年，下游需求起量有望助推车载激光雷达产量从万台倍增至百万台量级，研发成本与生产制造成本将得到显著分摊。据锐驰智光披露，LakiBeam128在万台、十万台、百万台级别的供货价分别为743、498和289美元[2]，量产数量级提升带来的价格下探幅度超过50%。根据汽车之心，大规模量产后的MEMS微振镜单价可降至30到50美元。
► 自研关键芯片，控制上游元件成本。根据禾赛科技招股书(申报稿)，禾赛自研的发射端驱动芯片和接收端模拟前端芯片已批量生产，有望实现对TI芯片和ADI芯片的替代，接收端的模拟数字转换芯片也已进入开发后期;Flash方案代表厂商Ouster亦拥有自主定制化设计芯片的能力，将VCSEL和SPAD分别集成到单颗ASIC芯片上，降低系统复杂度。
图表：Ouster搭载自研ASIC芯片的数字激光雷达
资料来源：Ouster官网，中金公司研究部
► 核心器件的国产替代。随着国内激光器、探测器厂商的逐渐崛起，激光雷达在上游元器件激光器、探测器侧已具备初步的国产替代能力;光学部件侧，国产厂商的技术水平已达到海外领先水平，且成本优势突出，可完全替代国外供应链。国内光学龙头舜宇光学从镜片供应业务延伸至光路设计、组装及光学代工。
► 提升工艺，控制生产良率。随着激光雷达厂商制造工艺Know-How的不断积累，工艺调试能力显著提升，产品的生产良率有望提高。此外，2021年11月，速腾聚创与立讯精密宣布达成战略合作，或建合资工厂[3]。我们认为，激光雷达厂商寻求代工合作有望发挥代工厂的制造工艺优势，减少人工成本以及提升制造过程中的良品率。
#5：激光雷达产业链中国产厂商的发展机遇
国内已实现整车厂定点的激光雷达公司有:速腾聚创、禾赛科技、北醒光子、图达通等。对于产业链领域，我们认为上游激光发射器、光学器件等环节有望逐步实现国产替代。
图表：车载激光雷达产业链
资料来源：Yole，各公司官网，彭博资讯，中金公司研究部
激光雷达整机厂
我国车载激光雷达厂商具备全球竞争力，速腾聚创等本土厂商所占份额全球领先。根据Yole Developpement统计，2021年1-11月，全球车载激光雷达领域法雷奥市场占有率名列第一(达28%)，而速腾聚创仅次于法雷奥，市占率达到10%。截至3Q21，速腾聚创、大疆、图达通、华为、禾赛科技等5家本土厂商合计市场份额约26%，在全球范围内占据较大市场份额。
当前激光雷达整机厂技术路线尚未统一，国内厂商量产节奏与国际领先水平相当，有望进一步拓展海外市场。速腾聚创机械式激光雷达及MEMS激光雷达(M1)均已量产，获得广汽、威马、比亚迪等车企定点;棱镜式激光雷达大疆Livox Horizon也已实现量产;禾赛科技、图达通等厂商在CES 2022上公布其转镜产品将于2022年批量交付，国内厂商量产节奏与国际厂商同步。同时，根据Lucid官网，Lucid Air车型前装的激光雷达由速腾聚创提供，我们认为凭借出色的成本控制和不断的技术研发，本土厂商也有望实现海外出货。
图表：全球车载激光雷达领域厂商市场份额(2021年1-11月)
资料来源：Yole，中金公司研究部
速腾聚创：车规级量产激光雷达先行者
公司深耕MEMS微振镜技术路径，其RS-LiDAR-M1(MEMS)是全球首款车规级量产的MEMS激光雷达。RS-LiDAR-M1于2018年获得IATF 16949车规认证，2020年出货北美，并于2021年实现量产交付。从性能上看，M1拥有120°×25°的超广视场角以及最远200m的测距能力，突破了905nm光源MEMS激光雷达测距极限。此外，公司通过投资控股希景科技自研MEMS微振镜，以实现降本可量产。
目前公司获得40个左右的定点车型。2020年7月以来，RS-LiDAR-M1连续获得全球多个量产车型定点合作订单，其中首个定点来自北美某车企。公司目前已与广汽、上汽、北汽、吉利、一汽、宇通、现代摩比斯、AutoX、阿里、Mobileye、Lucid等国内外知名企业建立合作关系。根据Yole数据，截至3Q21，速腾聚创车载前装激光雷达全球市场份额占比10%，位居中国第一、世界第二。
禾赛科技：高线数激光雷达技术成熟
禾赛科技于2014年在上海成立，2017年4月推出40线机械激光雷达Pandar40，迅速占领国内市场份额。2017年末，禾赛科技发布了基于百度Apollo平台的自动驾驶开发者套件Pandora，将激光雷达Pandar40与多个全景摄像头装入同一器件，进行同步感知工作，表明公司有能力实现激光雷达和其他传感器数据的底层同步和融合，可帮助下游客户解决调教感知系统硬件的行业痛点;公司瞄准市场机遇，致力于成为系统解决方案的提供商。
据禾赛科技官网显示，公司在机械式激光雷达方面与Velodyne一样拥有成熟的产品线(32/40/64/128线);在固态产品方面则推出PandarGT，采用MEMS技术路径，内部的微振镜器件由公司自主研发，抗冲击性强、温度适用范围广(-40℃-120℃)。公司目前已布局500多项专利，客户遍布全球20个国家和地区的70座城市，包括理想、博世、百度、上汽、文远知行等知名厂商。
图达通：超远距激光雷达领先企业
图达通于2016年成立，是国内外领先的300线激光雷达厂商。激光雷达产品分为猎豹、捷豹、猎鹰系列，猎豹和捷豹系列产品是300线1550nm的激光雷达，探测距离可达280米，应用于智慧城市和高速公路以及轨道和矿山领域;猎鹰系列(1550nm)为车载激光雷达，将搭载于蔚来ET7中，探测距离可达500米，是目前车载激光雷达中探测距离最远的，同时具有120°的超广视角以及300线等效分辨率。
北醒光子：应用领域丰富
北醒光子于2015年成立，激光雷达现已实现量产，年产能达到60万台。合作伙伴覆盖全球超过64个国家和地区，为智慧轨道交通、智慧民航、智慧航运、车路协同及自动驾驶、无人机、机器人、物位检测、安防、IoT等行业实现技术升级。Horn-X2 Pro用于智能驾驶领域，最远探测距离为300米，最高角分辨率为0.05°×0.05°，等效600线。截至2019年1月，已获得包括IDG资本、顺为资本、凯辉汽车基金(法雷奥LP)、达泰资本、Keywise资本及科沃斯等多家资本投资。
激光器
激光器是激光雷达发射模块的重要组成部分，主要方案有边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)和光纤激光器三种，其中EEL和VCSEL属于半导体激光器。现阶段发射端激光器仍由国外厂商主导，代表企业有滨松光子、Lumentum、欧司朗、Lumibird等。
国内激光器产品性能接近海外水平，具备价格优势，有望加速国产替代。国内激光器厂商起步较海外晚，近几年加快追赶步伐，尽管产品在成熟度和可靠性方面略逊于海外，但整体性能已接近国外供应商水平。我们认为，未来随着产品逐步迭代成熟，有望凭借低成本等优势加速渗透激光雷达供应链。其中，炬光科技主要布局EEL和VCSEL领域，与Velodyne、Luminar、速腾聚创等多家激光雷达整机厂开展技术与业务合作;光库科技、昂纳科技、海创光电则瞄准了实现1550nm+FMCW所必需的光纤激光器。
激光芯片厂商前瞻布局车规级场景，有望破局“有器无芯”局面。瑞波光电开发并小批量生产的1550nm EEL半导体激光芯片已供给激光雷达客户;纵慧芯光、长光华芯获得华为直接或间接投资，目前纵慧芯光的VCSEL产品已通过AEC-Q、IATF16949认证，我们预计将于2022年在汽车电子领域实现前装量产，长光华芯应用于车载激光雷达的高功率、多结、高能量密度VCSEL产品也于2021年取得重要突破。
图表：国内外激光器厂商
资料来源：各公司官网，Yole，中金公司研究部
炬光科技：稀缺的高功率半导体激光器厂商
炬光科技成立于 2007 年，主要从事激光行业上游的高功率半导体激光元器件、激光光学元器件的研发、生产和销售，业务布局半导体激光、激光光学，汽车应用和光学系统四大板块，其中汽车应用主要为智能驾驶激光雷达(LiDAR)与智能舱内驾驶员监控系统(DMS)，产品涵盖激光雷达面光源、线光源及光源光学组件等。
车载领域客户资源丰富，有望充分受益激光雷达前装量产浪潮。公司拥有车规级激光雷达发射模组设计、开发、可靠性验证、批量生产等核心能力，已与Velodyne LiDAR、Luminar、Argo AI、大陆等公司开展业务合作，其中高峰值功率固态激光雷达面光源与德国大陆集团签订批量供货合同，现已进入批量生产阶段。2021年公司又开拓了速腾聚创、IBEO、法雷奥等新激光雷达制造商客户。我们认为，随着2022年激光雷达陆续上车，公司激光发射模组业务将迎来增长，公司在回复问询函中预计2023年激光雷达相关业务收入体量可达5.4亿元。
图表：炬光科技主营业务
资料来源：公司公告，万得资讯，中金公司研究部
图表：炬光科技激光雷达收入预测
资料来源：：炬光科技招股书及回复问询函，中金公司研究部
长光华芯：全球少数具备高功率激光芯片量产能力的企业
长光华芯成立于2012年，业务聚焦半导体激光芯片领域，主要产品包括高功率单管、高功率巴条、高效率VCSEL及光通信芯片等。公司秉持“一平台，一支点，横向扩展，纵向延伸”的发展战略，凭借其在高功率半导体激光芯片领域的技术积累，构建了GaAs(砷化镓)和InP(磷化铟)两大材料体系，建立了边发射和面发射两大工艺技术平台。2021年9月，公司成功过会，拟募资13.84亿元用于高功率激光芯片、器件、模块产能扩充项目，垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)及光通讯激光芯片产业化项目等。
公司技术、人才优势突出，是全球少数具备高功率激光芯片量产能力的企业之一。目前公司研发技术队伍中硕博背景人才占比超过50%，已建成从芯片设计、MOCVD(外延)、光刻、解理镀膜、封测等IDM全流程工艺平台和量产线。公司掌握多项关键核心技术，包括器件设计及外延生长技术、FAB晶圆工艺技术、腔面钝化处理技术等，得益于技术升级和工艺改进，2018到2020年公司激光芯片生产的良率不断提高，复合增长率达到33.40%。
探测器
激光探测器利用光电效应将光信号转化为电信号从而实现对光信号的探测。按照材料可分为Si、Ge、InP、InGaAs、InGaAsP等不同种类，Si探测器能很好的接收905nm激光，是目前的主流方案，而InGaAs激光探测器能有效接收1550nm激光;按照工作原理可以分为PIN-PD(PIN光电二极管)、APD(雪崩光电二极管)、SPAD(单光子雪崩二极管)、SiPM(硅光电倍增管)等不同种类，目前APD凭借性能/产业链更加成熟的优势占据主流。
国外厂商较早入局，在产业链成熟度、产品可靠性方面优势明显，目前First Sensor、滨松、安森美半导体、Sony等国际厂商仍主导市场。国内供应商起步较晚，但发展迅速，产品性能可与国外供应链水平匹敌，已凭借较高的客制化能力及成本优势突破国外厂商的垄断。我们认为，灵明光子、京邦科技、阜时科技、芯视界等国内厂商有望通过前瞻布局SPAD、SiPM等新产品实现弯道超车。
图表：国内外探测器厂商
资料来源：各公司官网，中金公司研究部
光学元件
光学元件及组件分布于激光雷达的扫描系统、发射模块和接收模块中，主要有MEMS振镜、反射镜、透镜、棱镜/转镜、滤光片等。一般由激光雷达整机厂自主研发设计，光学元件厂商负责生产加工。
国内光学部件厂商技术水平已处于国际领先水平，具备成本优势。舜宇光学、腾景科技等精密光学元器件厂商已经可以替代国外供应链和满足产品加工的需求。永新光学与禾赛、Innoviz、麦格纳均有合作，与Innoviz合作的激光雷达已在宝马搭载，舜宇光学也与麦格纳、华为、大疆等合作，并进入Leddar Tech生态系统。
优质光通信厂商通过光学元件切入激光雷达赛道。光通信中的镜片等光学元件与激光雷达中光学元件加工工艺相似，可共用一个技术平台，天孚通信、昂纳科技等凭借光通信中的技术积累延伸拓展激光雷达领域。
图表：国内外激光雷达光学元件厂商
资料来源：Yole，各公司官网，中金公司研究部
舜宇光学：车载镜头龙头企业
舜宇光学科技成立于1984年，深耕精密光学领域，手机与车载业务共振成长。早期主要生产相机、显微镜等光学零件，2004年进入车载领域，并于2006年量产第一款ADAS镜头，此后公司多次对外投资合作在车载领域深入镜头研发，目前产品已覆盖车载多类传感器，镜头、摄像头模组以及激光雷达。
客户包括 Valeo、Bosch、Continental、Delphi 等Tier1供应商以及特斯拉、Mobileye等新势力车厂，同时公司的车载镜头被广泛应用于通用、宝马、奔驰等知名品牌配备ADAS(高级驾驶辅助系统)的车型上。根据ICVTank数据，2012-2020年公司车载摄像头出货量始终居于全球第一位置，专利技术积累深厚，龙头优势显著。
腾景科技：精密光学器件领军者
腾景科技成立于2013年，主要产品为精密光学元件以及光纤器件，光学元件产品主要包括平面光学元件、球面光学元件、模压玻璃非球面透镜等;光纤器件产品主要包括镀膜光纤器件、准直器、声光器件等。具备光学薄膜类技术、精密光学类技术、模压玻璃非球面类技术和光纤器件类技术四大类核心技术，产品应用领域包括光通信、光纤激光、生物医疗、消费类电子等，在激光雷达领域，主要从事光学元件的设计制作，已获得车规级认证，并向禾赛科技、镭神智能等出货。
FPGA
FPGA芯片通常被用作激光雷达的主控芯片，尽管FPGA可被MCU和DSP方案代替，且部分厂商选择自研ASIC芯片，FPGA仍是当前激光雷达的主流芯片。
国产企业发力较晚，仍需等待技术成熟与性能提升。由于国外厂商起步较早，FPGA 芯片市场基本被海外龙头垄断，赛思灵和英特尔占有市场83%的份额;在激光雷达主控芯片市场，赛灵思的垄断地位更为突出，根据赛灵思社区数据，赛灵思FPGA产品的市占率达到90%。我国FPGA的研发基础相对薄弱，产品性能不及国外领先产品，但近几年紫光同创、安路科技、复旦微电等厂商发展迅速，我们认为有望逐步进行国产替代。
安路科技：国产FPGA龙头
国内FPGA领军企业，出货量在本土厂商中排名前列。公司成立于2011年，是目前A股上市公司中技术领先的FPGA芯片稀缺标的，目前已形成了PHOENIX高性能系列、EAGLE高性价比系列和ELF低功耗系列三大产品线，广泛应用于工业控制、网络通信、消费电子等领域，并拥有自研EDA软件TangDynasty。根据Frost&Sullivan数据，凭借产品质量稳定与性价比优势，2019年公司FPGA芯片出货量在国产供应商中排名第一。
连接器
汽车连接器可分为高压连接器和高频高速连接器两类，高频高速连接器一般运用在车外感知与车内通讯领域，连接激光雷达、摄像头与控制域等，而在汽车智能化趋势下，传输数据的总量和速率不断提升，激光雷达一般使用Fakra等高频连接器。
国际厂商先发优势明显，国产厂商有望凭借技术高投入实现弯道超车。据Bishop & Associates数据显示，2019年泰科电子占到全球汽车连接器市场39.1%的份额。国内已有数十家厂商进军汽车连接器领域，并十分重视技术投入，近三年研发费用率均高于国外厂商。瑞可达、立讯精密、中航光电等均已实现高压连接器量产落地，而在高速连接器领域，电连技术等也发展迅速，电连技术量产经验丰富，已进入吉利、长城、比亚迪等车厂供应链。
图表：2020年全球FPGA芯片竞争格局
资料来源：赛灵思，中金公司研究部
图表：2019年全球汽车连接器厂商竞争格局
资料来源：Bishop & Associates，中金公司研究部
风险
车载激光雷达量产进程不及预期。车载激光雷达生产制造过程有较多工艺调试与车规验证，需要一定的生产周期，如果激光雷达量产进程不及预期，将直接影响成本和后续的装车交付。
激光雷达上车进度不及预期。激光雷达的搭载进程受L3+级别渗透率的影响，若未来高级别自动驾驶渗透放缓，激光雷达的市场空间将不达预期。
成本下降幅度不及预期。激光雷达的高成本一直是其“落地难”的重要原因，若未来激光雷达无法从技术层面找到降成本的突破口，我们认为其渗透进程依然存在被滞后的可能。
自动驾驶政策开放不及预期。自动驾驶的安全一直是监管者关心的问题，如果相关法规严格程度超出预期，对自动驾驶相关路测试验、上路资格限制较多，可能会影响汽车智能化进程。
本文选编自“中金公司”，作者：陈昊、李诗雯、彭虎;智通财经编辑：熊虓。
