車規(guī)級激光雷達百家爭鳴，將迎來產業(yè)發(fā)展拐點！

聲明：本文為火石創(chuàng)造原創(chuàng)文章

摘要：2021年上半年小鵬P5、蔚來ET7、極狐阿爾法s華為hi版等一批前裝激光雷達的量產智能汽車集中發(fā)布，標志著激光雷達在量產車型上的應用將進入新階段。

本文將從產業(yè)周期、產品地位、技術趨勢、競爭格局四方面對車規(guī)級激光雷達產業(yè)的發(fā)展進行簡要闡述分析，最后提出車規(guī)級激光雷達產業(yè)的發(fā)展建議。

（1）從產業(yè)周期來看，車規(guī)級激光雷達已先后經過技術起步、導入、探索的時期，進入快速發(fā)展階段，可以看到車規(guī)級激光雷達與智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展存在著產業(yè)共生關系，這種共生關系將隨著高等級自動駕駛汽車的滲透提升而進一步強化；

（2）從產品地位來講，保障車規(guī)級激光雷達的產業(yè)鏈競爭力與供應鏈的穩(wěn)定性具有著戰(zhàn)略意義；

（3）從技術趨勢來分析，半固態(tài)將在近期主導，而固態(tài)類激光雷達將很有可能在中長期成為主流；

（4）從競爭格局來判斷，國外先發(fā)優(yōu)勢并不顯著，國內雖有差距但可追趕，“百花齊放”的局面之下車規(guī)級激光雷達將進入“合縱連橫”的“戰(zhàn)國爭雄”時代。

最后建議方面提出車規(guī)級激光雷達企業(yè)應當把握住“車規(guī)”“量產”“性能”“價格”四個關鍵詞，同時提升車規(guī)級激光雷達的自主可控水平，預防“卡脖子”。

01產業(yè)周期

與智能網(wǎng)聯(lián)汽車產業(yè)共生發(fā)展，已先后經過技術起步、導入、探索時期，進入快速發(fā)展階段 。

激光雷達技術起步階段（自激光雷達發(fā)明至2000年）：自21世紀60年代激光器發(fā)明后激光雷達得到發(fā)展，20世紀80年代左右，激光雷達的從科研領域進入商業(yè)領域，激光雷達開展商業(yè)化進程，Sick（西克）及 Hokuyo（北洋）等廠商推出的 2D 掃描式單線激光雷達產品被應用于工業(yè)測量以及早期無人駕駛研究項目。在這一階段激光雷達的商業(yè)化處于起步階段，在車載領域應用也同樣有限。

激光雷達在無人駕駛領域的導入階段（2000年至2010年）：2000 年后激光雷達從單線掃描逐漸發(fā)展到多線掃描，激光雷達對環(huán)境三維高精度重建的能力被認可，激光雷達技術在無人駕駛應用中得到一定程度的發(fā)展。2004年開始的美國國防部先進研究項目局無人駕駛挑戰(zhàn)賽（DARPA Grand Challenge）推動了無人駕駛技術的快速發(fā)展并帶動了高線數(shù)激光雷達在無人駕駛中的應用。2005年Velodyne公司推出的 64線激光雷達在第二屆挑戰(zhàn)賽中得到廣泛關注，2007年第三屆挑戰(zhàn)賽，六支完成比賽的隊伍中五家使用了激光雷達，高線數(shù)激光雷達在無人駕駛中的應用前景得到了廣泛的重視。無人駕駛挑戰(zhàn)賽之后陸續(xù)有巨頭科技公司及新興無人駕駛公司投入無人駕駛技術研究，激光雷達被廣泛應用于無人駕駛測試項目。在這一階段美國公司Velodyne在激光雷達領域一定主導地位，激光雷達的車規(guī)化發(fā)展也正是在這一階段開始進行。

車規(guī)級雷達進入探索發(fā)展階段（2010年至2020年）：2010年德國Ibeo同法國Valeo合作進行車規(guī)化激光雷達 SCALA 的開發(fā)，并于2017年實現(xiàn)量產，該激光雷達是全球首個通過車規(guī)認證并實現(xiàn)量產的激光雷達。在汽車產業(yè)“電氣化、共享化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化”發(fā)展態(tài)勢之下，激光雷達行業(yè)也隨之進入迅速發(fā)展期，早期無人駕駛測試項目的規(guī)模持續(xù)擴張，而且隨著技術成熟，開始有無人駕駛車隊進行小范圍商業(yè)化試點，此外激光雷達在高級輔助駕駛得到不斷發(fā)展，依據(jù)應用領域的不同，激光雷達呈現(xiàn)性能及價格分層的發(fā)展趨勢。2020 年Velodyne、Luminar 在納斯達克完成上市。

車規(guī)級激光雷達快速發(fā)展階段（自2021年開始）：隨著成本的下降、車規(guī)級標準的穩(wěn)定實現(xiàn)、以及汽車智能化水平升級與滲透率提升的需求背景下，車規(guī)級激光雷達在2021年迎來爆發(fā)時刻。小鵬汽車與大疆孵化的Livox（覽沃科技）達成合作，于今年推搭載了定制版車規(guī)級激光雷達的小鵬P5量產車，蔚來ET7搭載了Innovusion 超遠距高精度激光雷達，極狐阿爾法s華為hi版本全車配置了3顆96線車規(guī)級激光雷達、此外即將上市的上汽R汽車ES33、長城WEY摩卡特醇版將分別搭載Luminar、Ibeo的激光雷達?？梢钥吹皆谶@一年，激光雷達在量產車中前裝的表現(xiàn)有了質的飛躍，其后隨著自動駕駛汽車尤其是高等級自動駕駛汽車滲透率的提升，可推測車規(guī)級激光雷達將會實現(xiàn)高速增長。

圖1：激光雷達價格與無人駕駛滲透水平預測來源：開源證券，《激光雷達：助力智慧出行，探索無人駕駛》

02產品地位

激光雷達是高等級智能駕駛汽車主要選擇，國內激光雷達技術自主發(fā)展具有著重要的戰(zhàn)略意義。

技術視角上，激光雷達是L3級以上的“自動駕駛之眼”。與智能網(wǎng)聯(lián)汽車感知系統(tǒng)所使用的其他傳感器相比，激光雷達在精度與建模能力方便的優(yōu)勢是其他傳感器較難達到的，可極大程度彌補攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達的缺陷，例如與毫米波雷達相比，激光雷達具備較高的距離分辨率、角分辨率和速度分辨率，測量精度更高，對非金屬也更為敏感，與攝像頭相比較，激光雷達可以直接獲取距離、角度、反射強度、速度等方面的信息。激光雷達對于保障自動駕駛汽車感知系統(tǒng)的精度和準確性具有重要的意義，故而激光雷達是高等級自動駕駛汽車感知系統(tǒng)中的主要選擇，被譽為L3級以上的“自動駕駛之眼”。

當前量產車型多處于L3以下階段，毫米波雷達甚至攝像頭都能夠滿足汽車的視覺需求，若滿足高等級自動駕駛系統(tǒng)的感知需求，受測距、分辨率、精度、信息全面性的高水平要求，激光雷達將會不可替代，激光雷達在自動駕駛中的重要地位在一定程度上已是一種技術共識，而隨著激光雷達成本的進一步降低與車規(guī)標準的達成，激光雷達在自動駕駛中的應用將實現(xiàn)從技術共識到行業(yè)應用共識的轉變。

表1：激光雷達與其他傳感器功能與優(yōu)劣勢對比

來源：根據(jù)公開資料整理

產業(yè)鏈安全視角上，激光雷達存在被卡脖子的風險。正是由于激光雷達在無人駕駛領域的重要戰(zhàn)略地位，所以保障激光雷達的產業(yè)鏈與供應鏈的安全性將顯得尤為重要?！犊萍既請蟆吩?018年4月推出“亟待攻克的核心技術”系列專欄中列舉了35項對于中國而言“卡脖子”的核心技術（包含光刻機、芯片等），其中激光雷達就位列其中。國內的有關企業(yè)在該領域經過一段時間的耕耘，已經涌現(xiàn)出禾賽科技、速騰聚創(chuàng)、鐳神智能、華為、覽沃科技等優(yōu)秀的企業(yè)，然而激光器 、光電探測器、FPGA芯片、模擬芯片等激光雷達上游核心部件仍由外資企業(yè)主導。強化核心零部件技術的攻關對于我國激光雷達產業(yè)自主能力的提升將會至關重要。

表2：部分激光雷達核心部件及主要供應商、國內典型企業(yè)

來源：根據(jù)公開資料整理

03技術趨勢

近期來看半固態(tài)激光雷達將是主流的技術方案，中長期來看固態(tài)激光雷達將是最優(yōu)解。

從測距原理來看，可將激光雷達的主要方式分為三種，分別是ToF技術與FMCW技術，ToF測距法是通過直接測量發(fā)射激光與回波信號的時間差間接獲得飛行時間反推目標距離，當前該項技術較為成熟。FMCW方案將發(fā)射激光的光頻進行線性調制，通過回波信號與參考光進行相干拍頻得到頻率差，從而間接獲得飛行時間反推目標距離。ToF 是目前市場車載中長距激光雷達的主流方案，未來隨著FMCW 激光雷達技術的成熟與產業(yè)化進程的加快，可能會形成ToF與FMCW兩種技術共存的局面。

從技術結構來看，可將激光雷達劃分為機械式激光雷達、半固態(tài)式激光雷達、固態(tài)式激光雷達。機械式激光類的優(yōu)點是線別豐富、可實現(xiàn)360度高速旋轉，但存在體積大、成本高、驗證時間長的劣勢，并且不利于乘用車整體的設計。半固態(tài)式包括轉鏡方案與微振鏡方案，其中微振鏡方案采用高速振動的二維振鏡實現(xiàn)對空間一定范圍的掃描測量，轉鏡方案采用收發(fā)模塊保持不動，電機在帶動轉鏡運動的過程中將光束反射至空間的一定范圍。固態(tài)式激光雷達的特點是不包含機械運動部件，多采用OPA或者FLASH的技術。

表3：激光雷達的幾條主要技術路徑

來源：根據(jù)公開資料整理

基于成本、技術成熟度、車規(guī)級激光雷達性能要求等方面的考慮，短期內低成本、高可靠性的微振鏡激光雷達、棱鏡激光雷達等半固態(tài)式激光雷達將會是市場主流方案，中長期看，OPA、FLASH等方案代表的固態(tài)激光雷達有望得到技術突破并成為車規(guī)級激光雷達的主流選擇。

04競爭格局

車規(guī)級激光雷達將進入“戰(zhàn)國爭雄”時代，市場當前百花齊放，“合縱連橫”的競爭局面已經展開，終局猶未可知。

國外激光雷達企業(yè)方面，美國Velodyne 已經完成上市，成為首家激光雷達上市公司，在售產品主要為機械旋轉方案的多線激光雷達，已發(fā)布半固態(tài)與固態(tài)產品，Luminar 緊隨其后也已在納斯達克上市，產品使用 1550 nm 激光器， Ouster、Aeva 等正在籌備上市中，布局芯片化 FMCW 連續(xù)波調頻激光雷達。德國Ibeo 在售產品采用轉鏡方案，同時已發(fā)布純固態(tài)產品。以色列Innoviz當前主要產品則為通過采用MEMS二維微振鏡來實現(xiàn)激光掃描和接收。

國內激光雷達企業(yè)方面，以禾賽科技、速騰聚創(chuàng)、北科天繪、鐳神智能、北醒光子等為代表激光雷達新興公司在快速成長，科技巨頭華為、大疆等也紛紛進軍激光雷達市場，各自掌握獨特的技術特色。當前車規(guī)級激光雷達的全球格局中，國外的先發(fā)優(yōu)勢并不顯著，國內的技術水平并未存在較大程度的滯后，且車規(guī)級激光雷達的技術選擇仍未明確、不同激光雷達技術難點差異大的局面下，仍有較大的追趕可能。

汽車傳統(tǒng)廠商巨頭方面（OEM），福特、現(xiàn)代投資了Velodyne、豐田、沃爾沃投資了Luminar，通用收購了strobe，保時捷控股了AEVA，北汽與上汽投資了速騰聚創(chuàng)，蔚來投資了Innovusion。汽車零部件巨頭方面（Tier1），博世投資了TetraVue、采埃孚則收購了Ibeo的部分股權，安波幅則投資了Quanergy。傳統(tǒng)車企以及汽車零部件巨頭比較注重在激光雷達產業(yè)中的布局，而激光雷達的廠商也在尋求著產業(yè)下游穩(wěn)定的合作伙伴，在這樣的格局下，車規(guī)激光雷達的市場將不可避免的在傳統(tǒng)汽車行業(yè)巨頭或者造車新勢力的影響下形成“合縱連橫”的競爭局面。終局未至，最終車規(guī)級雷達的主導格局將會怎樣，猶未可知。

表4：OEM或Tier1在激光雷達領域的布局

來源：根據(jù)公開資料整理

05發(fā)展建議

國內企業(yè)要強調“車規(guī)”“量產”“性能”“價格”四個方面，在技術與市場份額上實現(xiàn)突破，同時預防“卡脖子”。

國內企業(yè)要強化車規(guī)認證與量產能力提升。車規(guī)級的量產交付標準非常嚴苛，開發(fā)周期較漫長，既需要光、機、電等子模塊的高度配合和協(xié)同優(yōu)化的研究能力，還需要高精度水平的制造能力。車規(guī)級激光雷達廠商應當合理安排研究、車規(guī)認證與生產的節(jié)奏，同時積極探索與建設自動激光雷達生產的智能工廠。

國內企業(yè)應把握好性能與價格的關系。性能是車規(guī)級激光類的基礎，價格是當前車規(guī)級激光雷達在行業(yè)應用中的痛點。企業(yè)在探索與研究市場主流技術的同時，應當具備一定的前瞻性，合理把握技術迭代節(jié)奏，強化自身在技術高度上的領先水平，對性能優(yōu)越與存在降低成本空間的技術方案要保持高度的敏感性。

保障產業(yè)鏈供應鏈安全。當前激光雷達的上游核心部件對進口依賴度較高，國內激光雷達的相關企業(yè)可以嘗試探索自主制造的能力，加強對行業(yè)發(fā)展趨勢、供需變動的研判預測能力，整體上提升車規(guī)級激光雷達的自主可控水平，預防“卡脖子”。

參考文獻：

禾賽科技招股說明書

開源證券，《激光雷達：助力智慧出行，探索無人駕駛》

西部證券，《自動駕駛商業(yè)化提速，千億藍海百家爭鳴：激光雷達行業(yè)深度報告》