報告綜述
在 5G+AI 趨勢下，我們認為未來將是一個萬物互聯的世界，鐳射雷達作為“機器裝置之眼”，將適應 3D 感知和互動需求大幅提升的趨勢，迎來快速成長機遇。其中在自動駕駛領域，我們認為車載鐳射雷達將成為感知層的核心，以及自動駕駛領域最具成長性的賽道之一，我們預計 2030 年車載鐳射雷達市場規模將達到 127 億美元，2019-2030 年 CAGR 達 55%。 同時，自動駕駛作為鐳射雷達一大標誌性應用，也將助推鐳射雷達產業鏈快速成熟，並進一步助力鐳射雷達在機器人、無人配送、測繪、無人機、安防、工業、農業、智慧城市等領域的應用，我們預計 2030 年全球鐳射雷達整體市場規模有望達到 240 億美元，2019-2030 年 CAGR 達 28%。
車載鐳射雷達：高級別自動駕駛的最後一塊拼圖。
2）感知層是自動駕駛的起點，我們測算全球車載感測器市場規模有望於 2030 年達到 903 億美元，CAGR 約為 14%；而與視覺、毫米波等方案相比，鐳射雷達憑藉遠距離、全天候、多目標追蹤等優勢，將成為 L3 及以上高級別自動駕駛必備的核心感測器。
半固態先行，成本下行將加速自動駕駛推進程序。
1）當前鐳射雷達方案眾多，我們認為未來技術方案將沿著“機械式→半固態→純固態”的程序依次迭代變革， 其中 2023-2025 年轉鏡（華為、大疆等）、MEMS 振鏡（Luminar、速騰等）等半固態方案將成為主流，成本也有望降至 100-200 美元，從而有效刺激自動駕駛推進程序，一方面在 Robotaxi/Robotruck 領域體現經濟效益，另一方面面向普通消費者的智慧駕駛吸引力也將提升，甚至成為主機廠效能競賽的重要手段；
2）長 期來看，考慮到車載嚴苛、複雜的環境，我們認為 Flash、OPA 等純固態方案有望成為終極形態，但技術成熟以及大規模量產仍需要 5 年以上時間。
鐳射雷達企業的機遇與挑戰：關注商業模式創新、車規認證等。
1）隨著產業成熟度提升，鐳射雷達價格及超額利潤空間或將面臨下行壓力，但我們認為除了加速自動駕駛等應用成熟外，鐳射雷達企業的盈利模式也可望更多樣化，如軟體服務收費（標定系統、濾波及 TOF 演算法等）可能成為新趨勢；
2）鐳射雷達“上車”是第一要義，由於直接關係行車安全，鐳射雷達企業需要經過嚴苛考驗，當前“車規”的概念仍然較為模糊，我們建議投資人關注相關廠商 ISO 26262 等車規認證程序及其與主機廠“官宣”後的量產進度。
鐳射雷達：3D 感測效能優越，應用領域廣泛鐳射雷達是什麼？利用“光”實現 3D 感測。鐳射雷達（LiDAR，Light Detection and Ranging）是利用鐳射以實現精確測距的感測器。
基本原理：鐳射雷達將鐳射技術與傳統的雷達技術結合，是工作在光頻波段的雷達。利用對人眼安全的鐳射束，經過發射、掃描、探測、訊號處理等環節，建立被測環境的 3D 圖譜，並獲得距離、方位、高度、速度、姿態、形狀等資訊。
效能特徵：鐳射雷達每秒可發射數萬組鐳射脈衝，輔之以較高的掃描頻率與解析度，其每秒可產生百萬計的點雲資料，形成針對周圍環境的完整三維點雲圖像。相較於攝像頭、毫米波雷達等環境監測感測器，鐳射雷達在 3D 建模、物體探測、速度探測、抗強光、抗暗光等方面效能優越。
“前世今生”：已有多年積累，智慧駕駛、機器人等開啟廣闊市場。“鐳射雷達”並非車載場景橫空出世，行業已有多年積累，回顧其發展歷史大致可以分為以下三個階段：
科研領域小試牛刀（20 世紀 60 年代）：人類歷史上第一臺鐳射器由美國科學家梅曼於 1960 年製成，並率先應用到自然科學領域。此時的鐳射雷達不具備掃描功能，僅能承擔簡單的探測及測距任務。
軍事領域大放異彩（20 世紀 70 年代至 21 世紀初）：20 世紀 70 年代起，美國等多個國家便著手研製軍用鐳射雷達。鐳射雷達在軍事領域可應用在精確制導、火力控制、直升機避障、戰場偵察等多類場景。
車載、機器人、消費電子應用未來可期（21 世紀以來）：進入 21 世紀，智慧化浪潮的興起使鐳射雷達在民用領域有了用武之地。2007 年，車載鐳射雷達先行者 Velodyne 推出首款量產產品 HDL-64E，隨後被各大廠商採用至各自旗下的自動駕駛試驗車中。近幾年，消費級鐳射雷達產品駛入發展快車道，在自動駕駛、無人配送、智慧手機等場景中均已實現落地。展望未來，隨著技術的迭代創新以及下游消費需求升級，消費級鐳射雷達產品將向輕量化、低成本、整合化發展，其應用場景及市場規模空間可期。
當前鐳射雷達下游：應用廣泛、不止是車載。基於 3D 感測原理，鐳射雷達在眾多需要獲取 3D 環境資訊及精準實時測距的場景應用廣泛，例如 ADAS、自動駕駛、無人配送、測繪、無人機、安防、工業、農業、智慧城市等。
總體規模：根據我們測算，鐳射雷達 2019 年全球市場規模約 16.5 億美元，至 2025 年有望突破 100 億美元，在 2030 年則有望達到 240 億美元，分別對應 36%（2019-2025） 和 28%（2019-2030）的 CAGR。
下游佔比：當前以測繪為主，佔比為 63%；未來智慧駕駛領域將迎來快速上量期，2025 年車載鐳射雷達在整體市場中的佔比有望由目前的 6%升至 39%，並有望在 2030 年進一步達到 53%。除智慧駕駛外，工業及智慧交通亦是鐳射雷達市場的重要組成部分，我們預計佔比有望維持在 30%-40%之間。
貢獻及彈性：未來鐳射雷達市場規模的增長將主要由智慧駕駛驅動，其市場空間將由 2019 年的 1.06 億美元增長至 2030 年的 127 億美元，CAGR 為 55%，對整體市場的增長貢獻達到 56%；其他領域中，工業及智慧交通、服務機器人賽道的成長性也十分亮眼， 2019-2030 年 CAGR 均超過 30%。
車載鐳射雷達：高級別自動駕駛的最後一塊拼圖智慧汽車迎來“黃金十年”，市場潛力超智慧手機
智慧汽車迎來“黃金十年”。我們認為，智慧汽車在未來十年有望沿電動化、智慧化、網聯化、共享化主線依次展開，並對整車品牌/主要玩家、整車製造、零部件/軟體服務等環節帶來深刻變革，中國企業有望充分受益，並帶來相比傳統汽車時代更大體量的公司。
智慧汽車有望呈現與智慧手機相似的迭代路徑。我們認為智慧手機的主要功能正陸續在智慧汽車上找到對應落地場景。透過覆盤智慧手機的過去十年黃金髮展期可以發現，智慧汽車的發展趨勢與智慧手機已經實現的迭代路徑存在諸多相似之處。
汽車電子潛在市場規模超過智慧手機。當前全球智慧手機市場規模約為五千億美元。我們預計到 2032 年，全球汽車電子市場規模有望達到 8,772 億美元（2020-2032 CAGR 10%）；中國汽車電子市場規模有望達 2,432 億美元，約佔全球的 28%，智慧化節奏快於全球整體。
車載鐳射雷達：感知層核心，環境監測感測器的價值量制高點
感知層是自動駕駛的起點，環境監測感測器相對“量少價高”。感測器位處感知層核心，不同型別優勢互補、趨於融合。自動駕駛的工作過程可分為三層：
1）感知層：透過感測器探測周圍環境，將各類環境資訊轉換為電訊號；
2）決策層：依託車載計算單元，利用演算法分析環境資料，併發出操作指令；
3）執行層：根據指令，透過各種執行器完成相應的汽車操控。其中，汽車感測器是感知層的核心部件。
汽車感測器可分為環境監測、車身感知兩大類。在一輛汽車所配置的感測器中，呈現出：①環境監測感測器量少價高、②車身感知感測器量多價廉的特點。同時，隨著汽車 SAE 級別的提升，所需的環境監測感測器數量增長迅速，佔據了汽車感測器總成本的絕大部分。
高級別必備的核心感測器，多感測器融合打造感知系統“完全體”。鐳射雷達是當前價值量最高的車載環境監測感測器。當前環境監測感測器主要包括車載攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達、鐳射雷達等。出於結構設計、器件成本、良率與一致性、研發投入、車規及可量產性等多方面因素，當前鐳射雷達單車價值仍遠高於其他感測器件。視覺方案日趨成熟，鐳射雷達緣何必要？我們認為光學感測器、毫米波雷達、鐳射雷達等不同種類的車載感測器在成本、抗惡劣天氣能力、探測距離、精度、識別能力、暗光環境等不同維度相互補充。
鐳射雷達 vs 毫米波雷達：鐳射的頻率可達 100,000GHz 以上，比毫米波高出 3-4 個數量級，其波長為微米乃至奈米級別，這意味著鐳射雷達在距離、角度、速度等測量上可以實現極高的解析度，藉此可實現對周圍物理環境的三維立體成像，精度優勢顯著。此外，由於鐳射具有高亮度性、高方向性、高單色性和高相干性等特點，鐳射雷達可實現遠距離探測與測距，兼具出色的抗干擾能力、全天候工作能力和多目標追蹤能力。
鐳射雷達 vs 車載攝像頭：攝像頭在物體外觀及分類的識別上效能突出，但單純依賴視 覺方案存在以下隱患：
1）光照依賴：光照情況不良時（強光/逆光/夜晚/惡劣天氣），作用大幅受限；
2）須2D 轉 3D：獲取 2D 資訊，需經演算法處理轉換為 3D 資訊，在精確度和時效性不及能直接從外界獲取位置資訊的鐳射雷達；
3）算力及成本：光學方案下，成熟演算法要求海量資料作為訓練基礎以及更高晶片算力保障，相應成本水漲船高。
鐳射雷達並非完美，不同感測器需配合打造感知系統“完全體”：受制於鐳射的物理特性，鐳射雷達在雨雪、沙塵等極端天氣環境下，工作可靠性會受到影響。伴隨智慧駕駛級別提升，需要不同種類的感測器達成冗餘、相互配合。我們認為，對於 L4-L5 高級別自動駕駛而言，鐳射雷達在感測器組合中具備不可替代性，仍為必備元件，與光學感測、雷達及 MEMS 感測器配合，共同打造感知系統“完全體”。
車載感測器市場規模及成長：我們測算在智慧化帶動下，全球車載感測器市場規模有望於 2032 年達到 1,097 億美元，CAGR 約為 14%。其中，車載鐳射雷達市場規模有望由 2020 年 的 2,025 萬美元增長至 2032 年的 192 億美元，CAGR 約為 77%，數倍於其他細分品類，其對車載感測器行業的增長貢獻也達到 22%，是我們看好的兼具“大空間”和“高成長”的優質賽道。
轉鏡先行，MEMS 蓄勢，價格有望 2025 年下探至 100 美元鐳射雷達產品分類：不同維度、不同結果
分類方式多樣。鐳射雷達的工作過程包括多個環節，根據不同雷達測距原理、光源、發射、接收、掃描等環節所採取解決方案的不同，均可對其進行分類。行業供應商可基於以上維 度進行方案組合設計，其中行業當前最主要採用的兩種分類維度為：
測距方案：可將鐳射雷達分為脈衝飛行時間（time of flight, TOF）、調頻連續波（Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW）、調幅連續波（Amplitude Modulated Continuous Wave, AMCW）等。
掃描方案：掃描方案正成為車載鐳射雷達廠商分類定位的主要依據。究其原因，在於掃描技術直接決定了鐳射雷達的掃描頻率、掃描範圍、採集資料量等關鍵技術引數，與最終探測成像質量息息相關；此外，掃描技術的演變還是產品邁向小型化、高效能、低成本的重要一環，是車載鐳射雷達能否實現商業化量產的關鍵因素之一。根據內部有無運動器件，鐳射雷達可分為①機械、②半固態（轉鏡、MEMS 為代表）以及③純固態（OPA、Flash 為代表）三大類別。
當前沒有“完美”的方案，主機廠需進行取捨。基於探測距離、視場角、信噪比、體積、穩定性、成本控制、技術成熟度等多維度，我們對於不同測距原理、掃描方式下方案進行整理，結果可見不同方案均有各自優劣，主機廠在當前階段需在不同考量維度中進行取捨。
方案量產節奏：轉鏡先行，MEMS 蓄勢待發，純固態仍需時日、但或為終局
我們認為，“固態化”是車載鐳射雷達發展的主旋律。雖然鐳射雷達在效能方面能夠完美補強攝像頭和毫米波雷達各自存在的缺陷，但長期以來，行業內較成熟的機械式技術路徑一直難以達到車規級量產要求，高昂的價格/過大的體積/較低的工作穩定性成為制約鐳射雷達“上車”的關鍵因素。不過在鐳射雷達固態化的趨勢之下，我們認為上述痛點有望得到較好解決：
固態鐳射雷達在內部採用晶片整合設計，去掉了大部分/全部的機械部件，使產品趨於輕量、可靠、高效、易量產。我們認為行業技術方案將沿機械式→半固態→純固態依次迭代變革並同步研發，且根據主 機廠“從 0 到 1”、“從 1 到 100”及中長期三大階段的不同訴求，我們認為：①轉鏡、② MEMS 及③純固態將陸續成為主流。從 0 到 1 階段：轉鏡是唯一真正上車方案
轉鏡方案是當前唯一真正過車規、並實現上車的方案，有望階段性率先起量。轉鏡方案代表性產品為法雷奧 SCALA 鐳射雷達，該雷達於 2017 年 11 月搭載在量產車型奧迪 A8 上，成為世界上第一款車規級量產鐳射雷達，相較競爭對手領先數年。隨後，SCALA 產品線進行線數升級，並陸續搭載在奧迪旗下多款其他車型及其他品牌車型內。截至 2019 年末，法雷奧已出貨超過 10 萬顆 SCALA 鐳射雷達，並獲得來自四家全球主流車企共計約 5 億歐元（約 合 38.7 億元人民幣）的訂單。近期，華為、大疆 Livox 亦依託轉鏡方案推出各自產品，並將在極狐、小鵬等搭載。
我們認為轉鏡方案是當前最接近同時滿足 ①可過 ISO 26262 安全認證並過車規；②成本可控；③效能滿足需求門檻；④可批次穩定供貨四大條件的方案。我們看到，除卻已經上車 的 Scala 1 代及 2 代，華為將於極狐搭載的線鐳射雷達、大疆 Livox 將於小鵬搭載的鐳射雷達、Innovusion 將於蔚來 ET 7 搭載的鐳射雷達等產品均基於轉鏡半固態方案設計或最佳化，反映轉鏡方案為主機廠乘用車產品實現從 0 到 1 跨越的首選方案。
滲透提速階段：追求綜合性能，MEMS 蓄勢待發 MEMS 可實現較為均衡的綜合性能。相較於純固態方案，MEMS 鐳射雷達進一步將系統中的可活動部件從 2-3 個轉軸固化為磁或者靜電驅動的微振鏡，並採用微機電系統工藝，有望實現較強綜合性能。
行業趨勢：2021 啟動量產，Scala 從轉鏡向 MEMS 轉向。目前，Innoviz 的 MEMS 鐳射雷達產品 InnovizOne 將於 2021 年搭載在寶馬新型 BMW iX 上；國內廠商速騰聚創也在 CES2021 上推出車規級 MEMS 鐳射雷達 RS-LiDAR-M1 的 SOP 版本，預計於 2021 年啟動定點專案量產交付；此外，值得注意的是，作為轉鏡方案代表的法雷奧 SCALA，也將在第三代採用 MEMS 設計，預計 2022 年左右開啟量產。
待突破瓶頸：微振鏡供應與相關係統設計值得關注。我們認為 MEMS 鐳射雷達的成本下降有賴於 MEMS 微振鏡供應穩定及成本下行，且需要把握孔徑尺寸的微妙設計，孔徑過小或阻礙光路、孔徑過大易碎影響車規程序，因此對於相關廠商的系統設計能力提出較高要求。
中長期標配階段：可動器件趨近於 0，純固態或為終極形態
純固態方式最易達到高等級車規要求。車載環境面臨顛簸、震動、高低溫等嚴苛環境，尤其在高速執行時，震動等對於可活動器件的穩定執行帶來較大挑戰。FLASH、OPA 等純固態設計中沒有任何運動部件，理論體積可進一步縮小、並可以進行較高程度的晶片化，理論成本亦可以達到 100 美元以下。對標 dTOF 在智慧手機後攝 3D 感測的應用，我們認為 Flash 等純固態方案有望成為車載鐳射雷達的終極形態。
技術成熟、大規模量產可能仍需 5 年時間。我們認為，當前純固態方式仍較多處於實驗室或初步測試階段，距離技術成熟、大規模量產上車仍需要 5 年左右時間。此外，Flash 方案當前仍面臨探測距離較短、視場角較小等挑戰，需透過提升光源質量（從 LED/CMOS 光源 →VCSEL）、使用 SPAD 陣列進行接收端增益以及提升單車搭載數量（如長城採用 3 個 IBEO NEXT 鐳射雷達進行疊加），或將 FLASH 優先作為側面鐳射雷達進行搭載。
價格：有望在 2025 實現 100 美元價格
我們預計 2025 年將實現 100 美元及以下售價。基於我們對於已釋出產品售價公開資訊及預計量產時間點的統計，我們認為鐳射雷達整體有望在 2023-2025 年間降至 100 美元售價。以單車 3 顆方案看，單車價值有望控制在 300 美元以內，滿足主機廠在乘用車領域推廣普及的成本要求。
成本下降開啟 ADAS 及 L3 市場空間。我們認為，對於 L4-L5 高級別自動駕駛而言，鐳射雷達為必備元件、需與視覺感測形成配合冗餘；此外，鐳射雷達固態趨勢及成本下降有望帶動鐳射雷達從高級別專屬進入 ADAS 與 L3 領域，開啟更大市場空間。
在位廠商：商業模式正創新，關注車規及量產進展商業模式：“軟體付費+低硬體售價”成為趨勢
售價下行、技術逐漸明晰對行業帶來新的挑戰。我們認為，在下游車廠對於鐳射雷達產品提出較高成本下行要求的現在，鐳射雷達廠商面臨以下挑戰：
1）70%以上的高毛利水平並不具備長期可持續性；
2）當技術方案成熟後、廠商之間如何形成差異化和緊固客戶關係。低硬體成本+軟體演算法服務成為新趨勢。對於相關廠商，我們看到趨勢為：一方面降低硬體產品售價，另一方面透過軟體服務收費拓展商業模式、提高客戶粘性，相關產品包括標定系統（完成 XYZ 空間座標軸定位等）、濾波及 TOF 演算法、系統解決方案等。
鐳射雷達廠商可掌控哪些演算法？我們認為，未來感測器解決方案及自動駕駛方案演算法更多由主機廠自身或第三方演算法廠商提供，但對於標定演算法、濾波/測距等識別演算法、點雲生成及分析等與鐳射雷達硬體聯絡緊密的演算法，鐳射雷達供應商具備較強話語權。
軟體收費行得通嗎？根據Velodyne、Luminar投資者材料，Velodyne 3Q20總營收約3,210 萬美元，其中 19%左右來自於許可與服務。Luminar 預計 2025 年總營收達到 8.4 億美元，其中 40%左右來自於軟體服務。在硬體成本持續下行的大趨勢下，我們認為透過軟體、授權、服務收費的方式有望被更多供應商採用。
車規：提示釐清“車規”概念，ISO 26262 值得關注
“車規”是關鍵問題，“上車”是第一要義。我們認為，在鐳射雷達突破 0 到 1 的階段，相較於引數競賽，實現穩定且成本合理的車規級量產更加重要。上車要過哪些“車規”？目前市場上“車規級”的概念仍較為模糊。我們梳理與鐳射 雷達“上車”量產相關的車規級認證包括 IATF 16949、ISO 26262、AEC-Q100、ISO 16750、 A-SPICE 等眾多認證維度，各自側重點不同，其中三者更加重要：
1）功能安全：ISO 26262；
2）零部件供貨及供應商質量管理：IATF 16949；
3）IC 產品測試認證：ACE-Q100。
關注相關廠商取得車規認證的時間節點。ISO 26262 功能安全標準嚴苛，目前行業中真正透過並已經量產的僅有 Scala 一家。當前各大廠商正在質量管理、生產及測試等環節按照相關車規要求進行執行，建議關注真正取得認證的時間節點。根據公開資料，國內廠商中，速騰聚創、鐳神智慧等已獲得 IATF 16949 認證。
從初樣到生產，要經過長時間配合研發及考驗。根據 Velodyne 梳理，經歷 RFI（客戶獲取資訊階段）→RFQ（供應商提供報價資料）→獲取量產訂單整個流程，供應商要提供 Demo、 A 樣、B1 樣、B2 樣等多次樣品迭代才可固化 SOP 設計，整個流程可能會長達兩年時間。伴隨智慧汽車時代開發驗證週期的縮短，我們認為整體流程有望一定程度加速，但由於鐳射雷達直接關係行車安全，因此對於供應商而言仍要經過嚴苛考驗。
“官宣”搭載後，建議關注量產交付進度。根據 Scala 2 的經驗（2019 年獲取 SOP、2021 年量產），從拿到 SOP 到實際量產交付，亦要經過等待。我們認為，“官宣”的車型搭載釋出可理解為獲得 SOP 訂單，從該時間點到正式交付期間，供應商需要證明穩定且成本可控的規模量產能力，建議關注相關供應商交付情況。根據公開資料，速騰聚創 M1 有望於 2021 年開啟交付、Livox 配合小鵬的產品將於 2021 交付、華為與極狐 HBT 合作亦值得期待。
能力佈局：多領域、多路線拓寬能力邊界
當前的全球鐳射雷達市場中，大多數份額仍由傳統鐳射雷達公司佔據，例如地形測繪領域的 Trimble、Hexagon AB，以及工廠自動化領域的德國西克、BEA Sensors 等。在車載鐳射雷達公司中，作為行業開創者的 Velodyne 的份額較為領先，不過受到降價策略及其他廠商發力的影響，其收入及份額在 2019 年均有所下滑，法雷奧 Scala 和 Ouster 的份額則有所提升。自動駕駛公司 Waymo 自研的鐳射雷達開始出貨，不過考慮到下游客戶仍以自家 Robotaxi 車隊為主，因此市場份額有限。國內公司方面，禾賽科技和速騰聚創開始收到批次訂單，市場份額有望持續提升。
傳統機械式廠商紛紛進行多元佈局。現階段，半固態鐳射雷達相較機械式產品在價格、體積、工作穩定性等方面優勢明顯，同時較純固態技術有著更高的成熟度，使其成為目前“上車”的階段性優選，也因此聚集了行業內多數公司的目光：一眾老牌機械鐳射雷達廠商紛紛著手佈局並推出相應產品，如 Velodyne 的 Velarray 系列、禾賽的 PandarGT 等；而 Luminar、華為等行業後來者則直接瞄準更易滿足車規要求的半固態技術，意圖實現彎道超車。展望未來，“固態化”趨勢仍會延續，大多數廠商已進行佈局，而在測距原理方面，FMCW 現在已有部分廠商進行前瞻性儲備。
開闢不同應用場景，開啟多元成長空間。目前，除去法雷奧、大陸、博世等老牌汽車零部件廠商，幾乎所有的鐳射雷達公司都在積極拓展產品下游應用。我們認為在智慧化浪潮席捲之下，物聯網、AI 等技術落地速度加快，智慧汽車、無人配送、服務機器人、自動化生產、智慧城市等多元化應用的滲透率持續提升均值得期待。此外，我們認為多元佈局有望在鐳射雷達乘用車起量前期及初期有效補充廠商盈利，為進一步技術投入最佳化提供支援。
詳見報告原文。
（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊，請參閱報告原文。）