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汽車制造

激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈全景解析

星之球科技 來源:網(wǎng)易2021-03-31 我要評論(0 )   

激光雷達是一種利用激光來實現(xiàn)精確測距的傳感器,在廣義上可以認為是帶有3D深度信息的攝像頭,被譽為“機器人的眼睛”?! 〖す饫走_產(chǎn)業(yè)自誕生以來,緊跟底層器件的前...

激光雷達是一種利用激光來實現(xiàn)精確測距的傳感器,在廣義上可以認為是帶有3D深度信息的攝像頭,被譽為“機器人的眼睛”。

  激光雷達產(chǎn)業(yè)自誕生以來,緊跟底層器件的前沿發(fā)展,呈現(xiàn)出了技術水平高的突出特點。從激光器發(fā)明之初的單點激光雷達到后來的單線掃描激光雷達,以及在無人駕駛技術中獲得廣泛認可的多線掃描激光雷達,再到技術方案不斷創(chuàng)新的固態(tài)式激光雷達、FMCW激光雷達,以及近年來朝向芯片化、陣列化持續(xù)發(fā)展,激光雷達一直以來都是新興技術發(fā)展及應用的代表。

  2020年,國家發(fā)改委首次官方明確“新基建”七大板塊,激光雷達作為終端傳感器設備,在自動駕駛、車路協(xié)同等智能交通、智慧城市領域的作用不斷凸顯。中國政府對自動駕駛的支持,也將對全球激光雷達產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到積極的推動作用。

  根據(jù)沙利文的統(tǒng)計及預測,至2025年激光雷達全球市場規(guī)模為135.4億美元,較2019年可實現(xiàn)64.5%的年均復合增長率。至2025年,中國激光雷達市場規(guī)模將達到43.1億美元,較2019年實現(xiàn)63.1%的年均復合增長率。

  
激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈

  從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看,激光雷達所處環(huán)節(jié)積聚了大量價值,具有很強的產(chǎn)業(yè)附加值。

  激光雷達技術作為近年來高熱度的新興雷達技術,系統(tǒng)結(jié)構精密復雜,設備設計要求靈敏精準,多模塊在工作運行中注重高度配合,生產(chǎn)過程需要高精密度機械設備。在這樣的高標準規(guī)格下,激光雷達的生產(chǎn)制造研發(fā)對進入企業(yè)有很大的技術壁壘,前期投入不易產(chǎn)生較明顯的成效。

  激光雷達是下游導航、繪測等應用的核心部件,目前產(chǎn)能稀缺導致供不應求,呈現(xiàn)賣方市場,對下游有很強的定價權,因此該產(chǎn)業(yè)鏈主要附加值在于激光雷達部分,行業(yè)整體盈利空間較大。

  

  圖表來源:天風證券

  激光雷達帶動了相關產(chǎn)業(yè)鏈的競爭,目前,全球激光雷達核心元器件有激光器(如固體激光器、半導體激光器、氣體激光器等)、掃描器(如掃描鏡、旋轉(zhuǎn)電機等)、光電探測器(如硅光電倍增管、雪崩光電二極管、CCD/CIS等)及接收器IC(如放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、FPGA等)、位置和導航系統(tǒng)(GPS、IMU)。其中,領先的元器件供應商主要集中于歐美地區(qū)。

  
激光雷達上游

  上游主要包含激光發(fā)射、激光接收、掃描系統(tǒng)和信息處理四大部分,這四大部分中大量的光學和電子元器件,構成了激光雷達的基礎。

  上游的核心元器件廠商,無論是光學元器件還是電子元器件,涉及精密儀器、芯片的加工和制造,目前基本被國外大的廠家所壟斷。

  近年來國內(nèi)廠商也通過自研在上游核心元器件領域取得了突破性進展,如掃描系統(tǒng)、激光器和光源接收器等領域涌現(xiàn)出一批中國創(chuàng)業(yè)型企業(yè)。

  此外,中國市場上的激光雷達芯片,特別是信號處理所需的元器件主要依賴進口,這在一定程度上抬高了激光雷達的生產(chǎn)成本,因此多家國內(nèi)的芯片企業(yè)都在爭取通過各自的優(yōu)勢技術填補上國內(nèi)市場在此領域的空白。

  激光雷達上游主要廠商:

  

  資料來源:汽車人參考

  激光雷達中游

  激光雷達中游可分為車用激光雷達和物流運輸激光雷達兩大類。

  Yole預計,激光雷達應用是目前汽車行業(yè)增長最快的行業(yè)之一。從出貨量來看,Yole預計2030年全球激光雷達出貨量約2390萬個。

  車用激光雷達的供應商眾多,包括Velodyne LiDAR, Vales, Ibeo,Continental等。產(chǎn)業(yè)與物流運輸激光的廠商有SICK, Hokuyo, OMRON, VelodyneLiDAR, Konica Minolta等。

  
激光雷達下游

  激光雷達下游應用廣泛,主要可以分為無人駕駛行業(yè)、ADAS行業(yè)、服務機器人行業(yè)、車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)等。在汽車產(chǎn)業(yè)“電氣化、共享化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化”的“新四化”驅(qū)動下,各行業(yè)高速發(fā)展。

  激光雷達是無人駕駛技術實現(xiàn)的關鍵。對比毫米波雷達和超聲波雷達,其測量精度最高,反應速度快,操作性能具備絕對的優(yōu)勢。

  無人駕駛服務的落地有賴于激光雷達提供的高精度感知信息。而且,激光雷達的環(huán)境感知能力能夠拓展已有的輔助駕駛功能,提升車輛安全性,為面向整車廠以及Tier1公司的高級輔助駕駛產(chǎn)業(yè)提供了重要的支撐。

  盡管在L2、L3的汽車中的使用尚不如超聲波雷達和毫米波雷達廣泛,但是大多數(shù)車廠和Tier1均認為激光雷達將成為L3級以上自動駕駛汽車的必備傳感器,并最終在L4級以上自動駕駛汽車中成為核心傳感器。

  同時,激光雷達技術也促進了服務型機器人產(chǎn)業(yè)以及車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的興起,服務型機器人通過賦予機器人智能感知的能力實現(xiàn)無人配送、無人清掃等功能,車聯(lián)網(wǎng)通過車與車、車與路、車與云平臺等的互聯(lián)實現(xiàn)更為安全、舒適、智能的交通服務。

  激光雷達下游產(chǎn)業(yè)鏈主要企業(yè):

  

  數(shù)據(jù)來源:禾賽科技招股說明書,信達證券

  激光雷達競爭格局:海外廠商領跑,國內(nèi)市場百花齊放

  激光雷達全球市場近來年逐漸開放,海外廠商在上游和中游都存在著領跑的優(yōu)勢,在技術和客戶群等方面都領先于國內(nèi)廠商,但國內(nèi)廠商近年來奮起直追,取得了許多突破性的進展,中國勢力正在逐步崛起。

  國外激光雷達技術早在2010年前就開始嘗試應用于ADAS輔助避障和導航項目。

  作為未來自動駕駛核心傳感器的代表,激光雷達核心技術主要掌握在Velodyne、Quanergy、Ibeo三家國外企業(yè)中。

  美國Velodyne成立于1983年,其機械式激光雷達起步較早,技術領先,同時與谷歌、通用汽車、福特、Uber、百度等全球自動駕駛領軍企業(yè)建立了合作關系,占據(jù)了車載激光雷達大部分的市場份額。

  Quanergy成立于2012年,2014年推出其第一款產(chǎn)品M8-1,并在奔馳、現(xiàn)代等公司的實驗車型上得到應用,M8之后Quanergy相繼發(fā)布的產(chǎn)品都開始走固態(tài)路線,采用了OPA光學相控陣技術,規(guī)模量產(chǎn)后將大幅降低傳感器價格。Ibeo成立于1998年,是全球第一個擁有車規(guī)級激光雷達的企業(yè),其于2017年推出了全固態(tài)激光雷達A-Sample樣機。

  

  近年來興起自動駕駛浪潮后,國內(nèi)激光雷達廠商逐步入局。

  國內(nèi)玩家早期分為兩個流派,一類研發(fā)機械式激光雷達與Velodyne等老牌玩家搶市場,另一類則直接鎖定固態(tài)激光雷達產(chǎn)品,目標是在2020年之后登上前裝市場。

  速騰聚創(chuàng)、禾賽科技、北科天繪、鐳神智能等國產(chǎn)企業(yè)先后崛起,國內(nèi)市場競爭激烈,呈現(xiàn)出百花齊放的市場格局。

  比較禾賽科技和速騰聚創(chuàng)這兩家公司,其產(chǎn)品定位也存在較大差別。在高速自動駕駛領域(相對低速無人車來說),禾賽市場占有率較高,百度、文遠知行、AutoX、元戎啟行等公司都在使用。而在低速自動駕駛領域,速騰聚創(chuàng)則是主要玩家,新石器、京東、菜鳥物流、高仙機器人等公司都主要使用速騰的16線激光雷達產(chǎn)品,同時其16線、32線產(chǎn)品也被圖森未來、嬴徹科技、AutoX等部分高速自動駕駛公司采用。

  而另一方面,隨著2020年起將逐步量產(chǎn)L3級自動駕駛乘用車,市場對車規(guī)級固態(tài)激光雷達的需求將迎來一個小的高潮,大疆、華為等消費電子硬件巨頭相繼拿出了自己的激光雷達新品,直接加入了前裝量產(chǎn)裝車的戰(zhàn)局。

  2020年8月大疆宣布公司首個實現(xiàn)了車用自動駕駛激光雷達價格降到千元級別,而且能量產(chǎn)供應,大疆旗下孵化品牌覽沃科技在美國CES也發(fā)布了兩款高性能激光雷達傳感器。

  激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈代表廠商:

  

  資料來源:麥姆斯咨詢

  未來激光雷達技術主要基于ToF和FMCW原理,對于基于ToF原理的激光雷達,芯片化架構的激光雷達是未來的發(fā)展方向,發(fā)射端逐漸采用平面化的激光器器件,接收端逐漸采用CMOS工藝的單光子探測器,為VCSEL和單光子器件開發(fā)的模擬、數(shù)字芯片;硅光芯片化的FMCW激光雷達是未來發(fā)展的一大趨勢。

  激光雷達的發(fā)展將促進汽車行業(yè)無人駕駛技術和ADAS發(fā)展,也將提高服務型機器人的應用范圍和普及度。未來隨著自動駕駛技術的進一步普及,激光雷達市場規(guī)模將會進一步擴大,而單車價值量下降將會進一步有利于激光雷達的量產(chǎn)使用。

  隨著人工智能、5G技術的逐漸普及,無人駕駛、ADAS、服務型機器人和車聯(lián)網(wǎng)等多方面的需求推動,激光雷達整體市場預計將呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢。


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