車載光學(xué)產(chǎn)業(yè)研究：智能駕駛方興未艾-車載光學(xué)長坡厚雪

1、車載光學(xué)產(chǎn)業(yè)研究：智能駕駛方興未艾_車載光學(xué)長坡厚雪一、車載鏡頭：自動駕駛之眼，長坡厚雪優(yōu)質(zhì)賽道1. 高成長：預(yù)計 2025 年車載鏡頭市場超 330 億元、CAGR 達 37%車載攝像頭是自動駕駛中必不可少的傳感器。自動駕駛系統(tǒng)通常可分為感知層、決策層、執(zhí)行層。感知層所用到的傳感器包括攝像頭、激光雷達、 毫米波雷達、超聲波雷達等視覺傳感器，以及速度和加速度傳感器等。相較于其他傳感器、攝像頭障礙識別能力強，是自動駕駛中必不可少的傳感 器。車載攝像頭的分類：1）按照用途不同，攝像頭可分為成像類攝像頭、感知類攝像頭（ADAS 攝像頭）。成像攝像頭用于被動安全，并將所拍攝的圖像存儲或發(fā)送給用戶。AD

2、AS 攝像頭用于主動安全，需要準確捕捉圖像。2） 根據(jù)位臵不同，車載攝像頭可分為前視攝像頭、側(cè)視攝像頭、環(huán)視攝像頭、 后視攝像頭及艙內(nèi)攝像頭。前視攝像頭用以實現(xiàn)多種 ADAS 功能（防撞預(yù)警、車道偏離預(yù)警等），任務(wù)繁重、規(guī)格最高，前視可分為單目、雙目、 三目攝像頭，單目攝像頭發(fā)展較早，目前技術(shù)發(fā)展較為成熟，量產(chǎn)成本較低，但是受限于單個攝像頭固定焦段限制，難以兼顧大視場角（廣角）和 遠探測距離（長焦）。雙目、多目攝像頭在一定程度上克服了單攝像頭的局限，以特斯拉三目攝像頭為例，三顆攝像頭包括主視野攝像頭（覆蓋大部分交通場景，最大監(jiān)測距離 150 米）、廣角攝像頭（視場角達 150，能夠 拍攝到交通

3、信號燈、行駛路徑上的障礙物和距離較近的物體，非常適用于 城市街道、低速緩行的交通場景）、長焦攝像頭（能夠清晰地拍攝到遠距離 物體，適用于高速行駛的交通場景。最大監(jiān)測距離 250 米）。側(cè)視攝像頭 用以監(jiān)測側(cè)前方或側(cè)后方場景，實現(xiàn)盲點監(jiān)測。環(huán)視攝像頭采用廣角鏡頭， 在車四周裝配后獲取車身 360圖像并拼接，實現(xiàn)全景泊車，若加入算法可實現(xiàn)道路線感知。后視攝像頭采用廣角鏡頭，用以倒車輔助。艙內(nèi)攝像 頭用以監(jiān)測駕駛員狀態(tài)，實現(xiàn)疲勞提醒功能。高級別自動駕駛推動攝像頭量價齊升。自動駕駛可分為 L0L5 六個級別， 目前主流自動駕駛級別在 L2L3 階段之間，L2 主要功能涵蓋倒車監(jiān)控、全景泊車輔助、盲點檢

4、測、自適應(yīng)巡航、前方碰撞預(yù)警、智能車速控制、車道偏離告警、行人檢測系統(tǒng)、交通信號及標志牌識別，一般搭載 313 顆攝像頭。L4、L5 級別自動駕駛 ADAS 系統(tǒng)尚在研發(fā)階段，一般需要搭載 13 顆以上攝像頭。3）傳統(tǒng)后視攝像頭僅需獲取偏靜態(tài)圖像，而 ADAS 攝 像頭需要在車輛高速運動中捕捉清晰物體影像，因此 ADAS 攝像頭普遍規(guī) 格更高、單價更高。此外伴隨自動駕駛算力提升，將需要更高分辨率的車 載攝像頭產(chǎn)品。2017 年是自動輔助駕駛元年，預(yù)計 2021 年 L2 級自動輔助駕駛滲透率快速放量。1）特斯拉是電動車&自動輔助駕駛的領(lǐng)軍者，2012 年特斯拉推 出世界首款電動轎車 model

5、 S，搭載 L2 級別自動輔助駕駛系統(tǒng)，配備 8顆攝像頭，定價 5 萬美元，但是由于定價過高、產(chǎn)能限制、配套基礎(chǔ)設(shè)施不 足等原因，此時的電動車注定是一款小眾產(chǎn)品。2017 年特斯拉推出革命性產(chǎn)品入門款電動車 model 3，搭載 L2 級別自動輔助駕駛系統(tǒng)，配備 8 顆攝像頭，定價 3.5 萬美元，該產(chǎn)品的推出也助力特斯拉市占率達 8%。此后得益于上海工廠投產(chǎn)、規(guī)模效應(yīng)降本，截至 2021 年 8 月，model 3 定價 已降至 24 萬人民幣。2）在特斯拉的“鯰魚效應(yīng)”下，其他新能源車廠、傳統(tǒng)車廠也勢必將快速跟進自動輔助駕駛系統(tǒng)及其相關(guān)搭載硬件。 考慮整車廠從車型規(guī)劃到投產(chǎn)的周期在 3 年

6、以上， 2021 年 L2級自動輔助駕駛滲透率快速提升。預(yù)計未來自動輔助駕駛滲透率曲線將高度 擬合智能手機滲透率 S 曲線，實現(xiàn)快速增長。預(yù)計 2025 年單車搭載攝像頭數(shù)量達 8顆，車載攝像頭市場規(guī)模超 1600 億 元，車載鏡頭市場規(guī)模超 330 億元，CAGR 超 37%。1） 2020 年全球車載攝像頭出貨量達 1.65 億顆、過去十年 CAGR 達 30%，單 車搭載攝像頭數(shù)量達 2.1 顆。2）根據(jù)后文測算，我們預(yù)計 2025 年單車攝 像頭數(shù)量達 8 顆，車載攝像頭出貨量達 8 億顆，CAGR 達 37%，保守假設(shè)未來價格不變，預(yù)計 2025 年車載鏡頭市 場規(guī)模達 336 億元

7、?？紤]車載模組價格一般為車載鏡頭的 5 倍，預(yù)計 2025 年車載攝像頭模組市場規(guī)模達 1684 億元。測算方法一：參考 L2 滲透速度，預(yù)計 2025 年單車平均搭載攝像頭數(shù) 量達 8 顆。1） 2010 年智能手機滲透率 從 19%提升至 2015 年的 74%。預(yù)計 L2 滲透率從 2020 年的 18%提升 至 2025 年的 75%。2）假設(shè) 2017年 L2 及以上單車搭載攝像頭數(shù)量為 3 顆、此后每年單車搭載攝像頭數(shù)量以 15%的速度增長、2025 年 單車搭載攝像頭數(shù)量達 9 顆，目前部分新勢力單車搭載數(shù)量達 13 顆。 假設(shè) 2017 年 L1 及以下單車搭載攝像頭數(shù)量為 1

8、 顆、此后每年單車搭載攝像頭數(shù)量以 20%的速度增長、2025 年單車搭載攝像頭數(shù)量達 4 顆。預(yù)計 2025 年單車搭載攝像頭數(shù)量達 8 顆。測算方法二：參考手機多攝滲透速度，預(yù)計 2025 年單車平均搭載攝 像頭數(shù)量達 8 顆。1）華為 2016 年發(fā)布其第一款搭載雙攝的手機 P9，2019 年全球智能手機單機搭載鏡頭數(shù)量達 3 顆，換言之，整個智 能機行業(yè)只需要 3 年左右的時間硬件參數(shù)就可以比肩行業(yè)領(lǐng)軍者。2） 各家造車新勢力是自動駕駛的領(lǐng)軍者，搭載攝像頭數(shù)量超 8 顆，2021 年 4 月極狐與華為攜手打造的極狐阿爾法 S 發(fā)布，搭載攝像頭達 13 顆。 3）我們預(yù)計在未來 5 年內(nèi)

9、，單車平均搭載的攝像頭數(shù)量達 8 顆。2. 高壁壘：光學(xué)鏡頭是高壁壘行業(yè)，車規(guī)級產(chǎn)品壁壘更高光學(xué)設(shè)計具有“藝術(shù)性”，優(yōu)秀設(shè)計師是光學(xué)企業(yè)的靈魂。1）光學(xué)設(shè)計是 利用不同類型透鏡的光學(xué)特性，根據(jù)光學(xué)原理，使用專用光學(xué)軟件，結(jié)合 光學(xué)設(shè)計師個人知識與經(jīng)驗，進行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計工作，通過對像差、像質(zhì)、 照度等迭代優(yōu)化設(shè)計，得到滿足要求的光學(xué)系統(tǒng)。2）光學(xué)設(shè)計的難點在 于消除像差。像差分為幾何像差與色散像差，主要的幾種像差類型包括球 差、慧差、像散、場曲、畸變以及軸向色差和橫向色差。光學(xué)設(shè)計即通過 組合不同形狀、不同數(shù)量的透鏡來盡可能消除像差，設(shè)計過程需要不斷調(diào) 整參數(shù)、多次驗證迭代、以獲得像差最小的方案

10、。3）設(shè)計環(huán)節(jié)需要設(shè)計 師多年經(jīng)驗積累，很多環(huán)節(jié)并無公式可取，需要充分發(fā)揮想象力，設(shè)計過程具有“藝術(shù)性”。一個復(fù)雜的鏡頭有上百個變量和大量約束條件，優(yōu)秀設(shè)計師能夠快速根據(jù)設(shè)計需求和優(yōu)化過程調(diào)整約束條件。同時設(shè)計師需要對加工誤差和裝配誤差非常熟悉， 需要盡可能將公差合理分配以降低單片透鏡承擔的壓力，這對于需要保證 良率的公司生產(chǎn)尤為關(guān)鍵。舜宇光學(xué)、 大立光等頭部光學(xué)公司在多年發(fā)展中培養(yǎng)積累了一批優(yōu)秀的光學(xué)人才，是 公司優(yōu)秀產(chǎn)品力的保證。鏡頭組裝對結(jié)構(gòu)設(shè)計和精度要求高。組裝流程看似簡單，生產(chǎn)過程中還需嚴格管控部件精度、配合精度、組裝偏心、內(nèi)部應(yīng)力、鏡片間隙等方面。并且在生產(chǎn)過程中很多環(huán)節(jié)為非標過程

11、，依靠 的是勞工的經(jīng)驗，勞工的熟練與否直接影響產(chǎn)品的良率，而良率是企業(yè)競爭力的關(guān)鍵。因此，生產(chǎn)工人直接決定了產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性和穩(wěn)定性，而 不同廠商的生產(chǎn)線不盡相同，挖人效果不如公司自己培養(yǎng)人才，但是人才培養(yǎng)通常需要耗費大量的時間，這也是鏡頭企業(yè)需要長期積累的原因。鏡片生產(chǎn)過程對模具、設(shè)備、工藝精度提出高要求，為鏡頭行業(yè)的核心壁 壘之一。塑料鏡片主要采用注塑成型工藝，壁壘在于模具、設(shè)備。1）注塑成型是指通過螺絲桿將塑料攪入注射機加熱料筒中塑化達到流動狀態(tài)，螺桿在旋轉(zhuǎn)過程中逐步后退，而塑料則向前積聚，當螺桿停止轉(zhuǎn)動，由注塑活塞通 過螺桿注射到閉合模具的模腔中形成制品的成形過程。2）制造過程中需要

12、掌握大量憑借長年摸索形成的 know-how 方可控制好質(zhì)量和良率，對工藝 精細度要求極高。在注塑成型環(huán)節(jié)中，超 120高溫易導(dǎo)致模板變形、使得 鏡片兩曲面光軸偏芯量與面精度過大，因此對模具的精度和可靠性要求甚 高。注塑成型設(shè)備能夠熔融、塑化聚合物，使其注入模具，它需要精準 地控制每一個工藝參數(shù)，注塑設(shè)備的精度決定了塑件的成型精度。注塑成型時，每一個機械動 作都必須準確無誤，而且設(shè)備上所 有的零部件都要求高度的穩(wěn)定性。球面玻璃鏡片采用傳統(tǒng)研磨工藝生產(chǎn)，難以大規(guī)模量產(chǎn)。相較塑料鏡片， 玻璃鏡片的生產(chǎn)工藝流程更為復(fù)雜，對精密制造提出更高要求。傳統(tǒng)玻璃鏡片生產(chǎn)工藝流程包括切割、研磨、拋光、鍍膜、膠合

13、、涂墨等工序，工序繁多。研磨環(huán)節(jié)對精度要求高，需要經(jīng)驗豐富的技術(shù)工人研磨，導(dǎo)致花費時間較多、生產(chǎn)效率較低、難以大規(guī)模量產(chǎn)。鍍膜環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘較高、 附加值也相應(yīng)較高，在鏡片上鍍上抗反射膜可將光線透過率提升至 98%以 上。模造玻璃更有利于大規(guī)模生產(chǎn)，壁壘在于模具。1）玻璃模造是利用玻璃會隨著溫度升高而降低粘滯性的特性，將玻璃預(yù)形體臵于模具 內(nèi)，在真空或充填氮氣環(huán)境下升溫使玻璃變形至與模仁相同形狀后冷卻取 出。此方法實現(xiàn)了高精密度玻璃鏡片的可復(fù)制性制造，減小人工依賴，大大提升了生產(chǎn)效率，更利于標準化大規(guī)模生產(chǎn)。2）模具的設(shè)計和加工是此 方法的關(guān)鍵，其需要通過納米級微壓技術(shù)實現(xiàn)極高的模具精度，以確保

14、鏡 片間偏芯較??；并且需要在高溫、高壓條件下保持模具剛性，對模具材料和設(shè)計要求高，可通過對模具模仁表面進行鍍膜處理來提升其表面機械強度。車規(guī)級產(chǎn)品壁壘更高，模造玻璃鏡片優(yōu)勢突出。1）因為需要長時間暴露于 惡劣環(huán)境下，車載鏡頭的性能要求極高， 其需要滿足一系列信賴性實驗要求：高低溫沖擊實驗、耐腐蝕實驗、耐振動試驗、IPX9K 防水等級要求、耐鹽霧實驗、耐擦拭實驗、紫外線照射試驗等，因此對于車載鏡頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計和原材料選擇具有更高要求。2）玻璃 鏡片相較塑料鏡片具有高耐熱性、不易變形、高透光率、高折射率特點， 成像效果更好、熱差影響小，更符合車載鏡頭所處的惡劣工作環(huán)境和高性能要求。車載鏡頭為全玻璃鏡

15、頭或玻塑混合鏡頭，一般前視鏡頭、高像素鏡頭會采取更多玻璃鏡片。3）由于球面玻璃鏡頭具有天生像差，通常需要多個凹凸不平的鏡片進行分組組合來進行矯正，不僅使鏡頭體積、重量增 加，也降低了透光率。非球面玻璃鏡片通過對圓錐常數(shù)和非球面系數(shù)進行 調(diào)整，可自由設(shè)計光線和光路，對球面像差進行校正，從而提高成像質(zhì)量， 并且 1 片非球面玻璃鏡片可以達到 2-3 片球面玻璃鏡片的效果，顯著減小 球面玻璃鏡片間的空隙、降低鏡片組整體體積。3. 好格局：車載鏡頭一超多強，國內(nèi)二線企業(yè)未來可期車載攝像頭鏡頭市場格局呈現(xiàn)出“一超多強”局面，舜宇光學(xué)是絕對領(lǐng)軍者。 1）2020 年舜宇光學(xué)出貨量位居第一，市場占有率超 3

16、0%，日本麥克賽爾、 日本電產(chǎn)三協(xié)、日本富士膠片、韓國世高光位居二至五位。得益于本國汽車工業(yè)發(fā)達、日本企業(yè)占比較高，份額前八廠商中，日本廠商占據(jù) 5 席。2） 在規(guī)格、壁壘更高的 ADAS 鏡頭中，舜宇光學(xué)一騎絕塵，市占率超 50%。 3）車載鏡頭具有較高的技術(shù)壁壘，產(chǎn)品通常需要配合傳感器芯片進行參數(shù) 調(diào)整，經(jīng)過 1-2 年研發(fā)周期后交貨給 Tier1 組裝，并經(jīng)過車廠上路驗證 1-2 年通過后方可供貨，認證周期 3-5 年，客戶粘性較強，頭部企業(yè)先發(fā)優(yōu)勢 穩(wěn)固。除舜宇光學(xué)科技以外，國內(nèi)的聯(lián)創(chuàng)電子、宇瞳光學(xué)均積極布局車載鏡頭領(lǐng) 域，但目前市占率較低，未來伴隨國內(nèi)造車新勢力崛起，國內(nèi)二線企業(yè)在車

17、載鏡頭領(lǐng)域大有可為。舜宇光學(xué)科技：公司自 2004 年起進入車載鏡頭領(lǐng)域，2018 年量產(chǎn) 800 萬像素車載鏡頭。公司是車載鏡頭龍頭的絕對龍頭，2020 年車載鏡頭業(yè)務(wù)營收為 24 億元，車載鏡頭出貨量為 0.56 億顆。聯(lián)創(chuàng)電子：公司自 2015 年進入車載鏡頭領(lǐng)域，2016 年與特斯拉合作， 為其艙內(nèi)鏡頭獨家供應(yīng)商，2020 年與蔚來開始合作、并中標 ET7 全部 7顆800 萬像素 ADAS 車載鏡頭模組。2020 年公司車載鏡頭出貨量為 77 萬顆、營收為 0.24 億元，2021 年公司前五大客戶車載鏡頭及模組 訂單為 1.5 億元，預(yù)計 2022 年公司車載項目快速起量。目前公司

18、具備 200KK/月模造鏡片產(chǎn)能。宇瞳光學(xué)：公司是安防鏡頭龍頭，積極布局車載鏡頭，目前已有后裝 產(chǎn)品出貨，公司具備 100KK/月模造玻璃鏡片產(chǎn)能，且與?？?、華為安 防部門合作多年，三年后有望順利導(dǎo)入前裝市場。4. 車載模組：預(yù)計 2025 年市場超 1600 億元，鏡頭企業(yè)有望順利切入車載攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈包括核心硬件、模組封裝與系統(tǒng)集成、軟件算法與解決方案。參考智能手機產(chǎn)業(yè)，光學(xué)模組的成本構(gòu)成中 CIS 芯片成本占比為 50%，鏡頭成本占比為 20%。預(yù)計 2025 年車載攝像頭模組市場規(guī)模 超 1600 億元。目前車載攝像頭模組主要由 Tier 1、Tier 2 組裝，主要企業(yè)為加拿大麥格納、

19、 日本松下、法國法雷奧、德國博世、采埃孚天合、大陸鏡頭等企業(yè)，行業(yè) 格局分散。伴隨造車新勢力崛起，傳統(tǒng)整車廠和 Tier 1 的關(guān)系或 將逐步模糊，同時，伴隨攝像頭像素提升，模組組裝難度升級，預(yù)計未來 車載鏡頭廠有望獲取部分模組份額。二、激光雷達：助力 ADAS， 2025 年市場超 500 億元1. 激光雷達助力自動駕駛，半固態(tài)式有望快速放量純視覺方案：純視覺方案僅僅依靠攝像頭拍攝的畫面，傳輸?shù)较到y(tǒng)進 行分析，從而計算出周圍的車輛、道路等信息。純視覺方案優(yōu)勢在于 攝像頭能夠完整識別物體外觀，高分辨率高幀率的成像技術(shù)能夠使感 知環(huán)境信息更加豐富，并且攝像頭價格較激光雷達更便宜、有利于整 車獲得

20、價格優(yōu)勢；但是由于圖像傳感器是一種被動式傳感器、其本身 并不發(fā)光，成像質(zhì)量受環(huán)境亮度影響大、易受惡劣環(huán)境影響。同時純 視覺方案需要強大的算法和算力去處理龐大的數(shù)據(jù)量。目前純視覺方 案的擁護者主要是特斯拉，特斯拉通過海量的車主駕駛數(shù)據(jù)進行神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，從而覆蓋更多工況與場景，不斷完善算法，目前方案較為 成熟。激光雷達方案：激光雷達方案是以激光雷達為主導(dǎo)，配合毫米波雷達、 超聲波傳感器、攝像頭來完成自動駕駛，其中激光雷達會通過發(fā)射激 光束來測量視場中物體輪廓邊沿與設(shè)備間的相對距離，從而準確捕捉 這些輪廓信息組成點云，并繪制出 3D 環(huán)境地圖再傳輸?shù)较到y(tǒng)進行分析 并下達車輛行駛指令。激光雷達的優(yōu)勢

21、在于監(jiān)測距離更長、精度更高、 響應(yīng)速度更靈敏，并且不受環(huán)境光影響。但是激光雷達在面對雨雪等 極端天氣時發(fā)出的光束會受到影響，從而影響三維地圖的構(gòu)造，因此 這就必須依賴其他傳感器的共同協(xié)助。并且，激光雷達設(shè)臵于車輛外 部，一旦損壞、維修費用高昂，同時激光雷達目前本身價格較高、普 遍高于 3000 元。激光雷達按照光束操縱方式可分為機械式、半固態(tài)及固態(tài)式?？傮w來講， 機械式目前最為成熟、產(chǎn)量最高，主要應(yīng)用于無人駕駛，但使用壽命限制 難過車規(guī)要求；微振鏡、轉(zhuǎn)鏡、棱鏡等半固態(tài)式激光雷達陸續(xù)通過車規(guī)， 并已少量前裝量產(chǎn)，近年內(nèi)或形成放量；長期來看 FLASH、OPA 均可能 成為主導(dǎo)路線。機械式方案：成

22、熟度最高，因使用壽命限制難以進入前裝量產(chǎn)，廣泛應(yīng)用 于無人駕駛領(lǐng)域。機械式指豎直排列的激光發(fā)生器進行 360旋轉(zhuǎn)，對四周 環(huán)境進行全面掃描。其優(yōu)點在于可實現(xiàn)高精度的 360掃描，但是為實現(xiàn)高 頻準確旋轉(zhuǎn)、其機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，平均失效時間僅 1000-3000 小時，與車規(guī) 要求的最低 13000 小時差距明顯，難以實現(xiàn)前裝量產(chǎn)。并且，機械式需要 布臵在車身最高點、容易損壞。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此成本較高，普遍高于 3000 美元，因此機械式激光雷達目前主要應(yīng)用于對價格較不敏感的無人駕駛領(lǐng)域。頭部公司為了進入車載前裝市場，目前 正依靠在機械式領(lǐng)域積累的經(jīng)驗和資源，積極布局半固態(tài)式方案。半固態(tài)式方案：已成

23、功上車，放量在即。1）MEMS 技術(shù)將微型反射鏡、 MEMS 驅(qū)動器及傳感器集成為微振鏡，后者振蕩反射激光、高速掃描形成 點云圖。此方案除了微振鏡掃動外其他部件固定，可靠性大大提升，并且 顯著減少激光器及探測器數(shù)量、大大降低成本，可控制到 1000 美金以內(nèi)。 但是由于收光孔徑、擺動幅度較小導(dǎo)致探測距離和視場角度有限。速騰聚 創(chuàng)采用多個 MEMS 拼接的方式擴大視場角，拼接過程中的電鍍調(diào)節(jié)工藝難 度極高。2）轉(zhuǎn) 鏡方案通過電流掃描振鏡帶動多邊形棱鏡轉(zhuǎn)動反射激光達到掃描效果，此 方案可通過提高轉(zhuǎn)速來提高掃描精度，成熟的多邊形激光掃描技術(shù)成本較低。3）棱鏡方案通過兩個楔形棱鏡后發(fā)生兩次偏轉(zhuǎn)，控制兩

24、面 棱鏡的相對轉(zhuǎn)速便可以控制激光束的掃描形態(tài)。此方案為非重復(fù)式掃描， 掃描范圍可覆蓋整個區(qū)域，點云密度較高。但是其機械結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，而非重復(fù)掃描方式也使得下游廠商進行算法匹配難度較大。固態(tài)式：目前成熟度低，長期來看將成重點發(fā)展方向。針對車規(guī)級設(shè)備 需要在連續(xù)振動、高低溫、高濕高鹽等環(huán)境下連續(xù)工作的特點，固態(tài)激光 雷達成為了較為可行的發(fā)展方向，其取消了復(fù)雜高頻轉(zhuǎn)動的機械結(jié)構(gòu)，耐 久性得到巨大提升，體積也大幅縮小。1）OPA（光學(xué)相控陣）：通過控制 相控陣雷達平面陣列各個陣元的電流相位，利用相位差讓不同的位臵的波 源產(chǎn)生干涉，從而指向特定的方向，往復(fù)控制相位差便可以實現(xiàn)掃描效果。 OPA 兼具掃描

25、快、精度高、體積小及強可控、強抗震等優(yōu)勢，技術(shù)突破后 成本較低、量產(chǎn)標準化程度高，但由于產(chǎn)業(yè)鏈不成熟，零部件自研難度大， 目前仍處于實驗室前期產(chǎn)品。2）FLASH 閃光激光雷達在短時間內(nèi)直接向前 方發(fā)射大覆蓋面陣激光，再以高度靈敏探測器完成圖像繪制的技術(shù)，可達 最高等級的車規(guī)要求，但功率密度及回波光子數(shù)量太低導(dǎo)致的測距及分辨 率不足是最大的問題。由于結(jié)構(gòu)簡單，F(xiàn)lash 方案是目前固態(tài)激光雷達最主流的技術(shù)方 案。按測距原理分類：ToF 為主流，F(xiàn)MCW 方案創(chuàng)新，兩者或長期共存。1） ToF 法通過測量激光從發(fā)射、達到探測物體再返回到探測器的飛行時間， 來反推被測物距離。由于光的飛行速度極快，

26、因此該方案需要一個非常精 細的時鐘電路（通常是 ps 級，1ps=10-3 ns）和脈寬極窄的激光發(fā)射電路 （通常是 ns 級），該方案具有響應(yīng)速度快、探測精度高的優(yōu)點，由于技術(shù) 原理簡單、且產(chǎn)業(yè)鏈較為完善，目前機械式、半固態(tài)、固態(tài)式激光雷達均采用 ToF 進行測距。2）FMCW 法通過測量線性調(diào)制激光在投射到物體后 返回探測器的過程中形成的相位差，間接獲取光的飛行時間，從而反推飛 行距離。此方案抗環(huán)境光和其他激光雷達干擾能力強、可大幅改善信噪比。 由于 FMCW 采用連續(xù)光波調(diào)制，所以在遠距離探測時需要較大的光功率，存在人眼安全隱患。目前 FMCW 產(chǎn)業(yè)鏈仍處于培育階段，伴隨產(chǎn)業(yè)鏈成熟， 其

27、抗干擾優(yōu)勢或引領(lǐng)其成為優(yōu)選方案之一。2. 預(yù)計 2025 年車載激光雷達市場規(guī)模超 500 億元、CAGR 超 80%伴隨無人駕駛車隊規(guī)模擴張，激光雷達在該領(lǐng)域應(yīng)用將加速落地。激光雷達在車載領(lǐng)域主要應(yīng)用于無人駕駛車以及高級輔助駕駛。無人駕駛出租車 及無人物流服務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)取消傳統(tǒng)出行服務(wù)中占運營成本高達 60%的人工 成本，因此具有廣泛商業(yè)價值和盈利空間。2020 年 10 月谷歌旗下的無人 駕駛子公司 Waymo 在美啟動無人駕駛出租車服務(wù)，其車隊擁有超 600輛車，未來將向其他城市不斷拓展。全球范圍內(nèi)，Cruise、Uber、Zoox 等公 司也正大力擴張無人駕駛測試項目及車隊規(guī)模。同時，國

28、內(nèi)無人駕駛項目 也不斷取得進展，文遠知行在廣州的無人駕駛試運營及測試車隊超 100 臺； 小馬智行的車隊分別在北京、廣州、美國加州運行范圍達到 140、200、 220 平方公里；2020 年 10 月百度在北京開放無人駕駛出租車服務(wù)、乘客可免費試乘 Apollo GO。激光雷達是 L3 及以上自動駕駛汽車的關(guān)鍵傳感器，伴隨 L3 汽車逐步量產(chǎn)， 激光雷達將迎來市場放量。L3、L4 車輛分別平均搭載激光雷達數(shù)為 1 個、 2-3 個、4-6 個，伴隨成本逐漸下降、預(yù)計未來激光雷達將滲透至 L2 車輛。 自 2017 年奧迪 A8 首次搭載 SCALA 的激光雷達后，2021 年多款搭載激光 雷

29、達的新車型發(fā)布，除了蔚來、小鵬、極狐等造車新勢力，更有奔馳、本 田等傳統(tǒng)車廠實現(xiàn)激光雷達上車，預(yù)計這些車型將于 2021 年底開始陸續(xù) 量產(chǎn)交付，可以期待 2022 年成為激光雷達放量元年。激光雷達在高級輔 助駕駛領(lǐng)域的市場規(guī)模將在未來 5 年里保持高速增長，按照沙利文預(yù)計， 2025 年激光雷達市場規(guī)模預(yù)計將達到 46.1 億美元（折合人民幣 300 億元）， 2019 年至 2025 年復(fù)合增長率達 83.7%。3. 激光雷達行業(yè)尚處于導(dǎo)入期，行業(yè)格局未定全球及國內(nèi)龍頭 Velodyne、禾賽科技均依靠高線數(shù)機械式激光雷達而受到 自動駕駛出行商青睞，但是機械式產(chǎn)品由于壽命受限難以進入前裝市

30、場。 自動駕駛升級催生激光雷達前裝市場，半固態(tài)/固態(tài)激光雷達成為激光雷達 廠商布局重點。其中，Luminar、速騰聚創(chuàng)、Innoviz 等重點布局 MEMS， Quanergy、力策科技等重點布局 OPA，Ouster、Ibeo、Aeye 等重點布局 Flash，Aeva 等重點布局 FMCW，華為、Innovusion 等重點布局轉(zhuǎn)鏡， Livox 重點開發(fā)棱鏡方案。而以機械式產(chǎn)品見長的禾賽科技也積極拓展 MEMS 產(chǎn)品線，力爭前裝市場。4. 光學(xué)系統(tǒng)在激光雷達中扮演重要角色光學(xué)系統(tǒng)是激光雷達重要組成部分。根據(jù)激光雷達不同掃描類型，對于光 學(xué)系統(tǒng)設(shè)計要求也不盡相同。以 MEMS 為例，發(fā)射光

31、學(xué)系統(tǒng)的主要任務(wù)是 減小發(fā)射光束的發(fā)散角，使其光束質(zhì)量更好，主要設(shè)計難點是 MEMS 掃描 振鏡的鏡面面積較小，限制光束的直徑，直接影響準直光束的發(fā)散角。接 收光學(xué)系統(tǒng)主要任務(wù)是在保證口徑的前提下接收更大視場范圍內(nèi)的回波光 束，主要設(shè)計難點是光電探測器面積有限，會限制接收光學(xué)系統(tǒng)相對孔徑 和視場?？傮w而言，激光雷達鏡頭是車載鏡頭中最難的部分，需要具備大 通光孔徑、高亮度、寬視場角、高對比度、低信噪比等特點，同時在機械 方面具有體積小巧、防塵防水、抗震等特點，對光學(xué)設(shè)計、加工工藝提出 相當高要求。國內(nèi)激光雷達零部件供應(yīng)商包括舜宇光學(xué)、永新光學(xué)。1）舜宇光學(xué)具備激 光雷達光學(xué)部件及整機制造能力，機

32、械式、轉(zhuǎn)鏡、MEMS、FLASH、OPA 方案均有涉及，與麥格納、華為、大疆等激光雷達方案商均有合作，預(yù)計 明年將有項目進入大批量生產(chǎn)。2）永新光學(xué)于 2018 年與 Quanergy Systems 達成 25000 個激光測距鏡頭訂單，目前與禾賽和 Innovation 的合 作有多款激光雷達鏡頭產(chǎn)品導(dǎo)入，目前正處于驗證導(dǎo)入階段、尚未形成量 產(chǎn)。三、HUD&智能大燈：助推智能化升級， 2025 年市場超 600 億元1. HUD：自動輔助駕駛的絕妙搭配，預(yù)計 2025 年市場規(guī)模達 240 億元1.1 W-HUD 為當前主流，AR-HUD 為未來發(fā)展趨勢HUD 歷經(jīng)三代產(chǎn)品，第一代是 C-

33、HUD（Combiner HUD，組合式抬頭顯 示），第二代是 W-HUD（Windshield HUD，風擋型抬頭顯示），第三代為 AR-HUD（增強現(xiàn)實型抬頭顯示）。目前市場以 W-HUD 為主流，C-HUD 被逐漸淘汰，而 AR-HUD 將是未來的升級趨勢。C-HUD：投影成像載體為駕駛員前方的一塊 6-8 寸的透明樹脂玻璃， 成像信息包括車速、導(dǎo)航、油耗、溫度，多為數(shù)字信息，顯示形式較 為集中且單一。VID（人眼到虛像距離）小于 2 米，駕駛過程中駕駛員 視線焦點需要在 HUD 玻璃和風擋玻璃間切換，仍存在安全隱患，因此 被逐步淘汰。W-HUD：投影成像載體為汽車前擋風玻璃，相較于 C

34、-HUD，W-HUD 顯示范圍擴大至 7-12 寸，投影距離增加至 2-6 米，顯示內(nèi)容增加中控 娛樂信息、來電顯示、周圍路況、天氣、行車告警等信息。AR-HUD：將投射內(nèi)容、位臵與現(xiàn)實環(huán)境深度結(jié)合，在駕駛員視線區(qū) 域內(nèi)合理生動地疊加顯示駕駛信息，具備 AR 實景貼合感。其本質(zhì)仍 是 W-HUD，但是 FOV 更大、VID 更遠，能夠在在更短距離內(nèi)實現(xiàn)跨 車道顯示。最重要的，AR-HUD 可與 ADAS 信息深度結(jié)合，包括前方 預(yù)警、交通標志識別、車道偏離預(yù)警、車道保持輔助、轉(zhuǎn)向提示、盲 點檢測、路口和道路名稱等。伴隨 ADAS 功能更加豐富，W-HUD 難 以在 2D 平面內(nèi)顯示所有信息，A

35、R-HUD 將成為自動駕駛的絕妙搭配。1.2 PGU 和自由曲面反射鏡是 HUD 核心壁壘HUD 的工作原理是通過控制處理單元將汽車儀表盤、中控數(shù)據(jù)或車身行車 數(shù)據(jù)、車況信息傳輸至投射單元，隨后投影儀發(fā)出圖像，經(jīng)過“反射鏡”反射 至“投影鏡”上，再由投影鏡反射至風擋玻璃，人眼看到的是位于眼前 2 米 左右的虛像，使得信息仿佛懸浮于前方道路上。HUD 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)包括上蓋、光學(xué)零件以及圖像生成器，光學(xué)零件組成光學(xué)系 統(tǒng)，作用是將投影儀發(fā)出的光線經(jīng)過一系列反射成像到玻璃上。其中投影 單元（PGU）、自由曲面反射鏡是整個系統(tǒng)的核心壁壘。按照投影單元（PGU）分類，目前 HUD 投影技術(shù)包括 TFT-LC

36、D 投影、 DLP 投影、激光掃描投影。TFT-LCD：作為最常見、技術(shù)最為成熟的投影技術(shù)，成為現(xiàn)階段主流 W-HUD 的首選。由于透過背光照明，液晶擋住大部分光、所以亮度不 夠，且高溫穩(wěn)定性不足，通常僅能達到 95工作溫度。DLP：美國德州儀器的專利技術(shù)，相比 TFT-LCD 性能更佳，由于采用 反光鏡原理，所以光效更高、照射距離更遠、分辨率更高，且工作溫 度可達到 105?，F(xiàn)階段成本較高，且更適用于 AR-HUD，有望成為 未來最主要的投影技術(shù)。MEMS 激光掃描：成像信息亮度、對比度極高、視場角大，目前受激 光器溫控影響暫未大規(guī)模應(yīng)用。自由曲面反射鏡為 HUD 系統(tǒng)關(guān)鍵光學(xué)元件，可消除擋

37、風玻璃的自由曲面 造成的成像畫面畸變。自由曲面反射鏡加工對設(shè)備性能要求極高，傳統(tǒng)的球柱面研磨機器難以滿 足表面精度高且鏡面光滑的效果，只有改進的單點 CNC 機體才能用于自由 曲面鏡片加工。同時光路設(shè)計環(huán)節(jié)需要配合擋風玻璃進行，具有較高難度。1.3 預(yù)計 2025 年市場規(guī)模達 240 億元，CAGR 達 17%伴隨 HUD 價格下降，預(yù)計行業(yè)快速放量，未來五年 CAGR 為 17%。1） 2020 年全球 HUD 出貨量為 687 萬臺，滲透率為 7.5%，滲透率較低。2） 伴隨 HUD 技術(shù)工藝逐步成熟、量產(chǎn)規(guī)模擴大，HUD 平均價格有所下降， C-HUD 和 W-HUD 價格分別從 20

38、16 年的 50 美元和 265 美元降至 2020 年 的 38 美元和 245 美元。我們預(yù)計未來 W-HUD 價格將繼續(xù)下降，W-HUD將向中低端車型逐步滲透。3）預(yù)計 2025 年 HUD 全球出貨量將達到 1536 萬，滲透率為 18.5%，2020-2025 年間 CAGR 達 17%。預(yù)計 2025 年 HUD 市場規(guī)模達 240 億元，CAGR 為 17%。 2021 年 Q1 我國 HUD 前裝市場中 W-HUD 方案占比 92.6%，CHUD 基本被淘汰出市場。未來伴隨價值量較低的 C-HUD 被完全淘汰、WHUD 成為市場主流、AR-HUD 逐步導(dǎo)入市場，HUD 整體價格

39、結(jié)構(gòu)將保持 平穩(wěn)。假設(shè) HUD 平均價格維持在 240 美元， 2025 年全球 HUD 市場規(guī)模 將達到 36 億美元（折合人民幣 240 億元）。1.4 全球市場由外資主導(dǎo)，中國市場華陽集團位列第三HUD 行業(yè)外資主導(dǎo)，集中度高，國產(chǎn)廠商嶄露頭角。2016 年全球 HUD 市 場由精機、大陸、電裝、博世、偉世通等全球知名 Tier1 廠商占據(jù) 95%的 份額，市場集中度較高。 2021 年上半年中 國市場 W-HUD 供應(yīng)商搭載量的前五名分別為日本精機、電裝、華陽集團、 怡利電子和大陸集團，CR5 達 96.0%，市占率分別為 29.8%、29.7%、 14.4%、13.5%、8.5%，國

40、產(chǎn) HUD 廠商逐漸打破外資壟斷地位。2. 智能車燈：推動汽車智能化升級，預(yù)計 2025 年市場規(guī)模超 400 億元2.1 LED 車燈成主流推動車燈智能化升級，預(yù)計 2025 年市場規(guī)模超 400 億元汽車車燈對于保證夜間行車安全至關(guān)重要，且極大程度影響車體美觀。伴隨汽車智能化升級，車燈也成為智能化改造的汽車硬件之一。車燈燈源升級經(jīng)歷鹵素燈、疝氣燈、LED 燈三個階段，未來激光燈有望嶄露頭角。目前市場上鹵素燈、疝氣燈、LED 燈并存，LED 正加速滲透。 2020 年 LED 頭燈滲透率于全球乘用車達到 53.1%，其中 LED 頭燈滲透率于電動車更高達 85%。2021 年將分別有機會達到

41、 60%與 90%。LED 車燈是指用 LED（發(fā)光二極管）作為光源的車燈，可以直接將電能轉(zhuǎn)化為光能，所以也被稱為冷光源。LED 燈平均壽命更高、可達 3 萬小時以 上，同功耗下亮度更高，發(fā)光效率更高、能耗更低，而驅(qū)動 LED 燈汽車在 智能化時代成為主流的關(guān)鍵因素則是 LED 元件體積更小、有利于在有限的車燈空間內(nèi)進行布局設(shè)計，以及其響應(yīng)時間短、能夠快速響應(yīng)控制指令。為擴大夜間照明范圍、改善遠光燈炫目問題，基于 LED 燈技術(shù)的智能大燈 應(yīng)運而生。智能大燈系統(tǒng)結(jié)合智能時代的傳感器技術(shù)和微控制技術(shù)，是基于汽車安全性的智能控制系統(tǒng)。智能大燈由光源、傳感器、信號處理電路、 傳輸通道 CAN總線、中

42、央處理器、微步距驅(qū)動電路、步進電機組成。智能大燈與車載傳感器配合，可以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)照明范圍、防止遠 光燈炫目、甚至標志投影等功能，極大提升行車安全性和智能化程度。矩陣式 LED：矩陣式 LED 大燈原理是將 LED 分成許多小型 LED 燈珠， 按照照明需求獨立控制燈珠開關(guān)，以更加精準地控制車燈有選擇性地 進行照射。矩陣式大燈價格在 1600-2000 元之間，目前已滲透至 10 萬元級別車型。AFS：AFS（自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)）在初級的矩陣式 LED 燈上進行升級， 能夠使燈光分布根據(jù)攝像頭、其他傳感器所反饋的道路狀況、行車狀 況、天氣狀況做出調(diào)節(jié)，使得車燈照亮范圍始終覆蓋車輛行駛路徑。 AF

43、S 系統(tǒng)主要針對近光照射，均價在 2000-3000 元之間。ADB：ADB（自適應(yīng)遠光燈系統(tǒng)）更加強化了車燈的遠光燈功能，在 大燈內(nèi)增加擋光片/導(dǎo)光柱，能夠覆蓋對面車輛的遠光燈，保證駕駛視 野內(nèi)不產(chǎn)生炫目。未來 ADB 系統(tǒng)將加入攝像頭、超聲波雷達等傳感器， 可實現(xiàn)投射斑馬線等標志、甚至通過燈光投影顯示導(dǎo)航路線，成為輔 助駕駛系統(tǒng)的重要一環(huán)。目前 ADB 均價在 6000 元以上，僅豪華車型 配臵。智能大燈將成為 ADAS 功能的延伸，伴隨 ADAS 滲透而加速滲透。目前矩陣式 LED 燈市場仍以 AFS 大燈為主，2019 年我國 AFS 大燈滲透率為 18%，ADB 滲透率僅為 1.8%

44、。伴隨技術(shù)成熟、成本降低，以及汽車智能 化普及，智能大燈滲透率有望進一步提升，AFS 有望成為中端汽車標配， 并在低端車型上加速普及。ADB 單套價值較高，主要由豪華車型配臵，伴 隨豪華車型 ADAS 功能更加豐富，ADB 將成為 ADAS 功能延伸的載體，與 中控屏、HUD 形成搭配，幫助更好地實現(xiàn) ADAS 功能。全球汽車智能大燈市場正快速增長，預(yù)計到 2025 年市場規(guī)模近 64 億美元（折合人民幣 416 億元），CAGR 達 7%。2.2 全球市場由外資主導(dǎo)，中國市場華域汽車位列第一全球車燈行業(yè)市場集中度較高，CR5 達 74%，以歐美和日本廠商為主，日 本小糸（25%）、意大利馬瑞

45、利（14%）、法國法雷奧（13%）、日本斯坦雷 （12%）、德國海拉（10%）分列前五。全球各大車燈龍頭積極響應(yīng)車燈智能化趨勢，對新技術(shù)競爭越發(fā)激烈，在智能大燈市場同樣保持領(lǐng)先。1）小糸于 2019 年即推出 BladeScan 技術(shù) ADB 大燈系統(tǒng)，并搭載于 2019 款雷克薩斯 RX 與 2021 款雷克薩斯 LS 上；2）馬瑞利于 CES 2019 消費電子展推出第三代 Smart Corner 照明 技術(shù)，可集成 OEM 選擇的任意傳感器，包括攝像頭、激光雷達、超聲波， 以及 ADB 和 DLP 等先進 LED 照明功能；3）海拉于 2020 年發(fā)布 SSL 100 照明模組，該系統(tǒng)

46、可通過 ECU 控制 102 個 LED 像素的開閉，完全實現(xiàn)數(shù) 字化。華域汽車、星宇股份等國內(nèi)車等廠商技術(shù)實現(xiàn)突破、客戶向海外拓展，逐漸走向全球舞臺。2019 年國內(nèi)車燈市場中，華域視覺占比 28%、位居第一，星宇股份占比 9%。1）華域視覺前身為上海小糸，2018年由華域汽車收購。公司延承了小糸的技術(shù)基因，同時客戶涵蓋上汽通用、上汽大眾、 廣汽乘用車等國內(nèi)合資車廠，以及奧迪、寶馬、豐田、福特等海外車廠， 與小鵬、特斯拉等造車新勢力合作密切。同時公司在智能大燈領(lǐng)域不斷探 索，在 2021 年上海車展上展出由 PML 可編程智能大燈和含有 ISC 技術(shù)的 尾燈組成的智能交互燈光系統(tǒng)，可實現(xiàn)車燈

47、顯示專屬自定義內(nèi)容，與外界 互動，該系統(tǒng)已搭載于華人運通的車型高合HiPhi X 上。2）星宇股份為國 內(nèi)唯一市占率靠前的本土車燈廠商，近年來規(guī)模快速擴張。公司客戶由合 資車廠（一汽大眾、廣汽豐田）向海外車廠（寶馬）拓展，車燈產(chǎn)品不斷 升級，在智能車燈領(lǐng)域碩果豐盛，2020年成功研發(fā)具有迎賓功能的律動式尾燈、第二代大眾語音交互式酷炫氛圍燈、手勢識別室內(nèi)燈、和像素式前 燈模塊等，前照燈 ADB 投影燈模組實現(xiàn)應(yīng)用。預(yù)計未來公司 ADB 產(chǎn)品向 更多車型滲透，與海外車廠合作更為廣泛，公司將在全球智能大燈市場占 據(jù)重要一席。四、重點企業(yè)分析1. 舜宇光學(xué)科技：光學(xué)行業(yè)龍頭，多元布局車載產(chǎn)品舜宇光學(xué) 30 多年來一直以光學(xué)零部件為核心，同時進行上下游的整合，已 成長為全球手機鏡頭、車載鏡頭龍頭。公司產(chǎn)品包括光學(xué)零件（光學(xué)鏡頭）、 光電產(chǎn)品（光學(xué)模組）及光學(xué)儀器三大板塊。2020 年公司營業(yè)收入與歸母 凈利分別為 380.02 億元、48.7 億元，分別同比增長 0.4%、22%。車載光學(xué)業(yè)務(wù)：公司是車載鏡頭絕對龍頭，并積極布局激光雷達、HUD、 智能大燈等其他車載相關(guān)領(lǐng)域。公司車載產(chǎn)品