辅助驾驶迈入自动驾驶，汽车市场成为激光雷达发展主驱动力

    
    日前，财通证券在研报中指出，汽车智能化快速发展，辅助驾驶系统加速渗透。实现自动驾驶有两条路径，一条是渐进式；另一条是跨越式。渐进式主要代表企业是特斯拉，我国乘用车辅助驾驶等级目前正处于 L2 向 L3 过渡阶段。区分 L2＋＋以及 L3 的核心点在于责任判定是人还是车，只有正式进入 L3 才是自动驾驶的开端。
    目前全球乘用车市场主要以 ADAS 为主，并逐步向 L3 级过渡。2015 年以前辅助驾驶功能主要为 L1／L0 级，L1 级可实现加减速或转向控制，驾驶员持续进行车辆横向和纵向的操作，代表功能为 LKA、AEB 等。
    2016 年进入 L2 级时代，可同时实现车速和转向自动化。驾驶必须始终保持掌控驾驶，在特定场景下系统进行横向和纵向操作，代表功能为 ACC、LKA、APA 等，部分 ECU 开始集成式发展，但仍未有域的划分，目前 L2 及以下整体单车配套价值在1．5万元左右。
    到 2020 年将正式进入 L3 级导入期，为有条件自动驾驶，可解放双手。驾驶员不必一直监控系统，但必须时刻保持警惕并在必要时进行干预，整车大约分为 5～6 个域，控制器算力指数级提升，以太网开始出现，L3 及以下整体单车配套价值约为 2．5 万元。但是由于目前 L3 级别自动驾驶技术仍不成熟，短期内能够实现大规模量产的仍然以 L2 级别的 ADAS 为主。
    财通证券认为L2＋辅助驾驶系统将快速普及并长期存在，另外在一些低速、封闭场景下比如矿山，港口中 L4 自动驾驶开始落地，而基于法律法规以及技术成熟度等问题，高速、开放场景下的 robotaxi／robotruck 落地需要较长时间，黑芝麻智能单记章指出，从 L2 真正突破到 L3 级是一个漫长的过程，未来很长一段时间内智能网联汽车仍将处于人机共驾的状态，这其中涉及到软件、硬件、数据等技术的紧密配合和升级。
    ADAS系统分为感知识别、决策、执行
    感知识别在汽车驾驶中代替人的五官，依赖于各类传感器来识别环境，获得路况信息。其中包括车载摄像头、超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达。
    不同传感器各有优劣，其中摄像头价格低廉，分辨率较高，但是抗干扰能力较弱。超声波雷达成本低、精度高，但是声波传递速度较慢，不适用于高速长距离感知，目前主要适用场景为倒车等短距离场景感知。
    毫米波雷达探测距离较远、灵敏度较高但是对于非金属物体感知不灵敏，无法探测到物体的的大小和形状。激光雷达精度强、范围大、抗干扰能力强，但是由于激光的特性无法取得物体的颜色和形状，并且由于目前技术问题，激光雷达暂不成熟，成本也相对较高。
    决策部分包括决策算法和计算芯片，通过感知层面收集来的信息，帮助汽车做出相应的行驶操作。执行层部分包括将系统决策反馈到底层模块执行，实现车辆纵向横向的自动控制，相当于汽车的“四肢。主要包括汽车控制部分，包括自动刹车、转向和变速。
    在感知层，实现高级别自动驾驶有以特斯拉为首的纯视觉路线和以多传感器融合为主两大技术路线。视觉路线主要是通过摄像头来获取周围环境，运用强大的神经网络和计算机算法做出决策，相当于人类的眼和大脑，代表企业为特斯拉。
    多传感器融合方案中，激光雷达运用激光探测原理，通过发射与接收激光来探测与目标物之间的距离，再根据目标物表面的反射能量大小、反射波谱幅度、频率和相位等信息，精确绘制出目标物的三维结构信息。
    这两种方法都有相应的优缺点，但在国内由于纯视觉路线单纯依靠摄像头和毫米波雷达难以解决 corner case，因此激光雷达作为关键传感器被大部分车企所选择。
    全球 ADAS 市场将维持高增长，利好上游核心传感器供应商。2020 年全球 ADAS市场规模为 175．7 亿美元，Statista 预计 2023 年全球 ADAS 市场规模为 319．5 亿美元，CAGR 为 22．0％。
    中汽协预测，中国 ADAS 市场规模将从 2020 年 844 亿元增长到 2025 年 2250 亿元，CAGR＝21．6％。ADAS 市场规模不断扩大将带动车载摄像头、激光雷达等细分行业上下游的景气程度，汽车智能化核心传感器将深度受益。
    多条技术线路发展，激光雷达量产加速
    激光雷达内部构造主要分为扫描模块，发射模块，接收模块和主控模块。发射模块主要负责发射激光，内部包含发射光学系统（含透镜、反射镜、滤光片等），激光器和激光驱动。
    接收模块主要负责接收反射的回波，包括接收光学系统（含透镜、反射镜、滤光片等）、探测器和模拟前端。扫描模块包含扫描器和扫描驱动。主控模块相当于大脑，包括时序控制、波形算法处理、激光雷达其他功能模块控制以及生产点云数据。
    激光雷达行业产业链上游包括激光器、探测器、主控芯片、模拟芯片和光学部件等各个模块，中游主要是激光雷达整机和软件系统，下游主要是激光雷达的应用领域。
    激光雷达如果按照扫描方式分类，可以分为机械式、混合固态和固态三种，未来主流技术趋势是从机械式向纯固态演进。机械式方案是将整个激光雷达进行 360°旋转扫描来获取周边环境信息。
    混合固态模式下包括转镜方案、棱镜方案、MEMS振镜方案。转镜方案是利用旋转的镜面或多面体将激光反射到不同方向实现扫描。棱镜方案通过控制两面楔形棱镜的相对转速，将激光束进行两次折射来实现区域激光扫描覆盖。
    MEMS 振镜采用集成在硅基芯片上的反射镜在前后左右各一对扭杆之间以一定谐波振动，将激光光束反射到不同角度。固态激光雷达则完全没有活动部件，主要包含 FLASH 和 OPA 两种技术路径。其中 FLASH 原理就是通过高密度的激光源阵列，发射出能够覆盖一片区域的激光，用高灵敏度的接收器来构建图像。
    光学相控阵（OPA）运用了相干的原理，通过多个光源形成矩阵，不同的光束在相 互叠加后有的方向会相互抵消而有的则会增强，从而实现在特定方向上的主光束，并且控制主光束往不同方向进行扫描。
    激光雷达元年，大量车型上市
    目前测绘和工业领域为激光雷达占比最大下游。目前激光雷达行业总营收前十的企业绝大部分来源于工业和测绘领域。截止到 2021 年，地理测绘占据激光雷达下游应用 60％；激光雷达在 ADAS 领域和自动驾驶领域应用占比仅有 2％和 6％。
    从细分市场规模来看，预计未来 5 年汽车 ADAS 激光雷达市场将迎来快速增长，年均复合增长率高达 73％。Yole 预测，2027 年全球 ADAS 激光雷达市场规模将从 2021 年的 3800 万美元增至 2027 年的 20 亿美元，成为激光雷达行业最大的应用领域。
    与此同时，无人驾驶出租车市场规模将从 2021 年的 1．2 亿美元增长至2027 年 6．98 亿美元，CAGR＝28％。从细分下游雷达交付量来看，预计 2027 年汽车市场将成为激光雷达行业发展的主要驱动力。
    2019 年，工业领域激光雷达出货量最大，为 6．6W 颗；而自动驾驶领域激光雷达出货量仅有 0．9W 颗。随着汽车智能化发展，预计未来 ADAS 领域和自动驾驶领域激光雷达出货量快速上涨，Yole 预测 2027 年全球激光雷达交付量预计将达 530 万台，其中 450 万台将服务于汽车市场。
    2022 年为激光雷达上车元年，大量车型搭载激光雷达上市。高工智能汽车研究院数据显示，随着今年蔚来 ET5、ET7、小鹏 G9、长城 WEY、哪吒、高合等车型发布，预计全年国内前装标配激光雷达交付为 10 万颗左右。其中 L2／L2＋车型将主要以 1 颗前向、2 颗盲区配置为主，L3／L4 车型则主要以 1 颗前向、4 颗盲区配置为主。
    随着爱驰、集度汽车、通用等多款搭载激光雷达的车型在 2023年－2024 年陆续交付，预计 2023 年国内乘用车前装激光雷达将呈现放量加速阶段。中国厂商加速崛起，激光雷达本体厂商禾赛／速腾引领突围。在全球激光雷达产业链中，国外企业具有先发优势。
    2017 年法雷奥就成为全球首家开始为汽车量产激光雷达的公司，其第一代产品 SCALA 被奥迪 A8 高端轿车等车型采用。不过，伴随着中国智能驾驶行业的强势崛起，国内目前已有一批优秀企业慢慢赶超外企，逐渐成为行业的中流砥柱。
    目前全球各国激光雷达行业 ADAS 前装定点数量大约有 55 个，其中中国激光雷达供应商占其中的 50％，禾赛科技斩获了截至目前全球27％的前装定点数量，排名全球第一。速腾聚创以 16％的数量排名中国第二、全球第三。在全球自动驾驶领域激光雷达前装定点情况，2021 年禾赛科技市场份额占比 58％，排名第一，远超排名第二的 Waymo。
    激光雷达中各个模块价值量占比：由于不同激光雷达技术路径不同，因此各模块成本占比略有差异，其中硬件电子模块占比约为 50％－60％，；光学模块总占比约10％－15％；结构模块占比约为 25％。
    激光雷达中光学模组市场规模预测：根据 Yole 预测，2021 年－2027 年全球在车载激光雷达领域的出货量为 87k 台／259k 台／500k 台／918k 台／1567k 台／2782k 台／4683k台。目前车载激光雷达均价约为 1000 美元，预计 2025 年激光雷达均价可至 500美元以内，价格年均下降 15．8％。
    汽车感知要求提升，车载镜头需求猛增
    多传感器融合路线下，车载摄像头亦在自动驾驶领域扮演重要角色。随着自动驾驶级别提升，汽车感知需求推动了激光雷达行业的持续放量，但为了达到更好的识别效果，汽车通常会搭载不同类别的传感器。
    车载摄像头作为成本相对较低、效率较高的传感器，在 ADAS 以及高级别自动驾驶系统中广泛运用。随着自动驾驶级别提升，单车搭载摄像头数量呈逐步提升趋势。根据摄像头的位置不同可以划分为前视、后视、侧视和环视。L1－L2 级平均搭载摄像头数量通常为 1－3 颗，L3 级上升为 8 颗，进入 L4－L5 级，平均搭载摄像头数量为 10－20 颗。
    自动驾驶级别上升，会带来车载摄像头领域加速放量。随着 ADAS 摄像头和高清摄像头的渗透率逐渐提升，将会带动单车摄像头价值量的不断提升。ICVTank 预测，2025 年全球车载摄像头市场规模将达 273亿美元，复合增长率 21．9％；全球车载摄像头的搭载量有望突破 2．5 亿颗，复合增长率19．2％。
    根据前瞻产业研究院数据，预计 2026 年中国车载摄像头市场规模将达到 280 亿元，2020 年－2026 年年均复合增长速度为 28％。拆分车载镜头成本结构，图像传感器和光学镜头的成本占比较大。
    车载摄像头主要的硬件结构包括光学镜头（其中包含光学镜片、滤光片、保护膜等）、图像传感器、图像信号处理器 ISP、串行器、连接器等器件。其中图像传感器和镜头部分成本占比最大，分别为 52％和 20％。剩余部分模组封装、马达和红外滤光片占比 19％、6％和 3％。车载镜头市场集中度较高，CR4＝78％。
    车载镜头市场被舜宇光学、Sekonix、Kantatsu、Fujifilm 四大企业占据主要市场。舜宇光学市场占有率排名量居全球第一位，市场占有率 34％，Sekonix、Kantatsu 和 Fujifilm，市场占有率分别为 18％、14％，12％。行业 CR4 为 78％，集中度较高。