車載光學行業(yè)專題報告：ADAS加速滲透車載傳感增長提速

車載光學行業(yè)專題報告：ADAS加速滲透，車載傳感增長提速1智能駕駛逐步滲透，多傳感器融合是趨勢1.1智能駕駛是汽車智能化的核心自動駕駛是新一代汽車的核心功能。2020年2月，國家發(fā)改委、工信部等11個國家部委聯(lián)合印發(fā)了《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》，其將智能汽車定義為“通過搭載先進傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，運用信息通訊、互聯(lián)網、大數(shù)據、云計算、人工智能等新技術，具有部分或完全自動駕駛功能，由單純交通運輸工具逐步向智能移動空間轉變的新一代汽車”。1.2智能駕駛架構分為感知、決策與執(zhí)行感知層硬件包括攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達、激光雷達等智能傳感器設備。攝像頭主要用于視覺傳感，分辨率高于其他傳感，可獲取足夠多的環(huán)境細節(jié)，但是受天氣等外部環(huán)境影響較大；

毫米波雷達能夠穿透霧、煙、灰塵等，受環(huán)境影響小，但由于波長原因探測距離有限，也無法感知行人；

激光雷達能對視覺+毫米波雷達的方案形成很好的補充，可形成高精度3D環(huán)境地圖，只是當前成本較高。1.3多傳感器融合是實現(xiàn)自動駕駛的主流趨勢多傳感器融合方案成為主流。自動駕駛的實現(xiàn)路徑分兩大陣營：1）特斯拉的純視覺方案；2）多傳感器融合方案。純視覺方案在高級別自動駕駛上準確率會降低，無法滿足復雜情況下的環(huán)境監(jiān)測，存在安全保障缺陷；多傳感器融合的方案以技術冗余來保證安全性，是目前實現(xiàn)L4/L5級別自動駕駛的主流路徑。純視覺方案：感知系統(tǒng)以攝像頭為主，以特斯拉AutopilotHW3.0為例，傳感器配置為8顆攝像頭+12顆超聲波雷達+1顆毫米波雷達。1.4ADAS等級與傳感器數(shù)量同步提升傳感器搭載數(shù)量隨ADAS等級進階而增加。ADAS等級來看，L3是自動駕駛等級的分水嶺，環(huán)境監(jiān)控主體從駕駛員變成了系統(tǒng)，駕駛決策責任方也過渡到了整車系統(tǒng)，支持的輔助駕駛功能更多，因此對環(huán)境感知信息的需求也更大，傳感器搭載數(shù)量大幅增加。根據我們測算，L2等級傳感器需求量在20~25顆，攝像頭3~8顆，L4/L5等級傳感器配備29~41顆（相比L2增加10顆以上），其中攝像頭8~12顆，激光雷達3~5顆。2車載攝像頭：ADAS首要感知硬件，國產廠商實現(xiàn)主導2.1車載攝像頭是ADAS首要傳感載體輔助駕駛功能多元化，車載攝像頭的應用從成像向感知轉變，成為各ADAS功能的傳感載體。車載攝像頭主要包括前視、環(huán)視、側視、后視以及內置攝像頭。前視是最主要的車載攝像頭，承擔了最多的感知功能，有單目/雙目/三目的不同配置，側視同樣承擔感知功能，環(huán)視以360全景成像為主，后視主要用于泊車輔助，而車內攝像頭用以駕駛員狀態(tài)監(jiān)測。前視會搭配長焦、廣角共同使用，其他位置攝像頭以廣角鏡頭為主。2.2車載攝像頭三大趨勢一，單車搭載量增加。從輔助駕駛走向自動駕駛，攝像頭的單車搭載數(shù)量增加，國內自主品牌更為激進，攝像頭數(shù)量都在10顆以上，小鵬P7/P514顆、蔚來ET711顆、極狐阿爾法S13顆。二，攝像頭高清化。ADAS等級提升，對攝像頭分辨率要求越來越高，以實現(xiàn)對更遠距離的監(jiān)測，500萬、800萬高清攝像頭導入。三，架構集中化驅動硬件簡化，成本下降提升滲透率。汽車電子電氣架構集中化發(fā)展趨勢下，ECU由分布式變成集中式，鏡頭成為采集信息的硬件設備，計算功能剝離至域控單元/中央處理器集中計算，攝像頭硬件結構簡化，成本下降，有助于滲透率提升。2.3全球車載攝像頭千億市場全球車載攝像頭千億市場。ICVTank預測，2025年全球車載攝像頭市場規(guī)模將達到273億美元，2020~2025年CAGR為16.0%，國內市場預計在2022年突破百億元，2025年達到237億元，2020~2025年復合增速33.0%，高于全球增速。根據Yole數(shù)據，2020年全球汽車平均搭載攝像頭數(shù)量約為2.3顆，2025年預計將達到3.5顆。2020年，我國汽車攝像頭平均搭載數(shù)量為1.3顆。2.4CIS是車載攝像頭成本重心車載攝像頭主要的硬件結構包括光學鏡頭（鏡片、濾光片、保護膜）、CMOS圖像傳感器、圖像信號處理器ISP、串行器等。成本構成來看，CMOS傳感器價值量最高，占成本的50%，模組封裝占25%，光學鏡頭占14%。2.5國內廠商已在重要環(huán)節(jié)占據主導地位3激光雷達：ADAS進階的感知硬件，釋放高增速3.1激光雷達是ADAS進階的車載傳感設備，加速實現(xiàn)自動駕駛進程激光雷達“上車”加速實現(xiàn)自動駕駛。2021年是激光雷達“上車”元年，RoboTaxi領域，百度、AutoX、文遠知行、小馬智行等自動駕駛技術公司，滴滴、T3出行等出行公司，以及上汽、廣汽等汽車制造商均入局，激光雷達是必備感知部件；乘用車領域，蔚小理、智己、威馬、埃安等新勢力品牌均已發(fā)布搭載激光雷達的新車型。純視覺方案實現(xiàn)自動駕駛十分依賴算法，而算法需要海量的數(shù)據進行訓練，難度大周期長，激光雷達+攝像頭/毫米波雷達等方案通過技術冗余來保證安全性，加快實現(xiàn)自動駕駛的進程。3.2激光雷達更具環(huán)境感知優(yōu)勢主流激光雷達依賴兩種原理：1）飛行時間法（

ToF

）；2）調頻連續(xù)波法（

FMCW

）。ToF方案技術更加成熟，目前而言性價比更高。FMCW技術目前尚存瓶頸，但是其可實現(xiàn)更高的信噪比、探測精度，可以有效抗干擾，并且能夠實現(xiàn)低成本量產，逐漸興起。激光雷達更具環(huán)境感知優(yōu)勢。相比攝像頭、毫米波雷達，激光雷達可以更為準確的感知周邊環(huán)境的三維信息，探測精度在厘米級，可以更準確識別出物體輪廓、距離形成3D點云，為自動駕駛提供更高的安全性保障。3.3ADAS領域激光雷達將釋放超高成長性2026年ADAS領域規(guī)模將占激光雷達所有下游應用的41%。根據Yole預測，2019年全球激光雷達市場總規(guī)模約16億美元，其中ADAS領域占比1.5%，2026年全球總規(guī)模將達到57億美元，2019~2026年CAGR20%，而ADAS領域占比將達到44.7%，成為激光雷達最大的細分市場，2019~2026年CAGR約92%。L3級別將是車載激光雷達上量主力。從數(shù)量來看，根據ICVTank的測算，2021年是車載激光雷達“元年”，全球實現(xiàn)小批量量產，出貨量為18萬臺，集中在L3級別，2026年總出貨量將達到693.6萬臺，其中L3和L4/L5級別分別538.5萬臺和155.1萬臺，2022~2026年出貨量CAGR分別為90.6%、62.9%。3.4國產廠商異軍突起，半固態(tài)領域勢頭迅猛速騰聚創(chuàng)成為全球市占率第二的激光雷達供應商。激光雷達尚處于早期階段，全球范圍內玩家數(shù)量較多。根據ICVTank數(shù)據，2021年法雷奧份額全球第一，占比27.8%，緊隨其后的是中國廠商速騰聚創(chuàng)，全球占比10.4%，全球前10家廠商中國內廠商占據4席，大疆Livox、賽瞳科技Cepton、華為市占率分別為7.1%、6.8%、4.4%。歐美廠商憑借先發(fā)優(yōu)勢，目前仍處于全球領先地位，尤其是占比較大的機械式激光雷達領域（Yole數(shù)據，機械式占比66%），但國內廠商發(fā)展勢頭迅猛，速騰聚創(chuàng)、華為已拿到多款車型的定點，正在加速縮小同海外供應商的差距，尤其是成為車規(guī)級主流的半固態(tài)方案上，預計國內廠商的全球份額將加速提升。3.5發(fā)射端、接收端和掃描端均依賴光學元件激光雷達結構由四部分組成：分別為激光發(fā)射端，接收端，掃描系統(tǒng)與信號處理系統(tǒng)。發(fā)射端是一個精密的光學系統(tǒng)，包括激光器

（EEL/VSCEL、905nm/1550nm）、分束擴散器、準直鏡等。接收端的光學系統(tǒng)包括透鏡、棱鏡、濾光片、光電探測器（PIN、APD、SPAD）等。信號處理主要是FPGA或ASIC芯片。掃描模塊更具方案不同主要包括轉鏡、棱鏡、微振鏡、電機等。從結構拆解來看，發(fā)射端、接收端、掃描模塊均涉及光學元器件。盡管激光雷達技術形態(tài)多樣，但發(fā)射/接收端是核心，且依賴對光路的設計，光學器件是較為核心的組成部件。3.6降本是激光雷達規(guī)?；吧宪嚒钡年P鍵成本構成來看，芯片及發(fā)射端是BOM的重心，以半固態(tài)為主流的趨勢下，光學元器件的BOM占比約10~15%。以法雷奧SCALA一代產品（SOP：2017；轉鏡式）拆解為例，收/發(fā)端和掃描端的光學組件占比合計23%，而主板（包括芯片等）占比較高為45%。激光雷達逐步降本實現(xiàn)大規(guī)模應用。由于激光雷達成本較高，當前搭載激光雷達的乘用車價格均在30萬以上。在乘用車高階ADAS市場，1000美元以下被認為是大規(guī)模量產導入的基準線。目前可量產的激光雷達均在1000美金以上，大部分供應商主要集中在從1000美元到500美元的降本競爭賽道。傳統(tǒng)機械式由于機械結構復雜、需人工調試，成本偏高，Velodyne機械式產品價格達上萬美金，MEMS方案極大降低了成本，速騰聚創(chuàng)125線MEMS產品RS-LiDAR-M1單價1898美元。華為計劃未來量產200美金的激光雷達，我們認為500美金以下單價將實現(xiàn)激光雷達滲透率大幅提升。目前MEMS方案以及純固態(tài)方案在降本方面具備更強優(yōu)勢。4投資分析汽車智能化的核心是實現(xiàn)智能駕駛（自動駕駛），預計2025年美國/歐盟/中國三個國家（地區(qū)）L2及以上滲透率將達到46%，L3~L5滲透率10%。智能駕駛三級架構的感知層依賴攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等多種傳感設備融合進行環(huán)境監(jiān)測。目前，在實現(xiàn)自動駕駛的技術路徑上，多傳感器融合方案相比純視覺方案安全性更高、更主流。對于感知層而言，攝像頭是首要傳感設備，低階ADAS主要依賴攝像頭與毫米波雷達、超聲波雷達，高階ADAS（L3及以上）則必須搭載激光雷達來實現(xiàn)更遠距離、更高精度、更穩(wěn)定的環(huán)境感知。車載光學在攝像頭、激光雷達領域充分釋放增長活力。車載攝像頭：需求端：1）攝像頭單車搭載數(shù)量和價值量提升，L4等級配備12顆攝像頭，單車價值量410美金，是L2的2.4倍；2）攝像頭高清化，VGA向100~300萬像素邁進，導入800萬高清攝像頭；3）架構集中化驅動硬件簡化，成本下降提升滲透率；4）全球市場超過千億元，我們測算，全球車載攝像頭市場規(guī)模將由2020年的75億美元增長至2025年的277美元，復合增速29.8%。供給端：1）國內企業(yè)在鏡頭、CIS重要產業(yè)環(huán)節(jié)已誕生全球主導者，收獲全球市場車載鏡頭快速成長的紅利；2）視覺方案本土化加速國產供應商崛起。激光雷達：需求端：ADAS領域激光雷達將釋放超高成長性。根據Yole預測，2019年全球激光雷達市場規(guī)模16億美元，ADAS占比僅1.5%，2026年全球總