激光雷达产业链有哪些投资价值？（上）

发布时间：

2024-06-24

作为一项尖端技术，激光雷达通过使用激光脉冲来精确测量距离，本质上是一种能够提供三维深度信息的传感器，常被比作“机器之眼”。自激光雷达技术问世以来，该领域始终紧跟底层组件的最新进展，展现出技术先进性的显著特征。从最初的单点激光雷达到后来应用于自动驾驶领域…

作为一项尖端技术，激光雷达通过使用激光脉冲来精确测量距离，本质上是一种能够提供三维深度信息的传感器，常被比作“机器之眼”。自激光雷达技术问世以来，该领域始终紧跟底层组件的最新进展，展现出技术先进性的显著特征。

从最初的单点激光雷达到后来应用于自动驾驶领域的多线扫描激光雷达，再到持续推陈出新的固态激光雷达、FMCW激光雷达等，激光雷达技术不断演进，成为新兴技术发展和应用的标杆。

中信证券的分析师丁奇和杨泽原发布的报告中，《拆解五款激光雷达：探寻智能驾驶投资机遇》，对激光雷达产业链的投资潜力进行了深入分析，涵盖了整机、发射芯片、接收端、校准端、TEC（热电冷却器）和扫描端等多个环节。

一、 激光雷达整机的投资价值

虽然众多企业纷纷进入激光雷达市场，但中信证券分析指出，这一行业的进入门槛实际上相当高，预计将导致市场集中度提升和毛利率保持在较高水平。具体来说，前五名企业的市场集中度可能超过85%，而毛利率有望达到35%以上。这些门槛主要体现在以下三个方面：

1）车规级激光雷达的开发难度大，要求高度精密的机械设计、光学系统和电子技术，同时产品认证周期漫长。从第一款车规级激光雷达的研发到最终上车，整个过程可能需要四年半到五年的时间。此外，根据我们掌握的信息，汽车制造商的DV（设计验证）测试周期通常在三个月到半年之间，且至少需要完成两轮DV测试才能满足认证标准。

2）激光雷达独特的光学路径设计要求算法与硬件紧密耦合，这与摄像头的软硬件解耦特性不同，这也是激光雷达产品能够享有较高毛利率的原因之一。激光雷达算法的开发涉及四个主要领域：（1）光源生成：通过FPGA、Laser Driver及相关算法实现，同时FPGA还负责生成抗干扰编码等；（2）光源扫描：涉及电机、MEMS等部件的扫描算法，以及DSP等处理器用于ROI（感兴趣区域）的生成；（3）光源接收：包括信号检测、放大、噪声滤除和近距离增强等，这些由DSP算法完成；（4）信号处理：涉及点云生成、状态数据、消息数据处理等。

3）芯片技术的集成壁垒也在提高。领先的激光雷达企业正在将TIA（跨阻放大器）、ADC（模数转换器）、FPGA（现场可编程门阵列）和DSP（数字信号处理器）集成到单一的SOC（系统级芯片）中，这样做不仅降低了成本和提高了效率，同时也提高了行业的技术门槛。

二、 激光雷达产业链的投资价值

发射端：国内激光芯片行业从VCSEL技术开始实现突破，快慢轴准直技术壁垒较高。

在激光雷达系统中，发射端是价值和技术壁垒都极高的关键环节。根据中信证券的观点，发射端正在经历技术变革。随着国内产业链的兴起和整体技术路线的调整，905nm VCSEL激光芯片等产品有望在市场上取得重要突破。同时，1550nm光源也具有显著的优势，与主流的905nm技术形成互补，预计随着FMCW测距技术的发展，其市场份额将进一步扩大。

光源：905nm向VCSEL技术转变趋势明显，1550nm实现差异化竞争

发射端的核心是光源。目前，光源技术路线主要受发光波长和激光器结构两大因素影响。从波长角度看，905nm和1550nm是最常见的两种波长。从结构上看，主要包括EEL（边发射激光器）、VCSEL（垂直腔面发射激光器）以及1550nm所使用的光纤激光器。

选择光源时需要考虑性能、成本、产业链成熟度和人眼安全等多个因素。在选择光源之后，还需要解决光源校准、温漂和无热化等问题。以下是对不同技术路线的优势、特点以及相应产业链环节的技术壁垒和价值的概述：

1.为何激光雷达采用905nm和1550nm波长？

这一选择与产业链的成熟度密切相关。1550nm光纤激光器在光通信领域得到了广泛应用，而905nm与消费电子领域共享产业链（例如手机中的3D ToF传感器通常使用940nm光源，与905nm属于同一类型的半导体激光器，并可利用GaAs材料体系），因此这两种技术都有良好的发展基础。

2.905nm与1550nm的选择依据

考虑到人眼限制，1550nm波长在探测距离上具有明显优势，而905nm则在成本上具有优势，两者形成了互补的竞争格局。预计1550nm激光雷达将主要应用于注重安全性的车辆（如沃尔沃）、高端定位的车辆（如蔚来、奔驰、上汽飞凡R等）以及特殊定位的重卡（如奔驰重卡，其刹车距离较长，因此采用1550nm激光雷达）。而成本较低的905nm激光雷达则更适合其他车辆。1550nm激光的高功率特性在一定程度上缩小了与905nm的成本差距。

3.905nm EEL技术现状
在905nm技术路径中，EEL（边发射激光器）和VCSEL（垂直腔面发射激光器）是两种主要结构。目前，全球和国内大多数905nm EEL光芯片都依赖于欧司朗的产品。这不仅是因为欧司朗拥有先发优势，还因为其在低温漂EEL技术上通过专利建立了自己的优势，而激光雷达面临的一个重大挑战就是温漂问题。

4.VCSEL成为成本优势明显的替代品

VCSEL之所以能够替代EEL，首要原因是其成本优势。根据Yole的数据，EEL的后道处理工序成本是VCSEL的两倍以上。如果给EEL增加DBR（分布式布拉格反射器），则需要在EEL侧面沉积多层晶体，进一步增加成本。

VCSEL的第二个优势在于，过去其发光功率低的问题已通过新型“多结”工艺得到解决。过去，VCSEL主要用于消费电子，对大功率需求不高，因此多数是单层结设计，功率有限。但随着VCSEL结数的增加，其功率问题已得到解决，现在完全可以在激光雷达领域替代EEL。