激光雷達產業鏈有哪些投資價值？（上）

發布日期：2024-6-24 17:51:00　瀏覽次數：

作為一項尖端技術，激光雷達通過使用激光脈沖來精確測量距離，本質上是一種能夠提供三維深度信息的傳感器，常被比作“機器之眼”。自激光雷達技術問世以來，該領域始終緊跟底層組件的最新進展，展現出技術先進性的顯著特征。

從最初的單點激光雷達到后來應用于自動駕駛領域的多線掃描激光雷達，再到持續推陳出新的固態激光雷達、FMCW激光雷達等，激光雷達技術不斷演進，成為新興技術發展和應用的標桿。

中信證券的分析師丁奇和楊澤原發布的報告中，《拆解五款激光雷達：探尋智能駕駛投資機遇》，對激光雷達產業鏈的投資潛力進行了深入分析，涵蓋了整機、發射芯片、接收端、校準端、TEC（熱電冷卻器）和掃描端等多個環節。

一、 激光雷達整機的投資價值

雖然眾多企業紛紛進入激光雷達市場，但中信證券分析指出，這一行業的進入門檻實際上相當高，預計將導致市場集中度提升和毛利率保持在較高水平。具體來說，前五名企業的市場集中度可能超過85%，而毛利率有望達到35%以上。這些門檻主要體現在以下三個方面：

1）車規級激光雷達的開發難度大，要求高度精密的機械設計、光學系統和電子技術，同時產品認證周期漫長。從第一款車規級激光雷達的研發到最終上車，整個過程可能需要四年半到五年的時間。此外，根據我們掌握的信息，汽車制造商的DV（設計驗證）測試周期通常在三個月到半年之間，且至少需要完成兩輪DV測試才能滿足認證標準。

2）激光雷達獨特的光學路徑設計要求算法與硬件緊密耦合，這與攝像頭的軟硬件解耦特性不同，這也是激光雷達產品能夠享有較高毛利率的原因之一。激光雷達算法的開發涉及四個主要領域：（1）光源生成：通過FPGA、Laser Driver及相關算法實現，同時FPGA還負責生成抗干擾編碼等；（2）光源掃描：涉及電機、MEMS等部件的掃描算法，以及DSP等處理器用于ROI（感興趣區域）的生成；（3）光源接收：包括信號檢測、放大、噪聲濾除和近距離增強等，這些由DSP算法完成；（4）信號處理：涉及點云生成、狀態數據、消息數據處理等。

3）芯片技術的集成壁壘也在提高。領先的激光雷達企業正在將TIA（跨阻放大器）、ADC（模數轉換器）、FPGA（現場可編程門陣列）和DSP（數字信號處理器）集成到單一的SOC（系統級芯片）中，這樣做不僅降低了成本和提高了效率，同時也提高了行業的技術門檻。

二、 激光雷達產業鏈的投資價值

發射端：國內激光芯片行業從VCSEL技術開始實現突破，快慢軸準直技術壁壘較高。

在激光雷達系統中，發射端是價值和技術壁壘都極高的關鍵環節。根據中信證券的觀點，發射端正在經歷技術變革。隨著國內產業鏈的興起和整體技術路線的調整，905nm VCSEL激光芯片等產品有望在市場上取得重要突破。同時，1550nm光源也具有顯著的優勢，與主流的905nm技術形成互補，預計隨著FMCW測距技術的發展，其市場份額將進一步擴大。

光源：905nm向VCSEL技術轉變趨勢明顯，1550nm實現差異化競爭

發射端的核心是光源。目前，光源技術路線主要受發光波長和激光器結構兩大因素影響。從波長角度看，905nm和1550nm是最常見的兩種波長。從結構上看，主要包括EEL（邊發射激光器）、VCSEL（垂直腔面發射激光器）以及1550nm所使用的光纖激光器。

選擇光源時需要考慮性能、成本、產業鏈成熟度和人眼安全等多個因素。在選擇光源之后，還需要解決光源校準、溫漂和無熱化等問題。以下是對不同技術路線的優勢、特點以及相應產業鏈環節的技術壁壘和價值的概述：

1.為何激光雷達采用905nm和1550nm波長？

這一選擇與產業鏈的成熟度密切相關。1550nm光纖激光器在光通信領域得到了廣泛應用，而905nm與消費電子領域共享產業鏈（例如手機中的3D ToF傳感器通常使用940nm光源，與905nm屬于同一類型的半導體激光器，并可利用GaAs材料體系），因此這兩種技術都有良好的發展基礎。

2.905nm與1550nm的選擇依據

考慮到人眼限制，1550nm波長在探測距離上具有明顯優勢，而905nm則在成本上具有優勢，兩者形成了互補的競爭格局。預計1550nm激光雷達將主要應用于注重安全性的車輛（如沃爾沃）、高端定位的車輛（如蔚來、奔馳、上汽飛凡R等）以及特殊定位的重卡（如奔馳重卡，其剎車距離較長，因此采用1550nm激光雷達）。而成本較低的905nm激光雷達則更適合其他車輛。1550nm激光的高功率特性在一定程度上縮小了與905nm的成本差距。

3.905nm EEL技術現狀
在905nm技術路徑中，EEL（邊發射激光器）和VCSEL（垂直腔面發射激光器）是兩種主要結構。目前，全球和國內大多數905nm EEL光芯片都依賴于歐司朗的產品。這不僅是因為歐司朗擁有先發優勢，還因為其在低溫漂EEL技術上通過專利建立了自己的優勢，而激光雷達面臨的一個重大挑戰就是溫漂問題。