激光雷达产业链有哪些投资价值？

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激光雷达是一种利用激光来完成准确测距的传感器，在狭义上能够以为是带有3D深度信息的摄像头，被誉为“机器人的眼睛”。
激光雷达产业自降生以来，紧跟底层器件的前沿开展，呈现出了技术程度高的凸起特征。
从激光器创造之初的单点激光雷达到起初的复线扫描激光雷达，以及在无人驾驶技术中获取普遍认可的多线扫描激光雷达，再到技术计划不停翻新的固态式激光雷达、FMCW激光雷达，以及近些年来朝向芯片化、阵列化继续开展，激光雷达始终以来都是新兴技术开展及运用的代表。
中信证券丁奇、杨泽原在其9月27日公布的《从拆解五款激光雷达看智能驾驶投资机遇》讲演中剖析了激光雷达产业链的投资价值，包罗零件、发射芯片、接纳端、校准端、TEC和扫描端。
一、激光雷达零件的投资价值
虽然以后入局厂商泛滥，但中信证券以为行业门坎较高， 终究会有较高的集中度和毛利率，CR5集中度预计会超85%，毛利率预计35%+， 门坎体当初三个方面：
1）车规壁垒：激光雷达是一款“机械+光学+电子”产品，车规难度高，上车周期长。厂商的第一款车规级激光雷达，总用时可能接近四年半到五年时间。另外，按照咱们的理解，车厂的DV测试周期三个月到半年不等，个别需求最少两轮DV能力知足认证要求。


2）算法壁垒：因为激光雷达光学门路设计非标，使得算法和零件必需是耦合的瓜葛，而不是像摄像头模组同样软硬件解耦，从而有更高的毛利率。激光雷达算法包孕四个方面：
（1）光源生成：由 FPGA、 Laser Driver 及相干算法生成，同时由 FPGA 造成抗搅扰编码等；（2）光源扫描：机电、MEMS 等相干部件的扫描算法、ROI 区域造成由 DSP 等器件来实现；（3）光源接纳：信号检测、缩小、噪声滤除、近间隔加强由 DSP 算法实现；（4）信号处置：点云生成、形态数据、动静数据等。
3）芯片壁垒：头部激光雷达公司正在将TIA、ADC、 FPGA、DSP集成到一个SOC里，降本增效的同时晋升行业门坎。
1.发射端：国产激光芯片从VCSEL开始冲破，快慢轴准直有较高壁垒
在激光雷达中，发射端是价值量最高、壁垒最高的环节之一。
中信证券表现：
在发射端中，跟着国际产业链突起以及产业的总体技术线路调剂，905nm VCSEL激光芯片等产品无望在市场完成冲破。另外，1550nm光源也具备共同劣势，与主流的905nm造成错位竞争，将来跟着FMCW测距线路的逐渐开展，预计其份额还有进一步增长的空间。
2.光源：905nm走向VCSEL大势所趋，1550nm完成错位竞争
发射真个“心脏”就是光源。目前，抉择光源技术线路的次要能够归结为发光波长、激光器构造两大目标。根据波长划分，最主流的是905nm波长和1550nm波长。根据构造来划分则次要分为EEL（边发射激光器）、VCSEL（垂直腔面发射激光器），以及1550nm使用的光纤激光器。
光源的选择制约要素次要有机能、本钱、产业链成熟度、人眼平安四大因素。光源选择完之后，需求解决光源校准、温漂、无热化三大问题，下列中信证券整顿的不同技术线路的优优势与特征，以及对应产业链环节的壁垒和价值：
1、为何激光雷达会选择在905nm和1550nm发光？
这与现存的产业链成熟度无关。1550nm光纤激光器是光通讯畛域运用最广的光源之一，而905则与消费电子共用产业链（手机上的3D ToF传感器通常使用940nm光源，与905根本属于同种半导体激光器，能够共用 GaAs 资料体系），所以都有一定的开展根底。
2、选择905nm仍是1550nm？
遭到人眼限度，1550nm 线路的探测间隔劣势显著，而遭到资料限度， 905nm线路的本钱劣势也一样显著，因此两者构成错位竞争。预计1550nm激光雷达将次要要用于以平安性为中心卖点的车辆（如沃尔沃等）、价位和品牌定位较为低档的车辆（如蔚来、奔跑、上汽飞凡R等）、重卡（刹车间隔较长，奔跑重卡采取 1550nm 激光雷达） 等特殊定位的车辆。其他车辆受限于本钱，则更合适采取905nm激光雷达。1550nm激光的高功率特性在一定水平上放大了与905的本钱差距。
3、905nm EEL，欧司朗一家独大场面暂难改动
905nm 线路又分为 EEL 和 VCSEL，目前寰球和国际的 905nm EEL 的光芯片根本采取了欧司朗的光芯片。除了有先发劣势外，另外一大缘故就是欧司朗起初在高温漂EEL 上经过专利构筑了本人的劣势，而温漂是激光雷达的一个很大的应战。


4、低本钱，VCSEL取代EEL大势所趋
VCSEL取代EEL的重要缘故是本钱，根据Yole的统计，EEL的后道处置工序本钱比VCSEL高了一倍以上。假如再斟酌给EEL减少DBR， 就需求在EEL正面堆积多层晶体，本钱会进一步进步。


VCSEL取代EEL的第二大缘故是由于过来VCSEL发光功率低的问题曾经被新的 “多结”工艺所解决。
此前因为VCSEL开展较晚，并且更多用于消费电子，对大功率没有需要，所以此前的VCSEL大多都是单层结的，功率较小。此跟着近些年来VCSEL结数的不停减少，最初一块短板曾经被补齐，在激光雷达畛域代替 EEL曾经彻底可行。
3.接纳端：905nm走向SiPM，1550nm 使用APD，PDE与牢靠性是症结
目前激光雷达所用的接纳端次要分APD、SPAD/SiPM 两大线路，这两种线路其实同根同源，都是利用二极管的雪崩击穿效应。
PD、APD、SPAD实质相反，只是任务于不同的反向电压下，致使1个光子可以激起出的电子数量不同，探测灵活度也就随之发生了极大的差距：
APD：低本钱高牢靠仍有价值，1550线路需使用APD
目前APD与SiPM比拟灵活度上存在较大差距，因此在较新的寻求探测间隔的905线路激光雷达上曾经泛起了被代替的趋向。但APD受天然光和环境温度搅扰水平更轻， 在强烈阳光等场景下也拥有其价值。
目前在1550nm APD畛域，我国已有企业规划，例如芯思杰为镭神智能开发阵列SPAD，也正在和国际其他头部激光雷达在协作。


SPAD/ SiPM：905nm线路代替APD已成大势，关注PDE与牢靠性
SPAD/SiPM线路面临的一个对比显著的问题是天然光搅扰，尤为是强烈日光的搅扰。 因为日光是延续谱，简直涵盖了一切激光雷达的任务波长，所以仅靠滤光片是无奈彻底滤除阳光的，强烈的阳光入射会致使SiPM中多个SPAD单元饱和，而且在恢复初始形态前都无奈排汇光子，于是有可能漏掉真实的反射信号。



4.扫描端：转镜的中心壁垒在时序管制算法，MEMS 振镜有较高难度
中信证券表现，目前市面上主流的长间隔激光雷达扫描形式为转镜类和MEMS类，预计在短时间内这一场面仍将继续。
转镜：简略牢靠，目前最容易经过车厂认证的线路
中信证券表现，通常转镜只需包管匀速旋转便可，无需变速或其余特殊管制，总体难度不高。
与独自的转镜计划不同，转镜+振镜计划灵敏度较高，可以反对ROI设计（密集扫描重点关注区域，其余区域放弃惯例扫描频率）。图达通的falcon激光雷达采取的就是转镜+振镜计划，转镜担任程度扫描，振镜担任垂直扫描。


此外一种是转镜与线光斑的组合。线光斑线路的劣势在于发射的是延续的线光斑，因此垂直标的目的的分辨率十分高，并且假如需求进一步减少垂直分辨率，只需减少接纳真个分辨率，无需减少激光器（发射端分辨率约等于有限），降级本钱更低。
MEMS 振镜：尺寸较小，均衡机能与体积
电磁式无需高电压驱动，无需升压电路，并且驱能源显著大于静电式（能够驱动更大的镜片，使激光束能够一直彻底击中大幅摆动的镜片）， 扫描规模也显著更大，所以目前电磁式 MEMS 是激光雷达的主流。


双楔形棱镜：低本钱设计，最无利于高价的计划
新款双楔形棱镜利用菲涅尔原理，去掉了棱镜上不发扬作用的部份，肉眼可见，新的棱镜每一个片均可以分红两截， 完成了减重以及体积膨胀，更合适汽车场景。


5.信号处置：LD 驱动与 TIA 属必须品，FPGA 次要进行时序管制和算法
LD Driver：越快越好，最大化利用刹时功率的选择
LD Driver 即激光器驱动芯片，它担任在接纳到主控芯片的“发光”指令后，给激光器发生一个详细的管制信号。
TIA：高速运放，SiPM 仍需使用
实现缩小和电流转电压 工作的就是跨阻缩小器TIA（trans impedance amplifier）， 属于高速运放的一种。
中信证券表现：
目前高速运放畛域次要被TI、ADI等国外厂商占领，但国际激光雷达厂商表示出一些自研的趋向，例如镭神智能与禾赛科技等公司都在自研TIA。按照禾赛科技招股仿单， 其自研的TIA在通道数、功耗、展宽、通道隔离度方面都比ADI的产品占领劣势。
TDC、ADC：TDC合适低本钱场景，ADC反对更精细丈量
TDC（时间数字转换器）次要发扬计时器功用，通罕用于低功耗、低本钱、环境简略的零碎；ADC通罕用于更繁杂的零碎。
中信证券表现：
目前高速ADC次要由国外厂商出产，但国产也无望在将来进行自研。按照禾赛科技招股仿单，其自研的高速 ADC 芯片机能超出 TI 的同类产品，在采样率不变的条件下， 分辨率、功耗、信噪比都有改良，而且还内置了 PLL 锁相环。
FPGA：顺应算法疾速迭代，公用电路设计比CPU高效力
FPGA通常在激光雷达中充任主控芯片。中信证券表现：
相较于CPU，激光雷达需求进行少量的信号处置、机电时序管制等，CPU虽然也能做，但若采取公用的算法以及为算法专门优化设计的电路，FPGA的效力会高很多。
本文次要观念来自《从拆解五款激光雷达看智能驾驶投资机遇——计算机行业“智能网联”系列讲演21｜2022.9.27》，原文作者：中信证券丁奇、杨泽原