车载光学产业研究：智能驾驶方兴未艾_车载光学长坡厚雪.docx

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1、车载光学产业研究：智能驾驶方兴未艾_车载光学长坡厚雪一、车载镜头：自动驾驶之眼，长坡厚雪优质赛道1. 高成长：预计 2025 年车载镜头市场超 330 亿元、CAGR 达 37%车载摄像头是自动驾驶中必不可少的传感器。自动驾驶系统通常可分为感知层、决策层、执行层。感知层所用到的传感器包括摄像头、激光雷达、 毫米波雷达、超声波雷达等视觉传感器，以及速度和加速度传感器等。相较于其他传感器、摄像头障碍识别能力强，是自动驾驶中必不可少的传感 器。车载摄像头的分类：1）按照用途不同，摄像头可分为成像类摄像头、感知类摄像头（ADAS 摄像头）。成像摄像头用于被动安全，并将所拍摄的图像存储或发送给用户。AD

2、AS 摄像头用于主动安全，需要准确捕捉图像。2） 根据位臵不同，车载摄像头可分为前视摄像头、侧视摄像头、环视摄像头、 后视摄像头及舱内摄像头。前视摄像头用以实现多种 ADAS 功能（防撞预警、车道偏离预警等），任务繁重、规格最高，前视可分为单目、双目、 三目摄像头，单目摄像头发展较早，目前技术发展较为成熟，量产成本较低，但是受限于单个摄像头固定焦段限制，难以兼顾大视场角（广角）和 远探测距离（长焦）。双目、多目摄像头在一定程度上克服了单摄像头的局限，以特斯拉三目摄像头为例，三颗摄像头包括主视野摄像头（覆盖大部分交通场景，最大监测距离 150 米）、广角摄像头（视场角达 150，能够 拍摄到交通

3、信号灯、行驶路径上的障碍物和距离较近的物体，非常适用于 城市街道、低速缓行的交通场景）、长焦摄像头（能够清晰地拍摄到远距离 物体，适用于高速行驶的交通场景。最大监测距离 250 米）。侧视摄像头 用以监测侧前方或侧后方场景，实现盲点监测。环视摄像头采用广角镜头， 在车四周装配后获取车身 360图像并拼接，实现全景泊车，若加入算法可实现道路线感知。后视摄像头采用广角镜头，用以倒车辅助。舱内摄像 头用以监测驾驶员状态，实现疲劳提醒功能。高级别自动驾驶推动摄像头量价齐升。自动驾驶可分为 L0L5 六个级别， 目前主流自动驾驶级别在 L2L3 阶段之间，L2 主要功能涵盖倒车监控、全景泊车辅助、盲点检

4、测、自适应巡航、前方碰撞预警、智能车速控制、车道偏离告警、行人检测系统、交通信号及标志牌识别，一般搭载 313 颗摄像头。L4、L5 级别自动驾驶 ADAS 系统尚在研发阶段，一般需要搭载 13 颗以上摄像头。3）传统后视摄像头仅需获取偏静态图像，而 ADAS 摄 像头需要在车辆高速运动中捕捉清晰物体影像，因此 ADAS 摄像头普遍规 格更高、单价更高。此外伴随自动驾驶算力提升，将需要更高分辨率的车 载摄像头产品。2017 年是自动辅助驾驶元年，预计 2021 年 L2 级自动辅助驾驶渗透率快速放量。1）特斯拉是电动车&自动辅助驾驶的领军者，2012 年特斯拉推 出世界首款电动轿车 model

5、 S，搭载 L2 级别自动辅助驾驶系统，配备 8颗摄像头，定价 5 万美元，但是由于定价过高、产能限制、配套基础设施不 足等原因，此时的电动车注定是一款小众产品。2017 年特斯拉推出革命性产品入门款电动车 model 3，搭载 L2 级别自动辅助驾驶系统，配备 8 颗摄像头，定价 3.5 万美元，该产品的推出也助力特斯拉市占率达 8%。此后得益于上海工厂投产、规模效应降本，截至 2021 年 8 月，model 3 定价 已降至 24 万人民币。2）在特斯拉的“鲶鱼效应”下，其他新能源车厂、传统车厂也势必将快速跟进自动辅助驾驶系统及其相关搭载硬件。 考虑整车厂从车型规划到投产的周期在 3 年

6、以上， 2021 年 L2级自动辅助驾驶渗透率快速提升。预计未来自动辅助驾驶渗透率曲线将高度 拟合智能手机渗透率 S 曲线，实现快速增长。预计 2025 年单车搭载摄像头数量达 8颗，车载摄像头市场规模超 1600 亿 元，车载镜头市场规模超 330 亿元，CAGR 超 37%。1） 2020 年全球车载摄像头出货量达 1.65 亿颗、过去十年 CAGR 达 30%，单 车搭载摄像头数量达 2.1 颗。2）根据后文测算，我们预计 2025 年单车摄 像头数量达 8 颗，车载摄像头出货量达 8 亿颗，CAGR 达 37%，保守假设未来价格不变，预计 2025 年车载镜头市 场规模达 336 亿元

7、。考虑车载模组价格一般为车载镜头的 5 倍，预计 2025 年车载摄像头模组市场规模达 1684 亿元。测算方法一：参考 L2 渗透速度，预计 2025 年单车平均搭载摄像头数 量达 8 颗。1） 2010 年智能手机渗透率 从 19%提升至 2015 年的 74%。预计 L2 渗透率从 2020 年的 18%提升 至 2025 年的 75%。2）假设 2017年 L2 及以上单车搭载摄像头数量为 3 颗、此后每年单车搭载摄像头数量以 15%的速度增长、2025 年 单车搭载摄像头数量达 9 颗，目前部分新势力单车搭载数量达 13 颗。 假设 2017 年 L1 及以下单车搭载摄像头数量为 1

8、 颗、此后每年单车搭载摄像头数量以 20%的速度增长、2025 年单车搭载摄像头数量达 4 颗。预计 2025 年单车搭载摄像头数量达 8 颗。测算方法二：参考手机多摄渗透速度，预计 2025 年单车平均搭载摄 像头数量达 8 颗。1）华为 2016 年发布其第一款搭载双摄的手机 P9，2019 年全球智能手机单机搭载镜头数量达 3 颗，换言之，整个智 能机行业只需要 3 年左右的时间硬件参数就可以比肩行业领军者。2） 各家造车新势力是自动驾驶的领军者，搭载摄像头数量超 8 颗，2021 年 4 月极狐与华为携手打造的极狐阿尔法 S 发布，搭载摄像头达 13 颗。 3）我们预计在未来 5 年内

9、，单车平均搭载的摄像头数量达 8 颗。2. 高壁垒：光学镜头是高壁垒行业，车规级产品壁垒更高光学设计具有“艺术性”，优秀设计师是光学企业的灵魂。1）光学设计是 利用不同类型透镜的光学特性，根据光学原理，使用专用光学软件，结合 光学设计师个人知识与经验，进行光学系统设计工作，通过对像差、像质、 照度等迭代优化设计，得到满足要求的光学系统。2）光学设计的难点在 于消除像差。像差分为几何像差与色散像差，主要的几种像差类型包括球 差、慧差、像散、场曲、畸变以及轴向色差和横向色差。光学设计即通过 组合不同形状、不同数量的透镜来尽可能消除像差，设计过程需要不断调 整参数、多次验证迭代、以获得像差最小的方案

10、。3）设计环节需要设计 师多年经验积累，很多环节并无公式可取，需要充分发挥想象力，设计过程具有“艺术性”。一个复杂的镜头有上百个变量和大量约束条件，优秀设计师能够快速根据设计需求和优化过程调整约束条件。同时设计师需要对加工误差和装配误差非常熟悉， 需要尽可能将公差合理分配以降低单片透镜承担的压力，这对于需要保证 良率的公司生产尤为关键。舜宇光学、 大立光等头部光学公司在多年发展中培养积累了一批优秀的光学人才，是 公司优秀产品力的保证。镜头组装对结构设计和精度要求高。组装流程看似简单，生产过程中还需严格管控部件精度、配合精度、组装偏心、内部应力、镜片间隙等方面。并且在生产过程中很多环节为非标过程

11、，依靠 的是劳工的经验，劳工的熟练与否直接影响产品的良率，而良率是企业竞争力的关键。因此，生产工人直接决定了产品质量的可靠性和稳定性，而 不同厂商的生产线不尽相同，挖人效果不如公司自己培养人才，但是人才培养通常需要耗费大量的时间，这也是镜头企业需要长期积累的原因。镜片生产过程对模具、设备、工艺精度提出高要求，为镜头行业的核心壁 垒之一。塑料镜片主要采用注塑成型工艺，壁垒在于模具、设备。1）注塑成型是指通过螺丝杆将塑料搅入注射机加热料筒中塑化达到流动状态，螺杆在旋转过程中逐步后退，而塑料则向前积聚，当螺杆停止转动，由注塑活塞通 过螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的成形过程。2）制造过程中需要

12、掌握大量凭借长年摸索形成的 know-how 方可控制好质量和良率，对工艺 精细度要求极高。在注塑成型环节中，超 120高温易导致模板变形、使得 镜片两曲面光轴偏芯量与面精度过大，因此对模具的精度和可靠性要求甚 高。注塑成型设备能够熔融、塑化聚合物，使其注入模具，它需要精准 地控制每一个工艺参数，注塑设备的精度决定了塑件的成型精度。注塑成型时，每一个机械动 作都必须准确无误，而且设备上所 有的零部件都要求高度的稳定性。球面玻璃镜片采用传统研磨工艺生产，难以大规模量产。相较塑料镜片， 玻璃镜片的生产工艺流程更为复杂，对精密制造提出更高要求。传统玻璃镜片生产工艺流程包括切割、研磨、抛光、镀膜、胶合

13、、涂墨等工序，工序繁多。研磨环节对精度要求高，需要经验丰富的技术工人研磨，导致花费时间较多、生产效率较低、难以大规模量产。镀膜环节技术壁垒较高、 附加值也相应较高，在镜片上镀上抗反射膜可将光线透过率提升至 98%以 上。模造玻璃更有利于大规模生产，壁垒在于模具。1）玻璃模造是利用玻璃会随着温度升高而降低粘滞性的特性，将玻璃预形体臵于模具 内，在真空或充填氮气环境下升温使玻璃变形至与模仁相同形状后冷却取 出。此方法实现了高精密度玻璃镜片的可复制性制造，减小人工依赖，大大提升了生产效率，更利于标准化大规模生产。2）模具的设计和加工是此 方法的关键，其需要通过纳米级微压技术实现极高的模具精度，以确保

14、镜 片间偏芯较小；并且需要在高温、高压条件下保持模具刚性，对模具材料和设计要求高，可通过对模具模仁表面进行镀膜处理来提升其表面机械强度。车规级产品壁垒更高，模造玻璃镜片优势突出。1）因为需要长时间暴露于 恶劣环境下，车载镜头的性能要求极高， 其需要满足一系列信赖性实验要求：高低温冲击实验、耐腐蚀实验、耐振动试验、IPX9K 防水等级要求、耐盐雾实验、耐擦拭实验、紫外线照射试验等，因此对于车载镜头的结构设计和原材料选择具有更高要求。2）玻璃 镜片相较塑料镜片具有高耐热性、不易变形、高透光率、高折射率特点， 成像效果更好、热差影响小，更符合车载镜头所处的恶劣工作环境和高性能要求。车载镜头为全玻璃镜

15、头或玻塑混合镜头，一般前视镜头、高像素镜头会采取更多玻璃镜片。3）由于球面玻璃镜头具有天生像差，通常需要多个凹凸不平的镜片进行分组组合来进行矫正，不仅使镜头体积、重量增 加，也降低了透光率。非球面玻璃镜片通过对圆锥常数和非球面系数进行 调整，可自由设计光线和光路，对球面像差进行校正，从而提高成像质量， 并且 1 片非球面玻璃镜片可以达到 2-3 片球面玻璃镜片的效果，显著减小 球面玻璃镜片间的空隙、降低镜片组整体体积。3. 好格局：车载镜头一超多强，国内二线企业未来可期车载摄像头镜头市场格局呈现出“一超多强”局面，舜宇光学是绝对领军者。 1）2020 年舜宇光学出货量位居第一，市场占有率超 3

16、0%，日本麦克赛尔、 日本电产三协、日本富士胶片、韩国世高光位居二至五位。得益于本国汽车工业发达、日本企业占比较高，份额前八厂商中，日本厂商占据 5 席。2） 在规格、壁垒更高的 ADAS 镜头中，舜宇光学一骑绝尘，市占率超 50%。 3）车载镜头具有较高的技术壁垒，产品通常需要配合传感器芯片进行参数 调整，经过 1-2 年研发周期后交货给 Tier1 组装，并经过车厂上路验证 1-2 年通过后方可供货，认证周期 3-5 年，客户粘性较强，头部企业先发优势 稳固。除舜宇光学科技以外，国内的联创电子、宇瞳光学均积极布局车载镜头领 域，但目前市占率较低，未来伴随国内造车新势力崛起，国内二线企业在车

17、载镜头领域大有可为。舜宇光学科技：公司自 2004 年起进入车载镜头领域，2018 年量产 800 万像素车载镜头。公司是车载镜头龙头的绝对龙头，2020 年车载镜头业务营收为 24 亿元，车载镜头出货量为 0.56 亿颗。联创电子：公司自 2015 年进入车载镜头领域，2016 年与特斯拉合作， 为其舱内镜头独家供应商，2020 年与蔚来开始合作、并中标 ET7 全部 7颗800 万像素 ADAS 车载镜头模组。2020 年公司车载镜头出货量为 77 万颗、营收为 0.24 亿元，2021 年公司前五大客户车载镜头及模组 订单为 1.5 亿元，预计 2022 年公司车载项目快速起量。目前公司

18、具备 200KK/月模造镜片产能。宇瞳光学：公司是安防镜头龙头，积极布局车载镜头，目前已有后装 产品出货，公司具备 100KK/月模造玻璃镜片产能，且与海康、华为安 防部门合作多年，三年后有望顺利导入前装市场。4. 车载模组：预计 2025 年市场超 1600 亿元，镜头企业有望顺利切入车载摄像头产业链包括核心硬件、模组封装与系统集成、软件算法与解决方案。参考智能手机产业，光学模组的成本构成中 CIS 芯片成本占比为 50%，镜头成本占比为 20%。预计 2025 年车载摄像头模组市场规模 超 1600 亿元。目前车载摄像头模组主要由 Tier 1、Tier 2 组装，主要企业为加拿大麦格纳、

19、 日本松下、法国法雷奥、德国博世、采埃孚天合、大陆镜头等企业，行业 格局分散。伴随造车新势力崛起，传统整车厂和 Tier 1 的关系或 将逐步模糊，同时，伴随摄像头像素提升，模组组装难度升级，预计未来 车载镜头厂有望获取部分模组份额。二、激光雷达：助力 ADAS， 2025 年市场超 500 亿元1. 激光雷达助力自动驾驶，半固态式有望快速放量纯视觉方案：纯视觉方案仅仅依靠摄像头拍摄的画面，传输到系统进 行分析，从而计算出周围的车辆、道路等信息。纯视觉方案优势在于 摄像头能够完整识别物体外观，高分辨率高帧率的成像技术能够使感 知环境信息更加丰富，并且摄像头价格较激光雷达更便宜、有利于整 车获得

20、价格优势；但是由于图像传感器是一种被动式传感器、其本身 并不发光，成像质量受环境亮度影响大、易受恶劣环境影响。同时纯 视觉方案需要强大的算法和算力去处理庞大的数据量。目前纯视觉方 案的拥护者主要是特斯拉，特斯拉通过海量的车主驾驶数据进行神经 网络训练，从而覆盖更多工况与场景，不断完善算法，目前方案较为 成熟。激光雷达方案：激光雷达方案是以激光雷达为主导，配合毫米波雷达、 超声波传感器、摄像头来完成自动驾驶，其中激光雷达会通过发射激 光束来测量视场中物体轮廓边沿与设备间的相对距离，从而准确捕捉 这些轮廓信息组成点云，并绘制出 3D 环境地图再传输到系统进行分析 并下达车辆行驶指令。激光雷达的优势

21、在于监测距离更长、精度更高、 响应速度更灵敏，并且不受环境光影响。但是激光雷达在面对雨雪等 极端天气时发出的光束会受到影响，从而影响三维地图的构造，因此 这就必须依赖其他传感器的共同协助。并且，激光雷达设臵于车辆外 部，一旦损坏、维修费用高昂，同时激光雷达目前本身价格较高、普 遍高于 3000 元。激光雷达按照光束操纵方式可分为机械式、半固态及固态式。总体来讲， 机械式目前最为成熟、产量最高，主要应用于无人驾驶，但使用寿命限制 难过车规要求；微振镜、转镜、棱镜等半固态式激光雷达陆续通过车规， 并已少量前装量产，近年内或形成放量；长期来看 FLASH、OPA 均可能 成为主导路线。机械式方案：成

22、熟度最高，因使用寿命限制难以进入前装量产，广泛应用 于无人驾驶领域。机械式指竖直排列的激光发生器进行 360旋转，对四周 环境进行全面扫描。其优点在于可实现高精度的 360扫描，但是为实现高 频准确旋转、其机械结构复杂，平均失效时间仅 1000-3000 小时，与车规 要求的最低 13000 小时差距明显，难以实现前装量产。并且，机械式需要 布臵在车身最高点、容易损坏。由于结构复杂，因此成本较高，普遍高于 3000 美元，因此机械式激光雷达目前主要应用于对价格较不敏感的无人驾驶领域。头部公司为了进入车载前装市场，目前 正依靠在机械式领域积累的经验和资源，积极布局半固态式方案。半固态式方案：已成

23、功上车，放量在即。1）MEMS 技术将微型反射镜、 MEMS 驱动器及传感器集成为微振镜，后者振荡反射激光、高速扫描形成 点云图。此方案除了微振镜扫动外其他部件固定，可靠性大大提升，并且 显著减少激光器及探测器数量、大大降低成本，可控制到 1000 美金以内。 但是由于收光孔径、摆动幅度较小导致探测距离和视场角度有限。速腾聚 创采用多个 MEMS 拼接的方式扩大视场角，拼接过程中的电镀调节工艺难 度极高。2）转 镜方案通过电流扫描振镜带动多边形棱镜转动反射激光达到扫描效果，此 方案可通过提高转速来提高扫描精度，成熟的多边形激光扫描技术成本较低。3）棱镜方案通过两个楔形棱镜后发生两次偏转，控制两

24、面 棱镜的相对转速便可以控制激光束的扫描形态。此方案为非重复式扫描， 扫描范围可覆盖整个区域，点云密度较高。但是其机械结构更为复杂，而非重复扫描方式也使得下游厂商进行算法匹配难度较大。固态式：目前成熟度低，长期来看将成重点发展方向。针对车规级设备 需要在连续振动、高低温、高湿高盐等环境下连续工作的特点，固态激光 雷达成为了较为可行的发展方向，其取消了复杂高频转动的机械结构，耐 久性得到巨大提升，体积也大幅缩小。1）OPA（光学相控阵）：通过控制 相控阵雷达平面阵列各个阵元的电流相位，利用相位差让不同的位臵的波 源产生干涉，从而指向特定的方向，往复控制相位差便可以实现扫描效果。 OPA 兼具扫描

25、快、精度高、体积小及强可控、强抗震等优势，技术突破后 成本较低、量产标准化程度高，但由于产业链不成熟，零部件自研难度大， 目前仍处于实验室前期产品。2）FLASH 闪光激光雷达在短时间内直接向前 方发射大覆盖面阵激光，再以高度灵敏探测器完成图像绘制的技术，可达 最高等级的车规要求，但功率密度及回波光子数量太低导致的测距及分辨 率不足是最大的问题。由于结构简单，Flash 方案是目前固态激光雷达最主流的技术方 案。按测距原理分类：ToF 为主流，FMCW 方案创新，两者或长期共存。1） ToF 法通过测量激光从发射、达到探测物体再返回到探测器的飞行时间， 来反推被测物距离。由于光的飞行速度极快，

26、因此该方案需要一个非常精 细的时钟电路（通常是 ps 级，1ps=10-3 ns）和脉宽极窄的激光发射电路 （通常是 ns 级），该方案具有响应速度快、探测精度高的优点，由于技术 原理简单、且产业链较为完善，目前机械式、半固态、固态式激光雷达均采用 ToF 进行测距。2）FMCW 法通过测量线性调制激光在投射到物体后 返回探测器的过程中形成的相位差，间接获取光的飞行时间，从而反推飞 行距离。此方案抗环境光和其他激光雷达干扰能力强、可大幅改善信噪比。 由于 FMCW 采用连续光波调制，所以在远距离探测时需要较大的光功率，存在人眼安全隐患。目前 FMCW 产业链仍处于培育阶段，伴随产业链成熟， 其

27、抗干扰优势或引领其成为优选方案之一。2. 预计 2025 年车载激光雷达市场规模超 500 亿元、CAGR 超 80%伴随无人驾驶车队规模扩张，激光雷达在该领域应用将加速落地。激光雷达在车载领域主要应用于无人驾驶车以及高级辅助驾驶。无人驾驶出租车 及无人物流服务能够实现取消传统出行服务中占运营成本高达 60%的人工 成本，因此具有广泛商业价值和盈利空间。2020 年 10 月谷歌旗下的无人 驾驶子公司 Waymo 在美启动无人驾驶出租车服务，其车队拥有超 600辆车，未来将向其他城市不断拓展。全球范围内，Cruise、Uber、Zoox 等公 司也正大力扩张无人驾驶测试项目及车队规模。同时，国

28、内无人驾驶项目 也不断取得进展，文远知行在广州的无人驾驶试运营及测试车队超 100 台； 小马智行的车队分别在北京、广州、美国加州运行范围达到 140、200、 220 平方公里；2020 年 10 月百度在北京开放无人驾驶出租车服务、乘客可免费试乘 Apollo GO。激光雷达是 L3 及以上自动驾驶汽车的关键传感器，伴随 L3 汽车逐步量产， 激光雷达将迎来市场放量。L3、L4 车辆分别平均搭载激光雷达数为 1 个、 2-3 个、4-6 个，伴随成本逐渐下降、预计未来激光雷达将渗透至 L2 车辆。 自 2017 年奥迪 A8 首次搭载 SCALA 的激光雷达后，2021 年多款搭载激光 雷

29、达的新车型发布，除了蔚来、小鹏、极狐等造车新势力，更有奔驰、本 田等传统车厂实现激光雷达上车，预计这些车型将于 2021 年底开始陆续 量产交付，可以期待 2022 年成为激光雷达放量元年。激光雷达在高级辅 助驾驶领域的市场规模将在未来 5 年里保持高速增长，按照沙利文预计， 2025 年激光雷达市场规模预计将达到 46.1 亿美元（折合人民币 300 亿元）， 2019 年至 2025 年复合增长率达 83.7%。3. 激光雷达行业尚处于导入期，行业格局未定全球及国内龙头 Velodyne、禾赛科技均依靠高线数机械式激光雷达而受到 自动驾驶出行商青睐，但是机械式产品由于寿命受限难以进入前装市

30、场。 自动驾驶升级催生激光雷达前装市场，半固态/固态激光雷达成为激光雷达 厂商布局重点。其中，Luminar、速腾聚创、Innoviz 等重点布局 MEMS， Quanergy、力策科技等重点布局 OPA，Ouster、Ibeo、Aeye 等重点布局 Flash，Aeva 等重点布局 FMCW，华为、Innovusion 等重点布局转镜， Livox 重点开发棱镜方案。而以机械式产品见长的禾赛科技也积极拓展 MEMS 产品线，力争前装市场。4. 光学系统在激光雷达中扮演重要角色光学系统是激光雷达重要组成部分。根据激光雷达不同扫描类型，对于光 学系统设计要求也不尽相同。以 MEMS 为例，发射光

31、学系统的主要任务是 减小发射光束的发散角，使其光束质量更好，主要设计难点是 MEMS 扫描 振镜的镜面面积较小，限制光束的直径，直接影响准直光束的发散角。接 收光学系统主要任务是在保证口径的前提下接收更大视场范围内的回波光 束，主要设计难点是光电探测器面积有限，会限制接收光学系统相对孔径 和视场。总体而言，激光雷达镜头是车载镜头中最难的部分，需要具备大 通光孔径、高亮度、宽视场角、高对比度、低信噪比等特点，同时在机械 方面具有体积小巧、防尘防水、抗震等特点，对光学设计、加工工艺提出 相当高要求。国内激光雷达零部件供应商包括舜宇光学、永新光学。1）舜宇光学具备激 光雷达光学部件及整机制造能力，机

32、械式、转镜、MEMS、FLASH、OPA 方案均有涉及，与麦格纳、华为、大疆等激光雷达方案商均有合作，预计 明年将有项目进入大批量生产。2）永新光学于 2018 年与 Quanergy Systems 达成 25000 个激光测距镜头订单，目前与禾赛和 Innovation 的合 作有多款激光雷达镜头产品导入，目前正处于验证导入阶段、尚未形成量 产。三、HUD&智能大灯：助推智能化升级， 2025 年市场超 600 亿元1. HUD：自动辅助驾驶的绝妙搭配，预计 2025 年市场规模达 240 亿元1.1 W-HUD 为当前主流，AR-HUD 为未来发展趋势HUD 历经三代产品，第一代是 C-

33、HUD（Combiner HUD，组合式抬头显 示），第二代是 W-HUD（Windshield HUD，风挡型抬头显示），第三代为 AR-HUD（增强现实型抬头显示）。目前市场以 W-HUD 为主流，C-HUD 被逐渐淘汰，而 AR-HUD 将是未来的升级趋势。C-HUD：投影成像载体为驾驶员前方的一块 6-8 寸的透明树脂玻璃， 成像信息包括车速、导航、油耗、温度，多为数字信息，显示形式较 为集中且单一。VID（人眼到虚像距离）小于 2 米，驾驶过程中驾驶员 视线焦点需要在 HUD 玻璃和风挡玻璃间切换，仍存在安全隐患，因此 被逐步淘汰。W-HUD：投影成像载体为汽车前挡风玻璃，相较于 C

34、-HUD，W-HUD 显示范围扩大至 7-12 寸，投影距离增加至 2-6 米，显示内容增加中控 娱乐信息、来电显示、周围路况、天气、行车告警等信息。AR-HUD：将投射内容、位臵与现实环境深度结合，在驾驶员视线区 域内合理生动地叠加显示驾驶信息，具备 AR 实景贴合感。其本质仍 是 W-HUD，但是 FOV 更大、VID 更远，能够在在更短距离内实现跨 车道显示。最重要的，AR-HUD 可与 ADAS 信息深度结合，包括前方 预警、交通标志识别、车道偏离预警、车道保持辅助、转向提示、盲 点检测、路口和道路名称等。伴随 ADAS 功能更加丰富，W-HUD 难 以在 2D 平面内显示所有信息，A

35、R-HUD 将成为自动驾驶的绝妙搭配。1.2 PGU 和自由曲面反射镜是 HUD 核心壁垒HUD 的工作原理是通过控制处理单元将汽车仪表盘、中控数据或车身行车 数据、车况信息传输至投射单元，随后投影仪发出图像，经过“反射镜”反射 至“投影镜”上，再由投影镜反射至风挡玻璃，人眼看到的是位于眼前 2 米 左右的虚像，使得信息仿佛悬浮于前方道路上。HUD 产品结构包括上盖、光学零件以及图像生成器，光学零件组成光学系 统，作用是将投影仪发出的光线经过一系列反射成像到玻璃上。其中投影 单元（PGU）、自由曲面反射镜是整个系统的核心壁垒。按照投影单元（PGU）分类，目前 HUD 投影技术包括 TFT-LC

36、D 投影、 DLP 投影、激光扫描投影。TFT-LCD：作为最常见、技术最为成熟的投影技术，成为现阶段主流 W-HUD 的首选。由于透过背光照明，液晶挡住大部分光、所以亮度不 够，且高温稳定性不足，通常仅能达到 95工作温度。DLP：美国德州仪器的专利技术，相比 TFT-LCD 性能更佳，由于采用 反光镜原理，所以光效更高、照射距离更远、分辨率更高，且工作温 度可达到 105。现阶段成本较高，且更适用于 AR-HUD，有望成为 未来最主要的投影技术。MEMS 激光扫描：成像信息亮度、对比度极高、视场角大，目前受激 光器温控影响暂未大规模应用。自由曲面反射镜为 HUD 系统关键光学元件，可消除挡

37、风玻璃的自由曲面 造成的成像画面畸变。自由曲面反射镜加工对设备性能要求极高，传统的球柱面研磨机器难以满 足表面精度高且镜面光滑的效果，只有改进的单点 CNC 机体才能用于自由 曲面镜片加工。同时光路设计环节需要配合挡风玻璃进行，具有较高难度。1.3 预计 2025 年市场规模达 240 亿元，CAGR 达 17%伴随 HUD 价格下降，预计行业快速放量，未来五年 CAGR 为 17%。1） 2020 年全球 HUD 出货量为 687 万台，渗透率为 7.5%，渗透率较低。2） 伴随 HUD 技术工艺逐步成熟、量产规模扩大，HUD 平均价格有所下降， C-HUD 和 W-HUD 价格分别从 20

38、16 年的 50 美元和 265 美元降至 2020 年 的 38 美元和 245 美元。我们预计未来 W-HUD 价格将继续下降，W-HUD将向中低端车型逐步渗透。3）预计 2025 年 HUD 全球出货量将达到 1536 万，渗透率为 18.5%，2020-2025 年间 CAGR 达 17%。预计 2025 年 HUD 市场规模达 240 亿元，CAGR 为 17%。 2021 年 Q1 我国 HUD 前装市场中 W-HUD 方案占比 92.6%，CHUD 基本被淘汰出市场。未来伴随价值量较低的 C-HUD 被完全淘汰、WHUD 成为市场主流、AR-HUD 逐步导入市场，HUD 整体价格

39、结构将保持 平稳。假设 HUD 平均价格维持在 240 美元， 2025 年全球 HUD 市场规模 将达到 36 亿美元（折合人民币 240 亿元）。1.4 全球市场由外资主导，中国市场华阳集团位列第三HUD 行业外资主导，集中度高，国产厂商崭露头角。2016 年全球 HUD 市 场由精机、大陆、电装、博世、伟世通等全球知名 Tier1 厂商占据 95%的 份额，市场集中度较高。 2021 年上半年中 国市场 W-HUD 供应商搭载量的前五名分别为日本精机、电装、华阳集团、 怡利电子和大陆集团，CR5 达 96.0%，市占率分别为 29.8%、29.7%、 14.4%、13.5%、8.5%，国

40、产 HUD 厂商逐渐打破外资垄断地位。2. 智能车灯：推动汽车智能化升级，预计 2025 年市场规模超 400 亿元2.1 LED 车灯成主流推动车灯智能化升级，预计 2025 年市场规模超 400 亿元汽车车灯对于保证夜间行车安全至关重要，且极大程度影响车体美观。伴随汽车智能化升级，车灯也成为智能化改造的汽车硬件之一。车灯灯源升级经历卤素灯、疝气灯、LED 灯三个阶段，未来激光灯有望崭露头角。目前市场上卤素灯、疝气灯、LED 灯并存，LED 正加速渗透。 2020 年 LED 头灯渗透率于全球乘用车达到 53.1%，其中 LED 头灯渗透率于电动车更高达 85%。2021 年将分别有机会达到

41、 60%与 90%。LED 车灯是指用 LED（发光二极管）作为光源的车灯，可以直接将电能转化为光能，所以也被称为冷光源。LED 灯平均寿命更高、可达 3 万小时以 上，同功耗下亮度更高，发光效率更高、能耗更低，而驱动 LED 灯汽车在 智能化时代成为主流的关键因素则是 LED 元件体积更小、有利于在有限的车灯空间内进行布局设计，以及其响应时间短、能够快速响应控制指令。为扩大夜间照明范围、改善远光灯炫目问题，基于 LED 灯技术的智能大灯 应运而生。智能大灯系统结合智能时代的传感器技术和微控制技术，是基于汽车安全性的智能控制系统。智能大灯由光源、传感器、信号处理电路、 传输通道 CAN总线、中

42、央处理器、微步距驱动电路、步进电机组成。智能大灯与车载传感器配合，可以实现自动调节照明范围、防止远 光灯炫目、甚至标志投影等功能，极大提升行车安全性和智能化程度。矩阵式 LED：矩阵式 LED 大灯原理是将 LED 分成许多小型 LED 灯珠， 按照照明需求独立控制灯珠开关，以更加精准地控制车灯有选择性地 进行照射。矩阵式大灯价格在 1600-2000 元之间，目前已渗透至 10 万元级别车型。AFS：AFS（自适应前照灯系统）在初级的矩阵式 LED 灯上进行升级， 能够使灯光分布根据摄像头、其他传感器所反馈的道路状况、行车状 况、天气状况做出调节，使得车灯照亮范围始终覆盖车辆行驶路径。 AF

43、S 系统主要针对近光照射，均价在 2000-3000 元之间。ADB：ADB（自适应远光灯系统）更加强化了车灯的远光灯功能，在 大灯内增加挡光片/导光柱，能够覆盖对面车辆的远光灯，保证驾驶视 野内不产生炫目。未来 ADB 系统将加入摄像头、超声波雷达等传感器， 可实现投射斑马线等标志、甚至通过灯光投影显示导航路线，成为辅 助驾驶系统的重要一环。目前 ADB 均价在 6000 元以上，仅豪华车型 配臵。智能大灯将成为 ADAS 功能的延伸，伴随 ADAS 渗透而加速渗透。目前矩阵式 LED 灯市场仍以 AFS 大灯为主，2019 年我国 AFS 大灯渗透率为 18%，ADB 渗透率仅为 1.8%

44、。伴随技术成熟、成本降低，以及汽车智能 化普及，智能大灯渗透率有望进一步提升，AFS 有望成为中端汽车标配， 并在低端车型上加速普及。ADB 单套价值较高，主要由豪华车型配臵，伴 随豪华车型 ADAS 功能更加丰富，ADB 将成为 ADAS 功能延伸的载体，与 中控屏、HUD 形成搭配，帮助更好地实现 ADAS 功能。全球汽车智能大灯市场正快速增长，预计到 2025 年市场规模近 64 亿美元（折合人民币 416 亿元），CAGR 达 7%。2.2 全球市场由外资主导，中国市场华域汽车位列第一全球车灯行业市场集中度较高，CR5 达 74%，以欧美和日本厂商为主，日 本小糸（25%）、意大利马瑞

45、利（14%）、法国法雷奥（13%）、日本斯坦雷 （12%）、德国海拉（10%）分列前五。全球各大车灯龙头积极响应车灯智能化趋势，对新技术竞争越发激烈，在智能大灯市场同样保持领先。1）小糸于 2019 年即推出 BladeScan 技术 ADB 大灯系统，并搭载于 2019 款雷克萨斯 RX 与 2021 款雷克萨斯 LS 上；2）马瑞利于 CES 2019 消费电子展推出第三代 Smart Corner 照明 技术，可集成 OEM 选择的任意传感器，包括摄像头、激光雷达、超声波， 以及 ADB 和 DLP 等先进 LED 照明功能；3）海拉于 2020 年发布 SSL 100 照明模组，该系统

46、可通过 ECU 控制 102 个 LED 像素的开闭，完全实现数 字化。华域汽车、星宇股份等国内车等厂商技术实现突破、客户向海外拓展，逐渐走向全球舞台。2019 年国内车灯市场中，华域视觉占比 28%、位居第一，星宇股份占比 9%。1）华域视觉前身为上海小糸，2018年由华域汽车收购。公司延承了小糸的技术基因，同时客户涵盖上汽通用、上汽大众、 广汽乘用车等国内合资车厂，以及奥迪、宝马、丰田、福特等海外车厂， 与小鹏、特斯拉等造车新势力合作密切。同时公司在智能大灯领域不断探 索，在 2021 年上海车展上展出由 PML 可编程智能大灯和含有 ISC 技术的 尾灯组成的智能交互灯光系统，可实现车灯

47、显示专属自定义内容，与外界 互动，该系统已搭载于华人运通的车型高合HiPhi X 上。2）星宇股份为国 内唯一市占率靠前的本土车灯厂商，近年来规模快速扩张。公司客户由合 资车厂（一汽大众、广汽丰田）向海外车厂（宝马）拓展，车灯产品不断 升级，在智能车灯领域硕果丰盛，2020年成功研发具有迎宾功能的律动式尾灯、第二代大众语音交互式酷炫氛围灯、手势识别室内灯、和像素式前 灯模块等，前照灯 ADB 投影灯模组实现应用。预计未来公司 ADB 产品向 更多车型渗透，与海外车厂合作更为广泛，公司将在全球智能大灯市场占 据重要一席。四、重点企业分析1. 舜宇光学科技：光学行业龙头，多元布局车载产品舜宇光学

48、30 多年来一直以光学零部件为核心，同时进行上下游的整合，已 成长为全球手机镜头、车载镜头龙头。公司产品包括光学零件（光学镜头）、 光电产品（光学模组）及光学仪器三大板块。2020 年公司营业收入与归母 净利分别为 380.02 亿元、48.7 亿元，分别同比增长 0.4%、22%。车载光学业务：公司是车载镜头绝对龙头，并积极布局激光雷达、HUD、 智能大灯等其他车载相关领域。公司车载产品已涵盖前视、环视、后视、 舱内摄像头、激光雷达关键光学部件、HUD 抬头显示器、智能大灯等车载 领域主要应用。凭借领先的产品质量，公司客户遍及欧美、日韩以及中国， 产品受到宝马、奔驰、奥迪等豪华车厂的青睐。公司是车载镜头绝对龙头、 市占率超 30%，车载镜头认证周期 3-5 年，客户粘性较强，未来公司将深 度受益车载镜头蓬勃发展；得益于造成新势力崛起，公司车载模组业务也 有望放量。同时，公司深入布局激光雷达、HUD、智能大灯等车载相关领 域。激光雷达方面，公司提供基于机械式、MEMS、FLASH、OPA 等多种 激光雷达的