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2022年全球及中国汽车和工业用激光雷达行业研究及产业链分析

2022-04-01 15:25 作者:恒州博智调研  | 我要投稿

激光雷达(英文:LiDAR),是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成,激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去,光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲,送到显示器。LiDAR是一个集成了激光、GPS和IMU(惯性测量单元)三种技术的系统,用于获取数据并生成精确的DEM(数字高程模型)。


汽车和工业用激光雷达行业发展总体概况

激光雷达行业特点:市场发展迅速,产品性能持续优化,应用领域持续拓展。激光雷达技术朝向芯片化、阵列化发展。境外激光雷达公司迎来上市热潮,同时有巨头公司加入激光雷达市场竞争。主要应用领域:无人驾驶、高级辅助驾驶、服务机器人、车联网等。


激光雷达行业市场处于起步阶段,尽管无人驾驶领域已开始应用,但无人驾驶车队的运营和发展情况及 ADAS、机器人、V2X 等领域对激光雷达的市场需求正在快速增长。


2020年,全球汽车和工业用激光雷达市场规模达到了1765.2百万美元,预计2027年将达到7147.4百万美元,年复合增长率(CAGR 2021-2027)为23..5%。未来几年,本行业具有很大不确定性,本文的2021-2027年的预测数据是基于过去几年的历史发展、行业专家观点、以及本文分析师观点,综合给出的预测。


地区层面来看,中国市场在过去几年变化较快,2020年市场规模为141.2百万美元,约占全球的8%,预计2027年将达到681.7百万美元,届时全球占比将达到9.54%。


从产品类型及技术方面来看,905nm类型目前是最热销的产品,2020年销量占比为68.45%,1550nm发展最快,2021年增速为26.82%。


从产品市场应用情况来看,乘用车应用占比较多,激光雷达更多是运用在L3-L5无人驾驶汽车上,2020年应用在乘用车销量是143662个,而应用在商用车的销量为35693个。


2021年是车规级激光雷达的元年,工业级激光雷达已经发展多年,目前全球主要厂商包括天宝公司、海克斯康、Sick AG、Velodyne、Riegl、法雷奥等,禾赛科技是中国市场的新贵,各厂商有都未来扩产的计划,预计未来几年行业竞争将更加激烈,尤其在中国市场。


在中国市场上,车规级激光雷达方面无论是测距精度、抗干扰、时间同步、稳定性,位于加州硅谷的 Velodyne均处于领先地位,目前已通过现代摩比斯、Veoneer等Tier1打入了汽 车前装市场。但随着国产厂商逐渐崛起,Velodyne开始失去在华客户,统治地位不再牢固。以百度Apollo为例,其曾大量采用Velodyne产品,但目前至少50%的激光雷达 来自中国激光雷达厂商禾赛科技。另外128线激光雷达曾是业内最难攻下的技术高地。此前,美国激光雷达企业 Velodyne曾垄断该领域,如今,随着速腾聚创等中国激光雷达厂商的进入,行 业话语权已不再由外企独掌。


目前中国市场主要厂商包括Velodyne, Hesai Tech, RoboSense LiDAR, Ouster, Innoviz, Ibeo Automotive Systems, Leishen, Continental, Quanergy Systems, LeddarTech, Luminar, Valeo. 随着许多激光雷达初创公司进入该行业,预计未来几年行业竞争将更加激烈。


汽车和工业用激光雷达行业产业链分析

上游情况

激光雷达行业的上游产业链主要包括激光器和探测器、FPGA 芯片、模拟芯片供应商,以及光学部件生产和加工商。


A、激光器和探测器激光器和探测器是激光雷达的重要部件,激光器和探测器的性能、成本、可靠性与激光雷达产品的性能、成本、可靠性密切相关。而且激光雷达的系统设计会对激光器和探测器的规格提出客制化的需求,与上游供应商深入合作定制激光器和探测器,有助于提升产品的竞争力。


对于激光器,行业内主要的上游企业包括国外的 OSRAM(欧司朗)、AMS(艾迈斯半导体)、Lumentum(鲁门特姆)等;国内的深圳瑞波光电子有限公司、常州纵慧芯光半导体科技有限公司等。对于探测器,行业主要的上游企业包括国外的 First Sensor、Hamamatsu(滨松)、ON Semiconductor(安森美半导体)、Sony(索尼)等;国内的成都量芯集成科技有限公司、深圳市灵明光子科技有限公司、南京芯视界微电子科技有限公司等。
国外供应商在激光器和探测器行业耕耘较久,产品的成熟度和可靠性上有更多的实践经验和优势,客户群体也更为广泛。国内供应商近些年发展迅速,产品性能已经基本接近国外供应链水平,并已经有通过车规认证(AEC-Q102)的国产激光器和探测器出现,元器件的车规化是车规级激光雷达实现的基础,国内供应商能够满足这一需求。相比国外供应商,国内供应商在产品的定制化上有较大的灵活性,价格也有一定优势。


B、FPGA 芯片FPGA 芯片通常被用作激光雷达的主控芯片,国外主流的供应商有 Xilinx(赛灵思),Intel(英特尔)等。国内主要的供应商有紫光国芯股份有限公司、西安智多晶微电子有限公司等。国外供应商的产品性能相比国内供应商大幅领先,但国内产品的逻辑资源规模和高速接口性能,也能够满足激光雷达的需求。不过 FPGA 不是激光雷达主控芯片的唯一选择,也可以选用高性能单片机(Microcontroller Unit,MCU)、数字信号处理单元(Digital Signal Processor,DSP)代替。MCU 的国际主流供应商有 Renesas(瑞萨)、Infineon(英飞凌)等,DSP的主流供应商有 TI(德州仪器)、ADI(亚德诺半导体)等。


C、模拟芯片模拟芯片用于搭建激光雷达系统中发光控制、光电信号转换,以及电信号实时处理等关键子系统。国际范围内模拟芯片供应商主要有 TI(德州仪器),ADI(亚德诺半导体)等。国内模拟芯片的供应商主要包括矽力杰半导体技术有限公司、圣邦微电子(北京)股份有限公司等。国外供应商在该领域积累已久,技术先进、产能充足、成熟度高,是行业的领导者。国内供应商相比国外起步较晚,从产品丰富程度到技术水平还普遍存在着一定差距,尤其车规类产品差距会更大。


D、光学部件光学部件方面,激光雷达公司一般为自主研发设计,然后选择行业内的加工公司完成生产和加工工序。光学部件国内供应链的技术水平已经完全达到或超越国外供应链的水准,且有明显的成本优势,已经可以完全替代国外供应链和满足产品加工的需求。


下游情况

激光雷达下游产业链按照应用领域主要分为无人驾驶、高级辅助驾驶、服务机器人和车联网行业。


A、无人驾驶行业该行业下游企业主要包括:①无人驾驶公司,如国外的 GM Cruise、Ford Argo、Aurora、Zoox(2020 年被 Amazon 收购)、Navya,国内的小马智行、文远知行、Momenta、元戎启行等;②人工智能科技公司,例如百度、商汤科技等;③出行服务提供商,例如国外的 Uber(优步)、Lyft,国内的滴滴等。国外无人驾驶技术研究起步较早,从车队规模、技术水平以及落地速度来看,相比国内仍具有一定的领先优势。国内无人驾驶技术研究发展迅速,不断有应用试点和项目落地,与国外公司的差距在不断缩小。


B、高级辅助驾驶行业该行业下游企业主要包括世界各地的整车厂、Tier 1 公司及新势力造车企业。激光雷达用于量产车项目,通常需要激光雷达公司与车厂或 Tier 1 公司达成长期合作,一般项目的周期较长。


C、服务机器人行业该行业下游企业主要包括:①机器人公司,如国外的 Nuro、Deka Research、Canvas Build、Unmanned Solution,国内的高仙、智行者、优必选、新石器、白犀牛等,具体应用场景包括无人配送、无人清扫、无人仓储等;②消费服务业巨头,例如阿里巴巴、美团、京东等,专攻末端即时配送。国内快递和即时配送行业相比国外市场容量大,服务机器人国内技术发展水平与国外相当,从机器人种类的丰富度和落地场景的多样性而言,国内企业更具优势。


D、车联网行业该行业下游企业主要为车联网方案提供商,如百度、大唐、金溢科技、星云互联、高新兴等,通过这些公司将包括激光雷达在内的车辆网服务整合销售给各地政府和科技园区,也存在激光雷达公司政府和科技园区直接对接的情况。得益于“新基建”等国家政策的大力推动,国内车联网领域发展较国外更加迅速。整体而言,激光雷达整个产业链表现出发展速度快、科技水平高、创新能力强、市场前景广的突出特点。从国外产业链与国内产业链比较的角度而言,国外激光雷达上游公司由于起步更早,积累更为深厚,尤其在底层光电器件以及芯片领域。国外激光雷达下游企业在商业化进度方面也更成熟。然而,国内激光雷达行业的上游供应商、下游客户近几年均发展迅速,有望实现逐步赶超。

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