汽车智能化进展低于预期，光学技能方案落地进度低于预期。

我们看到，汽车作为下一个“5G+AIoT”时期的智能终端正在逐渐进入人们眼帘，并沿着电动化、智能化、网联化、共享化的趋势不断演进。
我们看好光学作为横向技能，持续赋能汽车智能化转型，在感知、识别、交互等多领域助力自动驾驶技能落地。

回顾过去，车载摄像头构成车载光学市场紧张部分，行业扩容趋势依然可期。
我们看到，在汽车“新四化”转型浪潮开启之前，车载摄像头险些霸占了车载光学市场主体。
我们认为在早期光学以传统研磨工艺为主的生产背景下，中国大陆已基本完成了镜头制造履历的原始积累，并开始了自身光学家当的布局以及工艺改进。
我们看好中国大陆供应链凭借自身精良的光学制造能力和履历，持续在车载摄像首领头子域深耕。
我们估量，环球单车均匀搭载摄像头个数有望从2021年的2.0颗上升到2025年的5.0颗，需求抬升值得期待。

发展方向#1：激光雷达家当尚处早期，光学硬件市场发达发展。
根据我们整理，光学硬件在激光雷达组成中霸占较为主要的家当地位，紧张聚焦于上游核心光学元器件领域，包含激光器（发射模块核心器件）、探测器（吸收模块核心器件）、传统光学零部件（发射、扫描、吸收模块均有涉及）等多个环节。
我们看好大陆供应链厂商基于较强生产力与供应链管控能力，快速入局激光雷达光学组件的生产；同时在激光器及探测器领域持续打破。
我们估量环球2025年车载激光雷达光学硬件的市场有望达到247亿元，对应2021-25年264%的CAGR。

发展方向#2：HUD市场迎升级拐点，光学助方案打破。
HUD能够较好提升驾驶员的人车交互体验。
据佐思汽研，HUD影像源+光学镜面的本钱占比达70%，是其制造的核心壁垒。
我们认为目前中国大陆厂商在上游光学镜面领域具备较强竞争力，同时积极发力DLP/LCOS投影技能以寻求打破升级，我们看好干系厂商持续布局以加速HUD升级进程。
我们估量环球2025年乘用车HUD光学硬件的市场有望达到150亿元 ，对应2021-25年56%的CAGR。

图表1：光学技能推动自动驾驶感知与座舱智能化双线并行

资料来源：头豹研究院，高工智能汽车，德州仪器官网，中金公司研究部

光学家当链逐渐完成德国-日本-中国***-中国大陆的环球布局，国产供应链零件制造履历丰富。
自19世纪末肖特、蔡司等有名光学企业在德国建立起，随着相机、望远镜、光学仪器、手机摄像等需求层出不穷，光学家当链在近2个世纪的韶光逐步形成了德国-日本-中国***-大陆的环球布局。
伴随着2018年海内手机品牌逐步开启光学微创新，我们看到大陆的光学零部件制造能力不断增强。
当下，在手机摄像面临短期升级瓶颈时，我们认为以汽车为紧张代表的智能终端正逐步开启新一轮光学微创新浪潮。
展望未来，我们看好中国大陆的光学干系零部件厂商凭借着精良的光学制造能力和履历，持续在光学领域深耕，赋能车载光学升级再上台阶。

图表2：光学家当须要环球协同

注：图中logo仅列示了部分企业，并非代表百口当链参与企业

资料来源：光电学堂，各公司官网，中金公司研究部

汽车智能化进展低于预期：目前汽车智能化仍处在早期阶段，硬件、打算平台、智能驾驶运用仍在发展，需密切关注渗透情形；

光学技能方案落地进度低于预期：若家当链创新动能放缓，或造成光学技能方案落地不愿定性增加。

以“光”赋能自动驾驶3D感测。
我们看到，自动驾驶技能正沿着智能化的路线快速迭代，个中激光雷达作为核心传感器之一，在3D建模、物体探测、速率探测等功能的实现方面均具有主要意义。
从功能模块角度拆分，我们认为激光雷达可分为发射、扫描、吸收和信息处理四大模块，并持续以“光”为主线赋能自动驾驶的3D感测落地：1）发射模块：由掌握单元驱动电路产生周期性脉冲旗子暗记，勉励源收到旗子暗记后输出电能，通过激光器（EEL/VCSEL/光纤激光器）和调制器两条路径进入光束掌握器完成电光转换，随后由发射光学系统发射固定脉宽的激光窄脉冲；2）扫描模块：发射模块发出的脉冲激光通过扫描系统实现周期性扫描探测；3）吸收模块：发射出的脉冲激光碰着目标物体后反射，被吸收光学系统通报至光电探测器（APD/SAPD/SiPM），并被转化为电旗子暗记；4）信息处理模块：在激光发射的同时，掌握单元也向脉冲测距电路发射计时起始旗子暗记，目标物体反射回的激光被吸收模块转化为电旗子暗记后，再经放大处理和数模转换，此时脉冲测距电路将根据处理后的电旗子暗记打算目标的间隔信息，并向掌握单元发送终止计时旗子暗记，从而完成一个周期内的事情流程。
我们看到，激光雷达通过周期往来来往式的发射-扫描-吸收-处理的模式，以激光为探测媒介，天生3D图像，完成环境感知的功能，赋能智能驾驶落地。

图表3：激光雷达事情事理及系统构成

资料来源：陈晓冬,张佳琛,庞伟凇等.智能驾驶车载激光雷达关键技能与运用算法[J].光电工程,2019,46(07):34-46.，Velodyne，汽车人参考，中金公司研究部

光学硬件涵盖激光器、探测器、传统光学零部件等多环节，组成激光雷达核心部分。
根据我们整理，光学硬件在激光雷达组成中霸占较为主要的家当地位，紧张聚焦于上游核心光学元器件领域，包含激光器（发射模块核心器件）、探测器（吸收模块核心器件）、传统光学零部件（发射、扫描、吸收模块均有涉及）等多个环节。
从在位厂商来看，我们认为：1）激光器：属发射模块核心部件，激光雷达运用中紧张分为EEL半导体激光器、VCSEL半导体激光器和光纤激光器三类，海内长光华芯、炬光科技、瑞波光电等紧张布局半导体激光器，光库科技、天孚通信则加码光纤激光器，Hamamatsu（滨松）、Lumentum等外洋龙头厂商在上述三大激光器领域均有所布局；2）探测器：为吸收模块核心部件，激光雷达运用中紧张分为APD、SPAD、SiPM三类，海内紧张玩家包括灵明光子、京邦科技、阜时科技、芯视界等未上市企业，外洋厂商如滨松、安森美等在该领域霸占主导地位；3）传统光学零部件：紧张分为“发射与吸收”和“扫描”两类。
细分来看，在发射与吸收模块，基于中国大陆厂商在光学加工方面的履历积累以及本身较为成熟的供应链，具备竞争力的厂商较多，目前已有包括舜宇光学、永新光学、蓝特光学、水晶光电、富兰光学等公司切入；在扫描模块，核心部件为MEMS微振镜等，滨松、意法半导体等外洋厂商仍处于第一梯队。
总结来看，我们认为，对付中国大陆厂商而言，目前在传统光学零部件领域具备较强的生产力与供应链管控能力，同时正积极切入发射真个激光器市场；而探测器领域仍处于早期发展阶段。

激光雷达扫描方案多点着花，光学硬件霸占紧张生产本钱。
我们认为，虽然在当下时点较难定论激光雷达的终极扫描方案，但从BOM角度看，光学硬件整体占比均处较高水平：1）机器式：以Velodyne 16 线机器激光雷达为例，根据汽车之心，其传统光学部件本钱占比在10%旁边，发射和吸收模块的二极管占比约75%；2）MEMS微振镜式：以905nm、EEL激光器方案为例，传统光学部件占比约10%旁边，发射和吸收模块的二极管占比约50%；3）棱镜式：以Livox Horizon为例，根据System plus Consulting测算，其发射和吸收器件本钱占比为7%和4%，传统光学部件的本钱占比为达到 54%。
整体来看，光学干系硬件在各方案激光雷达BOM总占比达到约60-85%。
展望未来，我们认为基于激光雷达本身的模块设计，光学将成为该传感器较难短缺的技能环节之一，赋能激光雷达持续升级。

图表4：激光雷达BOM本钱拆分

资料来源：汽车之心，System plus Consulting，中金公司研究部；注：激光二极管即为激光器，光电二极管即为探测器；图表中干系信息截至2022/2

图表5：激光雷达产品部分扫描方案事情事理

资料来源：汽车之心，Elektrotechnik & Informationstechnik《MEMS-based lidar for autonomous driving》（2018），中金公司研究部

激光器决定输出光束质量与功率，属发射模块核心部件。
激光器是利用受激辐射方法产生可见光或不可见光的一种器件，紧张由光学系统、电源系统、掌握系统和机器机构四个部分组成，个中光学系统紧张由勉励源（泵浦源）、增益介质（事情物质）和谐振腔等光学器件材料组成。
勉励源（泵浦源）为增益介质供应能量勉励，增益介质受激后产生光子从而天生并放大激光，谐振腔则是光子特性（频率、相位和运行方向）的调节场所，通过掌握腔内光子振荡来得到高质量的输出光源。
我们看到，作为终端设备的核心光学系统，激光器的性能每每直接决定激光设备输出光束的质量和功率，是发射模块中较为核心的部件。

图表6：激光器光学系统事情事理

资料来源：长光华芯招股解释书，中金公司研究部

图表7：半导体激光器分类及比拟

资料来源：长光华芯招股解释书，麦姆斯咨询，欧司朗半导体，中金公司研究部

从增益介质维度，激光器可分为光纤、气体、固体、半导体/准分子等多种类型的激光器。
个中半导体激光器根据谐振腔制造工艺的不同分为边发射激光器（EEL：Edge Emitting Lasers）和面发射激光器（VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）两种。
据Laser Focus World，2020 年环球半导体激光器市场规模整体约为67.24亿美元，估量未来将随着智能设备、消费电子、新能源、智能汽车等领域对激光器的需求稳步增长。

图表8：2019年半导体激光器占激光器市场收入约15%

资料来源：国际工业激光商业行情，中金公司研究部

图表9：环球半导体激光器市场规模

资料来源：Laser Focus World，长光华芯招股解释书，中金公司研究部

EEL方案先行，VSCEL量产可期。
激光器的性能与本钱是激光雷达商业落地的主要决定成分之一，从功率密度、温漂系数、光束质量、光谱宽度和生产本钱等维度来看：1）功率密度：由于VCSEL 垂直于大面积的衬底发射激光，导致功率被分摊，也是目前EEL运用更为广泛的主要缘故原由。
但据麦姆斯咨询，Lumentum已开拓出多结VCSEL以提升峰值功率，我们认为随着多结技能的不断发展，未来VCSEL激光器将能在长距激光雷达上得到更多运用；2）温漂系数：目前VCSEL激光器的温漂系数大约为0.07 nm/K，比较于EEL的0.3 nm/K，VCSEL能够较好减缓半导体光热效应导致的温漂征象；3）光束质量：EEL光源为非对称的椭圆形投射，发散角较大，而VCSEL光源为对称的正圆形投射，且发散角较小，光束形状和角度相对集中，光束质量更高；4）光谱宽度：由于滤光片在吸收激光时须要过滤掉特定波长（905 nm/1550 nm）以外的光，因此光谱宽度越窄意味着激光的抗滋扰性越强，信噪比也就越高。
目前VCSEL激光器的光谱宽度在1~2 nm旁边，低于EEL的3~8 nm，拥有较强的抗滋扰性；5）VCSEL垂直于衬底发射激光，更加适宜进行晶圆级制造和封测，同时VCSEL发射的正圆形光斑易于和可以量产的微型透镜整合，因此配套本钱更低。
我们认为，虽然目前激光雷达激光器方案因功率密度等缘故原由仍以EEL方案为主，但展望未来，随着VSCEL方案量产本钱的逐步下探以及多结技能的潜在发展，VSCEL或将成为更具吸引力的量产方案。

从消费电子到车：VCSEL供应链已具量产先例，车载领域运用值得期待。
回顾过去，iPhone X 2017年推出的人脸识别功能令VCSEL技能步入消费电子运用，一定程度上扩大了家当规模：在发射端模组中，VCSEL作为激光源发射特定波长的近红外光（808 nm/850 nm/940 nm），经由光束整形器（含光学扩束元件、准直元件）、DOE衍射光栅等形成特定的光学图案助力人脸识别功能的实现。
我们认为，手机真个运用在过去已经为VCSEL产品的量产运用奠定了较好的供应链根本；只管VCSEL目前受限于功率密度不高未能在长距激光雷达上得到广泛运用，但若VCSEL能够顺利打破发射功率的瓶颈，其在车载激光雷达领域的大规模量产将值得期待。

图表10：VCSEL激光器在iPhone X 3D感知中的运用

资料来源：长光华芯招股解释书，Viavi，苹果官网，中金公司研究部

半导体激光器仍为激光雷达厂商主流选择，未来降本趋势下光纤激光器[1]渗透率有望提升。
短中期维度看，我们认为基于半导体激光器（EEL及VSCEL）较为成熟的技能和可控的本钱水平，将成为当下激光雷达厂商激光器方案的主流水平。
从长期维度看，我们认为光纤激光器或将成为新的可选方案之一，渗透率提升可期。
半导体激光器发射波长普遍为905nm，而光纤激光器紧张适用于1550nm波长的激光雷达，相较905nm而言对人眼侵害较小，且探测间隔更远（>250m）。
但由于自身的热管理，以及需配套利用InGaAs衬底的探测器，导致综合本钱较半导体激光器比较仍处高位。
根据IHS Markit数据，2019年905nm（较多采取半导体激光器）和1550nm（较多采取光纤激光器）的一个激光收发组件的价格分别为$4~20和$275，并估量到2025年分别为$2~10和$155。
展望未来，半导体激光器领域，我们仍旧看好VSCEL方案逐步实现对EEL方案的替代，但长期视角下，随着产品技能和供应链的不断成熟以及综合本钱的下探，光纤激光器或将同样成为雷达厂商的可选方案之一。

探测器决定光电转换的效率，属吸收模块核心部件。
激光雷达探测器是利用光电效应将光旗子暗记转化为电旗子暗记的半导体器件；当有光照时，携带能量的光子在反向电压的浸染下产生光电流，从而完成光电转换。
基于探测器本身光强与光电流成正比的特性，我们认为探测器对光的灵敏度直接决定了其能否高质量地吸收光旗子暗记，是激光雷达吸收模块中的核心部件。

按照事情事理的不同，探测器可以划分为PIN PD（光电二极管）、APD（雪崩光电二极管）、SPAD（单光子雪崩二极管）和SiPM（硅光电倍增管）四类。
基于探测器技能特点，展望未来，我们建议投资人关注探测器由APD向SPAD/SiPM演进的趋势：

►APD（雪崩光电二极管）：当前ToF激光雷达的主流方案。
APD相较传统光电二极管PD增益效果最高达100倍，且技能较为成熟，是当前激光雷达厂商的主流探测器方案之一。

►SPAD（单光子雪崩二极管）：相较APD探测更为灵敏；器件破坏风险仍待考量。
我们看到，SPAD由事情在盖革模式下的APD阵列组成，增益能力比较APD可提升1万倍，在低功率运行下也能实现较远的探测间隔。
但由于较高的雪崩电流会增加器件破坏的风险，因此须要引入淬灭电路进行保护，从而提升了电路设计的难度，带来了较高的生产本钱。

►SiPM（硅光电倍增管）：增益能力与SPAD相称，探测间隔进一步提升。
该方案由并联后的SPAD阵列组成，能够担保在较低的电压下进一步提升探测间隔。
针对SiPM，目前碰着的诉求最多的是PDE（光子探测效率）的提升问题。
我们看好SiPM方案在未来激光雷达小型化和阵列化的趋势下持续提升渗透率。

图表11：激光雷达探测器分类

资料来源：滨松官网，中金公司研究部

基于探测器材料，我们看到Si探测器仍霸占主流，未来家当并购趋势或加速InGaAs量产进程。
按照材料的不同，探测器可分为Si（硅）、Ge（锗）、InP（磷化铟）、InGaAs（铟镓砷）、InGaAsP（铟镓砷磷）等种类，个中Si探测器能较好地吸收905nm激光，与目前主流的半导体激光器形成适配，且Si作为常见的半导体材料，在价格、技能、供应链等方面都已经较为成熟。
但我们认为，若未来1550nm激光发射器能够成为主流，出于适配考虑，能够有效吸收1550nm激光的InGaAs探测器将具备更大发展潜力。
现阶段来看，InGaAs材料由于价格昂贵，仅有日本的三菱电机、昭和电工和美国的MACOM等少数供应商，高昂的本钱是限定其大规模运用的紧张缘故原由之一。
但据麦姆斯咨询，Luminar在2017年、2021年分别收购了专注于InGaAs探测器芯片设计和制造商Black Forest Engineering（BFE）、OptoGration公司，我们认为由此带来的技能整合或将有利于加快办理InGaAs的本钱痛点，从而驱动其大规模量产的早日落地。

国产厂商积极切入，光学加工know-how积累赋能激光雷达转型。
根据我们整理，激光雷达所涉及的传统光学零部件紧张分布于：1）发射光学系统，包含反射镜、转镜/棱镜、准直镜、扩散片和分束器等；2）吸收光学系统，包含透镜、窄带滤光片和分束器等；3）扫描系统，包含MEMS微振镜和扫描镜等；4）其他，包含制造镜头用的玻璃非球面镜片、用于外饰的光学视窗如保护罩等。
光学元组件一样平常由激光雷达整机厂自主研发设计，光学厂商卖力生产加工。

图表12：激光雷达光学零部件部分供应商产品布局

资料来源：各公司官网，公司公告，中金公司研究部

我们认为，目前海内供应商紧张可分为三类：1）传统的光学元器件厂商，如舜宇光学、永新光学等，产品线基本覆盖发射和吸收模块的核心光学零部件；2）部分光通信厂商，由于光通信镜片与激光雷达光学元件加工工艺相似，家当链公司正等凭借干系的技能积累延伸拓展至激光雷达领域；3）微纳传感器厂商，如知微传感、微奥科技等针对激光雷达扫描领域，推出了MEMS微振镜及扫描模组等产品。
我们认为，激光雷达传统光学零部件与手机、生物识别及IoT领域光学零部件存在通用性，凭借大陆供应链较为成熟的know-how积累及研发团队支持，我们看好在该环节有更多的大陆光学家当链公司入局激光雷达领域，赋能汽车持续智能化转型。

我们估量2025年环球车载激光雷达光学硬件市场规模有望达到247亿元。
结合对不同自动驾驶等级渗透率、不同车型单车均匀搭载激光雷达数量的预测，我们估量 2025年环球前装车载激光雷达市场规模有望达到889亿元。

►关键假设：在不同技能路径下，发射单元、吸收单元、光学零部件占车载激光雷达业务本钱的比重有所差异。
展望 2025年，我们估量：1）发射单元占本钱比重约为10%-30%，激光雷达整机制造环节的毛利率为40%-60%；2）吸收单元占本钱比重约为10%-30%，激光雷达整机制造环节的毛利率为40%-60%；3）光学零部件占本钱比重约为10%-15%，激光雷达整机制造环节的毛利率为30%-40%。

►中性假设情形下（发射单元占本钱比重20%，整机毛利率50%；吸收单元占本钱比重20%，整机毛利率50%；光学零部件占本钱比重12%，整机毛利率35%）：我们估量2025年环球车载激光雷达光学硬件的市场有望达到247亿元 ，对应2021-25年264%的CAGR。

图表13：测算关键假设

资料来源：中金公司研究部

图表14：车载激光雷达光学硬件市场测算

资料来源：中汽协，中金公司研究部

HUD提升智能驾驶交互体验，光学组件赋能HUD加速升级。
我们看到，HUD不仅让驾驶员无须在行车过程等分散精力去关注仪表盘信息，更能进一步供应实时导航、赞助驾驶、夜视/雨雾增强提示以及影音娱乐等功能，能够较好提升驾驶员的人车交互体验。
从事情事理来看，影像源的图像经光学镜面反射后投影至挡风玻璃，终极进入人眼。
据佐思汽研，影像源、光学镜面、挡风玻璃等其他组件的本钱占比分别为50%、20%、30%，个中影像源+光学镜面的本钱占比达约70%，是HUD的核心组件。
展望未来，我们认为，产品运用从最初的C-HUD渗透至如今的W-HUD，乃至部分高端车型开始搭载AR-HUD，技能升级的背后是汽车座舱智能化的发展诉求，我们看好可以与ADAS更深领悟的AR-HUD在降本趋势下得到更多运用，个中光学硬件将作为HUD的主要组成部分持续赋能汽车的智能化转型。

图表15：HUD发展进程回顾及当前方案分类

资料来源：新思界家当研究中央，盖世汽车研究院，华阳集团官网，中金公司研究部

图表16：HUD事情事理及本钱拆解

资料来源：佐思汽研，中金公司研究部

影像源和光学镜面等上游光学元器件构成HUD制造核心壁垒。
根据我们整理，HUD家当链可划分为上游元器件、中游整机制造和下贱运用车企，个中光学硬件在上游环节霸占主要地位。
从在位厂商来看：1）影像源：紧张分为光源、成像芯片和投影设备PGU，个中外洋厂商欧司朗和德州仪器TI在光源和芯片领域霸占较强的家当链地位；PGU领域，LCD方案为当前较为成熟的量产方案，以京东方、深天马和索尼为代表的厂商均拥有较强的技能实力，DLP方案由TI霸占领先地位，海内厂商如锐思华创和一数科技则在激光MEMS和LCOS投影方案上布局较深；2）光学镜面：紧张分为自由曲面镜和光波导镜面，大陆厂商凭借深厚的履历积累和成熟的供应链能力节制较强话语权。
总结来看，我们认为目前大陆厂商在上游光学镜面领域具备较强竞争力，同时积极发力LCOS技能以寻求投影方案打破升级，我们看好干系厂商在PGU等关键领域的持续布局以加速家当链的国产化进程。

图表17：HUD光学硬件家当链梳理

资料来源：各公司官网，艾邦汽车，高工智能汽车，佐思汽车研究，中金公司研究部；注：图表中干系信息截至2022/5/22

在《智能座舱#1：车载显示新风向，HUD迎拐点》中，我们对当前HUD的投影方案已经进行过梳理，从技能维度看，紧张可分为LCD、DLP、激光扫描MEMS、LCOS投影等技能。

短期维度看，DLP技能有望逐步渗透传统LCD市场，实现更优投影效果。
我们看到，LCD投影作为较为成熟的技能品类，在W-HUD前装市场被广泛利用，但由于其技能方案本身存光芒衰减的局限，导致成像效果相对一样平常。
比拟之下，DLP方案通过掌握核心部件DMD芯片上50-130万个微型镜片的迁徙改变来反射光芒完成投影，提升成像性能的同时可实现5米以上的成像间隔，能够较好知足HUD在较宽视场角下的事情场景，与AR-HUD实现高适配性。
展望未来，虽然当前DLP方案因须要针对不同的挡风玻璃定制高精度的反射镜而致使本钱较高，但我们认为随着AR-HUD产品渗透率的逐步提升，DLP投影有望成为车厂所选的主流技能方案之一。

中长期维度看，MEMS方案存耐温短板；LCOS成像上风明显，或与DLP方案双线并行。
虽然当前DLP投影为AR-HUD厂商的主流选择，但我们同样不雅观察到MEMS以及LCOS方案的落地正逐渐映入大众眼帘。
从MEMS方案看，其通过MEMS扫描振镜扫过显示区域时，RGB彩色激光二极管同步施以脉冲，将图像直接投射于挡风玻璃上，担保成像质量的同时更能大幅简化光学系统。
但由于激光二极管本身对付温度的敏感性，我们认为对MEMS的实际落地将产生限定；从LCOS方案看，其本身是一种基于反射式的微型矩阵液晶显示技能，比较TFT-LCD和DLP，LCOS具有光利用效率高、分辨率高档上风。
虽然当前该方案受限于良品率较低、配套家当链不成熟等问题，仍难以在量产车型上得到运用，但我们看到，以华为、一数科技为代表的海内厂商正逐步入局LCOS技能在HUD上的运用研发。
中长期维度看，伴随着技能良率的提升以及本钱的下探，我们看好LCOS与DLP方案双线并行，赋能HUD持续提升人机交互体验。

图表18：HUD投影技能事理与技能比拟

资料来源：高工智能汽车研究院，中金公司研究部

详解LCOS技能：量产短板有待打破；远期有望赋能全息AR-HUD逐步落地。
LCOS方案成像效果优秀，然仍存量产瓶颈。
LCOS硅基液晶常日由上而下包含7层构造：盖玻片（保护和密封系统）、透明电极（与硅层和液晶体共同构成电路）、对位层（使液晶层准确勾引光芒）、液晶层（用于掌握到达反光涂层并许可反射回去的光量）、反光涂层（用于反射入射光）、硅层（利用来自设备像素驱动器的数据来掌握液晶体）、印刷电路板（显示器基底层，将指令和电力传送给设备）。
我们认为，LCOS实质上属于新型的反射式Micro LCD投影技能，能够提高光利用率，从而实现更大的光输出和更高的分辨率，并且在色彩、比拟度等方面均可以与DLP方案相比拟，但我们同样看到LCOS方案在量产环节仍旧存在一些问题：

►液晶封装良品率较低：液晶封装对设备和工艺哀求较高，但当前采取LCOS方案的AR-HUD产品渗透率仍较低，缺少充足的LCOS封装产能，因此良品率较低，成本相对较高；

►家当链配套不完善：LCOS需利用激光光源，但目前能知足车规级哀求的厂商仅有欧司朗、AMS等少数国外企业，上、中、下贱厂商的互助亟待加强。

图表19：LCOS硅基液晶构造

资料来源：智能汽车俱乐部，中金公司研究部

LCOS赋能AR-HUD由多层式向光场式、全息式方案演进，虚实领悟更上一步台阶。
据佐思汽车研究，AR-HUD紧张分为多层式、光场式和全息式三类，现阶段已经落地的产品基本为多层式方案，即近层图像显示速率、能耗等常规信息，远场AR图像层显示路径导航和车道偏离等警告信息，仍非真正意义上的3D AR-HUD。
而光场式和全息式方案，通过光学系统和算法体系，可以真正实现虚拟和实景道路的进一步领悟，实现3D AR-HUD落地。

详细到投影方案上，我们认为成像性能更优的LCOS技能是帮助3D AR-HUD实现产品落地的关键之一。
LCOS根据液晶材料的不同划分为振幅型和相位型，个中相位型，即LCOS-SLM（Spatial Light Modulator，空间光调制器）, 通过调节液晶分子的排列，只改变光的相位信息，不影响光的偏振状态和强度，从而达到更高的光输出，可以用来实现3D全息显示。
我们看好AR-HUD在LCOS-SLM技能的加持下逐步从多层式过渡到3D式，加速人车交互体验升级。

图表20：LCOS-SLM提升动态3D全息AR-HUD实现度

资料来源：艾邦智造，高工智能汽车，中金公司研究部

LCOS方案在位厂商持续增长，国产化进程有望加速。
在AR-HUD发展浪潮的推动下，我们看到干系厂商在LCOS方案落地上均取得了积极进展：在LCOS芯片领域，豪威科技、南京芯视元、上海慧新辰等均推出了车规级产品；同时，华为、一数科技等企业可供应LCOS AR-HUD整体办理方案，据高工智能汽车，一数科技的AR-HUD在产品性能已经部分超越了市场上主流的DLP竞品。
我们认为，人车交互的智能化正逐步催生了AR-HUD的需求，驱动干系厂商在研发、生产等方面持续发力，我们看好家当向上的趋势逐一办理久存的发展痛点，同时为家当链带来更多的投资机遇。

自由曲面镜提高成像质量，国产厂商制造壁垒深厚。
我们看到，采取传统三重反射的HUD，其光学镜面系统包含两块自由曲面反射镜，用于适配汽车前挡风玻璃以抵消图像畸变。
为了提高成像质量，自由曲面镜的制造对面型加工精度、表面粗糙度均有较高哀求。
我们认为，自由曲面镜的制造壁垒在于光学冷加工的履历积累，为大陆供应链传统制造上风，我们持续看好国产光学零部件厂商凭借精密加工履历构筑制造壁垒。

图表21：全息光波导技能

资料来源：智能汽车俱乐部，中金公司研究部

全息光波导简化HUD体积，国产厂商积极布局卡位。
我们看到，随着对HUD成像哀求的逐步提升，自由曲面镜的尺寸也在相应提高，导致HUD整机体积的变大。
为理解决这一难题，光波导技能被部分HUD厂商采取，其通过一块具有光学纳米构造的板材，直接将PGU发出的光源信息投射到挡风玻璃上，省略掉三重反命中的前两重，对HUD体积有较大幅简化。

图表22：光波导方案技能路线总结一览

资料来源：Rokid Lab，中金公司研究部

注：(a) 几何式光波导：“半透半反”镜面阵列的事理示意图, (b) 衍射式光波导：表面浮雕光栅的事理示意图， (c) 衍射式光波导：全息体光栅的事理示意图。

根据耦合器件，我们认为光波导方案分为几何光波导和衍射光波导方案：

►几何光波导：耦出部分由一系列半透半反镜面组成，镜面嵌入到玻璃基底并与传输光芒形成特定角度，每个镜面会将部分光芒反射出波导进入人眼。
由于几何光波导采取传统几何光学设计理念、仿真软件和制造流程，没有涉及微纳米级构造，因此成像效果较好，但是须要完成多片光学玻璃切割、铣磨、胶合、抛光，在量产性和良率方面存在较大寻衅。

►衍射光波导：可进一步划分为表面浮雕光栅波导和体全息光栅波导，相较于几何光波导，光栅的设计和生产更具灵巧性，可量产性和良率更高，发展性巨大。
我们认为，衍射光波导量产技能难点长期有望得到办理，并成为下一代AR成像技能的升级方向。

我们把稳到，衍射光波导中的全息技能，通过嵌合到挡风玻璃中的全息薄膜即可成像，进一步优化硬件构造。
据AR-HUD制造商WayRay表示，其已与汽车玻璃领先企业AGP-E-Glass联合开拓了一款全息挡风玻璃，成功将全息光学元件集成到挡风玻璃的夹层中，据此推出的全息AR-HUD在体积、成像性能等方面均超越了现有方案。
展望未来，我们看好海内传统光学零部件厂商和光波导初创企业的积极互助以推动全息AR-HUD的持续发展。

我们估量2025年环球乘用车HUD光学硬件市场规模有望达到150亿元。
结合对不同乘用车C-HUD、W-HUD、AR-HUD渗透率以及各技能方案单价的预测，我们估量2025年环球乘用车前装HUD市场规模有望达到349亿元。

►关键假设：在不同技能路径下，影像源、光学零部件占HUD业务本钱的比重有所差异。
展望 2025年，我们估量：1）影像源占本钱比重约为40%-60%，激光雷达整机制造环节的毛利率为30%-50%；2）光学零部件占本钱比重约为15%-25%，激光雷达整机制造环节的毛利率为30%-40%。

►中性假设情形下（影像源占本钱比重50%，整机毛利率40%；光学零部件占本钱比重20%，整机毛利率35%）：我们估量环球乘用车HUD光学硬件的市场有望达到150亿元 ，对应2021-25年56%的CAGR。

图表23：环球乘用车HUD光学市场测算关键假设

资料来源：中金公司研究部

图表24：环球乘用车HUD光学硬件市场测算

资料来源：汽车工业协会，高工智能汽车研究院，佐思汽研，中金公司研究部

在《光学系列深度#1：AIoT时期开启，光学赋能终端持续升级》中，我们对付车载摄像头的需求、制造壁垒、供应链进行了剖析。
站在当下时点，我们将对镜头制造工艺、整车厂与打算平台的绑定程度、单车搭载摄像头数量进行进一步磋商，重申对付车载摄像头市场需求扩容的看好。

模造玻璃仍为车载摄像头主流制造工艺。
车载光学中，模造工艺通过预成形品可以直接压制成品，是目前较适宜大规模量产的玻璃镜片制造技能，被国内外紧张玻璃镜片生产厂商所采取。
虽然当前部分高端模造玻璃仍由豪雅光学等外洋厂商供应，但我们看到，基于大陆供应链在光学冷加工的履历积累，包括舜宇光学、蓝特光学、联创电子等厂商正积极切入模造玻璃制造家当链。
展望未来，基于模造玻璃工艺的高可靠性和高成熟度，我们认为短期仍将是多数厂家的主流选择，同时我们也积极看好大陆供应链逐步提升模造玻璃自给率。

WLG晶圆级工艺车载尚未遍及，初试量产未来可期。
WLG通过玻璃晶圆加工工艺实现一模多穴，具有同等性好、进光量更大、色散更低等上风。
虽然当前该工艺受限于定制化产品占主导、良率仍处爬坡等成分，尚未实现大规模放量，但我们看好随着WLG项目的逐步落地和技能的成熟，晶圆级工艺有望在高性能哀求的车载镜头上进一步遍及。

图表25：车载摄像头制作工艺比拟

资料来源：盖世汽车，豪雅光学官网，Heptagon官网，中金公司研究部

群雄逐鹿车载AI芯片市场，软硬件领悟算法或是未来竞争重点。
我们看到，目前车载AI芯片市场的竞争格局尚不明晰，根据我们整理，目前主机厂与打算平台仍未完备绑定。
我们认为，在自动驾驶行业发展初期，由于Mobileye EyeQ 系列产品能够帮助自研能力相对欠缺的主机厂实现较快量产，得到了较多车企青睐；但由于Mobileye将芯片和算法捆绑发卖，导致主机厂在自动驾驶上参与度较低，致使部分车企开始变更打算平台方案。

根据我们整理，我们看到：1）蔚来、小鹏、空想等新势力车厂在改换打算平台方案时更方向于选择互助模式开放，且芯片算力较强的第三方厂商英伟达；2）宝马、长城等传统汽车品牌商则转向高通；3）此外，我们也把稳到，特斯拉选择自研、华为推出MDC打算平台供应自动驾驶全栈式办理方案。
站在当下时点，我们认为算力堆叠或成为第三方打算平台的紧张竞争要素之一；展望未来，我们认为竞争重点或将由纯挚的算力堆叠逐步向软硬件结合的生态构建转移，从而达到硬件、软件与算法的高度耦合，因此英伟达、高通、Mobileye、地平线、黑芝麻、华为等厂商仍将持续推进技能进步，以钻营与整车厂的深度绑定。

图表26：主流车型自动驾驶平台的演进

资料来源：各公司官网，太平洋汽车，智能汽车俱乐部，盖世汽车，中金公司研究部

智能驾驶发达发展，车载摄像头增长动能明确。
随着智能驾驶的发达发展，我们认为不仅使得成像类镜头的需求从后视拓展至环视、侧视，更催生了前视、舱内监控等代价量更高的感知类镜头的需求，为市场注入了强劲的增长动能。
通过梳理了目前主流车型的车载摄像头搭配情形，我们创造：1）以特斯拉、蔚小理为代表的新势力车企摄像头搭载数量较为激进，基本在10颗以上，个中小鹏G9配置了最多的13颗；2）传统车企积极跟进，海内吉利、上汽、北汽等纷纭推出新能源子品牌，搭载数量都在10颗以上，个中吉利极氪拥有业内最多的15颗摄像头；国外如奔驰、宝马、丰田、本田等品牌也将部分车型的配置数量提升到10颗旁边。
我们认为，搭载数量的增长并不是大略的硬件堆叠，而是为了更好地匹配智能驾驶的哀求。
展望未来，我们依然看好车载摄像头市场较为明确的扩容需求，助力L3+级智能汽车的持续渗透。

图表27：主流车型摄像头搭载情形

资料来源：各公司官网，太平洋汽车，智能汽车俱乐部，盖世汽车，中金公司研究部

与摄像头结合推动车灯智能化升级，ADB大灯方案有望持续渗透。
回顾过去，我们看到传统车灯行业受光源技能创新推动，实现了从卤素灯、氙气灯到LED光源的不断打破。
展望未来，我们看好传统车灯在光源技能不断打破的根本上，与车载摄像头感知相结合，实现车灯探照的智能化升级，赋能ADAS系统更好于整车行业落地：在车灯行业，ADB（Adaptive Driving Beam）属于一种智能远光系统，能够通过前置摄像头所采集到的信息对来车的位置与间隔实现判断，以智能调度灯光照射区域。
我们认为，ADB大灯方案相较传统车灯能够有效避免来车炫光，在一定程度上保障会车时的安全性。
虽然当前ADB大灯方案渗透率仍处低位，但伴随着2020年大众迈腾首次正式搭载32像素ADB大灯，我们看到ADB大灯方案逐步由德系豪华车型向传统主流车型渗透，同时也从侧面反响ADB大灯本钱或有所下探。
基于当前整车智能化的转型趋势以及单车搭载前置摄像头较为明确的趋势，我们建议关注前照大灯由传统方案向ADB方案的不断演进。

图表28：搭载ADB系统的大灯能够通过识别前置摄像头采集的信息实现智能远光照明

资料来源：CSDN，中金公司研究部

从详细运用来看，车载摄像头紧张分为两类：为驾驶员显示车辆周边图像信息的视觉运用做事以及为采集系统决策所需信息的感知运用做事。

►感知运用做事(Sensing)：包括座舱外的车道偏离预警、前向碰撞预警、行人碰撞预警、交通标志识别，以及座舱内的驾驶员监控系统等功能。
我们看到，在感知运用领域，车载摄像头是采集外界信息的主要媒介，赋能车与环境的持续交互。

►成像运用做事(Viewing)：包括360°环视影像及停车赞助等功能。
在成像运用领域，我们认为车载摄像头为驾驶员供应多样角度不雅观察车体，或将有效保障驾驶质量。

结合对自动驾驶技能渗透率以及各级别自动驾驶方案下单车搭载感知类与成像类摄像头数量的预测，我们估量，环球单车均匀搭载摄像头个数有望从2021年的2.0颗上升到2025年的5.0颗，行业需求增长动能值得期待。

图表29：单车搭载摄像头数量（根据自动驾驶等级分类）测算假设

资料来源：中金公司研究部

图表30：环球单车均匀搭载摄像头个数

资料来源：TSR，Yole Development，万得资讯，中金公司研究部

[1] 根据炬光科技招股解释书，光纤激光器指以掺有激活粒子的光纤为激光介质的激光器，常日以半导体激光器作为能量泵浦源 （以半导体激光器发出的光，泵浦光纤增益介质产生光）。
本文光纤激光器即指以光纤为激光/增益介质的激光器。

本文摘自：2022年5月25日已经发布的《光学系列深度#3：智能驾驶浪潮迭起，车载光学创新可期》

贾顺鹤 SAC 执业证书编号：S0080121070403

黄天擎 SAC 执业证书编号：S0080121070283

李诗雯 SAC 执业证书编号：S0080521070008 SFC CE Ref：BRG963

李澄宁 SAC 执业证书编号：S0080522050003

温晗静 SAC 执业证书编号：S0080521070003 SFC CE Ref：BSJ666

彭 虎 SAC 执业证书编号：S0080521020001 SFC CE Ref：BRE806