车载摄像头VS激光雷达——智能驾驶下的千亿赛道
最新更新时间：2022-02-24
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导读
单车摄像头的需求量将随自动驾驶技术等级升高而不断增加，我们推算全球汽车CIS 未来或冲击百亿美元市场空间。ADAS 将带动车载镜头高速发展。根据Roland Berger预测，2025 年全球仅有14%车辆不具备ADAS，同时我们预计到2025 年单车搭载镜头数量将达到7-9 目。 理想 ONE 在摄像头的配置方面要略显逊色，挡风玻璃上两颗摄像头仅有一颗单目摄像头参与辅助驾驶感知，另一颗为道路信息收集摄像头，还有4 颗构成360 度环视的摄像头。小鹏汽车定义 P7 为L2.5 驾驶，拥有同行中最多的 14 个摄像头数量。
激光雷达：高等级自动驾驶必备传感器。在类似于隧道，车库等弱光的环境，通过摄像头的算法实现L3 甚至更高等级的自动驾驶在技术原理上存在一定的缺陷，而激光雷达则可以有效解决。根据TrendForce 的数据，未来车载激光雷达将是激光雷达的主要应用场景，2020 和2025 年市占率分别为60.0%和83.0%，其市场规模将从2020年的4.09亿美元上升至2025年的24.34亿美元，年复合增长率为42.9%。
来源：国盛证券研究所
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01
车载CIS——智能驾驶下的千亿赛道
环境感知是实现自动驾驶最关键的环节之一，环境感知的核心是传感器（sensor），目前主要的传感器分为两种，摄像头和雷达。区别在于摄像头是通过第三方发射波（光）感知信息，而雷达是通过自己发射波来感知信息。雷达根据探测距离、分辨率的不同，分为超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达（LiDAR）。
激光雷达具有测距远、分辨率高的优点，但价格昂贵；毫米波雷达体积小，天气适应性较强，成本较激光雷达低很多，主要分为 24GHz 和 77GHz/79GHz，后者测距更远，制造工艺难度更大，其局限性在于对静止物体的分析精度不够；摄像头成本最低，但易受天气影响，且需要复杂的算法支持工作。根据Yole，2025 年ADAS 摄像头模组市场规模有望达81 亿美元。
智能汽车迭代升级势不可挡，汽车为未来CMOS 图像传感器高增速市场。车载摄像头最初主要应用在倒车系统中，随着 5G 商用落地以及ADAS（Advanced Driving Assistance System，高级驾驶辅助系统）快速普及，汽车加速智能化步伐，感知技术作为自动驾驶技术发展的一大核心，催化车用图像传感器迎来量价齐升。
根据 Omdia，预计2020-2030年，汽车摄像头及工业视觉将成为图像传感器增速最快的两大下游领域，其中汽车十年间年均复合增速预计将能达到近 20%之高。
造车新势力摄像头配备更加激进，有望加速CIS 上车进程。造车新势力在推动技术变革上一向表现出更加积极地姿态，与传统车企渐进式提升自动化水平不同，蔚来等造车新势力多采用“一步到位”的技术发展路线，跳过 L1、L2 级，加速推进L3、L4 车型量产上市，自然的，其在自动驾驶传感层的上也领先一步，率先“安排”更多数量摄像头“上车”。
从统计情况来看，同为 L3 级别的奥迪 A8 和奔驰 S 配备摄像头分别为 5 及 6 个，而“造车新势力”特斯拉、蔚来、理想、小鹏的 L2+级别自动驾驶汽车配备摄像头数量大都在 8 个以上，蔚来最新发布的 L4 级别豪华车型ET7 搭载 11 颗 800 万像素摄像头，索尼概念电动车 Vision-S 更是搭载了 18 个摄像头。
车载CIS 呈现出向高分辨率发展的趋势，价值量有望不断提升。L1-L2 低水平的智能汽车对 CIS 的分辨率要求并不高，而随自动驾驶等级提升，汽车所承担的驾驶任务更加复杂，无论从功能还是安全方面考虑，都需要其能够实现更高的物体辨识准确度，这意味着汽车要采用更高分辨率的 CIS。
根据 TSR，目前VGA 和200 万像素CIS 仍为车用CIS出货的主流，但未来 200 万像素及以上 CIS 占比将加速提升，预计至 2023 年 200 万像素和 500 万及以上像素CIS 出货量将分别达到10.42 亿颗和 1.54 亿颗。
长期来看，自动驾驶为汽车行业发展大趋势且应用推广不断加速，车载CIS 为潜在百亿美元大市场。目前汽车图像传感器均价约为 4-5 美元，类比手机市场发展趋势，我们认为未来车载摄像头高端化也将能带动 CIS 价值量逐渐提升。
根据我们测算，2020 年全球汽车CIS 市场规模为12.2 亿美金，到 2025 年有望达到54 亿美金，CAGR 34.7%。长期来看我们假设每年全球汽车产量在 8000 万到1 亿辆之间，未来汽车平均搭载 13 个摄像头的情况下，CIS 单车价值量有望超过 100 美元，推算下来，全球汽车图像传感器市场空间将达到近100 亿美元！
豪威耕耘汽车CIS 芯片逾15 年，现已跻身全球TOP2 供应商，2021 年占据全球29%的市场份额。豪威从 2008 年即开始量产第一颗车用图像传感器，先于 Sony 10 年开启汽车领域的布局，2009 年实现了第一代高动态范围分离像素技术（Split Pixel）的量产，随后在 2012、2016 年完成两轮Split Pixel 技术迭代，2018 年豪威实现第一代Deep Well像素架构的 CIS 量产，第二代也于随后的 2019 年问世。
目前其多款解决方案已广泛应用于后视摄像 (RVC)、全方位视图系统 (SVS)、摄像机监控系统（CMS）、ADAS（驾驶辅助系统）、e-Mirror（电子后视镜）和 DMS 等车载系统，下游客户涵盖奔驰、宝马、奥迪、通用等主流车厂。
豪威目前已推出多款基于领先的 Nyxel®近红外(NIR)技术、LFM 及 PureCel®Plus-S 堆叠像素架构技术的车用 CIS 产品，在动态范围表现、LFM 性能、功耗等方便表现优异。有望顺未来汽车赛道高增之势实现份额提升。
➢ 2022 年 1 月 15 日，豪威集团演示 OX08B40，首款用于汽车前视摄像头系统的800 万像素图像传感器系统。该概念演示向世界描绘了未来L4 甚至L5 的车载传感器，该传感器将提供更高的图像质量，并且最高可达 4K/2K 分辨率，应用于汽车前视，将大幅增加车辆的安全性。
➢ 2021 年5 月19 日，豪威科技发布高性能 OAX4000 ASIC 图像信号处理器，是用于公司 HDR 传感器的配套 ISP，旨在提供具有全处理 YUV 输出的完整多摄像头查看应用解决方案。其能够处理多达四个 140dB HDR 摄像头模块，具有业界领先 LED闪烁抑制(LFM)功能和 800 万像素高分辨率。产品支持多种滤色器阵列(CFA)模式，包括 Bayer、RCCB、RGB-IR 和RYYCy。此外，OAX4000 与上一代产品相比，功耗低 30％以上。适用于多种汽车应用，包括环视系统、电子后视镜、车内和自动驾驶摄像头。
➢ 2020 年 6 月 2 日，豪威科技发布 OX03C10，是全球首款集 3.0um 大像素、140dB高动态范围(HDR)和业内优质 LFM 功能于一体的汽车图像传感器，可确保后视、环视、摄像头监控系统 (CMS) 和电子后视镜等汽车观测应用达到高图像质量。
➢ 2020 年 5 月 19 日，豪威科技发布 250 万像素的 ASIL-B 等级传感器OX03A2S，为汽车行业首款搭载Nyxel®近红外(NIR)技术的图像传感器，专为外置成像应用设计，可用于车身周围 2 米内的弱光甚至无光环境，还可通过提高灵敏度提高明亮环境下的 RGB 图像捕捉性能。
CCC 模块助力全球最小汽车摄像头。2020 年 6 月，豪威推出全球首款汽车晶圆级摄像头，OVM9284 CameraCubeChip™模块，是全球最小的一款汽车摄像头，可为驾驶员监控硬件提供一站式服务，在无光环境中具有优质成像性能。
这款 100 万像素模块具有 6.5x6.5mm 的紧凑尺寸，使其能够将模块安装在车内驾驶员难以察觉到的地方。此外，该模块在所有汽车摄像头模块中有着低功耗，比性能接近的竞品低 50％以上，因此能够在很小的空间和低温下连续运行，实现高图像质量。
02
ADAS 加速渗透，车载摄像头产业深度受益
新能源汽车加速渗透，车载镜头应用广泛
车载摄像头在汽车领域应用广泛。从早期用于行车记录、倒车影像、泊车环视逐步延伸到驾驶员记录、停车辅助、夜视、座舱监控以及ADAS 辅助驾驶等功能。根据摄像头位置的不同，可以将摄像头分为前视觉、后视、环视、侧视以及仓内摄像头。
车载镜头产品使用环境复杂，“车规级”镜头要考虑光学焦平面的稳定性、光学焦平面和相机的热补偿，以及部分产品可靠性的损伤等多方面的要求，所以耐用性参数要高于智能移动设备用摄像头，同时汽车产业供应链封闭且形成较为稳定的供应体系，产品进入时认证周期又比较长，行业壁垒也相对较高。
车载镜头势头强劲，未来有望深度利好产业链相关公司。我们以舜宇光学的车载镜头出货量为例：舜宇光学在 2021 年全年累计出货车载镜头6798.0 万件，较去年同期同比增长 21.02%。2022 年1 月，舜宇光学车载镜头出货 752.7 万件，同比 2.5%，环比55.3%。成为公司自开展车载镜头业务以来当月最高出货量。
虽然在 2021 年由于疫情的反复以及部分零部件的短缺而导致个别月份的出货量同比有所下降，但是不影响总体出货量的显著提高，得益于车载镜头在智能汽车中的多场景应用以及下游智能汽车的逐步放量，同时在不确定的外部环境中保持增长态势也从侧面印证了车载镜头在未来的高确定性。
未来伴随着智能汽车销量的稳步提升以及单车车载镜头搭载数量的提升，车载镜头将会保持快速增长的态势，并且将深度利好产业链中的相关公司。
ADAS 渗透率加速，带动车载摄像头高速发展
车用摄像头需求增长主要来源于ADAS 系统的发展和普及。ADAS 是自动驾驶的主流应用技术方案，其关键是视觉系统，通过感知道路环境增加驾驶员可见性，并在驾驶员疏忽时对危险情况做出反应，加大对行车安全的保障。未来5 年自动驾驶汽车出货量将保持高速增长，带动车载摄像头放量。根
据 IDC，预计全球自动驾驶汽车合计出货量将能从 2020 年的 2773.5 万辆增至 2024 年的 5424.7 万辆，渗透率预计超过 5 成，2020-2024 年CAGR 达 18.3%，其中L3 级别2024 年出货量或将达到约 69 万辆。
相对于传统燃油车，电动车更加适合应用自动驾驶技术，优势在于：
1）电机的响应速度更快，安全性更高；
2）自动驾驶需要额外增加摄像头、雷达等电气设备，电动车使用这些设备的时候不需要油电转换，能量损耗低；
3）传统燃油车的 LIN、CAN 总线网络在自动驾驶上已经无法应付过来了，需要升级到更快的MOST 及车载以太网总线。燃油车由于平台化、模块化的重复利用，牵连众多，很难在架构上推倒重来。
国内外电动车领域的领头羊公司都是通过互联网精神树立品牌形象，在产品塑造上更加注重科技感，电动车电子化程度高，更加敢于应用先进的智能驾驶技术，车载镜头受益于这个电动车发展大浪潮。
我国将智能汽车自动驾驶分为 5 个阶段，分别为：辅助驾驶阶段（DA）、部分自动驾驶阶段（PA）、有条件自动驾驶阶段（CA）、高度自动驾驶阶段（HA）和完全自动驾驶阶段（FA）。2020 年发布的《智能网联汽车技术路线图2.0》中指出：
➢ 在 2025 年，我国 PA 与 CA 级智能网联汽车市场份额占比应超 50%。（L2+L3＞50%）；
➢ 到2030 年PA 与CA 级份额超70%，HA 级网联汽车份额达到20%。（L2+L3＞70%， L4＞20%）；
➢ 到 2035 年，中国方案智能网联汽车产业体系更加完善，各类网联式高度自动驾驶车辆广泛运行于中国广大地区。（L3 以上网联汽车广泛使用）
根据 Statista 数据显示，全球ADAS 市场规模预计从2015 年的7.64 亿美元提升至2023年的 31.95 亿美元规模，年复合增长率为 19.58%。根据 HIS Markit 的数据显示，中国2021 年L2 的级的网联汽车渗透率为 20%，L3 级则为 0，如果在未来要实现上述条件：2025 年L2 与L3 合计份额超过50%，2030 年超70%，则仍有较大的市场空间。
全球ADAS 渗透率加速，2025 年全球仅有14%车辆不具备ADAS。根据Roland Berger研究预测，预计到 2025 年全球所有地区 40%车辆具有 L1 级功能，L2 及更高的功能车辆占比将达到45%，在全球范围内将仅有14%的车辆没有实现ADAS 功能。
在具体ADAS功能中，根据 Roland Berger 数据预测，2025 年L1~L2 级别的功能渗透率将较2020 年有较大提升，而 L3 及以上的 ADAS 功能将进入大众视野中，其中 HWP、远程泊车的渗透率将达到 9%，全自动驾驶的渗透率也将达到1%。而全球 ADAS 渗透率的加速，势必将带动车载摄像头、激光雷达等细分行业上下游的景气程度，产业链中的公司或将从中深度获利。
国内外领先的电动车公司旗下车型都用到大量的车载摄像头。特斯拉全系车型拥有8 个摄像头+12 个雷达，其中车的前方配有一个三目式摄像头，后面配有一个倒车摄像头，车身两边各两个侧视摄像头。蔚来ES6 搭载NIO Pilot 自动辅助驾驶系统，配备 23 个感知硬件，包括 8 个摄像头+12 个雷达。
理想 ONE 在摄像头的配置方面要略显逊色，挡风玻璃上两颗摄像头仅有一颗单目摄像头参与辅助驾驶感知，另一颗为道路信息收集摄像头，还有4 颗构成360 度环视的摄像头。小鹏汽车定义 P7 为L2.5 驾驶，拥有同行中最多的 14 个摄像头数量。
目前各大车厂已经制定其自动驾驶车辆发展规划，在奔驰、宝马、大众等全球主流车厂推出高级别ADAS 汽车后，将有望带动其余燃油车厂自动驾驶发展的步伐，ADAS 渗透率将进一步提升，从而深度利好于车载镜头、激光雷达的市场。
单车搭配摄像头数量呈增加趋势
预计未来 L4+单车配备摄像头数量有望达到 11-16 目。车载摄像头按照安装位置可分为前视、环视、后视、侧视和内视，自动驾驶技术升级需要更高、更全面的感知力，车辆对于摄像头的需求量将随自动驾驶系统功能区域丰富，等级升高而不断增加。
我们判断到 L4/L5 自动驾驶级别，前视依高低端程度需要 1-3 目，侧视需要 2-4 目，后视倒车需求 1 目，环视及自动泊车辅助系统将需要4 目，舱内驾驶员监测需要1-2 目，未来乘客监测也将增加 1目需求，另外汽车行车记录仪或者事件记录仪也会产生1目刚需，基于上述分析，我们预测未来 L4 及以上自动驾驶摄像头需求或将达到单车 11-16 目。
预计到2025 年单车搭载摄像头数量达到7-9 目。目前特斯拉 Modle 3 车型自动驾驶等级为L2，搭载的车载摄像头数量是 8 目，在自动驾驶等级以及搭载镜头数量上属于中等水平。
根据汽车主机厂以及 Roland Berger 的研究数据我们发现，到 2025 年全球范围内L2+等级自动驾驶车辆将占新能源汽车较大比例，我们预计L4 及以上自动驾驶等级的车辆将搭载 11-16 目摄像头，L2 及以上等级的车辆将至少搭载 6 目以上的摄像头，则2025年全球新能源单车搭载摄像头的数量预计在 7-9 目。
此外智能手机的多摄迭代也可给车载镜头的发展一定的参考：自从华为、苹果于2016 年发布了自身首款双摄手机后的两年，双摄手机成为了智能手机的标准，在随后的 4-5 年时间，手机后摄数量也由两颗增加到近四颗，根据 Counterpoint 统计，2020 年全球智能手机平均后摄数量为 3.7 颗，其中4 颗及以上的智能手机市占率达 29%。
特斯拉是全球智能汽车行业的引领者，自 2016 年发布旗下 Modle 3 型号车后，使得新能源汽车彻底走向大众市场，Modle 3 车型在经历硬件升级后，目前搭载8 个车载摄像头（前置3 个，侧方前视 2 个，侧方后视 2 个，后视镜头 1 个），则根据特斯拉在新能源汽车行业中的地位以及引导能力，我们判断行业的趋势在近几年中会向其不断靠近，甚至会有三成以上的厂商超越这个标准，即搭载更多数量的车载镜头（传感器）来时间高等级自动驾驶。
03
激光雷达——高等级自动驾驶必备传感器
面对复杂环境，激光雷达具有优势
对于自动驾驶，目前市场上存在两个方案：
➢ 视觉为主的方案：以摄像头为主，能够感知丰富的外部环境并且较为完整地识别物体的整体外形及构造，但是容易受到外部环境光的影响。目前主要车企以特斯拉为主。
➢ 激光雷达方案：以激光雷达为主，使用激光探测周围环境并构成高分辨率的三维图像，随后与毫米波雷达，摄像头等设备协同完成自动驾驶。优势在于监测距离较视觉方案更长、精度更高并且不受外部环境光的影响。但是当遇到极端雨、雪、雾霾天气时会影响到其发射光束，从而影响内部的三维构图，同时激光雷达后期维修费用较高。
无可否认的是，在面对相对复杂的场景时，激光雷达具有绝对的优势，并且难以被替代。在类似于隧道，车库等弱光的环境，通过摄像头的算法实现L3 甚至更高等级的自动驾驶在技术原理上存在一定的缺陷，而激光雷达则可以有效解决。同时摄像头+毫米波的组合在应对汽车高速场景时，对于非标准静态的物体也有一定的识别障碍，这也是为什么特斯拉在全球范围内偶尔会出现一些由于自动驾驶带来的事故的原因。
激光雷达根据结构，可以分为机械式激光雷达、混合固态激光雷达（MEMS）、固态激光雷达（OPA & FLASH）：
机械式激光雷达技术目前相对成熟。其发射系统和接受系统通过旋转发射头，实现激光有线到面的转变，并且形成多个竖直方向的多面激光排布，达到动态扫描并动态接受的目的。但由于其成本较高、装配复杂同时存在光路调试等过程，同时由于不停旋转，在行车环境下没有足够的可靠性，导致发展初期难以符合车规要求。
固态激光雷达包括光学相控阵（OPA）和 FLASH 两种。相比于混合固态激光雷达，全固态激光雷达在结构中去除了旋转部件，实现了较小的体积的同时保证了高速的数据采集以及高清的分辨率。其中：
➢ 光学相控阵（OPA）运用了相干的原理，通过多个光源形成矩阵，不同的光束在相互叠加后有的方向会相互抵消而有的则会增强，从而实现在特定方向上额主光束，并且控制主光束往不同方向进行扫描。由于其彻底去除了机械机构，自身不用旋转， OPA 具有扫描速度快，精度高，可控性好，体积小巧等特点。
➢ Flash 固态激光雷达，与MEMS 和 OPA 不同，其可以在短时间内快速发出大面积的激光区域，并通过高灵敏度的接收器进行接受，完成对于周围环境的绘制。其优点在于快速、高效，但与之同时由于其原理造成的探测距离较短在实际应用中很难避免。
高等级自动驾驶必备传感器
激光雷达作为新能源汽车未来实现L4 甚至L5 的必备传感器，随着认证的逐步通过以及相关项目的逐步落地，未来将在新能源汽车产业链中扮演至关重要的角色。
目前全球激光雷达市场可以分为：车载应用（ADAS+自动驾驶）、产业与运输、智慧城市三大应用场景，根据 TrendForce 的数据，在 2020 年全球三大应用场景的总市场规模为 6.82 亿美元，预计将在 2025 年增长至 29.32 亿美元，年复合增长率约为 33.9%；
其中车载是全球激光雷达的主要应用场景，在2020 和2025 年市占率分别为60.0%和83.0%，其市场规模将从2020 年的4.09 亿美元上升至2025 年的24.34 亿美元，年复合增长率为42.9%。
目前自动驾驶领域，L2 及以下的等级不需要依托激光雷达便可实现（例如特斯拉Modle 3），所以我们认为激光雷达在 L2 及以下级别中不是必要的传感器，激光雷达方案在 L3中开始使用，并在 L4 及以上等级开始普及。
由于目前L3 及以上等级的自动驾驶在全球范围内渗透率依旧较低，目前也仅有少数汽车厂商推出了自身搭载激光雷达的车型，所以目前激光雷达产业仍然还未到产业爆发期。我们预计未来3 年激光雷达将伴随未来自动驾驶等级的提高以及世界范围在 “高等级自动驾驶离不开激光雷达”这一观点认知的逐步统一中实现产业的飞速发展。
目前全球激光雷达领域仍处于竞争格局初期，行业百花齐放。目前根据Yole 的统计数据，全球范围内至少有 80 家主营激光雷达的公司，其中有超过60 家业务聚焦于车载激光雷达市场，截止2021Q3 已经有14 家公司获得相关车载激光雷达订单。
目前全球格局仍不明朗，根据 Yole 的统计，在 2021 年全球汽车和工业领域激光雷达市场份额第一是法国Valeo，市占率为28%，速腾聚创、大疆、华为、禾赛科技市占率分别为 10%、7%、3%、 3%。
其中 Valeo 激光雷达 Scala 是目前唯一实现量产的 ADAS 车辆激光雷达，已经进入例如奥迪 A8、奔驰 S 级、本田 Legend 等车型中。全球激光雷达龙头公司 Velodyne 公司由于机械式激光雷达寿命、难过车规等因素目前在前装市场中尚未有较大进展，但随着公司近期提出的MEMS 半固态解决方案，未来有望在汽车市场抢占一定份额。国内公司禾赛科技同时布局机械式和MEMS 半固态激光雷达，目前公司产品作为无人驾驶汽车中的主激光雷达，受到包括百度，博世、戴姆勒公司青睐。
利好激光雷达光学产业链。光学系统对于激光雷达至关重要，在考虑到光电转换效率的同时需要根据不同的激光雷达种类进行相关的调试，使其光斑大小、发散角大小、通光孔径等参数复合要求的同时还能达到车规的要求，需要具有较强的光学基础。目前国内激光雷达零部件供应商主要包括永新光学、舜宇光学。
➢ 其中舜宇光学依托自身在光学深厚的基础，具备制造激光雷达镜头、转镜、视窗等零部件的能力，并加入 Leddar 生态系统，与LeddarTech 一同提供一流激光雷达解决方案。
➢ 永新光学 2018 年与Quanergy 合作并达成2.5w 激光测距镜头订单，切入激光雷达赛道。目前和 Innoviz 在 MEMS 半固态激光雷达中的棱镜、转镜、窗口等零部件具有合作。
未完待续。。。。。。
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2022座舱监控系统监控系统IMS（DMS、OMS）大会活动预告：
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大会背景
智车行家携手易贸信息科技于2022年3月25-26日于上海举办2022（第二届）座舱监控系统（IMS）前瞻技术展示交流会。与知名车企、Tier1、系统集成商、模组企业、核心元器件供应商、封装测试以及科研院所等300余位行业专家共同探讨汽车座舱监控系统的行业趋势、创新应用、技术发展等话题。力图打造一个集信息共享、经验交流、技术支持以及产品展示的综合性平台。
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