光学行业深度研究：后智能手机时代光学看什么？

（报告出品方/作者：天风证券，潘暕、俞文静）

1.1.核心逻辑：从上至下优选光学标的，看好绑定龙头客户落地产品厂商

光学元件市场空间=终端硬件空间×光学价值量占比从终端硬件空间来看，智能手机为目前最大的消费电子存量硬件市场（2021年全球智能手机市场规模约4500亿美元），智能手机的重要零组件包括屏幕、光学、天线、中框、声学等。对比零部件成长性首推光学，量价齐升逻辑有望持续提升智能手机光学单机价值量，1)单机配置量：前1后3→前2后5;2)ToF、潜望式等新方案引入提升ASP。

1.2.光学标的积极拓展下游应用，往增速快的新兴硬件市场规模延伸

虚拟现实和汽车为后智能手机时代光学的另一重要应用，新兴市场增速快+产品标准化程度高，传统领域（手机、安防）厂商积极布局切入。光学标的传统下游行业为手机、安防、光通讯、激光及投影/显微镜等，传统行业存在增长放缓、竞争加剧等限制，光学标的积极拓展下游应用领域，向新兴下游行业切换。新兴下游行业为汽车及虚拟现实。汽车光学领域主要包括车载镜头、激光雷达、毫米波雷达等产品，虚拟现实光学领域主要包含镜头、光学元件等产品。新兴市场规模增速快叠加产品标准化程度高，吸引大量光学标的积极拓展应用领域至汽车光学及虚拟现实光学这两大新兴市场。

1.3.核心能力：技术→产品类型，下游应用→收入体量上限增速

光学标的主要技术能力可以分为三个加工尺度：1）精密加工（主要是镜头、棱镜类产品）；2）薄膜光学（主要是平面光学产品）；3）微纳加工（主要是DOE、AR光波导等产品）。光学元件属于零部件，业绩体量取决于下游硬件终端市场空间及光学价值量占比，从目前的下游应用领域来看，手机为最大的硬件终端市场，车载光学、激光雷达、AR/VR目前体量小但增速快。

2.1.存量市场：摄像头空间增速高于行业增速，后续创新持续引领增长

复盘2015年至今智能手机光学市场空间，尽管智能手机进入存量市场，但手机光学升级带动整体手机摄像头市场呈现稳步上升态势。2015-2020年智能手机销售额CAGR仅为1%，智能手机光学市场空间CAGR=11%。1）2015年至2019年：单摄向多摄发展，手机光学持续升级。2016年为双摄像头智能手机的元年，各手机厂商纷纷推出采用双摄方案的智能手机。2017年，苹果推出了全球首款搭载3D结构光技术的智能手机iPhoneX，以3D人脸识别FaceID彻底取代指纹识别TouchID。根据Counterpoint统计，2015年平均每部智能手机摄像头数量为2颗，2020年为3.7颗。预计到2023年，多后置摄像头的手机比例将达到90%以上。2）2019年至2022年：手机光学创新程度放缓，主要原因在于：①手机换机周期拉长，成本敏感性提高；②疫情反复、通胀、俄乌战争等因素影响消费需求。

展望后续，我们认为光学依旧具备量价齐升逻辑。2022年至2025年：潜望式、dToF引领重回成长。①潜望式：外媒MSPoweruser预计苹果有望于2023年为手机配备潜望式镜头；②dToF：目前iPhone仅iPhone12/13高端机型搭载dToF，后续有望下沉至标准机型及安卓机型。潜望式以及dToF方案的采用将拉动手机摄像头均价提高而推动摄像头市场的增长。手机摄像头市场稳步上升，据我们测算，2020年手机摄像头市场空间为1723亿元，2015至2020年CAGR为11%，复合增速远高于同时期智能手机销售额，我们预计2025年手机摄像头市场空间达2823亿元，2020-2025年复合增速为10%。

2.2.智能手机光学技术发展趋势

手机光学主要功能有：①分为拍照摄像（前置、后置摄像头）；②生物识别（iPhoneFaceID）；③3D建模（ToF）手机摄像头成本结构：CIS（52%）、镜头（20%）、模组（19%）、音圈马达（6%）、红外截止滤光片（3%）。

苹果手机更新换代，硬件配置及参数性能提升带动光学BOM持续增长。苹果2010年推出的iphone4仅搭载一颗前置摄像头和一颗后置主摄，2015年推出的iphone6plus通过引入光学图像稳定器（ois）支持光学防抖，2017年推出的iPhoneX引入了faceID以及长焦摄像头，2019推出的iphone11ProMax又引入了超广角摄像头，2020年推出的iphone12ProMax引入了应用dToF原理的后置LiDAR传感器。此外，像素、光圈、高P化、变焦倍数、定焦到变焦等也在随着新型号的推出而不断升级。像素升级、镜头高P化、变焦、防抖、FaceID、Lidar等带动iPhone光学BOM持续提升，iphone4的光学BOM仅为14美元，而iphone12ProMax已达96美元。

2.2.1.镜头：高P化渐缓，当前处7P/8P升级，玻塑混合有望成为新趋势

2.2.2.模组：后置三摄已下沉至千元机，仅中高端机型搭载长焦镜头

后置三摄已下沉至千元机，后置主摄像素升级进程快，但是目前仅中高端机型搭载长焦镜头。我们结合2022年2月安卓畅销机型摄像头配置情况分析智能手机摄像头的配置情况：①后置三摄已下沉至千元机，介于1000元-2000元价格带的小米RedmiK40以及GalaxyA22s5G均配备后摄广角、后摄超广角、后摄微距三款摄像头；②后置主摄像素升级进程快，目前千元机已经配置4800M像素镜头，主摄上亿像素已经下沉至2000~3000元价格段；③仅中高端机型搭载长焦镜头，三星两款售价高于4000元的SamsunggalaxyS22Ultra5G及SamsunggalaxyS21FE5G均搭载了长焦镜头；④微距、深度摄像头的搭载则不限于特定价格带。

2.2.3.ToF应用有望提升摄像头模组价值量

3D成像可以提供深度信息可以提高成像质量和拓展AR应用，具体表现在：①提高昏暗环境下自动对焦速度；②提升人像模式景深效果；③提升AR环境的建构拓展AR应用。3D成像的几种技术路径？①双目立体成像；②结构光；③ToF。技术成熟度:结构光ToF双目立体视觉。后摄3D成像应用潜力:ToF结构光、双目立体视觉。主要原因在于ToF精度取决于其脉冲持续的时间，在精度上不会随着距离的增长而显著降低，在不同距离的误差更加稳定，远距离有更好的精度，适合用于后摄。

ToF的两种细分技术路径？①iToF；②dToF。18/19年左右安卓高端旗舰机型主要使用iToF方案用于改善后摄拍照质量，20年苹果搭载应用dToF原理的LiDAR传感器用于深度感知，此后极少数安卓手机厂商跟进dToF方案。iToF和dToF两种技术路径原理和优劣势分别是什么？原理：iToF通过发射特定频率的调制光，检测反射调制光与发射调制光之间的相位差，进而测量飞行时间。dToF则是直接向测量物体发射一个光脉冲，测量反射光脉冲与发射光脉冲之间的时间间隔，获得飞行时间，进而得知待测物体的深度。dToF的精度距离、功耗和抗干扰能力都优于iToF，但是dToF技术门槛高、成本高。

2.2.4.潜望式替代长焦有望提升摄像头模组价值量

潜望式摄像头是什么，vs传统后摄的区别在哪里？采用棱镜系统而通过定位图像传感器并横向缩放镜头阵列来扩展其焦距的手机相机单元。主要区别在于变焦镜头阵列和传感器朝向侧向而非背向。潜望式镜头主要解决高倍光学变焦vs手机厚度有限的问题，通过结构创新拓展焦距范围。

目前有哪些机型搭载潜望式摄像头，主要对应的价格区间在哪里？目前三星、小米、oppo、vivo、华为、荣耀均有潜望式摄像头机型，价格区间在3000+，定位中高端。苹果有望在2023年在高端机型中引入。

潜望式摄像头需要引入额外的光学元件改变光路。不同手机厂商采用的方案不一样。整体来说，反射次数越少，对于光的损耗也越少。从硬件方案来说，可以采用棱镜折射方案或者反光镜反射方案。镜头角度来说也分为定焦和变焦。潜望式摄像头改变光路的主要技术方案：1）单一棱镜方案：典型产品有小米10青春版，通过一个棱镜改变1次改变光路，这就意味着CIS只能垂直放置，厚度和大底不可兼得；2）双棱镜方案：典型机型为华为P40Pro，在光线进入侧和成像侧2次改变光路，CIS可以平行于手机背板放置，图像传感器尺寸相对不受限制，但是我们认为额外棱镜的引入会1）增加镜头模组重量；2）双折射增加光路的损耗；3）增加调试难度；3）双棱镜+多反光镜：典型机型为华为P40Pro+，通过双棱镜+多反光镜的方案实现5次光路折叠，等效焦距更长，能够10倍光变，但是缺点在于整体机械结构复杂度高，模组、测试复杂度显著提升。

安卓手机陆续推出潜望式摄像头，但是整体渗透率提升相对较慢1）焦距更长，对于防抖性能要求更高，目前主流的防抖方案包括OIS技术；2）为了获得更长的焦距需要引入多光学元件增加光路折叠次数，但是更多折叠次数意味着体系复杂度以及光传输损耗的增加；3）长焦距意味着光圈小，进光量的损失需要提高iso或者增长曝光时间弥补；4）相比于长焦镜头，潜望式摄像头模组会占用更多的空间，同时也会加重机身的重量；5）成本维度，潜望式摄像头模组受限制于规模效应、目前成本较高，三星采用潜望式长焦的机型GalaxyS20Ultra摄像头模组成本高达107.5美元，相比于采用普通长焦镜头的S10+成本接近翻倍（S10+摄像头模组BoM成本为56.5美元）。

苹果潜望式摄像头的专利布局：苹果在2015年2月申请了一项与长焦镜头相关的专利，主要内容是提出一种关于潜望式变焦镜头模组的设计，即在该摄像头模组设计中，镜片可前后移动调节焦距。该专利提出了一项“镜像倾斜驱动”系统用于解决潜望式摄像头模组镜头防抖问题。2015年3月，苹果进一步细化了棱镜的相关设计，2015年4月提交了一份名为“小尺寸长焦相机”的专利，该镜片采用5片式的紧凑设计，可以在小体积内达到变焦拍摄的效果。

潜望式摄像头的增量空间在哪里？潜望式摄像头主要是用来替代长焦镜头，我们认为相比于长焦镜头价值量增量在于：①棱镜（纯增量）；②VCM马达（镜头移动的方向横向转为侧向，镜头组前后移动空间更大，对焦速度、灵敏度要求更高）；③模组复杂度增加（初期受规模和良率的影响模组价值量较高，后续随着产品成熟度提升有望逐步下降）。

2.3.光学核心元件成本占比行业集中度高

成本占比：CIS（52%）镜头（20%）模组（19%）音圈马达（6%）红外截止滤光片（3%）。细分环节行业集中度：CMOS、镜头、红外截止滤光片、音圈马达行业集中度较高：2020年手机CMOSCR3达85%，2020年手机光学镜头CR3为69%，2018年音圈马达CR3=45%，2020年红外截止滤光片CR2=47%。国内厂商参与度：模组、红外截止滤光片、镜头国内厂商参与度较高，VCM、CMOS环节国内厂商参与度较低，主要以日韩厂商为主。

2.4.1.安卓镜头：行业竞争激烈程度⬆，后续集中度⬆

国内手机镜头厂商具备高端量产能力，但是低端出货占比较高，国内安卓手机品牌旗舰机型后置主摄以大立光为主，潜望式长焦镜头三星电机主供，国内厂商高端份额仍有提升空间。舜宇光学科技、瑞声科技、欧菲光具备高端量产能力，但是低端（4P、5P）占比较高，21年舜宇光学科技6P及以上出货量占比为26%，瑞声科技21Q46P出货量占比为12%，高端仍有较大提升空间。手机摄像头降规降配趋势下，行业竞争价格战加剧。我们判断，智能手机降规降配+8P升级趋势放缓，定位高端的厂商（大立光等）会下沉参与中低端产品的竞争，同时具备6P、7P技术能力的镜头厂商希望通过高端突破提升产品结构，加剧行业竞争和价格战。玻塑混合镜头主要有玉晶光、舜宇光学科技、瑞声科技、联创电子等手机镜头厂商在推进。

22年至今国内手机摄像头模组厂商出货量下滑，反映安卓光学模组需求偏弱。舜宇光学科技2022年1-7月手机摄像模组出货量同比大幅下滑，累计出货量3.25亿件，同比下滑22%，7月单月同比下滑33.5%；2022年1-7月舜宇光学科技手机镜头累计出货量7.4亿件，同比下滑10%，7月单月同比下滑14.9%，环比提升23.2%。丘钛科技2022年1-7月摄像头模组出货量持平略降，累计出货量2.51亿件，其中7月同比下滑3.70%，2022年1～7月公司摄像头模组中手机摄像头模组出货量占比约99%。

国内安卓需求偏弱的原因在：1）手机厂商21H1提前备货，21年同期基数高，基数效应下增长压力大。2）国内智能手机销量低迷，安卓手机出货量跌幅大，光学在内的零组件整体需求较弱。22年上半年安卓手机销售疲软，22Q1三星、小米、oppo、vivo全球智能手机出货量为73.6、39.9、27.4、25.3百万台，同比下滑1.2%、17.8%、26.8%、27.7%，22Q1国内智能手机出货量为74.2百万台，同比下滑14%。分品牌来看，除荣耀之外，主要国产手机品牌国内出货量均出现了较大幅度的下滑。OPPO、vivo、小米22Q1国内智能手机出货量为13.7、13.3、11百万台，同比下滑33.5%、35.1%、18.4%。

2.5.1.苹果镜头：21年舜宇光学科技成功导入打破稳定格局，后续看好份额提升

苹果手机镜头供应商主要有大立光、玉晶光，舜宇光学科技，21年iPhone13中舜宇光学科技首次切入，初次切入份额不高，后续有望持续导入新料号，份额提升。

新厂商进入处于格局切换阶段，看好舜宇光学科技份额提升，预计iPhone手机镜头份额大立光舜宇光学科技玉晶光：1）高P化推进缓慢，新供应商导入难度降低：镜头高P化推进节奏放缓（技术难度↑，终端导入意愿↓）,舜宇光学科技7P量产，8P研发成功，导入技术能力已经具备；2）21年成功切入iPhone13实现从0到1的突破，且初次切入价值量不低，后续导入新料号难度降低；3）可能会受到大立光专利战的影响（玉晶光切入时大立光对其发动专利战）。

2.5.2.苹果模组：特有FC封装方式，以日韩模组厂商为主

摄像头模组的主流封装工艺有CSP(ChipScalePackage，芯片级封装)、COB(Chiponboard，板上封装)、COF(ChipOnFPC，覆晶薄膜)及FC(FlipChip，倒装芯片):1)CSP封装是通过表面贴装（SMT）工艺将CMOS图像感光传感器贴装在模组基板上;2)COB/COF封装是将裸露的CMOS图像感光传感器直接贴装在PCB/FPC上，通过键合线与PCB/FPC键合，然后进行芯片的钝化和保护;3)FC封装工艺是将芯片有源区面对基板，通过芯片上的焊料凸点实现芯片与衬底的互连。苹果以FC、安卓以COB/COF为主。FC工艺在摄像头模组小型化上优势显著，但是FC封装工艺的成本较高、技术难度更大，目前手机摄像头模组中仅有苹果采用FC工艺，安卓手机厂商主要COB工艺，正向MOB（MoldingOnBoard）、MOC（MoldingOnChip）发展。

苹果采用特有FC封装方式，以国际模组大厂为主，国内厂商通过收购相关资产切入。iPhone5~7P，苹果摄像头模组供应商为高伟电子、索尼、LG、夏普。欧菲光16年收购索尼华南工厂广州得尔塔17年切入iPhone供应链，iPhone8~11，苹果供应商为LG、夏普（16年富士康收购）、欧菲光、高伟电子，2020年苹果摄像头模组中，LG、夏普、欧菲光、高伟电子份额为50%、30%、10%、10%。21年3月苹果中止和欧菲光的合作，欧菲光不再为苹果摄像头模组供应商，后续相关资产出售给闻泰科技，12~13苹果摄像头模组供应商为LG、夏普、高伟电子（立景创新2020年收购，截止2021年半年报，立景创新持股比例为68%）。

3.1.虚拟显示重要性显著，后智能手机时代有力支撑产品

3.1.1.VR落地快，AR现有体量小后期成长空间大

VR落地最快，VR到AR有望复制从PC到Phone的发展路径，中远期AR的产品体量更大。虚拟现实产品可按照对现实虚拟的程度划分为AR、MR及VR。AR为增强现实，即现实世界与虚拟信息的结合，VR为较为初级的完全虚拟环境，MR则为AR与VR的结合。2021年，全球VR终端的销量为1095万台，远高于AR终端的销量28万台。目前相比于AR，VR落地进程更快，但是由于VR不涉及和真实场景的交互，只适用于固定场景，我们认为VR设备的终极形态可以类比游戏机或者PC。AR设备销售体量较小，中长期来看，随着AR在核心技术上的持续突破，应用生态逐步丰富+用户体验持续优化升级，最终有望呈现对Phone的替代。IDC预计2025年全球VR头戴设备出货量超过2800万台，AR头戴设备出货量达到2100万台，中国AR头戴销量将达到近400万台，VR头戴设备销量达到近1200万台。

3.1.2.虚拟现实设备对现有场景的替换和互补洞察分析

现有主流硬件终端从算力和移动性两个维度划分，算力维度：PC平板手机手表，移动性维度：PC平板手机手表。VR、AR是对于现有场景的替换和补充：1）VR设备：只呈现虚拟世界，不涉及真实世界的交互，目前功能主要类比游戏机，长期可类比PC，相比于游戏机、传统PC，VR呈现差异化的视觉效果，2D→3D；2）MR设备：呈现虚拟和现实融合的世界，需要进行真实环境的重建和虚拟信息融合，长期可类比PC、平板，相比于PC、平板，MR涉及与真实环境的交互且为3D显示；3）AR设备：在真实世界上叠加虚拟信息，AR设备主要的产品形态为眼镜，中期可类比可穿戴设备。长期来看，AR设备主要功能为信息显示，长期可类比手机。相比于手机、手表，AR设备涉及与真实环境的交互，同时，不同于手机、手表平板显示呈现信息+触控为主要交互方式，眼镜类的AR设备将采用差异化的用户交互方式。

3.2.VR设备主要硬件构成及光学成本占比

从内容产生、内容现实、内容交互三方面分析VR设备主要硬件：内容产生：一体式VR设备、PCVR、移动端VR、主机式VR分别依靠高性能处理器、PC、智能手机、主机游戏机产生内容。内容显示：内容显示包含显示屏和光路成像系统两部分。显示屏按照屏幕数量分类可分为单屏和双屏，按屏幕类型分类可分为LCD和OLED。光路成像系统中的透镜呈现从普通透镜到Fresnel透镜，再到Pancake透镜的发展态势。Fresnel透镜是目前VR主流方案，通常是由聚烯烃材料注压而成的薄片，其优势在于较传统透镜方案更加轻薄，而且已经实现了量产，缺点则在于焦距问题导致头显长度无法缩小以及杂散光现象降低图像清晰度。Pancake方案采用折叠光路原理，不仅可以降低头显长度，还能提升视场角，佩戴舒适度更高、更加轻薄。内容交互：内容交互包含用户感知和空间定位两部分。用户感知用于识别用户动作并形成输入，包括头部、手部、面部、眼部追踪。空间定位用于确定设备位置和运动轨迹，分为Inside-out和Outside-in两种。Outside-in是指将多个定位器安装在固定的空间，通过让定位器发出激光、红外光等信号，头显捕捉光线的方式来定位头显、手柄等感应器的位置。Inside-out则是将定位器固定在头显上检测外部环境变化，并配合惯性传感器、SLAM视觉算法去计算佩戴者的位置数据。Inside-out的精度、延迟、追踪范围略逊色于Outside-in，然而其无需外设的便捷性更加适配娱乐应用，已经成为消费市场主流。

3.3.AR/MR设备主要硬件构成及光学成本占比

3.4.从上往下，终端竞争+技术迭代下，看好哪些厂商？

3.4.1.显示+光学为VR、AR设备技术迭代升级关键

显示+光学为虚拟现实设备获得沉浸感和舒适度的关键。光学成像系统为AR、VR设备的灵魂，是获得沉浸感以及提升佩戴视觉舒适度的关键。光学系统的设计面临trade-off问题，需要综合考虑多种参数的相互制约（FOV和光学元件厚度体积、光路折叠程度与效率、高折射率和像差、畸变、色散等），难度高升级优化空间大。显示+光学成本占比高，VR占比为50%，AR占比为70%。

3.4.2.显示：MicroOLED轻薄显示成为主流技术路线选择

3.4.2.1.以单晶硅芯片为基底，增加可靠性，实现轻量化

已具备量产能力的MicroOLED，已成为现阶段VR头显厂商设计高端VR设备时的首选显示技术。市面上的多数VR产品都采用LCD显示面板，VR头显设备都略显笨重。MicroOLED显示器以单晶硅芯片为基底，像素尺寸为传统显示器件的1/10，精细度远远高于传统器件,其区别于常规利用非晶硅、微晶硅或低温多晶硅薄膜晶体管为背板的AMOLED器件。单晶硅芯片采用现有成熟的集成电路CMOS工艺，不但实现了显示屏像素的有源寻址矩阵，还在硅芯片上实现了如SRAM存储器、T-CON等多种功能的驱动控制电路，大大减少了器件的外部连线，增加了可靠性，实现了轻量化。

3.4.2.2.Micro-OLED工艺制程：CMOS技术与OLED技术的紧密结合

MicroOLED是CMOS技术与OLED技术的紧密结合，是无机半导体材料与有机半导体材料的高度融合。CMOS技术主要使用光刻工艺、CMP工艺等，湿法制成较多，而OLED技术则主要采用真空蒸镀技术工艺，以干法制程为主。两者皆专业且复杂，将两者集成于同一器件之中，对于工艺技术要求非常严苛。

3.4.2.3.Micro-OLED器件结构：驱动背板+OLED显示前端组成

芯片采用数字接口，针对高分辨率的应用要求，利用数据采样与比较完成数据传输，驱动芯片像素采用电压型驱动方式。由于OLED器件在不同的温度条件下，器件亮度变化较大，因此在芯片中集成了温度传感模块，可以实时监测芯片工作温度，实现芯片在高低温下精确调节电压输出，来调节器件的显示亮度，保持器件显示的稳定和一致。硅基OLED器件包括控制电路芯片部分和显示驱动芯片部分，为了方便用户使用芯片，在驱动芯片中集成了三路电源模块，包括正压DC-DC模块、负压DC-DC模块和LDO模块。这三路电源模块，可分别实现给像素整列、OLED显示的公共阴极和芯片中的控制电路供电。

3.4.2.4.Micro-OLED公司：我国视涯科技、京东方、梦显电子从事研发和中试

目前全球从事硅基OLED研发生产的厂商不多,其中美国eMagin公司和法国MicroOLED公司的产品主要应用于军事领域,能成熟量产的Micro-OLED供应商只有索尼公司,在全球市场处于垄断地位。我国硅基OLED产业化尚处于初级阶段。我国合肥视涯科技、京东方、昆山梦显电子等公司正在从事硅基OLED研发和中试,其中京东方在2019年实现了8英寸硅基OLED生产线的量产,合肥视涯科技于2019年11月竣工投产12英寸硅基OLED显示项目,昆山梦显电子正在建设一条8英寸硅基OLED生产线。目前国内硅基OLED的低温彩色滤光片工艺、薄膜封装工艺、硅基数字化驱动技术、核心装备等高性能微显技术和大规模量产技术等均处于初期阶段。

3.4.3.VR光学技术迭代：Pancake方案升级正在实现对于菲涅尔透镜方案的全面替代

3.4.3.1.依赖光的偏振原理实现光路折叠

核心原理为：利用1/4波片+反射镜能够改变光的偏振态，半透半反镜+反射偏光片只反射特定偏振态的圆偏光/线偏光原理，实现光线在光学组件内部的来回反射，从而达到光路折叠的目的。以Kopin的pancake方案为例，假设半透半反镜透过的光线为右旋光，右旋光通过1/4波片之后转变为P光（S光，具体偏振类型取决双折射晶体光轴的方向），由于反射偏光片不能通过P光（S光），P光（S光）反射后通过1/4波片之后变成左旋圆偏光，左旋圆偏光不能通过半透半反镜，反射通过1/4波片变成S光（P光），由于反射偏光片可以通过S光（P光），因此通过1/4波片的光线可以通过反射偏光片进入人眼。

3.4.3.2.镀膜为Pancake方案关键工艺流程

镀膜工艺为Pancake方案技术核心。Pancake光学模组生产包括六个流程：光学设计、透镜加工、透镜贴膜、组装、检验和封装。Pancake方案光学质量主要取决于：1）对于光偏振态的精准调制；2）对于特定偏振态光的精准选择，半透半反膜对于圆偏光、反射偏光片对于线偏光拥有高偏振对比度；3）减少杂散光的形成：吸收光、散射光、缺陷等。因此镀膜是关键工艺流程，反射偏振膜和1/4相位延时片的质量，以及贴膜的工艺是影响成像质量的关键因素。

3.4.4.AR尚未量产，技术多点开花，光波导有望成为后续主流

AR尚未量产，技术多点开花。AR设备光学成像系统技术方案主要有离轴光学、棱镜光学、自由曲面、阵列光波导、衍射光波导等，目前AR设备尚未实现大规模量产，技术方案存在一定分化。

几何和衍射光波导的原理差异：几何光波导基于传统几何光学原理，通过反射/透射光学元件的设计调整光路的入射角度，衍射光波导主要是基于衍射原理，通过光栅结构实现对于光束的调制；光波导细分路径的技术路线选择主要因素有：1）FOV；2）成像效果、传输效率；3）制造难度；4）设计自由度；核心技术能力在于：1）光学结构设计能力；2）精密光学制造能力；3）大规模量产良率和降本能力；衍射光波导需要解决的核心问题有：1）衍射对于波长敏感带来的色散问题，需要解决不同波长的入射问题，目前主流有三层光波导（分别通过R、G、B光）或者两层光波导（分别通过R+G、G+B光）；2）光学传输效率低。

3.4.4.1.AR光波导的核心材料—玻璃晶圆

玻璃晶圆是区别于传统硅晶为材料的晶圆，既指一切以玻璃为材料、加工成硅晶圆形状的晶圆,玻璃晶圆主要应用于光波导显示、半导体衬底、晶圆级光学元件等领域。针对AR、VR领域的应用，玻璃晶圆的技术迭代方向主要是①折射率（高折射率能够带来大FOV），目前肖特、康宁等已经推出用于AR设备的折射率2.0的晶圆；②高透光率（亮度）；③高平整度（实现精确的光学传输）；④轻薄化；⑤大尺寸（规模化生产后降低成本）。主要参与者有：肖特、invenios、康宁、primoceler、agc（旭哨子）、hoya、Nipponelectricglass（日本电气玻璃）。

3.5.看好龙头Meta和苹果的供应链

VR：21Q4Meta占据80%份额，苹果推出产品有望突围。虚拟显示产品主要以VR设备为主，20Q4随着畅销产品OculusQuest2产品的推出，Meta（Oculus）在21年全年占据主要市场份额，Meta（Oculus）在21年全年占据主要市场份额，出货量占全年VR设备出货量比重约为79%，映维网预计截至22Q1，Meta的OculusQuest2累计销量在1050万台左右（误差正负50万台），Quest2也成为首个销量超千万的虚拟现实产品。AR：2B为主，出货量小格局比较分散，长期看好。整体销量：21年全球AR出货量为28万台，占整体出货量比例不到5%，目前成功实现量产销售的AR设备产品有MicrosoftHololens、MagicLeap等。根据Trforce数据，21年MicrosoftHololens出货量占据AR首位。

3.5.1.苹果光学布局：收购AR眼镜显示初创公司Akonia（全息光波导元件）

苹果于2018年8月收购AR眼镜专用镜片的初创公司AkoniaHolographics:AkoniaHolographics来自贝尔实验室，研发体全息光波导件。Akonia的HoloMirror技术为最终实现轻量级，宽视场和低成本消费者AR头显带来了新的可能性。Akonia的HoloMirror采用了与薄全息（thinholography）或表面起伏光栅（surfacereliefgratings）完全不同的方法，开创了商用体全息（volumeholography）反射式波导光学元件（体全息+波导），并在性能上高于其他全息元件。仅利用单层介质，Akonia的体全息+波导不仅可以产生当今最薄的全彩AR头显，同时能够显著降低整体系统的复杂性，提供了性能、透明度和低成本的独特组合，而这可能将彻底改变AR眼镜行业。根据Akonia的官方信息，他们的旗舰产品HoloMirror能够通过单层介质再现全彩色的宽视场图像。与波导技术相比，HoloMirror的设计可以降低系统复杂性，支持其集成至如同普通眼镜样式的小型设备中。

3.6.国内光学厂商AR/VR布局对比

国内光学厂商积极布局AR/VR，目前普遍体量较小。从业绩体量来看，歌尔股份、舜宇光学科技业绩体量领先行业，但两者主要业务、产品类型有显著差别，歌尔股份主要业务为VR/AR头显设备代工，市场份额超过70%（2020可转债回复函口径），舜宇光学科技主要产品为VR/AR相关光学零部件，包括摄像头、菲涅尔透镜、光源、pancake透镜等。VR竞争格局目前处于龙头垄断的地位，Meta21Q4年销量占比79%，舜宇光学科技成功导入行业头部客户且供应核心光学元件业绩体量显著超越同行。

4.1.汽车智能化大趋势：L1→L5，ADAS→AD

汽车智能化体现在三个维度：①人车交互智能化；②车车交互智能化；③车辆智能化。从硬件维度看，分别对应驾驶、车灯、座舱等方面进行智能化升级。其中，智能驾驶系统中，汽车通过车载摄像头、超声波雷达、激光雷达、毫米波雷达等传感器实时感知环境变化，汽车智能化正在实现从辅助驾驶（ADAS）到自动驾驶（AD），从L1层级到L5层级的发展；智能大灯涉及灯光自动调节功能及显示；智能座舱具体功能则由车载信息娱乐系统(IVI)及抬头显示(HUD)等座舱电子硬件共同实现。

软件+硬件协同打造汽车智能化闭环：自动驾驶、智能大灯、智能座舱相关硬件产生的数据传输到决策系统，通过软件维度的计算后将决策返回给“端”进行车车交互智能化管理以及车辆智能化管理。数据传输依赖管端通信，其主要包括车载通信模组及车外的网络层相关设备，能够将车零部件的信号传输至网络层进行远程管控。此外，自动驾驶算法迭代依赖大量数据，通过云计算等方式不断优化自动驾驶算法。

4.2.25年L4为国内外主流车厂主要自动驾驶方案

2020年，欧盟、美国及中国整体来看，L0及L1渗透率较高，L0前碰撞预警、后碰撞预警的渗透率分别为60%及36%，L1的7个功能渗透率均介于19%-58%之间且其中有4个功能的渗透率超过40%；L2/L2+各功能渗透率介于7%-10%之间，L3及以上的自动驾驶系统还未真正落地。2020年，除L2/L2+中的全自动停车辅助外，中国自动驾驶各个层级各个功能的渗透率都低于欧盟、美国及中国的整体水平。根据罗兰贝格预计，到2025年，欧盟、美国及中国整体来看，自动驾驶各层级各功能的渗透率都将明显提升，且全自动驾驶（L4/L5）也将实现1%的突破。

4.3.随着自动驾驶级别升级，单车对传感器的需求量在持续攀升

自动驾驶级别升级趋势下，单车对感知层传感器的需求量在持续攀升。目前车载传感器除了压力、位置、温度、加速度、流量、气体等传统传感器外，还有为智能驾驶提供支持的智能传感器。智能传感器分为内部人机交互和外部环境感知两种，外部环境感知传感器包括激光雷达、雷达、摄像头等，内部人机交互传感器包括驾驶员监控摄像系统、语音识别传感器等。汽车自动化程度越高，对感知层传感器的依赖就越强。L2层级自动驾驶汽车单车需要配置1颗远距雷达、2颗中短距雷达和5颗摄像头，共8颗感知层传感器；L3层级自动驾驶汽车单车需要配置1颗远距雷达、4颗中短距雷达、5颗摄像头、2颗长距激光雷达LiDAR，共12颗感知层传感器；L4/L5层级自动驾驶汽车单车需要配置4颗远距雷达、4颗中短距雷达、8颗摄像头、4颗长距激光雷达LiDAR、4颗短距激光雷达LiDAR，共24颗感知层传感器，比L3层级汽车单车配置量多了一倍。

4.4.未来5年有望高复合增速，持续看好感知层硬件

自动驾驶汽车渗透率提升叠加单车感知层硬件需求量攀升，推动汽车感知层硬件放量，我们预计未来五年感知层硬件市场有望实现高复合增速成长。我们测算车载摄像头（模组）、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达20-25年CAGR分别为25%、25%、64%和74%，预计到2025年，车载摄像头（模组）、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达的市场规模能分别可达1338.56亿元、240.30亿元、966.54亿元、489.50亿元，持续看好汽车感知层硬件。

汽车智能化驱动下，车载摄像头呈现出量价齐升+格局转换的逻辑：量：感知+冗余需求背景下单车摄像头数量明显增加；价：普通成像镜头→高清ADAS镜头转变；格局转换：产业链横向（其他应用领域厂商切入车载）+纵向（镜头/模组单一环节→镜头+模组）延伸。

5.1.车载摄像头种类：前视摄像头是ADAS的核心

车载视觉系统的主要硬件类型为摄像头。根据安装位置，车载摄像头主要分为：前视摄像头、环视摄像头、后视摄像头、侧视摄像头以及内置摄像头。其中前视摄像头是ADAS的核心摄像头。

1)前视：①前视主摄像头：该摄像头在L2的ADAS系统中作为主摄像头使用。其视场角的一般为30°、50°、60°、100°、120°，检测距离一般为150-170m，摄像头输出的格式为RCCB或RCCC。②前视广角摄像头：该摄像头的作用主要是识别距离较近的物体，主要用于城市道路工况、低速行驶等场景，其视场角在120°-150°，检测距离在50m左右。在后续8MP镜头大规模装车后，无需该摄像头。③前视窄角摄像头：该摄像头的主要作用是进行红绿灯、行人等目标的识别，一般选用窄角镜头，可选择30°-40°左右的镜头。并且该镜头的像素一般和前视主摄像头的镜头像素一致，该摄像头采用窄角度，具有更高的像素密度和更远的检测距离，一般可达250m甚至可探测更远的距离。在上了8MP摄像头后，前视主摄像头的FOV可达120°，该摄像头可能就不需要了。检测距离在60m左右。

2)环视：主要安装在车身四周，一般使用4-8个摄像头，可分为前向鱼眼摄像头/左侧鱼眼摄像头/右侧鱼眼摄像头/后向鱼眼摄像头。用于全景环视功能的显示，以及融合泊车功能的视觉感知及目标检测；常用色彩矩阵为RGGB，因为有色彩还原的需求。

3)后视：一般安装在后备箱上，主要是实现泊车辅助。视场角在120°-140°之间，探测距离大概50m。

4)侧视：①侧前视摄像头：安装在B柱或者车辆后视镜处，该摄像头的视场角一般为90°-100°，探测距离大概在80m左右，这个摄像头的主要作用是检测侧向车辆及自行车。②侧后视摄像头：一般安装在车辆前翼子板处，该摄像头的视场角一般为90°左右，探测距离也在80m左右，主要用于车辆变道、汇入其它道路等场景应用。

5)内置：主要用于监测司机状态，实现疲劳提醒等功能。

5.2.VS传统消费镜头，车载镜头功能、材质、ASP、格局差异性明显

主要功能及产品结构：车载镜头主要功能为捕获数据，产品结构以玻塑混合为主全玻璃为辅；而消费镜头主要功能为成像，产品结构以全塑料为主，波速混合为主。单价、出货量及市场空间：车载镜头单价较高，为40-70元，而消费镜头单价仅为2-10元；车载镜头单车用量显著提升，拉动出货量高速增长，我们预计车载镜头出货量2020-2025年CAGR为20%，而消费镜头出货量2020-2025年CAGR仅为9%，车载镜头出货量增速远高于消费镜头；消费镜头出货量远高于车载镜头出货量，我们预计2025年全球车载镜头出货量3.03亿颗，手机镜头出货量约74亿颗；消费镜头由于出货量优势较车载镜头市场空间更大，预计消费镜头市场空间约为344亿元，而车载镜头市场空间约为78亿元。

5.3.舜宇光学科技车载镜头占据龙头地位，国内镜头厂商积极布局

众多厂商积极布局车载镜头供应链，舜宇光学科技占据龙头地位。舜宇光学科技自2004年起进入车载镜头领域，车载镜头市占率超30%。除舜宇光学科技外，国内的联创电子、欧菲光、丘钛科技、宇瞳光学等均积极布局车载镜头供应链。

5.4.车载摄像头模组格局集中，国内厂商有望突围

车载镜头模组竞争格局集中，CR4=33%，以传统Tier1厂商为主，主要企业为加拿大麦格纳、日本松下、法国法雷奥、德国博世、采埃孚、大陆等企业。

5.5.车载CMOS格局垄断，国内厂商重点卡位

车载CIS为少数垄断格局：21年全球CISCR3=77%，安森美（45%）、豪威（韦尔）（29%）、索尼（3%）。产品趋势：量需求提升，像素/价值量提升：VGA→1M→2M→8M，例如：国内蔚来ET7应用11颗800万像素高清摄像头，极氪001应用7个800万像素的长距高清摄像头。未来竞争格局趋势？安防/消费CIS厂商有意卡位车载市场。索尼在2015年宣布进入车载CIS市场，三星则到2021年才进军车载CIS市场。国内厂商车载CIS布局发力情况：主力为韦尔收购的豪威科技，此外还有深圳安芯微电子（安防图像传感器公司思特威于20年收购），覆盖车载CIS产品像素范围为1.23～8MP，像素尺寸覆盖范围为1.5～4MP，产品应用覆盖前视/后视/环视/侧视等领域。

5.6.智能化驱动成长，产业链横纵向延伸整合趋势显著

汽车智能化电动化转型背景下，车载摄像头量价齐升，市场天花板显著提升叠加传统以手机、安防为重点的传统摄像头增长放缓，摄像头产业链厂商横纵向延伸整合趋势显著，镜头模组环节格局转换。横向拓展：产品应用领域的拓展：安防镜头厂商及手机镜头厂商进入车载镜头领域，消费领域CIS厂商向车载领域CMOS拓展。

5.7.国内厂商重点发力车载镜头模组环节

国内厂商发力车载镜头模组，积极扩产及规划布局。其中，舜宇光学科技及欧菲光车载相关收入体量较大。全球车载镜头龙头厂商舜宇光学科技21年车载镜头出货量6798万件，市场份额占据第一位，21年车载相关产品实现收入29.6亿元。公司正在从车载镜头往下游模组拓展，目前其车载模块已取得10余家客户定点，此外，未来还计划进行激光雷达、HUD、智能车灯等新型产品的布局。欧菲光21年车载业务实现收入10.25亿元，计划进行车载业务由模组往镜头的纵向延伸，以及以光学镜头、摄像头为基础向毫米波雷达、激光雷达、抬头显示（HUD）等产品的横向拓展。此外，新增合肥光学镜片与镜头产线项目积极扩产。联创电子也在车载领域落地较快，22年车载镜头及车载影像模组产能分别达到3KK/月及800K/月，且还在快速扩产之中。其余公司也紧随以上几家厂商脚步，加速产品布局并积极扩产。

6.1.后半段看智能化，L3+看好激光雷达方案

L3+系统为驾驶操作和周边监控领域主体，目前摄像头+雷达的组合不能够实现L3自动驾驶的目标，多传感器融合提供冗余成为主流的解决方案。摄像头+雷达方案的局限性在：1）摄像头受到天气等环境因素的影响较大，摄像头还原深度信息需要复杂的算法和强大的算力支撑，2）毫米波雷达对于静止物体识别分辨率不够；激光雷达能够克服摄像头+毫米波雷达方案在精度+分辨率+探测范围上的局限性。激光雷达可以提供深度信息，有助于降低自动驾驶环境理解和三维重建的算法复杂度。自动驾驶决策算法升级需要积累丰富场景信息的驾驶数据以及对于算法进行训练优化，多维数据的冗余有助于加速算法的迭代升级实现弯道超车。Tesla在路测数据和视觉算法上拥有领先性，其他车企倾向于采用激光雷达+视觉多传感器融合方式加速算法优化升级。

6.2.为什么说2021年是激光雷达元年？

2021年是激光雷达的量产元年，各厂商搭载激光雷达的车型集中发布。2021年发布的多款搭载激光雷达的车型中，长城沙龙机甲龙成为全球首款搭载4颗激光雷达的车型，长安阿维塔E11、北汽极狐阿尔法S华为HI版等搭载3颗激光雷达。国内激光雷达厂商纷纷发力，其中速腾聚创、华为、禾赛科技分别获得7个、6个及4个定点项目，合作Lucid、威马、广汽、北汽、小鹏、吉利、长安、理想等国内外客户，此外，大疆Livox、图达通、Ibeo、一径科技分别获得1个定点项目。国内激光雷达厂商在上车量产方面领先，而海外激光雷达厂商出现了上市潮，Velodyne、Luminar、Innoviz、Avea、Cepton等接连登陆资本市场。

6.3.车用激光雷达市场空间有多大？

6.3.1.价：车用激光雷达预计降本环节

激光雷达价格变化影响因素：1）技术方案演进；2）规模良率降本主要的主要维度：1）降低BOM；2）简化装配调试激光雷达扫描方式从机械式到半固态是降本第一阶段。混合固态式比机械式成本低的主要原因在：1）发射接收端：相比于机械式激光雷达，激光器收发模块数量明显减少；2）扫描端：机械式收发模块动，系统复杂度高，电机成本高+调整测试难度大激光器收发芯片集成化+MEMS规模化量产是降本第二阶段。

6.3.2.量：一辆车搭载几颗激光雷达？类型功能分别对应什么？

6.3.3.空间增速：激光雷达未来5年复合增速最高

激光雷达是汽车智能化感知层中弹性最大的赛道，未来5年复合增速最高。我们预计激光雷达20-25年CAGR有望达到74%，到2025年，激光雷达的市场规模达到489.50亿元，感知层硬件环节中增速最快。

6.4.激光雷达技术百花齐放，纯固态方案有望成为主流

激光雷达方案选择：机械→半固态（我们认为目前占比约90%）→纯固态（预计未来主流），目前半固态激光雷达方案被普遍采纳，预计纯固态成为未来主流。机械式方案：研发较早，目前技术、产品及供应链已较为成熟，但由于其硬件集成难度较高，成本难以下降至3000美元，成本问题为其发展瓶颈。

6.5.不同技术路线光学成本占比

激光雷达的成本主要由光学器件及接收部分构成，光学部分占成本的比重大致介于10%-55%之间：1）机械式激光雷达的成本较高，采用机械式方案的VelodyneVLP-16成本约1000美元，由于多线激光雷达需要使用多个激光器和激光接收器，使得收发部件能占到成本的75%，光学器件占成本的10%。2）MEMS激光雷达的成本一般介于450至1200美元之间，其中收发部分占成本的55%，光学器件占10%。3）基于棱镜方案的激光雷达的成本较低，以大疆Livox激光雷达为例，成本约500至600美元，如果年产量达到百万量级，BOM成本有望下探到260美元。棱镜方案主要通过调节棱镜偏转方向实现激光光束的扫描，以大疆Livox激光雷达为例，光学器件占成本的54%，收发部分仅占成本的11%。4）转镜方案激光雷达年产量十万数量级时制造成本约400美元，年产百万量级时制造成本有望下探至105美元，其主要通过调节转镜方向实现激光光束的扫描，以雷奥SCALAG1激光雷达为例，光学部分占成本的13%。5）MMT激光雷达发射和接受端信号连接，并使其保持运动，在运动过程中保持光学共轭，完成各个空间内的扫描；在此过程中，运动幅度较小，以免电机磨损。采用此方案的VistaXT售价低于500美元，Nova售价低于100美元。Flash方案激光雷达目前价格高昂，万级像素的flash激光雷达成本在700至1000美元之间，以OusterOS1-64激光雷达为例，收发部分占其总成本的20%，光学部分占15%。6）OPA激光雷达目前供应链尚不成熟，成本和价格高昂，Quanergy首款OPA激光雷达，大众生产目标价500美元，后期有望下探到200至300美元。

6.6.卡位新兴赛道，国内光学厂商积极布局激光雷达赛道

国内光学厂商主要布局领域为光学元件，未来有望横向拓展光学元件种类，纵向延伸生产环节（零部件-整机-模组）。激光雷达的光学元件主要包含激光器、光束整形及调整光路元件、窄带滤光片、转镜、视窗、激光雷达罩等。激光器的技术难点在于半导体光电元件制造技术，国内激光雷达厂商中布局激光器的有炬光科技，其余大多外采。光束整形及调整光路元件作为非球面光学元件，主要技术核心在于模压玻璃非球面技术，技术相通性较高，多品类横向拓展顺畅。布局的有炬光科技、永新光学、蓝特光学等。窄带滤光片、视窗及光学雷达罩都属于平面光学元件，其核心在于薄膜光学技术，结构设计及镀膜能力都是难点。布局视窗的有舜宇光学科技等。扫描端转镜的技术难点在于多面反射镜结构设计及制备能力，已布局的厂商有舜宇光学科技。关于模组和整机，模组的技术难点在于提供整体解决方案的能力，整机的技术难点在于OEM、ODM能力，厂商是否具有组装基因较为关键。炬光科技和舜宇光学科技模组和整机均有布局，永新光学传统业务包括显微镜代工，未来也有望向整机组装环节延伸。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）