电子行业深度研究:向“第三生活空间”迈进,智能化座舱先行(上)

  (报告出品方/作者:天风证券,潘暕,许俊峰)1. 汽车向“第三生活空间”迈进,智能座舱作为核心载体深度受益1.1. 智能座舱或将最先受益于汽车智能化进程随着智能汽车的普及,用户对汽车的价值理解逐渐从出行工具向“第三生活空间”转变。 汽车作为许多消费者除居住空间(第一空间)和工作场所(第二空间)外最常接触的场 景,未来将从一个“硬件为主”的工业产品,演变为“软硬兼备”的智能化终端、会行 走的“智慧新物种”。当汽车出行属性开始改变时,座舱作为汽车实现空间塑造的核心载体,其产品形态也随 之演进。从汽车座舱的发展路径来看,可大致分为座舱数字化、交互拟人化、人机共驾、 “第三生活空间”四个阶段。当前,座舱已度过数字化阶段,成为具有拟人化交互能力 的智能驾驶伙伴。未来,“座舱”概念将逐步进化为能够实现场景的无缝衔接,各场景互 联的“第三生活空间”。智能座舱主要涵盖座舱内饰和座舱电子领域的创新及联动,从消费者应用场景角度出发 而构建的人机交互(HMI)体系。智能座舱通过对数据的采集,上传到云端进行处理、计 算,为用户提供场景化服务,增加座舱内安全性、娱乐性和实用性。智能座舱的终极形 态,将是通过语音交互、机器视觉、触觉监控等多模态交互方案实现车内感知,进而与 高级别自动驾驶相互协同融合,成为集家庭、娱乐、工作、社交为一体的“智能移动空 间”。

  1.1.1. 需求端:安全配置、娱乐互联需求驱动,消费者对智能座舱的支付意愿提升1)安全配置方面,传统触摸屏方案不利于驾驶安全,新交互方案亟待落实。 近年来,触屏交互成为汽车座舱内交互的主流形式之一。然而,在传统触摸屏的方案下, 驾驶员每次触摸屏幕的同时,都需要使用“手-眼”资源,这会对同时应用于车辆驾驶的 “手-眼”资源成严重的直接竞争,导致驾驶员注意力分散,不利于驾驶安全。更安全的交互设计方案,应是取消触摸屏,采用“语音-HUD/AR”的智能多模交互;再 进一步,是综合运用语音交互、机器视觉、触觉监控,甚至嗅觉等其他传感器智能技术, 最大程度减少驾驶员精力分散,实现“驾驶员主动交互”到“车辆主动交互”的转变。 当前,保障驾驶安全的新交互方案亟待落实,驱动座舱智能化升级。2)娱乐互联方面,提升座舱体验的需求日趋强烈、“车-家互联”或成重要驱动因素。受消费电子产品影响,用户提升座舱体验的需求日趋强烈。在使用手机等电子产品时, 用户偏好更大/更清晰的屏幕、语音交互方式以及个性化的应用服务,我们预计未来这种 需求会迁移到座舱场景中,对屏幕性能、座舱环境及车载娱乐系统的要求提高。大尺寸、 集成化与专用化的显示、场景化氛围灯设计与全方位发声、个性化温度/气味、媲美游戏 主机的车载游戏系统处理器,作为伴随智能手机崛起而长大的一代,年轻化群体对座舱 内体验的需求更为显著。此外,伴随着智能家居的发展,出行场景和生活场景的连接关系到用户的消费体验,车 联网与家庭物联网的融合已是大势所趋。宝马与三星旗下智慧家庭装置整合服务商 SmartThings 进行合作,配备 ConnectedDrive 服务功能的宝马车型可通过连接设备打开 和关闭家庭报警系统,以及在家庭紧急情况下接收警报。华为 HiCar 中,车主可通过汽车 中控屏幕控制家里的智能设备,包括灯具、窗帘、门锁及各种家用电器。3)智能座舱已成为消费者购车的关键要素,消费者对数字座舱类体验的支付意愿提升。 IHS Markit 数据显示,智能座舱科技配置水平是仅次于安全配置的第二类关键要素,其重 要程度已超过动力、空间与价格等传统购车关键要素;亿欧智库调研显示,在 25-35 岁 年龄段当中,有 79.1%的用户将座舱智能化体验视为其购车的参考因素,有 28.1%的用户 将座舱智能化体验视为其购车的首要参考因素。

  根据 IHS Markit 调研中国消费者对座舱内增值服务的付费意愿发现,近半数消费者对 VR 游戏、高清电影、K 歌软件、按摩座椅等服务表示较有兴趣,并愿意支付合理价格。根据 IHS Markit 大数据调查显示,超 70%用户认可座舱智能配置的价值,认为其极大提升购车 兴趣,其中近 20%用户视其为必购配置。1.1.2. 供给端:智能座舱作为汽车智能化大趋势的一部分,或将率先实现商业化汽车智能化被普遍认为围绕着自动驾驶和智能座舱两方面展开。 自动驾驶技术实现难度高、商业化难度高,行业发展陷入瓶颈。自动驾驶通常可分为 L1- L5 五个级别,目前全球自动驾驶仅发展至 L3 级别,而 L4 级别无人驾驶最快或于 2024 年 实现。2019 年以来,从通用的 Cruise 到谷歌的 Waymo,都推迟了高级别自动驾驶功能 的商业落地时间。 高级别自动驾驶主要有以下难题尚未解决:1)技术瓶颈难以突破:安全方面,单车智能在应对极端天气、不利照明、物体遮挡等挑 战性交通场景方面,能力仍然有待提升。ODD 限制方面,目前车辆在限定路段中行驶时, 仍然没有彻底解决准确感知识别和高精度定位问题。底盘执行系统的线控和冗余等问题 也难以解决。2)基础设施尚未完善:车联网作为自动驾驶的依托,也由于 5G 基础设施 尚未完全建成难以推进。3)成本难以控制:为了确保自动驾驶安全,高等级的自动驾驶 车辆需要部署更多传感器,大大增加了硬件成本,难以保证车辆的经济性。4)伦理责任 不明带来法律风险:L3 是自动驾驶系统的一个分水岭,前面是以驾驶员为责任主体,机 器为辅助;后面是机器为责任主体,驾驶员逐渐脱离驾驶任务,这会带来事故发生时难 以追责的法律风险,涉及到的安全及监管压力较大。相较而言,智能座舱技术门槛低、成果易感知,且法律风险、安全及监管压力小,或将 率先实现商业化。 1)智能座舱整体难度较小,相关硬件技术也已相对成熟。相较自动驾驶需要解决底盘执 行系统的线控和冗余、实现整车级别的配套升级,智能座舱暂时不涉及底盘控制,整体 难度较小。车型同时具备中控台彩色大屏、OTA 升级以及智能语音识别系统三个条件方 可判定为该车型配置智能座舱,截止 2021 年 10 月,中国乘用车中控彩屏、智能语音系 统、OTA 的渗透率分别为:97.9%、86%以及 50.9%,智能座舱整体渗透率达到 50.6%。智 能座舱主要硬件技术已相对成熟,常见车型均有搭载。2)智能座舱成果易感知。电子座舱作为内饰的一部分,无论是整合了多块屏幕的一字屏, 还是结合了生物视觉感知、语音识别的智能化交互技术,都非常容易为驾驶员和乘客所 感知,主机厂愿意通过提供类似易被察觉的差异化功能,迅速提高产品竞争力。 3)相较于自动驾驶,智能座舱的功能更多集中在人机交互、互联娱乐方面,功能落地过 程中牵涉到的法律风险、安全及监管压力较小。因而,国内 OEM 在等待自动驾驶关键技 术成熟的档口,逐步将精力转移到智能座舱,或将推动智能座舱率先实现商业化。

  1.2. 多方势力共振,驱动智能座舱加速渗透1.2.1. 上下游变革、多方共振,驱动智能座舱加速渗透1)主机厂及传统供应商:智能座舱是不同汽车实现差异化竞争的重要卖点,是车企后续 开展 OTA 付费升级的重要端口 智能座舱是不同汽车实现差异化竞争的重要卖点。传统主机厂之间竞争愈发同质化,除 少数车型外,各品牌均无法在技术上取得绝对优势。智能座舱成果易感知,有机会使主 机厂突破现有局限性,形成产品差异化,同时拓展新的业务模式开发增量市场,而主机 厂的需求倒逼传统供应商同样进行智能化。智能座舱是车企后续开展 OTA 付费升级的重要端口。“软件定义汽车”的大趋势下,汽 车行业商业模式面临变革,汽车的卖点由从一次性交付的硬件集成向持续性收费的软件 服务转变。近日,特斯拉针对国内用户进行 OTA 升级,国内将“后排座椅加热功能” OTA 升级服务调整为“寒冷套件”OTA 升级服务,提车时未选装方向盘加热以及后排座 椅加热的 Model 3 车主可以进行售后付费升级,价格为 2400 元。近期,国内外各大车企 纷纷启动了 OTA 升级的车载系统更新计划,整车 OTA 升级,俨然已经成了刺激销量的新 “财富密码”。2)互联网巨头:现有移动终端市场近饱和,通过布局智能座舱,抢占智能汽车流量入口 我们判断现有移动终端市场近饱和,智能座舱有望成为新增长级。传统的芯片、操作系 统提供商诸如苹果、谷歌、微软等,现有移动终端的市场已经趋于饱和,急需发掘规模 庞大的增量市场。我们认为继 PC、手机、平板电脑之后,汽车有望成为下一个合适的智能终端载体,智能座舱则是其流量入口。成熟的应用生态、软件开发能力与海量数据占据优势,驱动互联网企业积极布局。长期 来看,整个汽车价值链的重心将从硬件的生产制造逐渐转向系统、算法等软件层面。当 前,智能座舱产业结构呈现主机厂、传统供应商和互联网科技公司“三足鼎立”的格局, 相较其他二者,互联网巨头在算法、芯片、网络连接和生态系统搭建上占据优势。并且, 其极强的底层系统开发能力,与在汽车出行市场拥有的海量数据,使未来掌握了核心软 件能力、数据的互联网公司将在产业链中占据主动地位。如 2021 年 1 月,吉利汽车集团 与腾讯在杭州签署战略合作协议,围绕智能座舱等领域展开全方位战略合作。因此各互 联网科技企业积极布局智能汽车行业,在增加营收的同时完善自己的生态闭环。

  1.2.2. 智能座舱发展态势:预计 2025 年国内智能座舱渗透率超 75%,单车部件价格大幅 提升智能座舱前景可观国内智能座舱渗透率快速增长。据 IHS Markit 分析,中国座舱智能科技配置的新车渗透 速度快于全球。2020 年中国市场智能座舱渗透率为 48.8%,仍有较大增长空间。预计到 2025 年渗透率有望达到 75%以上(届时全球渗透率为 59.4%),呈快速增长态势。中国为全球主要智能座舱市场,增长潜力较大。根据 IHS Markit 估计,到 2030 年全球汽 车智能座舱市场规模将达 681 亿美元,国内市场规模超 1600 亿元,是 2019 年的 4 倍。 届时中国在全球市场的份额将达 37%左右,是全球最主要的智能座舱市场。根据马斯洛需求层次理论,所有人的需求均可分为五层:生理需求、安全需求、社会需 求、尊重需求、自我实现需求,其实现的紧迫性依次递减。 应用需求层次理论分析用户对汽车的期望,可知消费者对车辆基础的要求是安全性,进 而是汽车的性能、外观、内饰、舒适度等外部特性,最后是用户个人的娱乐性需求。 消费者对安全性、舒适性、娱乐性体验升级的需求,驱动汽车制造商智能化进程,技术 升级趋势逐渐延伸至上游产业。1.3. 汽车电子电气架构转变,驱动智能座舱软硬件解耦汽车座舱正沿着“本地化-网联化-智能化”方向不断升级。在技术进步和消费者需求增 长的双重驱动下,座舱智能化已成为智能汽车的核心发展方向之一。根据 IHS 报告显示, 汽车座舱已历经机械、电子化阶段,即传统座舱时期。硬件方面,传统座舱系统的硬件 分散化明显,座椅、音响、仪表等车身电子共同构成了传统座舱的硬件系统。软件方面, 传统座舱的软硬件高度耦合,可拓展性差,无法满足消费者的个性化需求。随着用户对 汽车座舱的价值理解向“第三空间”转变,以及 5G、AI、大数据、人际交互、芯片与操 作系统的技术革新,汽车座舱将向智能化方向持续推进,逐步实现座舱的域控制以及跨 域融合,并通过技术的不断迭代持续优化用户消费体验。

  汽车 E/E 架构已从传统分布式架构向域集中架构演进、未来将升级至中央集中式架构。根 据博世对汽车电子电气架构定义架构来看,汽车 E/E 架构的升级路径表现为分布式(模块 化→集成化)、域集中式(域控制集中→跨域融合)、中央集中式(车载电脑→车-云计 算)。汽车传统分布式 E/E 架构包括分散的电子单位、电气单位、执行单位,这种架构下, 特定的功能由特定的 ECU 进行控制。在汽车智能化浪潮下,分布式架构暴露出很多缺点, 如:算力难以满足;过多的 ECU 导致 E/E 架构繁杂,难以进行硬件升级;ECU 由不同供 应商开发,框架无法复用,无法使用软件定义新功能等。而现在网联化与智能化正共同 推动汽车 E/E 架构从分布式转向域集中式,即是将 ECU 进行扩容并合并形成域控制器架 构,同时使用更高带宽的以太网逐渐替代传统的 CAN 总线,基于不同的域划分进一步优 化 E/E 架构。我们认为未来随着 SoC 芯片的不断发展,中央集中式 E/E 架构将成为可能。这种架构仅 使用一个主控 SoC 来实现整个系统所有部件的控制,能够覆盖车身域、动力域、底盘域、 安全域,将汽车变成一台高性能计算机,可以通过传感器实现人车自动交互,赋予用户 全新体验。目前,智能座舱域正在沿域内集中、跨域融合的路径不断演进,整合了车辆 控制域、智能座舱域、智能驾驶域的汽车 E/E 架构已有较为普遍的应用,但实现三域间的 跨域融合难度较大。智能座舱和自动驾驶 SoC 趋于向中央计算芯片演变,未来将通过升 级至中央集中式架构来提升效率,降低成本。汽车电子电气架构的转变驱动汽车软硬件解耦,实现软硬件分离开发。汽车底层硬件将 不再是由单一功能的单一芯片提供简单的逻辑计算,而是需要更为强大的算力支持;软 件也不再是基于某一固定硬件开发,而是需要具备可移植、可迭代和可拓展等特性。汽 车原有以 ECU 为单元的研发组织将发生转变,形成通用硬件平台、基础软件平台以及各 类应用软件的新型研发组织形态。软硬件解耦大势所趋,汽车将进入“软件定义汽车”时代。在具备 OTA 功能的集中式电 子电气架构下,软硬件在零部件层面充分解耦,硬件趋于标准化,软件逐步实现全栈化、 完整化控制,独立成为核心零部件产品。汽车软件产业链被重塑,互联网和 ICT 企业纷纷 入局,具备软件研发能力的整车企业通过掌控车型软件开发架构获取产业链核心利益。 整车企业的需求是智能汽车软件变革的核心内驱力,推动汽车软件产业快速发展。

  2. 电子电气架构向域集中变革,座舱硬件迎来量价齐升随着未来汽车智能化趋势持续推进,汽车智能座舱各硬件部件的出货量和价值量将快速 攀升。1)智能座舱域控制器将进一步整合部分 ADAS 功能和 V2X 系统,实现在单车价值 量上的提升。汽车智能化背景下,座舱域控制器市场前景广阔,我们预计 2025 年国内智 能座舱域控制器市场规模将达 1124.61 亿元,全球市场规模达 2901.49 亿元;2)显示屏 可实现多屏交互,使显示面积增大、互动性增强、个性定制化能力提升;3)汽车自动驾 驶程度的提升催化安全交互需求增加,制造成本降低,驱动 HUD 向中下档车型渗透, HUD 市场渗透率提升。2.1. 汽车 E/E 架构向域集中式变革,智能座舱域控制器市场迎来机遇域集中架构车型批量上市,催化智能座舱域控制器出货。特斯拉采用新一代集中式 E/E 架 构,已达到域控制器和车载中央电脑阶段,配合其自研的操作系统可实现整车 OTA。通 用、大众、丰田等车企均在加快部署全新 E/E 架构,量产时间大约在 2021-2025 年。通 用使用新一代 E/E 架构 Global B,将搭载在全新凯迪拉克 CT5 上;大众 ID.3 将搭载名为 E3的 E/E 架构,并将使用跨域控制器来实现域融合架构;丰田也将采用名为 Central& Zone 的 E/E 架构。国内车企方面,长城自主开发了 GEEP 电子电气架构,目前已演进到 第三代 GEEP3.0,预计第四代和第五代架构将分别于 2022 年和 2024 年问世,小鹏、红 旗等也纷纷开始布局新一代 E/E 架构。智能座舱域控制器方案将成为主流方案。随着汽车智能化程度提升,将出现两个明显的 变化趋势。第一个趋势是汽车 E/E 架构将从传统分布式转变为域集中式,第二个是单车搭 载的传感器数量显著提升。因此在智能座舱方面,能够集成众多 ECU、传感器、控制器 的座舱域控制器应运而生,以座舱域控制器为中心的智能座舱系统将成主流趋势,这一 系统将在统一的软硬件平台上实现座舱电子系统功能,成为融入交互智能、场景智能、 个性化服务的座舱电子系统,逐渐满足用户对汽车座舱“第三空间”的定义,市场发展 空间广阔。同时全球汽车软硬件厂商已经与众多车企合作,开始布局智能座舱域控制器 市场。国外厂商中,伟世通、大陆、博世等在全球座舱域控制器市场占据主导地位,已 在奔驰、吉利、通用等国际知名车企的众多车型上实现量产应用;国内厂商方面,德赛 西威、东软集团、航盛电子、华为等企业也陆续推出了各自的座舱域控制器一体化解决 方案,已搭载至理想、红旗、东风等车型。2.1.1. 域控制器厂商:软硬件及芯片适配、零部件量产等核心能力将成行业竞争焦点1) 软硬件适配能力成为域控制器厂商主要壁垒 域控制器集成了众多 ECU,是汽车每一个功能域的核心。其开发需要集合高性能的域主 控处理器、丰富的硬件接口资源及强大的软件功能特性,以达到平台化、高集成度、高 性能和良好兼容性的功能特性,这要求厂商有较高的软硬件适配能力。而由于汽车零部 件复杂、以及供应商众多,进行软硬件适配的难度较大,兼具对 SoC 芯片和 AI 算法的深 入理解方能提升软硬件的适配能力,是否具备应用生态及开发底层操作系统能力将决定 域控制器厂商的市场竞争力。2) 芯片迅速迭代,域控制器与芯片的适配速度尤为重要由于自动驾驶芯片与 AI 算法及相应工具链深度耦合,自动驾驶芯片的理论性能和实际效 能存在一定差异,设计出能使芯片发挥最大效能的适配硬件是域控制器厂商的核心任务。 目前来看,自动驾驶芯片迭代迅速,根据英伟达官网公布的芯片开发速度来看,自 2018 年以来英伟达基本每两年发布一款新型芯片,而像 CUDA 库等模块是英伟达独有且预计 在今后每款芯片均有应用,因此具有相关适配经验的域控制器厂商能够以较快速度、较 低成本和较高质量完成域控制器的开发,提前布局的域控制器厂商将获得显著先发优势。(报告来源:未来智库)3) 车规级零部件的产能决定厂商未来发展 域控制器的开发包括传感器、控制器以及 SoC 芯片等硬件部分,以及基础软件和底层操 作系统设计等软件部分,要在硬件、软件、芯片等生产层面均满足车规级要求,其复杂 程度考验供应商的开发及量产能力。 迎合市场的新车型一旦上市,其销量将迅速提升。如搭载了 FSD 芯片、算力达 144TOPS 的特斯拉 Model 3,2021 年 12 月销量环比增长 238.2%。因此,域控制器厂商的产能需要 满足整车厂的需求方能实现长足发展,这同样考验着厂商的供应链把控能力以及产能调 配能力。

  智能座舱域控制器将进一步整合部分 ADAS 功能和 V2X 系统,实现在单车价值量上的提 升。ADAS 技术被看做通往未来自动/半自动驾驶的必经之路,能够实现自我感知、决策、 执行,可以在汽车行驶过程中随时来感应周围的环境,收集数据,进行静态、动态物体 的辨识、侦测与追踪,并结合导航地图数据,进行系统的运算与分析,从而预先让驾驶 者察觉到可能发生的危险,有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。V2X 技术融合现代通 信与网络技术,实现人-车-云-路智能信息的交换共享,具备复杂的环境感知、智能决策、 协同控制和执行等功能,可实现安全、舒适、节能、高效的行驶。ADAS 与 V2X 技术均需 要众多的传感器和芯片,因此我们认为集成式域控制器的应用成为必然。随着智能座舱 域集中程度的不断提升,部分 ADAS 功能和 V2X 系统将整合至智能座舱域控制器,形成 更为一体化的智能汽车解决方案,实现智能座舱域控制器单车价值量的提升。为进一步了解智能座舱域控制器,可以以宝马第五代座舱电子架构为例。宝马第五代座 舱电子架构为 Headunit,宝马内部代码为 HU-H3,其核心是以太网交换器和网关,使用 的以太网交换器由博通提供。宝马座舱域控制器的操作系统改用了宝马再开发的 LINUX 系统,在软件方面与众多国内 外厂商合作,其中间件与软件厂家包括东软、风河等厂商。宝马座舱域控制器改用了宝 马再开发的 LINUX 系统,即 GENIVI+LINUX。GENIVI 联盟致力于将 LINUX 和其他开源软 件用于汽车座舱电子中,主要 OEM 成员包括宝马、现代、本田、戴姆勒、日产、PSA 和 上汽。主要 Tier1 包括阿尔派、安波福、歌乐(佛吉亚)、电装、现代摩比斯、LG 和博世。 芯片厂家包括 NXP、瑞萨、英伟达、联发科、ADI、ARM 和 Telechips。中间件与软件厂 家包括东软、风河、QT、KPIT、绿山。宝马座舱域控制器在线路架构方面,大量使用以太网,以追求线束精简,在线束上降低 成本,减轻重量。宝马座舱域控制器放弃了 MOST 总线,改用 OABR(OPEN Alliance BroadR-Reach)车载以太网,联盟由宝马、现代、NXP、飞思卡尔、HARMAN、意法半 导体、博通在 2011 年发起成立。车载以太网利用了回音消除技术,实现了一对双绞线上 全双工的信息传输,但它仍存在主要支持点对点通讯的缺点。车载以太网工作在 10~10000Mbit/s 之间,可广泛应用于娱乐、ADAS、车联网等系统中。车载以太网有着大 带宽、低延时、低电磁干扰、低成本等优点,成为智能网联汽车应用的关键选择。宝马座舱域控制器连接多个智能座舱相关硬件,HU-H3、WLAN 和蓝牙、音响系统、导 航板、CID、仪表、HUD 和 INAP375R 芯片等。在智能驾驶方面,它连接了 V2X 芯片, 在日本销售的宝马座舱域控制器会添加 V2X 芯片。HU-H3 延续宝马第三代 NBT 架构设计, 在延续双处理器设计时,也存在很大不同。宝马将音频接收和导航单独放在 RAM 一个单 独的盒子里,物理上分开。HU-H3 盒子里和 NBT 几乎没有改动,还是英特尔的 Atom 和 瑞萨的 RH850 MCU,既保留了原有设计成果,又增加了灵活性。智能座舱所采用的 WLAN 和蓝牙包含在 HU-H3 里,为博通所生产的蓝牙与 WLAN 二合一模块 91UWM255。 智能座舱所采用的音响系统分为三个版本,标准版包括 3 个高音,5 个中音,2 个低音单 元。中级版为哈曼卡顿环绕声,包括 5 个高音,5 个中音,2 个低音单元。高级版为 Bowers&Wilkins 钻石环绕声,包括 7 个高音,7 个中音,2 个低音。智能座舱所采用的导 航板采用了瑞萨所生产的 R-CAR H3 做主芯片。智能座舱所采用的 CID 有 10.25 英寸和 12.3 英寸两种,分辨率都是 1920*720。智能座舱所采用的仪表是 12.3 英寸全液晶车型仪 表,为博世提供,所采用的显示屏由 LG 提供。

  2.1.2. 智能座舱域控制器市场规模预测:预计 2025 年国内市场规模将达 1124.61 亿元汽车智能化趋势下,座舱域控制器市场前景广阔。据中国汽车工业协会预测,2025 年中 国汽车总销量将达到 3000 万辆,2022-2025 年 CAGR 为 2.94%。据 IHS Markit 预测, 2025 年全球汽车总销量将达到 9890 万辆;2025 年全球/中国座舱智能科技配置新车渗透 率分别为 59.4%/75.9%,近似取其为座舱域控制器渗透率。广汽蔚来公开的整车 BOM 成本 中,单车数字座舱域控制器价格为 4939 元。由于供应商对单车数字座舱域控制器价格披 露较少,故中国与全球单车数字座舱域控制器价格均参考广汽蔚来价格进行估计,且虽 然座舱域控制器价格或将出现缓慢提升,但出于保守估计在预测中保持价格不变,认为 增加值全部来源于汽车销量与域控制器渗透率提升。最终我们预计 2025 年国内智能座舱 域控制器市场规模将达 1124.61 亿元,全球市场规模达 2901.49 亿元。此预测为粗略估计, 仅为投资者提供参考。2.2. 显示屏:多屏交互+新型显示技术,革命性提升人机交互体验2.2.1. 显示屏技术分类与性能特征车载显示屏是指安装在汽车内部的显示屏,主要功能为驾驶辅助与娱乐。根据车载显示 屏装载位置的不同,车载显示屏也可为仪表显示器、抬头显示器、后视镜显示器、中控 显示器与后排显示器。车载显示屏已发展多年,其传统 LCD 显示屏技术已步入成熟期,占据车载显示屏市场主 要份额。LCD 屏全球年销量自 2009 年起保持了十年的持续增长,从 1800 万部增长至 1.64 亿部,但由于中美贸易争端与各大显示屏厂商开始布局 OLED、MLED 等新技术, 2019 年 LCD 显示屏销量为 1.56 亿部,同比下跌 5%。车载显示器主要性能要求包括亮度高、寿命长、反应快、运作温度区间大:车载显示屏 的亮度需达到能够保证驾驶员可清楚看到路况信息与汽车参数的水平;汽车平均寿命为 7-12 年,车载显示器需达到相应寿命年限;车载显示屏的反应时间决定了屏幕显示有无 拖影,影响成像的清晰度与用户交互体验;由于汽车常在高温环境或摆放在户外环境中, 车载显示器需要具有足够的耐热与抗寒能力(运作温度区间为-30~85℃),保证设备的正 常运行。其余评估维度如成本、技术成熟度等则是从消费者需求与显示屏供应商供给的 角度进行考虑。LCD 除了成本较低、技术成熟度高,在其他维度上相较于其他三项技术均不具备优势。 截至 2021 年,LCD 仍占据了车载显示屏市场的主导地位,且由 TFT LCD 衍生的新一代技 术产品 LTPS-TFT LCD 需求进一步走强,全球渗透率有望突破 12%。但随着各大企业在新 型显示技术的布局,其他新型显示技术由于性能、寿命方面的优势将会逐渐获得更多市 场份额。中期来看,AMOLED 等新技术成熟度不断加强,有望快速抢占市场,但长期来 看 Mini LED 或将成为更有潜力的选项。相较于 OLED、Micro LED 等新型显示技术,Mini LED 在商业化方面优势明显。对比传统 LCD,OLED 是有机发光层自发光,显示屏上的每个发光点都能通过电压控制敏感,因此 其色域、对比度、HDR 等效果都会非常好。但 OLED 的问题也非常明显:成本太高,亮 度偏低,使用寿命基本上很难满足车载要求。而 Mini LED 的“进阶版”技术 Micro LED 受制于巨量转移等行业技术难题,短期内无法实现低成本量产。相较于前两种技术,Mini Led 的优势较为明显。Mini LED 尺寸非常小,分区数足够多,可以实现对显示屏上极小的 部分上面进行精细化控光,比如说 8 英寸的显示屏集成上千颗 LED。Mini LED 通过精准 控光,便可以实现很高的明暗对比、动态显示,继而在对比度、HDR、色域方面都有非 常大的提升。此外,采用这种背光方案在显示画面更真实的同时,还可以提升整体屏幕 亮度。Mini LED 背光目前在轻薄化方面较传统 LCD 其实并无明显优势,但用在对显示屏 厚度没有严格要求的车载显示上却十分合适。

  2.2.2. 显示屏产业链分析车载显示屏产业链由上游材料供应商、元器件组装商、生产设备制造商,中游显示屏制 造商,下游整车制造商与显示屏零售商共同构成。 上游生产设备制造商目前仍被欧美、日本、韩国所垄断,但随着设备制造技术的提升, 材料供应商与元器件组装商的国产化趋势逐步增强,有望打破由海外与中国台湾地区所 控制的现状。中游显示屏制造商集中度高,2019 年车载面板出货量中 CR5 占 69.6%,随 着国际企业开始减产 LCD,LCD 屏产能逐渐向中国转移。截至 2020 年,中国大陆 LCD 产 能约占全世界产能的 50%,位居全球第一。下游主要包括整车制造商(OEM)和车载显示屏 零售商(汽车配件销售商),由于下游公司往往为大型企业,相对于中游显示屏制造商具 有更强的议价能力。车载显示屏产业链上游为材料供应商、元器件组装商及生产设备制造商。目前,上游核 心材料供应与生产设备均由国际企业掌握,且具有整条产业链中最高的毛利率。以 TFTLCD 显示屏为例,产业链上游毛利率最高,其次是下游 OEM 与零售商,最低为背光模组、 驱动 IC 与显示屏制造商,使显示屏产业链毛利率呈现为左偏的倒“U”形,毛利润主要 集中于上游材料部分,平均毛利率达到 40%。上游高毛利率主要来源于国际企业仍主导上 游产业,掌握关键原材料资源,而中国显示屏制造厂商议价能力较弱。背光模组与驱动 IC 元器件由于国产化程度较高,避免了关税负担,同时大出货量进一步降低了成本,使 价格处于较低水平,毛利率水平也较低。目前,传统的 LCD 显示屏技术成熟,上游国产化趋势加强,原材料中占比最高的背光模 组目前已实现 90%国产化,但前端设备的国产率仍较低。而新兴技术 OLED 上游产业链中 最重要的有机材料部分目前仍被部分韩国与日本企业所垄断,占据 80%以上的市场,且对 技术进行了封锁控制。在 OLED 生产设备方向上,韩国与日本的企业同样进行垄断掌控, 市场份额超 70%。车载显示屏产业链中游市场集中度高,韩国、日本、中国台湾企业占据行业头部。2019 年全球车载显示屏出货前五名企业分别为 JDI、天马微电子、友达光电、LGD、群创光电, 共占总出货量的 68.2%。其中除天马外 4 家均为日韩台企业,共占总出货量 53.8%,在车 载显示屏产业链中游仍占据头部地位。由于相比于国内显示屏制造厂商,国际企业技术 更为成熟,且技术封锁力度较小,使国际企业在上游材料成本方面具有更强的优势。目 前,中国企业已逐渐掌握 LCD 核心技术,产能迅速扩张,占据着车载显示屏出货量的主流;而在 OLED 显示屏产能拓展进程中,由于蒸镀机等核心设备目前仍受制于国际领先企 业,中国 OLED 产能呈大幅落后。从企业发展布局安排看,国内显示屏制造企业可能通过 Mini LED 实现车载显示屏市场的弯道超车。产业链下游汽车销量回暖,驱动车载显示屏需求提升。由于下游多为大型汽车品牌与汽 车配件零售商,具有面对中游显示屏制造企业与消费者的双向强议价能力,平均毛利率 可达 20%左右。汽车销量自 2020 年触底后回升,2021 年汽车销量达 2627.5 万辆,同比 增长 3.81%,表现出汽车需求正在逐步释放;预期 2025 年中国汽车销量可达约 3000 万辆, 持续拉动车载显示屏需求增长。同时存量市场崛起,已经拥有一辆及以上汽车的车主替 换原车或增持新车的需求增加,购车性质为再次购买换购占比由 2017 年的 10%提升至 2019 年的 23%,再次购买增购占比由 2017 年不到 1%提升至 7%,带动车载显示屏新需求。

  2.2.3. 显示屏行业发展趋势汽车销量回暖带动中国车载显示屏市场规模持续提升,观研天下数据中心预计到 2025 年 全球市场车载显示屏出货量达到 2.07 亿片,而根据中研普华产业研究院估计中国车载显 示屏市场规模将达到 1,324 亿人民币,复合增长率达 10.4%。下游汽车销量自 2018 年开 始逐年下降,特别是 2020 年受疫情影响,全球汽车需求收缩,销量仅为 7,803 万辆,同 比下降 13%;但随着防疫措施与疫苗的普及与推广,疫情逐渐受控,抑制的需求有望得到 释放,且各国政府推出消费刺激政策,如中国设置购车税收减免政策等,汽车市场或将 在近两年中出现持续增长,带动车载显示屏销量出现大幅增长。但当汽车市场需求快速 释放趋于饱和后,未来三至五年汽车销量增长速度可能逐步放缓;此时新能源汽车与智 能化汽车有可能成为车载显示屏新的增长发力点。车载显示屏细分装配市场中,中控显示屏装配率不断提高,保持最高车载显示屏出货量 占比;仪表显示器的更新与抬头/后视镜显示屏渗透率提高,推动车载显示器规模持续增 长。中控显示屏配备:全球汽车需求未来两年释放,中控显示屏高配备率与仪表显示器 更新成显示屏高出货量核心保障。汽车智能化必然伴随着中控显示屏终端的升级,根据头豹研究院预测,中国显示屏装配率将于 2025 年达到 90%,而一台中控显示屏的平均价 格约为 2000 元。传统仪表显示器将逐步更新为液晶仪表显示屏,相关液晶显示屏出货量 将达到每年 10%的增长速率。一台液晶仪表显示器约为 2000 元,具有较高的市场价值。同时,汽车智能化、安全化、系统化势在必行,抬头与后视镜显示屏成车载显示屏出货 量提升重要助力。抬头显示(HUD)可以减少驾驶员视线转移的次数,提高驾驶安全性。 目前 HUD 市场仍存在较大发展空间,随着国内厂商打破国际企业的垄断地位,HUD 价格 下降有望进一步提升 HUD 的渗透率,根据 ICVTank 预计 2025 年全球 HUD 渗透率可达到 30%;全屏显示后视镜(Full Display Mirror,简称 FSD)最早在通用凯迪拉克全新 CT6 上 量产,通过后向摄像头采集视频,并将其流媒体传送到整合在内后视镜里的 LCD 显示屏 上播放,给驾驶员提供一览无余的车后全景。2018 年,全球后视镜显示屏出货量较去年 同比增长 52%,达到 160 万片,到 2020 年增长至 190 万片。未来整车厂增加电子后视镜 显示屏与车主自行装配后视镜显示屏有望将促进后视镜显示屏的持续高增长。随着汽车智能化浪潮的快速发展,更先进的人机交互(HMI)系统与自动驾驶渗透率逐步 提升。车载显示屏作为 HMI 系统中的重要组成设备,市场需求将迎来快速提升。同时随 着自动驾驶升级,用户更加重视汽车的安全性。由于车载显示屏可多维度反馈路面信息, 及时提醒驾驶员危险路况,车载显示屏配备数量不断增加。根据 IHS 数据,2019 年单车 平均搭载屏幕数为 1.75 个;到 2030 年,配备 3 块屏幕及以上的汽车数量将达到 20%左右。 自动驾驶带来的多屏化与大屏化将促进车载显示屏增长。

  在安全配置方面,车载显示屏的多屏化能够有效传递路面实况信息,使驾驶员快速做出 反应。近年来,触屏交互成为汽车座舱内交互的主流形式之一。然而,在传统触摸屏的 方案下,驾驶员每次触摸屏幕都会占用“手-眼”资源,导致驾驶员注意力分散,不利于 驾驶安全。更安全的交互设计方案,应是取消触摸屏,采用“语音-HUD/AR”的智能多 模交互,并同时配置多屏传输不同区域的路面情况,帮助驾驶员安全驾驶,提高汽车使 用性能。在娱乐互联方面,用户提升座舱体验的需求日趋强烈。使用手机等电子产品时,用户偏 好更大更清晰的屏幕,我们预计未来这种需求会迁移到座舱场景中,对集成化、大屏化与高性能的车载显示屏需求提升。同时伴随着智能家居的发展,出行场景和生活场景的 连接关系到用户的消费体验,车联网与家庭物联网的融合已是大势所趋。随着对安全性 与娱乐性的追求升级,人们会越来越重视多屏化、集成化、大屏化所带来的驾驶安全性、 娱乐性与便捷性的提升。汽车智能化浪潮下,座舱显示屏向多屏交互、集成发展的方向清晰。传统的汽车驾驶舱 内,中控屏、仪表、倒车镜等都是独立存在的,随着汽车的智能化转型,出现了融合多 屏、多屏互动屏等形态。在商业化落地方面,新势力造车企业早在 2019 年就已推出 4 屏 互联,甚至 5 屏互联的量产车,如理想 ONE、天际 ME7,传统主机厂也快速布局,从 2020 年开始推出多屏互联产品。 多屏互联模式对智能座舱的人车交互场景主要有三个提升,1)显示面积增大,人机交互 窗口的变大将提高用户的体验感,多屏展示的信息内容比单一的触摸屏幕提供更大的显 示面积,展示更多数据信息。2)互动性增强,驾驶员、副驾驶以及后排乘客可通过车载 屏幕系统完成多样化的交互场景。3)个性定制化能力提升,可以根据客户的需求个性化 定制,比如驾舱显示和后座显示联动,提高乘客的娱乐性互动。多屏互联需求下一芯多屏架方案将成为主流趋势。在成本控制层面,与“多芯多屏”方 案相比,“一芯多屏”方案的总成本降低;在通信层面,“一芯多屏”方案中多屏交互信 息在芯片内部完成传输,改变了多个操作系统之间通过 CAN/LIN 总线等通信传输信息的 方式,通信时间大幅降低;在安全性层面,采用“一芯多屏”方案,系统复杂度降低, 片等器件数量减少,整体可靠性增加。

  一芯多屏架构的实现主要有两种途径:一种是硬件隔离(Hardware Partition),另一种 是虚拟机监视器(Hypervisor)。它们之间主要区别在于硬件资源是否共享。 硬件隔离是通过硬件分区将 SoC 芯片的内存区域、外围设备、引脚等硬件资源进行划分 和管理,硬件分区对各自所属资源具有访问和管理功能,分区间硬件资源不能共享。以 恩智浦 i.MX 8QM 芯片为代表的智能座舱方案是基于硬件隔离实现的。在芯片内,分别建 立了仪表和娱乐系统的硬件分区,将多核 CPU 及其他硬件资源按操作系统需求分配到各 自分区内,最终实现在仪表分区内运行 Linux 系统,在娱乐系统分区内运行 Android 系统。 硬件隔离简化了硬件资源分配与管理,为软件开发提供极大便利性。虚拟机监视器(Hypervisor)是运行在硬件设备与操作系统之间的一种中间软件层,允许 多个操作系统共享硬件资源。在虚拟化环境下,Hypervisor 可以调度 CPU 内核、外部设 备、内存区域等硬件资源,并为每个虚拟机分配不同资源。在 Hypervisor 协调控制下, 多个操作系统在硬件方面实现资源共享共用,在软件方面保持独立、互不干涉。即使一 个操作系统出现软件故障或发生崩溃,其他操作系统仍可继续正常运行。大尺寸车载显示屏出货量猛增,成为品牌汽车厂商的一致选择。2020 年第三季度 12.3 英 寸的车载显示屏出货量占整体市场的 32.7%,10.2 英寸显示屏市占比达到 20.2%。10 英寸 以上显示屏份额由原来 2018 年第三季度的 9.1%猛增至 52.9%。特斯拉 Models S 屏幕尺寸 达 17 英寸,奔驰旗舰车型 EQS 中控屏达 17.7 英寸,大屏幕成为品牌汽车厂商的一致选择。受到车内空间限制,大屏化对车载显示面板的可塑性(柔性)和曲面感设计要求更 高,因此 AMOLED、Mini LED 等柔性可弯曲显示屏技术有望进一步提高市场份额。由于操作台空间受限,车载显示屏大屏化还催生出屏幕一体化需求:仪表盘显示屏、中 控显示屏、前排娱乐显示屏趋向于合并为一个大屏幕,可同时集中所有按键功能于一块 车载显示屏中,使汽车内饰布置更加简洁美观,驾驶员操作更加便捷。奔驰、理想等整 车制造商已将一体化元素加入到新推出的车型中,仪表盘与中控合在一起形成一个大屏 幕;可预见未来汽车前排显示屏将趋向于“T”形结构,一体化中控显示屏从主驾驶贯穿 至副驾驶,给用户更便捷的驾驶与乘车体验。新型显示技术应用催化车载显示屏高清化趋势。在单车显示屏配置数量攀升的背景下, 显示屏本身的品质将会成为车辆厂商发力的重点。传统 LCD 面板的原生对比规格难以提 升,普遍仅落在 1000:1 左右,最高不过 5000:1,很难满足车载显示屏现有的高对比 度、HDR 等显示效果需求。而 OLED 和 Mini LED 因为自身技术特性都在显示效果方面有 革命性的提升。虽然目前市场主流的车载显示技术仍然是 a-Si TFT LCD,但 LTPS TFT LCD、 OLED、mini LED 背光和 micro LED 等先进显示器技术也在逐步渗透市场。

  目前,中国政府与各地方政府陆续出台了多项政策,提供上游设备、原材料、元器件技 术方面的帮助与税收扶持,助力推进新型显示的发展与突破,提高优质电子显示企业的 技术创新能力,逐步摆脱国际企业在技术上的垄断。(报告来源:未来智库)2.2.4. 显示屏产业竞争格局车载显示屏行业具有较高技术壁垒与资金壁垒,竞争集中于头部企业。显示屏技术壁垒 高,启动资金要求大,例如配置一条 OLED 生产线需要大量资金投入与复杂的生产技术, 行业特性使竞争集中于头部制造商。从 2017 年至 2019 年,车载显示屏行业维持着较高 的行业集中度水平,头部企业的产能提升进一步强化了行业集中的现状,使行业集中度 水平逐年提升,CR5 从 2017 年的 63.5%提升至 68.2%国际企业掌握了车载显示屏的核心技术与上游生产设备、原材料,使其能够保持其在车 载显示屏行业竞争格局中的优势地位。但随着中国的产能提升与技术研究突破,将逐渐 赶超国际企业。截至 2021 年,中国 LCD 产能引领全球。随着 LTPS-LCD、AMOLED 等新 技术的成熟,韩国与中国大陆开始引导行业发展,而日本逐步退出,中国台湾地区则在 寻求差异化市场与打造新技术产业链等方面转型。全球显示屏行业形成“陆进韩缩日退 台转型”的新态势 新兴显示屏技术方面,车载 Mini LED 的商业化落地已取得初步成果,华星、群创、天马、 京东方等面板巨头都在积极推广 Mini LED 在车载显示上的应用。2.3. HUD:汽车自动驾驶程度提升,催化安全交互需求增加,制造成本降低,驱动 HUD 向中下档车型渗透2.3.1. HUD 增长动能强势HUD(Head-Up Display,平视显示器),可以将信息映射在挡风玻璃上,让驾驶员不必低 头就可以看清重要信息,有助于促进便捷的人机交互,克服现有人机交互需求的瓶颈, 将车况信息、ADAS、车联网等多项信息呈现于 HUD 界面,高效、直观、便捷。 HUD 基本架构可分为信息处理和影像显示两部分,主要构成包括主控 PCB 面板、LED 光 源、投影显示以及反射镜。其工作原理与投影仪基本相同,即将车辆信息通过信息处理 转换为图形、数字或文字形式,利用光线折射原理,依靠影像显示装置将需要显示的时 速、导航等信息投影到驾驶员前方的透明介质上,节省驾驶员低头观察仪表的时间,减 少忽视路况的情况发生,提高行车安全性。随着 HUD 显示效果的提升,其重要性日益凸显。目前 HUD 前装量产以 W HUD 为主, AR HUD 也开始规模化落地。部分车企的车型采用小尺寸仪表的+HUD,未来 HUD 或将 进一步削弱仪表作为主要显示屏业界的地位。 随着汽车的智能化转变、HUD 技术逐步提升与成本逐渐下降,HUD 的需求量越来越大, 其市场渗透率或将逐渐提升。 (1)汽车智能化转变使驾驶员对操作便利性和娱乐性的需求提升,增加 HUD 市场需求。 目前,汽车正在实现从“以车为中心”到“以人为中心”的智能化转变,随着自动驾驶级别不断提高,驾驶员的手、眼、专注力在驾驶过程中的要求逐渐降低,传统仪表盘+中 控屏+简单车载娱乐系统难以满足驾驶员对操作便利性和娱乐性的需求,人们对人车交互 的方式提出了更高的要求,通过声音、手势等方式进行情感式人车交互或将成为新趋势。(2)随着国产厂商研发生产技术的成熟,HUD 成本逐渐下降,HUD 装载车型逐渐下沉。 HUD 的技术进步使得关键行车信息通过玻璃投射成为可能,且随技术发展,其制造成本 和价格将会逐步降低。根据佐思产研,W-HUD 的平均价格从 2016 年的 265 美元下降到 2020 年的 245 美元,C-HUD 平均价格从 2016 年的 50 美元下降到 2020 年的 38 美元。 HUD 成本逐渐降低,使得 HUD 装载车型逐步下沉,呈逐渐向中下游车型渗透的趋势。

  2.3.2. HUD 分类及技术AR-HUD 可实现高质量增强现实显示,相较 C-HUD 和 W-HUD 具备更先进技术,与自 动驾驶功能融合程度更高。 C-HUD 通过放置于仪表上方的一个半透明的树脂板作为投影介质,光学图像经过三次折 射后映射到玻璃上,在距离驾驶员 1.8-2.5 米处形成虚像以显示重要信息。C-HUD 的优 点在于价格较低,易于安装,缺点在于成像距离较近、区域较小、显示内容有限,并且 在车辆碰撞时可能对驾驶员产生二次伤害,存在一定安全隐患。W-HUD 通过前挡风玻璃作为投影介质来反射成像,通常采用高亮度发光的二极管 (HBLED)作为背光源,并使用 1.5-3.1 英寸的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)作为 图像源。相较于 C-HUD,其优点在于具有更大的成像区域和更远的投影距离,缺点在于 对供应商的电子和光学技术要求较高,目前只有少数供应商具有生产 W-HUD 的能力, 因此 W-HUD 光学结构较复杂,成本较高,主要应用于中高端车型,但随着技术进步和 成本降低,正逐渐向中低端车型加速渗透。AR-HUD 和 W-HUD 相同,通过前挡风玻璃作为投影介质来反射成像,但其采用增强投 影面,通过数字微镜元件生成图像元素,同时成像幕上的图像通过反射镜最终射向挡风 玻璃,将增强过后的显示信息可以直接投射在用户视野角度的道路上,使显示信息可以 与交通状况更好融合。AR-HUD 可以结合导航和实际路况进行显示,相较 W-HUD 更生 动逼真,给驾驶员带来更沉浸式的交互体验。 真正的 AR-HUD 集成了驾驶员监控和前向物体识别系统,具有数据融合和图像处理功能, 可提供实时图像校正。2020 年,奔驰新一代 S 级上市,成为全球首个搭载 AR-HUD 的车 型。AR-HUD 的虚拟图像距离更长、可视角度更大,使之投影范围更大、可显示的信息量更 多,因而显示效果比 C-HUD 和 W-HUD 更优,将虚拟图像与真实场景深度融合,人机交 互程度更高,更符合未来自动驾驶技术发展的需求。其核心技术对导航能力、图像识别、 检测能力与融合算法能力要求很高,因此 AR-HUD 搭载成本高,存在很大技术挑战,未 来应用前景广阔,或将成为未来 HUD 的发展趋势和最终形态。 HUD 厂商的研发和生产过程中主要存在三种技术壁垒,分别体现在投影单元(PGU)、自 由曲面反射镜和前挡风玻璃的研发和生产上。一、投影单元(PGU)是 HUD 核心技术壁垒,其中 TFT-LCD 投影成本较低、技术成熟 但成像效果较差,而具备卓越的显示效果的 LCOS 投影技术成熟度较低、难以实现量产。 HUD 影像源技术具体可分为:TFT-LCD 投影、DLP 投影、MEMS 激光投影以及 LCOS 投 影四种。 (1)TFT-LCD 投影。TFT-LCD 投影成像技术属于 LCD 液晶现实技术,其投影原理是当 LED 背源发光时,集成在 LCD 光板像素点后的 TFT(薄膜晶体管)驱动液晶分子旋转,改变光的偏振状态使之呈现不同明暗程度,从而通过 RGB 滤色片以显示彩色图像。 TFT-LCD 投影的优点在于技术成熟,成本较低,易于实现量产,是 HUD 目前主流、成熟 的技术路线。其缺点在于视野有限、分辨率较低,且热管理难度较大导致存在散热问题。

  (2)DLP 投影。DLP 投影成像技术是美国德州仪器(TI)的独家专利技术,其投影原理 是使强光源透过集成数十万个超微型镜片的 DMD 反射后投影成像。 DLP 投影与 TFT-LCD 投影是目前市场应用较多的投影技术,最大区别在于用 DLP 微型投 影仪取代 TFT 作为图像源,其不需要使用偏振光,光效率更高,因而具有较高的亮度、 对比度和分辨率,同时在散热和投影距离方面存在优势,更符合互联网时代对信息显示 屏的需求。而 DLP 投影的缺点在于为了提升显示效果需要针对性安装反射非球面镜,导 致成本较高,同时易出现图像对位、清晰度、锐度、重影、失真等问题。(3)MEMS 激光投影。MEMS 激光投影属于扫描式投影显示,将 RGB 三基色激光模组与 微机电系统相结合,其投影原理是以 RGB 三色激光二极管编译图像成激光,再通过二轴 扫描 MEMS 镜扫描成像。 其结构简单,体积较小,系统激光器仅在需要显示某种颜色的单个像素时运作,因此耗 能较低。此外,该系统可以产生 720p、1280×720 的图形显示分辨率,亮度可达 25lm, 在 1.1m 的投影距离上可以形成对角线尺寸约为 1m 的图像,因此具备亮度高、色域广、 对比度高和成像面积大的优点。(4)LCOS 投影。LCOS 硅基液晶技术属于新型反射式 Micro LCD 投影技术,是一种基于 反射模式的微型矩阵液晶显示技术,采用涂有液晶硅的 CMOS 集成电路芯片作为基片, 像素尺寸大小为微米级别,LCOS 数据容量大于上述三种技术。 LCOS 投影优点在于其更优越的亮度、分辨率、对比度,且在信息显示上比 DLP 技术更灵 活方便。LCOS 投影与 MEMS 激光投影一样,目前成熟度不高,其缺点也十分显著,过高 的成本使 LCOS 投影难以投入量产。 整体来看,TFT 和 DLP 投影技术目前技术成熟度最高,其中 TFT-LCD 应用最广,是市场 主流解决方案,而 MEMS 激光扫描和 LCOS 投影技术尽管具备更优越的显示效果,但技 术成熟度较低,仍处于开发阶段,难以实现量产。二、自由曲面反射镜需要通过精密仪器加工生产以适配不同的前挡风玻璃,从而缓解图 像畸变。 汽车前挡风玻璃的自由曲面会导致成像扭曲,HUD 投影至挡风玻璃上后,会使驾驶员看 到畸变的图像,而自由曲面反射镜就是主要用于缓解这种畸变。W-HUD 和 AR-HUD 均 依靠前挡风玻璃成像,采用与前挡风玻璃适配的自由曲面镜,可以减少画面畸变,提高HUD 投影质量。自由曲面镜需要使用精密仪器进行高精度面型加工,以适配不同尺寸和 曲率的挡风玻璃,同时其制造对表面粗糙度也有较高要求,需要具备高反射率且能适应 车内使用环境,因此生产成本较高,一定程度上对市场占有率产生限制。三、前挡风玻璃作为夹层玻璃,前后两个面会分别反射光源产生重影,需要进行矫正。 HUD 将重要行车信息投影至前挡风玻璃上以便驾驶员抬头查阅信息,从而提高驾驶安全 性,但由于汽车挡风玻璃为夹层玻璃,光影投射在前后两个面上后经反射会产生重影、 畸变等问题,进而影响 HUD 成像的清晰度。 目前主要有两种解决方案:(1)采用楔形 PVB 膜夹层玻璃。相较于普通玻璃,其将夹层 玻璃内部 PVB 膜片设计成上厚下薄的楔形状,可以重叠主像和副像,从而校正重影,优 化显示效果。由于其独特的楔形 PVB 中间膜生产厂家较少,同时不同车型的挡风玻璃需 要进行单独设计生产,导致该产品成本高,目前主要被中高档车型采用。

  (2)采用风挡镀膜工艺。该方法将一层反射膜层附加在外层玻璃或者内层玻璃的内边面 上,利用夹层前挡上沉积的透明纳米膜和偏振光组合作用,可以削弱非镀膜表面反射的 副像,同时增强透明纳米膜反射的主像,通过提高主像和副像的亮度比值以达到目视无 重影的效果。该方案相较于设计复杂、成本高昂的楔形 PVB 膜夹层玻璃来说,成本较低, 更易于实现量产。2.3.3. HUD 产业链构成中国抬头显示器上游为零部件,包括影像源、光学镜面、玻璃、软件等,技术要求高, 多以国际企业为主导,中游为 HUD 制造商,国际企业处于垄断状态,下游为整车厂,议 价能力强。HUD 上游软件有高德地图、百度地图等各类地图软件,另外,东软集团全球 在线导航系统已经应用于日产、捷豹、路虎等众多车型,AR-HUD 产品已经获得长安、 北汽、红旗等车厂定点。 HUD 对整车厂产量依赖度较高。2018-2020 年,中国乘用车产量一直处于下滑阶段,受 疫情影响,2020 年乘用车产量跌破 2000 万辆五年最低点。2020H2 汽车需求回暖,2021 年乘用车产量有回升,但仍未达到 2018 年水平。2.3.4. 国产厂商崭露头角有望打破现有外资垄断格局HUD 行业由精机、大陆、电装、博世、伟世通等全球知名 Tier1 外资厂商主导,集中度 高,以华阳集团为代表的第一梯队国产厂商正在崭露头角。根据高工智能汽车研究院统计,2021 年上半年中国市场 W-HUD 供应商搭载量前五名分 别为日本精机、电装、华阳集团、怡利电子和大陆集团,CR5 达 96%,市占率为 29.8%、 29.7%、14.4%、13.5%、8.5%,以华阳集团为代表的第一梯队国产 HUD 厂商逐渐打破外资 垄断地位。国内企业在智能座舱和智能驾驶领域不断开拓新产品。目前市面上 HUD 产品选配价格较高,但国产品牌技术成熟引起 HUD 成本下降,使得装 载车型正在逐渐下沉。HUD 是需要培养用户习惯的车载产品,在售价居高不下的情况下, 一般装载于高端车型。在习惯于传统仪表的情况下,除非科技爱好者,一般消费者不会 仅为了 HUD 为高端车付费,如奥迪 A6L 选配价格为 1.87 万元,宝马 5 系装配价格为 1.16 万元,价格较高。

  2.3.5. HUD 市场规模预测:2025 年国内 HUD 抬头显示系统市场规模将达 177 亿元据中国汽车工业协会预测,2025 年中国汽车总销量将达到 3000 万辆。据 IHS Markit 预测, 2025 年全球汽车总销量将达到 9890 万辆;2025 年全球/中国 HUD 配置新车渗透率约为 30%。我们预计 2022 年单车 HUD 抬头显示系统价格为 1710 元,此后不同类别 HUD 价值 量均在技术迭代、降本增效、规模效应等因素影响下降价,但 AR-HUD 对 W-HUD 呈现 替代趋势,W-HUD 增长趋势逐渐放缓,而 AR-HUD 增长逐渐加速,故加权后单车 HUD 价值量在 2022E-2025E 呈现提升趋势。故我们预计 2025 年国内 HUD 抬头显示系统市场 规模将达 177 亿元,全球市场规模达 584 亿元。2.4. 汽车声学:沉浸式体验+交互提升,打响智能座舱体验感“升级战”2.4.1. 汽车声学再升级,新能源汽车大力挖掘声学亮点汽车作为下一个移动终端,用户对其要求不再只停留在动力、推背感等机械性能上,而 是追求更精致、舒适的智能座舱环境和交互体验。汽车声学是人车交互核心载体,消费 者易感知,相当于另一种视觉结构,其发展潜力、发展空间大。我们认为消费者对车载 声学的主要诉求升级分别是沉浸式体验和交互升级。而由于电动智能+消费升级,汽车声 学系统升级,市场规模持续增长,量价齐升。 目前用户对座舱声学的新需求包括:1)在座舱的听感更加舒适,听感的享受更强。2) 在座舱内更多个性化的交互和分区的交互,座舱听觉更加个性。3)座舱对用户主动关怀。 4)在驾驶中个性化的满足。 作为智能座舱的重要功能,车内音响体验正在成为各家品牌重新定义的主打亮点。汽车声学配置主要增长动能: 消费升级下对音乐完美音质的需求 & 座舱内游戏沉浸式体验声学软硬件需要:更高性能 的声学硬件提高音质+全方位分布的声学硬件营造全方位听觉感受,车外车内降噪保证纯 净听觉环境。 配合多屏幕需要:配置更多扬声器及功放等。 通讯质量稳定:增强包括麦克风扩音、声音处理和车载音响信号处理技术等,强化想要 听到的声音,改善声音品质,降低不想听到的声音。 提升空间利用率:车内空间留给声学配件的空间变小,非传统部位(如座椅上)的扬声 器等声学配件的导入在车身布置上降低了一定的要求。对“第三生活空间”内更高音质享受的追求,新能源厂商成主要推手: 新能源汽车电池容量更大、集成度更高,既解决以往燃油车电池容量小导致无法使用大 功率音箱系统的弊端,又为在燃油汽车上无法大展身手的其他音响品牌提供了一个入场 的机会。 同时新能源汽车因为电池供能的优势,在车内也采用了更大的中控屏幕的配置,这让新 能源汽车拥有了智能系统的介入,支持语音的交互,也支持全方位的调控设置音响的功 能,为消费者在车内带来更好的音乐、语音体验。(报告来源:未来智库)双向促进关系:新能源厂商将汽车声学配置视为吹响品牌高端化号角的亮点,电动车可 以加速汽车声学往更高端化的方向发展。 新能源汽车的出现,推动车载扬声器单车配置升级,量价齐升。 分析部分热门车型扬声器平均配置数,新能源汽车扬声器数量在不同价位均高于传统燃 油车,存在明显增量。

  汽车音响系统交互功能,“人机共架”关键技术 目前,用户在车内不仅能够通过语音助手 “主动控制”导航、音乐等车机软件,还能够 控制少部分车内硬件,如车窗、空调等。 车载智能语音从简单代替实体按钮和开关来控制车内其他功能,到为驾驶员及乘客提供 更多交互服务,在智能座舱趋势下凸显重要性,面向下一代的车载语音助手将向更加富 有个性化和情感化的语音交互方向转变。2.4.2. 汽车声学主要软硬件及发展趋硬件:车载声学主要由扬声器、车载功放、AVAS 等组成。 软件:整车调音技术、声学信号处理技术(如音效算法、移频算法、声浪模拟算法、车内 主动降噪、多区域声场重放、扬声器阵列宽带声场控制等)。1. 车载扬声器 车载扬声器是汽车内部实现声音重放的唯一物理器件,包括高/中/低/全频扬声器、低音 炮等,开发难度较大。汽车声学环境是最具挑战性的声学环境之一,汽车噪音的多样性、 汽车环境的有限性及行驶过程的动态性,决定了车载扬声器设计、布局的复杂性。 车载扬声器品质的优劣除了通过额定功率、额定阻抗、谐振频率、频率响应范围、Qts、 指向性、灵敏度、失真等性能指标衡量以外,更多的是用户对于扬声器整体音色的感受, 主观评价的离散性决定了产品开发的复杂性。扬声器发展趋势:数量配置增加、层次立体 音响数量会根据车型档次不等,低档位多采用 4-6 颗,而高配版本则会多达 6-12 颗不等。 喇叭数量的增加,能够进行更加多层次的音响布局,为使用者提供更加立体、更加丰富 的声音细节,以及沉浸式的音频体验。 目前市面上新势力厂商多将车载声学体验作为卖点,如蔚来 ET7。2. 车载功放 车载功放(功率放大器,俗称扩音机)是声学系统中将音频输入信号进行选择与预处理, 通过功率放大芯片将音频信号放大,用来驱动扬声器重放声音的电子产品。 市场龙头现在多产销数字功放,相较于传统模拟功放具有稳定性高、抗干扰能力强、失 真小、噪音低、动态范围大等特点。数字功放系统中内置 DSP 处理器,对整车声场、相 位、均衡及声像等方面进行调整,提升声音输出品质。 功放发展趋势:独立外置(从主机中脱离出来)、数字化。独立功放相比于传统集成功放的改进在于能够缓解内置集成功放功率小、音质不纯的痛 点。原理:独立放置可以解决功放芯片散热,从而满足大功率功放需求;优化电路排布, 有助于减少机械振动引起的杂声,提高音质;避免扬声器对功放电路的电磁影响,能够 减少漏电声,提高音质。 数字功放:车载功放可以分为模拟信号功率放大器(传统)和数字信号功率放大器(数 字)。数字功放相较于传统模拟功放具有稳定性高、抗干扰能力强、失真小、噪音低、动 态范围大、体积小等特点。数字功放系统中内置 DSP 芯片(数字信号处理器),对整车声 场、相位、均衡及声像等方面进行调整,提升声音输出品质。数字功放兼具高性能与高 性价比,是汽车音响系统制造商首选。

  3. AVAS AVAS(Acoustic Vehicle Alerting System 汽车声学警示系统)是随着新能源汽车产业的蓬 勃兴起而产生的相关配套产品,是目前大部分电动、混合动力等无噪声的新能源汽车的 必备件。 AVAS 通过汽车总线采集车速、档位等信号,感知车辆状态,并由单片机芯片或者 DSP 处 理器处理不同的声学信号算法,最终发出不同车速所对应的警示声音以提醒行人等其他 道路使用者。 比如,当新能源汽车在纯电动模式下低速行驶时,AVAS 可通过发出发动机模拟声音提高 其可察觉性,在为行人安全提供保障的同时,为驾驶者带来更好的驾驶体验。 电动汽车没有内燃机,比燃气动力汽车安静得多。为保证道路安全,尤其保护盲人或视 力不佳者,各国均强制电动车配备 AVAS。其中,FMVSS141、UNR138、EU 540 以及 GB/T37153-2018 最具代表性。4. 麦克风 消费升级带动汽车声学配置升级,小鹏、比亚迪、理想、蔚来等多家车企增设车载 KTV 功能,汽车娱乐属性增加。 车载 KTV 搭配麦克风,语音录入装置或成汽车声学又一增量。如蔚来配合 Aspen 3.0.0 系 统正式发布,NIO Life 同步发布全民 K 歌车载麦克风套装。5. 主动降噪 汽车行驶过程中的噪音来源包括: 发动机噪音:发动机工作时产生的噪音。轮胎噪音:轮胎与地面摩擦产生的噪音。风噪: 车身周围气流分离导致压力变化而产生的噪音。 主动降噪的原理就在于收集噪音的声波并发出反向声波进行相互抵消,从而达到降噪的 目的。2.4.3. 汽车声学产业链、竞争格局拆解以声学硬件中最主要的扬声器为例: 上游:磁路系统、振动系统以及支撑辅助件。主要原材料包括稀土钕、大宗金属铁锡铜、 塑料粒子等。 下游:根据下游直接客户的不同,分为前装市场(整车配套市场)和后装市场(消费者 个性化改装)。 2020 年 H1,上声电子车载扬声器成本中直接材料占比约 75%,易受原材料价格波动遏制。 疫情迫使全球供应链波动,原材料采购价格向上压力。随着疫情好转,压制的需求释放, 全球汽车或将大批量出货带动扬声器出货。2.4.4. 全球汽车声学市场潜在空间广阔传统中低端汽车声学系统仅包含扬声器单品,通常单车配置 3-8 个,整体价值量较低。 随着智能座舱创新升级及消费者对于更好音质体验的需求提升,在消费升级趋势中将迎 来高端化,装载扬声器数量、品质提升,叠加车载功放渗透率增加,单车声学价值量大 幅提升。 在汽车声学系统高端化的趋势下,完整汽车声学系统将大约包含 8-20 个扬声器,目前新 势力普遍用到 12 个及以上,如理想 one 用 12 个、小鹏 P7 高配版用 18 个,特斯拉 Model X 用 22 个,按照扬声器单价 20 元、单车配套量 10 个测算,我们预计 2025 年全 球车载扬声器的市场空间将达到 197.8 亿元、国内市场将达到 60 亿元。 随着独立外置功放、数字功放渗透率的提升,叠加智能化催化下功放单价的上涨,我们 预计 2025 年全球车载功放市场规模达 317.91 亿元,年复合增速 8.4%。

  2.5. 汽车座椅:依托智能化浪潮,国产供应商崛起2.5.1. 汽车座椅构造与单车价值量汽车座椅是乘车时的坐具,是汽车内饰的必要配置及汽车被动安全的重要产品之一。汽 车座椅可为司乘人员提供便于操作的、舒适安全的驾驶与乘坐位置,其质量将直接影响 到乘车人员的安全和乘坐体验。汽车座椅按照功能可分为驾驶员座椅与乘员座椅:驾驶 员座椅安装在驾驶员座位处,主要满足于驾驶员驾驶时的舒适性与可调整性,结构相对 复杂,性能多样化,多为可电动调节的座椅;乘员座椅安装在乘员座位处,为乘员提供 支持,可适应不同体型的乘员,保障其舒适地摆放头部,手臂与腿部。 汽车座椅产品按照其零部件结构主要可分为座椅骨架、座椅电机、调角器、滑轨、海绵 发泡体、面罩等,不同车型会有不同数量的配置需求,且座椅需要针对不同车型定制化 开发。如轿车和 SUV 每车装配主驾座椅骨架、副驾座椅骨架、后排座椅骨以及座椅滑轨; MPV 或交叉型乘用车每车装配主驾座椅骨架、副驾座椅骨架、后排座椅骨架、中排座椅 骨架以及座椅滑轨。座椅单车价值量较高且有望持续提升,市场前景广阔。汽车座椅成本约占整车成本的 5%, 成为除动力系统之外成本最高的汽车零部件之一,据华经产业研究院预计汽车座椅单车 价值量约为 3000-5000 元;座椅骨架是座椅的核心部件之一,单车价值量约为 500-800 元,约占座椅总成成本的 15%。随着传统燃油汽车向新能源车、智能化汽车转变,座椅具 备新增功能,价值量或将进一步提升,同时汽车座椅核心部件高技术壁垒保障了高单车 价值量。2.5.2. 汽车座椅产业链分析汽车座椅作为重要的汽车零部件,在整个汽车产链中外干承上启下的位置,汽车座椅行 业的产业链上游涉及原材料和零部件企业,行业中游为汽车座椅的生产商,下游主体主 要为汽车主机厂。2.5.2.1. 上游分析汽车座椅是复杂的汽车零部件,涉及机械、电子、纺织等多个领域的综合性产品,部分 供应商兼具上游原材料与零部件与中游座椅制造业务,如弗吉亚、李尔等。中国汽车座 椅行业上游主要涉及原材料和零部件,在汽车座椅上游领域,掌握核心技术的厂家议价 能力较强,具体情况如下:(1)座椅滑轨:座椅滑轨是调节座椅前后、保持固定与锁止的装置,是汽车座椅中重要的 零部件,具有高技术含量,是重要的安全件。座椅滑轨配合手动锁装置可实现座椅在水 平位置的手动调节,配合电机和驱动机构可实现座椅在水平位置的自动调节。座椅滑轨 的技术难点主要在于滑动结构制造技术与锁止装置技术,其要求生产企业具备精密的模 具和冲床,李尔,安道拓等国际供应商都在大量布局,中国在这方面的研究应用和技术 专利落后于国际先进水平。(2)座椅电机:座椅电机是实现汽车座椅电动控制,为调节座椅提供动力的电机,具有体 积小、质量轻、高效、运行平稳、噪音低的特点。根据所实现的调解功能的不同,座椅 电机主要可以分为水平调节电机、调角电机、前抬高电机、后抬高电机四类。以博世为 代表的国际厂商在汽车电机行业积累了丰富的研发和设计技术,其研究方向引领着汽车 电机行业的发展。中国在汽车电机方面起步较晚,研究的薄弱限制了其产品进入高端市 场。(3)座椅驱动器:座椅驱动器可实现座椅位置的自动调节,早期,座椅驱动器技术被 IMS 公司垄断,宁波双林汽车部件股份有限公司通过自主研发生产出具备中国自主知识产权 的水平座椅驱动器,成为座椅驱动器供应商之一,打破了技术垄断。(4)座椅调角器:座椅调角器是实现汽车座椅靠背仰卧和折叠运动的装置。座椅调角器是 汽车上二十项核心技术之一,其核心技术被国际企业掌握,佛吉亚、博泽等企业拥有行 业内领先的技术水平。中国在座椅调角器方面积累了技术,宁波双林汽车部件股份有限 公司已掌握调角器的关键技术,并且有实力生产调角器的高精度冲压模具,为调角器技 术的自主开发和产业化奠定基础。(报告来源:未来智库)

  2.5.2.2. 下游分析专业化汽车座椅供应商完成汽车座椅的生产,为汽车主机厂提供定制化产品。汽车主机 厂通过招标确定汽车座椅的供应商,中标的汽车座椅厂家为汽车主机厂提供定制开发, 根据汽车主机厂的技术要求,由技术人员制定开发方案。汽车主机厂在通过检验多项质 量管理体系认证和对汽车座椅供应商的产品质量、供应链、技术研发、组织规模等进行 严格的现场体系考察的双重审核后,双方建立合作关系,主机厂占据主导地位。 国际座椅龙头主要客户均为全球年销量百万辆以上品牌,营收