汽车行业研究及2022年投资策略:智能化、电动化加速发展 (报告出品方:招商证券)一、自主车企竞争力提升,商用车需求边际承压1、 乘用车:芯片短缺影响产销,自主企业市占率提升(1... 

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汽车行业研究及2022年投资策略:智能化、电动化加速发展 (报告出品方:招商证券)一、自主车企竞争力提升,商用车需求边际承压1、 乘用车:芯片短缺影响产销,自主企业市占率提升(1... 

2024-07-09 09:50:16| 来源: 网络整理| 查看: 265

来源:雪球App,作者: 未来智库,(https://xueqiu.com/9508834377/202596205)

(报告出品方:招商证券)

一、自主车企竞争力提升,商用车需求边际承压

1、 乘用车:芯片短缺影响产销,自主企业市占率提升

(1) 芯片短缺影响产销,预计 2022 年芯片问题逐步解决

受芯片短缺影响,乘用车产销承压。2021 年 3、4 月份以来,芯片短缺影响了汽车行业的产量。5 月份开始,乘用车 销量出现下滑。从 9 月底以来,芯片供应开始逐步缓解,9 月单月乘用车销量为 175.1 万辆,环比增长 12.8%;2021 年 1-9 月乘用车销量 1486.2 万辆,同比增长 11.0%。此次汽车芯片短缺主要是受到汽车行业需求与芯片产业周期出 现“错配”,以及新冠肺炎疫情导致半导体行业的停产减产、以及部分芯片生产企业出现了火灾等一些多重因素的综合 影响。

芯片问题预计 2022 年逐步解决,乘用车销量未来有望逐渐回升。目前随着全球疫情的逐渐缓解,上游芯片企业陆续 恢复生产,芯片产能开始复苏,后续芯片供应会逐渐好转,汽车行业与芯片产业周期错配的问题也将逐步解决,同时 国内也对汽车芯片经销商哄抬芯片价格、囤积居奇等扰乱市场的问题进行调查处理,车企也在积极寻求合理利用芯片 设计车型的方案,预计 2022 年芯片带来的产销问题将得到逐步解决。随着芯片等原材料供应的初步缓解,预计之后 乘用车市场会逐渐回暖。 综上所述,我们认为 2022 年芯片问题预计将会逐步缓解,未来乘用车销量将逐渐回升,乘用车市场有望逐步改善。

(2) 自主车企优势明显 市占率逐步提升

自主品牌在乘用车市场份额明显提升,占据市场主导地位。虽然 2021 年乘用车总体销量出现一定程度的下滑,但我 国自主品牌的乘用车却表现亮眼,市场占有率却呈现了明显的增长,自 2021 年开始,自主品牌乘用车市场占有率快 速走高,从 3 月开始一直呈现增长趋势,且远高于日系、美系等其他国家,日系、德系、美系、韩系等品牌汽车市场 占有率都出现了不同程度的下降。2021 年 1-9 月的销量达到 643.3 万辆,同比增长 31.4%,市场占有率达到了 43.3%, 相比去年同期上升了 6.7%。自主品牌市占率提高的主要原因在于自主品牌的头部企业销量强势,产业链韧性强,能 够有效克服芯片短缺的压力,且在新能源汽车领域能够获得明显优势。

自主品牌车企中的头部企业表现强劲,整体市占率有明显提升。我国自主品牌车企中头部企业表现十分突出,长城、 长安、比亚迪、吉利等自主品牌头部车企在国内汽车市场上表现突出,成长迅速,再加上新能源汽车的助力,自 2018 年以来其汽车整体市占率也都呈现明显上升趋势,虽然 2021 年由于疫情影响出现芯片短缺,各类品牌的产销量都受 到一定影响,但总体市占率水平仍然保持上升。

2、 商用车:销量承压,静待需求恢复

(1) 重卡:受排放升级影响,销量承压

排放升级影响下半年重卡销量,全年销量预计在 140-150 万台之间。2021 重卡行业 1-9 月销量 123.1 万辆,同比下 滑 0.4%。3Q 重卡行业销量 18.7 万,同比降低 55.5%。9 月重卡行业销量 5.9 万辆,同比下降 60.7%。受国六排放 标准落地影响,21Q1 重卡销量爆发式增长,而 5 月起销量同比下滑,重卡销量透支,我们判断重卡行业 2021 年底 前销量将继续承压,全年销量为 140-150 万台。

市场细分来看,供需关系已经和上个周期发生了较大的变化。在上一个周期内,透支性需求为主因,随后几年的真实 需求被提前消化。当前重卡销量基本支撑点在于折旧带来的换新需求,内生性周期逻辑在于重卡更新换代,外生性周 期逻辑在于宏观经济形势转好。 核心逻辑:2021 年 7 月 1 日国五升级国六排放标准后,市场需求承压,重卡销量增速趋缓。随着疫情得到控制,经 济复苏行业回暖,叠加国五升级国六政策影响,压抑需求已于 2021H1 释放, 5 月起行业销量同比持续下滑,7 月国 六升级后销量同比大幅下跌。受国六排放升级影响销量透支,市场将面临较大压力,我们预计市场需求乏力将持续对 重卡行业销量造成一定影响,还需进一步等待时机。

(2) 客车:受疫情影响需求下滑

受疫情影响客车需求下滑,龙头企业行业领先地位稳固。2021 年 1~9 月共销售客车 12.6 万台(+9.8%),其中座位 客车 8.1 万台(38.4%),公交车 2.9 万台(-27.4%),校车 0.8 万台(+24.4%),卧铺及其他 0.9 万台(-17.5%)。销 售新能源客车 3.7 万台(-6.4%)。受新冠疫情影响,公共交通工具使用需求下降,公共出行受到一定程度的抑制,客 车行业销量受损。

客车行业需求增长点受疫情影响后移,未来补贴退坡或将刺激需求提前释放。客车寿命一般在 6-8 年,新能源客车于 2014 年开始大规模推广,预计 2022 年新能源客车行业将迎来更新周期;由于疫情等因素影响,公共交通出行受阻, 2020 年的客车需求后推至 2022 年;从政策力度出发,2021 及 2022 年新能源客车享有补贴,2023 年补贴停止,2023 年的部分需求可能在 2022 年提前释放。

公交车销量短期承压,新能源渗透率持续提升。2021 年 1-9 月公交车销量为 2.9 万台(-27.4%),其中新能源公交车 2.5 万台(-24.4%),新能源客车的渗透率为 89.9%。随着经济的发展和政策的支持,近几年公交车保有量持续增长, 截止到 2020 年底,公交车保有量为 70.4 万台。公交车新能源渗透率 2019 年来持续提升,我们认为,每年新销售的 公交车中,新能源的渗透率有望持续保持在 80%以上,随着补贴逐步减少和补贴标准的提高,新能源公交车的行业集 中度有望不断提高。

座位客车市场逐渐复苏,中轻型占比持续增加。2021 年 1-9 月,座位客车共销售 8.1 万台(+37.3%),其中大型 15414 台(+22.5%)、中型 11311 台(+26.5%)、轻型 54103 台(+44.8%)。车型用途上,2021 年 1-9 月座位客车销量较 2020 年同比提升较大;车型结构上,受客运、旅游车需求的个性化、小型化趋势影响,预计中型车、轻型车占比将继续增 加。 校车市场格局稳定,龙头企业市占率高。校车自 2011 年底开始大规模销售,历经 2012 年~2016 年稳定销售、2017 年以来整体销量下滑后,目前,校车领域行业竞争格局稳定,龙头市场份额极高。宇通在校车领域的市场占有率持续 上升,都维持在 50%以上,我们认为未来宇通在该校车领域的将持续具有竞争优势。

卧铺及其他客车以小型车为主要市场。卧铺及其他车辆以 7 米以下的小型车为主,2021 年 1-9 月共销售 8599 台, 同比下滑 17.7%,目前在该领域市占率较高的企业主要有南京金龙、宇通和厦门金龙联合。 国外客车市场前景广阔,疫情影响中国龙头企业海外拓展步伐,长期看中国客车企业具备全球竞争力。 全球客车市场规模有望超过 2500 亿。目前全球每年销售大中型客车约为 40 万台,其中,欧美等地区产品价格一般 较高,而宇通客车的产品均价在 50 万元左右,未来随着智能化和电动化的发展,全球客车产品均价有望接近 70 万元。 假定全球客车均价为 70 万元,大中型客车每年为 40 万台,全球市场规模大概在 2500 亿元~3000 亿元之间。海外市 场客车的平均单价高于国内市场,毛利率也远高于国内市场,因此,海外市场将为国内企业提供更广阔的成长空间。

新能源客车渗透率不断提升,国内企业优势显著。在传统客车时代,欧洲企业在发动机领域具有先发优势,中国企业难以克服行业壁垒。然而,在新能源客车时代,中国企业走在了世界的前列,形成了自己的相对优势:

第一,在国家战略指引和政策支持下,新能源客车在中国已推广多年,此期间,客车领域的上下游均培育出了优秀的 企业。在研发和推广阶段,政府加大财政补贴力度,企业享受了行业与政策红利。此外,国内企业产品运营多年,运 营经验丰富。

第二,国内企业拥有规模优势,海外车企的客车生产规模相对较小。宇通每年销售 6~7 万辆客车,其中 2 万多台新能 源客车,在技术进步和产品升级的过程中,分摊到每台车上的成本是不同的,尽管如此,宇通每台车的成本远低于奔 驰和戴姆勒。在新能源车领域,国内优秀客车企业已经形成了自己的优势,未来有望借助全球电动化的进程,进一步 扩大在欧美等发达国家的市场。

2022 年中国企业或将加深海外布局,拓展全球市场。我们认为,虽然受疫情影响,海外疫情控制节奏不稳定,海外 市场对客车需求下滑,影响海外市场拓展进程,但 2022 年随着疫情缓解,海外对客车的需求可能逐步恢复,叠加原 本 20 年和 21 年的需求,22 年海外需求量可能实现较大幅度增长。疫情期间,部分海外企业因经营困难而破产,因 此 22 年海外需求恢复之后,中国的龙头企业或可率先满足需求,进一步打开海外市场。

二、智能化:新元素驱动行业加速变革

1、 车载传感器市场欣欣向荣

(1) 车载摄像头:规模扩大,国内厂商蓄势待发

摄像头是目前最为成熟的车载传感器之一,镜头组、图像传感器、DSP 是摄像头的必要硬件组件。其工作原理为: 将目标物体通过镜头生成的光学图像投射到图像传感器上,使光信号转变为电信号,再经过 A/D(模数转换)变为数 字图像信号,最后送到 DSP(数字信号处理器)中进行加工处理,由 DSP 将信号处理成特定格式的图像传输到显示 屏上进行显示。车载摄像头的主要硬件组件包括:镜头组、图像传感器、数字信号处理器(DSP)、摄像头模组(CCM)。

图像传感器为车载摄像头核心技术,目前汽车主要使用基于 CMOS 技术的图像传感器(CIS)。CIS 的主要生产经营 模式包括 IDM(垂直整合制造)模式和垂直分工模式。1)IDM 模式下,企业独自完成研发设计、晶圆制造、封装测 试的所有环节,对企业的技术储备和资金实力具有较高的要求;2)垂直分工模式下,产业链各环节由不同企业专业 化分工进行,由 Fabless 企业(芯片设计企业)专业从事产品的研发设计,而将晶圆制造、封装和测试环节外包给 Foundry 企业(晶圆代工厂)及 OSAT(封测代工厂),以实现各方技术与资金资源的精准投入。目前,在 CMOS 图 像传感器行业,主流供应商中的索尼、三星等采用 IDM 模式,豪威科技、格科微采用 Fabless 模式。CMOS 图像传 感器(CIS)构成了汽车视觉系统的核心,具有较高的技术壁垒。

摄像头搭载位置、功能多元。按照搭载位置不同,车载摄像头可分为前视、后视、环视、侧视、内置摄像头;按照应 用领域不同,车载摄像头可分为行车辅助类、泊车辅助类、车内驾驶员监控类摄像头。按照模组的不同,前视摄像头 可分为单目和双目两种主流技术路线。单目摄像头只有一个镜头和一个图像传感器,可产生 2D 图像,执行简单的检 测和识别功能,Mobileye 是业内单目摄像头解决方案的绝对领导者。双目摄像头有两个镜头,每个镜头都有单独的图 像传感器,可以生成立体图像,构造双目立体视觉系统。相比单目摄像头,双目摄像头的功能更加丰富,可获取依靠 单目摄像头无法准确识别的深度等信息。单、双目摄像头的测距原理不同。1)单目摄像头必须先识别目标,再进行 距离估算。2)双目摄像头不需要识别目标,利用视差即可进行距离精准计算。

目前,Mobileye 的单目摄像头解决方案仍是车载摄像头系统中的主流方案,双目摄像头方案未来可期。单目摄像头 由于价格和对芯片计算能力的要求较低、易于在车身上安装,获得了广泛的应用,但单目摄像头在 3D 感知和深度检 测方面还有局限性。双目摄像头具有更高的测距精度和更广的探测范围,但由于其成本较高以及对精度和计算芯片的 高要求,目前尚未大规模量产。 车载摄像头是 ADAS 传感器系统的重要组成,能够实现多项 ADAS 功能,但其环境适应性差、稳定性不高等问题会 直接影响 ADAS 系统的安全性。相比其他传感器,车载摄像头的优势主要为成本低,开发门槛亦相对较低。(报告来源:未来智库)

车载摄像头虽是 ADAS 系统的重要组成,但也需要与其他传感器共同发挥中作用。 车载摄像头的人机交互性能是衡量智能车舱产品品质的重要标准,具备人机交互性能的摄像头将助推智能座舱发展。 随着车联网、智能驾驶逐渐推广发展,汽车座舱亦逐渐往人机交互方向发展。安装在汽车座舱内的内置车载摄像头可 实现人脸识别、疲劳检测、手势识别、注意力监测及驾驶行为分析等功能,这些功能均为人机交互在汽车座舱领域的 具体功能体现。在智能车舱逐渐兴起的市场环境下,具备深层交互能力的车载摄像头市场需求将进一步提高。

车载摄像头产业链可分为上游材料、中游元件和下游产品三部分。1)上游材料:包括用于制造镜头组的光学镜片、 滤光片、保护膜和用于制造互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片及数字信号处理器(DSP)的晶圆;2)中游元件:包括 由镜头组、胶合材料、CMOS 芯片封装成的模组和数字信号处理器(DSP);3)下游产品:包括由模组和数字信号处 理器(DSP)封装成的摄像头和软件算法,两者共同构成车载摄像头解决方案。

从车载摄像头产业链的中、上游看,国内厂家在车载镜头组市场竞争力较强,在 CMOS 图像传感器(CIS)领域的 竞争力也有所提升。舜宇光学在车载摄像头镜头市场中处于全球领先地位,车载镜头出货量连续多年保持全球第一位, 市场占有率超过 30%。欧菲光 2018 年收购富士天津,获取 1000 多项镜头专利,同时打开车载镜头市场。车载摄像 头 CMOS 行业的绝对的领导者是美国企业 On Semi(安森美),市场占有率接近 50%,在该领域市占率第二的美 国豪威科技在 2019 年被我国上市公司韦尔股份收购。

车载摄像头下游产品供应市场集中度较高,由具有丰富技术发展经验的海外厂商主导,国内车载摄像头厂商竞争力有 待提升。在视觉算法产品领域,以色列公司 Mobileye 的全球份额在 70%以上。在模组封装市场,截止 2018 年,全 球车载摄像头行业市场份额前三为松下、法雷奥和富士通,全球 CR3 为 41%,CR10 为 96%。总体来看,目前国内 车载摄像头厂商在下游产品市场的竞争力比较薄弱,部分非上市公司如北京经纬恒润、广州一谷电子等是车载摄像头 的供应商。同时,在消费电子等领域领先的国内摄像头模组供应商如舜宇光学、欧菲光、晶方科技等也开始进入到车 载摄像头的领域。其中,舜宇光学的车载摄像头模组部分产品 2018 年已经开始量产。

摄像头在车载领域的应用不断增加,车载摄像头市场规模不断扩大。随着智能驾驶发展由 L2 向 L3 及以上级别迈进, 以及政策强制标配 AEB 等叠加,车载摄像头渗透率有望加速提升。根据 ICVTank 的预测,未来几年车载摄像头市场 规模将获得较快增长,预计到 2025 年全球车载摄像头市场规模将达到 270 亿美元。

车载镜头领域,舜宇光学全球 top1,国内企业相继布局。舜宇光学长期聚焦光学领域,具备国际竞争实力,公司涵 盖光学零部件、光电产品、光学仪器三大业务。公司入局车载业务早,车载镜头业务继续保持全球第一(30%)的领 先地位。欧菲光为摄像头模组产业龙头,为双摄和多摄模组的主流供应商,摄像头模组出货量位列全球第一,正深度布局车载摄像头领域。联创电子成立于 2006 年,提供车载镜头、手机镜头和手机影像模组、高清广角镜头和高清广 角影像模组等光学产品,由于具备较强的技术、制造、成本、品牌优势,联创电子未来车载 ADAS 镜头业务有望进一 步拓展。

CMOS 图像传感器领域,韦尔股份借助收购北京豪威、思比科、视信源股份,成功切入 CIS 赛道,成为国内龙头。 CMOS 图像传感器(CIS)应用领域广泛,汽车 CMOS 传感器领域可大有所为。根据 Frost&Sullivan 预测,至 2024 年,汽车 CMOS 图像传感器销售额将占据全球 CMOS 图像传感器市场的 14%,较 2019 年提升 4%。韦尔股份是国 内较为优秀的兼具半导体分销和设计能力的上市公司,成立于 2007 年 5 月,从事半导体产品设计业务和半导体产品 分销业务,目前旗下拥有豪威科技、韦尔半导体、思比科三个品牌以及自有分销渠道业务。

其中豪威科技在 CMOS 芯片设计和研发领域具有技术优势,储备了大量的相关专利技术。得益于在车载图像传感器领域完善的技术储备和产 品布局,豪威科技具有强大的技术优势提供车载图像解决方案,推动自动和半自动驾驶的发展。2021 年 1 月 11 日豪 威科技发布了 OX03F10 汽车图像传感器,提供更高的 300 万像素分辨率和更强的网络安全性;2021 年 1 月 13 日豪 威科技携手 Nextchip 推出车载观测摄像头解决方案,为中低档汽车提供 120dB HDR 和优异 LED 闪烁抑制功能。

(2) 激光雷达:行业规模迎来爆发初期

四大系统组成激光雷达,准确绘制 3D 环境地图。激光雷达是激光探测及测距系统的简称,是一种集激光、全球定位 系统和惯性测量设备三种技术于一身的系统,用于获得数据并生成精确的 DEM(数字高程模型)。激光雷达主要由 发射系统、接收系统、扫描系统、信息处理四大部分组成,这四个系统相辅相成,形成传感闭环。激光光束可以准确 测量视场中物体轮廓边沿与设备间的相对距离,这些轮廓信息组成所谓的点云并绘制出 3D 环境地图,精度可达到厘 米级别。

显性参数八个技术指标,用于评价激光雷达性能。激光雷达产品可以从显性参数、实测性能表现及隐性指标等方面进 行评估和比较。显性参数指列示在产品参数表中的信息,主要包含测远能力、点频、角分辨率、视场角范围、测距精 准度、功耗、集成度(体积及重量)等。实测性能表现指在实际使用激光雷达的过程中所关注的探测性能,如实际探 测距离、车辆及行人在不同距离下的点云密度,这些信息决定了无人驾驶汽车和服务型机器人对周围环境的有效感知 距离。

隐性指标包含激光雷达产品的可靠性、安全性、使用寿命、成本控制、可量产性等,这些指标难以量化,缺乏 公开信息,只能通过产品是否应用于行业领先企业的测试车队或量产项目中得以体现。 激光雷达正从机械旋转式到混合固态,再到纯固态方向演进。激光雷达按照技术架构可以分为整体旋转的机械式激光 雷达、收发模块静止的半固态激光雷达以及固态式激光雷达。其中,半固态式激光雷达包括微振镜方案(MEMS)、 转镜方案等,固态式激光雷达包括相控阵 OPA 方案、Flash 方案、电子扫描方案等。

机械旋转式激光雷达发展较早,可对周围环境进行 360°的水平视场扫描。机械旋转式激光雷达目前技术比较成熟,但系统结构十分复杂,体积庞大且各核心组件价格很昂贵,其次最大的门槛在于很难达到车规级要求,同时由于其内 部构造非常精密复杂,极大增加了调试、装备等各道工序的难度,完全自动化生产存在巨大挑战,良品率同样是痛点。 技术发展的创新点体现在系统通道数目的增加、测距范围的拓展、空间角度分辨率的提高、系统集成度与可靠性的提 升等。 半固态激光雷达中微振镜方案技术成熟,适用于量产大规模应用。

其中转镜方案的收发模块保持不动,电机在带动转 镜运动的过程中将光束反射至空间的一定范围,从而实现扫描探测,转镜是较为成熟的激光雷达技术方案,其技术创 新体现之处与高线数机械式方案类似;微振镜方案(MEMS)采用高速振动的二维振镜实现对空间一定范围的扫描测 量,微镜振动幅度很小,频率高,成本低,技术成熟,适用于量产大规模应用。技术创新体现在开发口径更大、频率 更高、可靠性更好振镜,以适用于激光雷达的技术方案。 固态激光雷达易通过车规,是未来发展趋势。固态激光雷达的特点是不再包含任何机械运动部件,具体包括相控阵 OPA 方案、Flash 方案、电子扫描方案等,适用于实现部分视场角(如前向)的探测。

固态激光雷达具有小尺寸、 低成本、低功耗、可靠性高、坚固耐用、适应性强等优势,被认为是自动驾驶车规级的雷达传感器。Flash 激光雷达 全固态、发射端方案成熟,易于通过车规级检验,虽然稳定性和成本相对较好,但主要问题在于探测距离较近,基于 3D Flash 技术的固态激光雷达在技术的可靠性方面还存在问题。光学相控阵 OPA 可以集成在一块芯片上,尺寸小、 质量轻、装配时间可控、灵活性好、功耗低,这些优势使得光学相控阵在激光雷达领域有着极大的吸引力。雷达精度 可以做到毫米级,且顺应了未来激光雷达固态化、小型化以及低成本化的趋势,但受到芯片成熟度不足、易形成旁瓣、 影响光束作用距离和角分辨率、生产难度高等各种问题的牵制,离落地还有一段较长的路要走。

国内产业链上游崛起,下游带动激光雷达市场发展。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。国外上游公司起步较早积累深厚,国内发展迅速有望实现逐步赶 超。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。从无人驾驶领 域来看,国内外众多无人驾驶科技公司均采用激光雷达输出的点云数据作为主要决策依据,国内百度、滴滴、小马智 行、文远知行等已在多个城市开展无人驾驶出租车业务的试运营,预计商业化应用后对激光雷达的需求将进一步增长;

从高级辅助驾驶领域来看,与无人驾驶的激光雷达相比,ADAS 所应用的激光雷达对车规化的批量生产能力、可靠性 有更高的要求,对成本也更敏感;从服务型机器人领域来看,服务机器人应用包括无人配送、无人清扫、无人仓储、 无人巡检等,利用激光雷达技术实现机器人的定位导航具有稳定、可靠、高性能的优势;从车联网领域来看,基于激 光雷达点云数据应用智能算法在复杂场景中可准确识别障碍物并进行追踪,输出障碍物类别、位置、速度、加速度、 朝向等关键信息,有利于提升交通效率。

国外激光雷达厂商占据高位,迎来上市热潮。Velodyne 在机械式激光雷达领域具有先发优势,借壳上市成为全球激光雷达第一股。Luminar 聚焦于生产 1550nm InGaAs 传感器,建立绝对领先优势。Innoviz 致力于 MEMS 激光雷达, 将于 2021 年第一季度完成 NASDAQ 上市。Quanergy 采用 OPA 光学相控阵技术,产品尚未量产。Ouster 在售产品 为机械旋转式,采用 VCSEL 和 SPAD 阵列芯片技术。

国内激光雷达厂商入局,技术水平赶超国外厂商。禾赛科技自主设计芯片,为产品在性能、集成度和成本上带来竞争 优势。览沃科技聚焦自动驾驶、机器人和智慧城市,提供高性能、低成本激光雷达,凭借旋镜式类固态技术赢得多家 客户信赖,并与小鹏汽车达成合作。速腾聚创主攻机器人市场,在售产品主要为机械旋转方案和微振镜方案。镭神智 能掌握四种测距原理,CH 系列激光雷达专为 L4、L5 级别无人驾驶汽车设计。华为入局汽车产业,发布 96 线 MEMS 车规级激光雷达,将应用于北汽、长安汽车,集中万余人研发 100 线激光雷达,并在未来将激光雷达的成本降低至 200 美元,甚至是 100 美元。

激光雷达行业处于爆发初期,竞争格局尚不稳定。激光雷达广泛的应用前景、高速增长的市场容量以及为社会带来变 革的潜在影响吸引了众多的科技型初创公司入局,然而当前激光雷达的技术形态以及参数指标还没有最终定型,行业 内竞争激烈,激光雷达技术方案不断迭代,下游市场对激光雷达性能的要求也不断提高,这种发展态势对企业的创新 能力以及产品的迭代速度提出了考验,只有持续的技术创新和大量的研发投入才能不被市场淘汰,目前成长型的初创 公司暂未形成稳定的竞争优势。总之,激光雷达行业处于爆发初期,发展迅速,前景广阔,竞争格局尚不稳定;中国 激光雷达行业尚处于起步阶段,初创公司竞争优势暂未形成,但随着行业应用的兴起以及国家政策的支持,中国有很 大机会在国际市场上占有一席之地。

2、 智能座舱快速发展,国内公司竞争力提升

(1) 智能座舱平台:软硬件平台同步深入向深度融合方向发展

智能座舱平台是实现智能座舱各项子系统及功能的软硬件架构。它包含硬件和软件两大部分:硬件部分主要是指域控 制器和各种芯片等组成的硬件平台;软件部分主要是指由操作系统、Hypervisor、中间件、支撑工具等组成的软件平 台。目前硬件层面的域控制器多以平台化方式研发,在不同车型之间存在差异,因此主要通过上层软件定制实现差异 化竞争,这也体现了当前“软件定义智能座舱”的特点。未来智能座舱系统将实现以座舱域控制器为中心,在统一的 软硬件平台上实现座舱电子系统功能。随着座舱域控制器技术不断发展,未来的智能座舱系统将以座舱域控制器为中 心,在统一的软硬件平台上实现座舱电子系统功能,融入交互智能、场景智能、个性化服务的座舱电子系统,将是人 车交互、车与外界互联的基础。通过座舱域控制器的打造行业领先的智能座舱解决方案,为座舱域控制器集成化趋势 提供了参考方向。

目前已经有多家整车厂开始逐渐配置智能座舱平台,部分车厂已经实现了量产车型的搭载,汽车系统供应商也开始加 快在智能座舱平台方面的布局。中伟世通、Aptiv、东软、德赛西威等 Tier1 的智能座舱平台已经实现了量产;而松下、博世、三星、华为等也推出了新一代智能座舱平台。

智能座舱硬件平台以座舱域控制器为主。座舱域控制器是将多个电子控制单元 ECU 集成到一个控制器上,在安全、 体积小、功耗小,重量轻及成本低等优势上,通过融合集成互联生态的实现无缝人机交互。座舱域控制器起步较晚, 2018 年伟世通才出现基于座舱产品的域控制器,且只整合了中控和仪表盘;由于新能源汽车的结构更简单、更好操 控,因此先在新能源车上出现了域控制器后再推广到燃油车上;芯片的算力有明显提升,各大芯片厂商推出了算力匹 配的主控芯片,可以满足智能驾驶的要求,大幅推动了域控制器的发展,云平台的计算、存储能力和 5G 的传输速度 也为智能座舱的域控制器的大数据量、低延迟需求提供了保障。座舱域控制器领域的主要企业包括,博世、大陆以及 佛吉亚等国外大型企业,以及德赛西威、华阳、均胜等中国企业。

智能座舱软件平台中,虚拟层(Hypervisor)和车载操作系统是最重要的组成部分。Hypervisor 是一种运行在基础 物理服务器和操作系统之间的中间软件层,可允许多个操作系统和应用共享硬件。主流的车载操作系统有 QNX、Linux、 Android、AliOS 等, QNX 以高安全性优势统治汽车仪表系统市场;而 Linux 自身开源等优势成为了众多定制化 OS 的底层系统;而安卓和 AliOS 因为丰富的应用生态而日益被 IVI 系统所应用。智能座舱想要适应现有生态,需要同步 支持 QNX、Android、Linux 等多操作系统,因此直接运行在物理硬件之上的虚拟化平台(Hypervisor)得到了更加 广泛的应用。Hypervisor 是一种中间软件层,可允许多个操作系统和应用共享硬件。Hypervisors 不但协调着这些硬 件资源的访问,也同时在各个虚拟机(VM)之间施加防护。常见的 Hypervisor 包括 QNX Hypervisor,ACRN、COQOS Hypervisor、PikeOS 和哈曼 Device Virtualization 等。

未来座舱平台领域竞争将进一步加剧,推动智能座舱平台集成。智能座舱平台顺应汽车 E/E 架构,座舱域向深度融合方向发展。目前座舱域已经呈现进一步向域融合演进的发展阶段,多家供应商智能座舱平台在集成仪表中控、后座娱 乐、HUD、语音等基本功能基础上,还进一步集成了环视、DMS、IMS 以及部分 ADAS 功能等。

(2) 多屏协同发展 交互方式不断创新未来的屏幕朝着大屏化、多屏化、联屏化方向发展。

如今屏幕尺寸已经变得越来越大,未来会继续朝着大屏化方向发展,但过大尺寸的屏幕现阶段还存在较多的限制和难 点,比如对视线的遮挡、屏幕发热、屏幕可靠性、发生碰撞后的安全问题等。此外除了大尺寸中控屏,液晶仪表、抬 头显示、电子后视镜也开始普及,但屏幕数量的增多导致存在多个屏幕同时以不同方式呈现相同信息的干扰的问题, 因而减少信息冗余,在最合适的位置和时间显示最合适的信息十分重要。 过去的仪表盘、中控屏电子屏已逐渐被液晶显示屏替代。除驾驶员区域,显示屏的布局已向副驾驶、后排位置延展, 更多的承载信息娱乐系统。汽车物理设备电子化的趋势,也推动车内显示屏数量进一步增长,能够让整个智能座舱内 部变得更加方便。

双屏互动(中控屏、仪表屏)、四屏互动(+副座娱乐屏、车辆控制屏),甚至五屏互动(+后座娱乐 屏)正在成为座舱设计的流行趋势。多屏互动的实现需要完整的座舱域架构,包括座舱域控制器、多芯片、多操作系 统、Hypervisor 虚拟技术、交互逻辑和 HMI 设计等技术融合。在联屏方案中,仪表-中控双联屏共用一块玻璃盖板, 近乎无缝衔接,在视觉上营造出屏幕一体化的科技感,极大削弱了两块显示屏的之间的物理分割感,也更使得驾驶员 更容易完成触摸操作和信息的获取。 随着智能化水平提升,交互方式也在不断创新。

由被动(由人发起)向主动(人或车都可以发起)方向发展。目前车内的交互手段,已经从“物理按键交互”发展至“触 屏交互”、“语音交互”“手势交互”协同的状态。目前的智能座舱中主要还是通过语音控制等方式进行被动交互,但 是被动式交互有着最明显的缺点,即会影响驾驶员的驾驶集中度。而主动式交互由机器发起,能够实时跟踪、积累数 据,信息反馈变得更为及时有效,在为用户带来便利的同时,也提升了安全性,在“感知”到如驾驶员注意力不集中, 生命体征异常、遗留乘员等潜危险信号时发出提醒并形成互动,甚至是实现自主决策。

此外,也能够用更自主和智能 的交互方式,满足乘员对座舱信息娱乐、工作活动时的需求。 多模交互将取得新进展。识别和交互操作是智能座舱人机交互的重要组成部分,针对座舱舒适调节和控制的多模交互 取得了新的发展。多模交互技术,能够通过融合“视觉”、“语音”等模态的感知数据,做到更精准、更智能、更人性 化的交互,随着自动驾驶对于车内视觉的感知要求,多模交互要求整合分散的感知能力,催生出“独立感知层”——车 载主芯片之外应建立独立的 AI 计算,即“独立感知层”。以地平线征程二代为代表的高性能车规级 AI 芯片,将使包括 视觉和语音在内的多模融合感知成为可能,助力车载人机交互变革。

HUD(抬头显示系统)是指以驾驶员为中心、盲操作、多功能仪表盘,它的作用是把时速、导航等重要的行车信息, 投影到驾驶员前面的风挡玻璃上,让驾驶员尽量做到不低头、不转头就能看到时速、导航等重要的驾驶信息,保障行 车安全,克服现有车载信息人机交互需求瓶颈,驱动汽车智能化发展。其成像原理是通过放置在仪表台上的投影仪, 将汽车的运行信息投影到前挡风玻璃玻璃上,成像在驾驶员眼睛正前方约 2-3m 的位置(正好在引擎盖的上方)。

HUD 玻璃新车搭载率快速提升,渗透率提高有望超预期。HUD 装配量持续增加,自 2016 年开始,国内乘用车前装 HUD 装配量开始呈现持续攀升状态。2020 年增速大幅提升,配套出货量累计达 76.5 万台套,同比增长超过 100%。 2021 年上半年,HUD 配套量已经达到了 50.32 万台套,市场渗透率提升至 5%,预计后续 HUD 市场会持续攀升。 HUD 能够快速渗透的原因主要在于:HUD 是 ADAS 人机交互的窗口,呈现驾驶辅助信息,让用户拥有更好的驾驶体 验;车企对自动驾驶和智能座舱的重视程度提升,HUD 玻璃作为智能座舱的重要组成部分,其需求量也在不断提高; HUD 的技术不断突破升级,随之配套价格也在逐渐下降,性价比提高。

2021 年的主要品牌中,包括奥迪、奔驰、宝马、本田、长城、吉利、别克、红旗等多个合作及自主品牌品牌的新车 型中越来越多地搭载了 HUD 玻璃,其中,W-HUD 是主要搭载产品,AR-HUD 装配率也在逐步提升,随着智能化转 型日趋迫切,以及光学组件、投影芯片、玻璃、光源等领域的技术突破,有望推动 HUD 成本下降,进一步提升装配 率。

增速方案迭代,打造汽车视觉黑科技。HUD 主要分为 C-HUD、W-HUD、AR-HUD 三种类型:C-HUD 由于成像效果 小,安全性和舒适性较差,目前市场配置选择此方案逐渐变少;W-HUD 产品在投影范围、投影内容和投影质量等维 度性能较 C-HUD 提升不少,叠加更具竞争力的价格水平,是目前市场主流选择方案,占比超过 90%;AR-HUD 由于 产品成像区域大、投影范围大、信息量多,可以实现高质量 3D 显示和与自动驾驶功能融合度高,但受限于生产成本 及技术难度,普及率不高,未来有望成为企业布局的重要产品,市场空间巨大。(报告来源:未来智库)

AR-HUD 是重要产品布局,自主替代有望加速推进。认知智能新时代,人机交互方式发生巨大变革,整车系统深度 融合 HUD 已成为产业发展新趋势,主机厂与消费者需求共同推进 HUD 普及。AR-HUD 凭借更强的显示效果、更高 的科技感和可操作性,还能与 ADAS 功能深度融合,是未来的主流发展方向。根据高工汽车研究院数据,2020 年国 内 HUD 市场中,日本精机、大陆集团和日本电装占据 80.36%的市场份额,外资厂商凭借先发优势,在 W-HUD 领域 近乎垄断,而以华阳集团为代表的国产厂商通过加速 AR-HUD 技术迭代,有望缩小海内外厂商差距,进一步推动 AR-HUD 的发展,提升 HUD 整体装配率。

3、 电子电气架构加快集成化变革步伐

(1) 博世、安波福定义 EEA 集成化方向

博世推出的域集中式 EEA,代表了未来汽车电气架构发展的重要方向。集成式电子电气架构通过将多种控制功能集 成在一个域控制单元(Domain Control Units)上,汽车的各种功能被整合分类由几个特定的域来控制,包括驾驶辅 助、安全、娱乐、车身控制等模块,在保证汽车功能不受影响的前提下减少了 ECU 的数量,一个 ECU 同时兼具多种 功能提升了 ECU 以及车内空间的利用效率。博世的域控制器架构在此基础上更进一步,能够把各种不同功能的域整 合在一起,使一个域控制器可以控制多个域。(跨)域集中式架构正在成为市场主流,许多重要的 OEM 都有在 2025 年之前引入这种架构的计划,集成式电子电气架构将是汽车实现智能网联战略的重要一步。

安波福发布智能车辆架构(SVA),软件的 OTA 更新是一大亮点。安波福提出的智能架构(Smart Architecture)概 念包括四个重点领域:软件、传感和计算平台、数据和配电、互联和移动服务。安波福设计的智能车辆架构(SVA) 在 2020 年拉斯维加斯的消费电子展上首次亮相。SVA 具有高度的灵活性,改变了传统汽车嵌入式软件和硬件的解决 方案,硬件和软件相对分离从而可以针对两个系统进行相对独立灵活的升级,车主无需升级昂贵的硬件,通过软件升 级即可时常更新汽车功能。软件是智能架构所有工作的基础、直接影响驾驶员与汽车的交互体验,也是未来车辆升级 的主要方式;计算平台是汽车架构的核心竞争力、算力的大小限制了汽车的网联化智能化进度,决定了高级别自动驾 驶能否实现;数据传输速度的提升是算力得以发挥的重要前提。

(2) 众车企纷纷加入 EEA 集成化变革浪潮

继传统 EEA 无法满足功能增长需要,各车企加快布局集成式 EEA。传统的电气架构存在过载的问题无法支持汽车功 能复杂性的增长,集成式电子电气架构成为下一个战略高地。为抓住这一机遇,各车企纷纷加快新一代的 EEA 布局, 集成式 EEA、开放系统架构(AUTOSAR)、FOTA 云更新成为重点方向。众多汽车企业都加入了在这场行业变革, 其中特斯拉和大众推进的步伐最快。 特斯拉、大众集成式电气架构存在业内领先优势。特斯拉的电气架构具备安全、OTA 便捷更新、线束数量少的多重 优势,自研的 FSD 芯片以低成本实现了冗余架构且搭载了两块神经网络加速器,性能卓越。

大众新的架构采用面向 服务的方案(SOA),未来计划将 70 个 ECU 的功能集成到 3 台中央车载电脑并加大对软件的投入。奥迪 zFAS 集 成了汽车的辅助驾驶功能,并首次在 L3 自动驾驶级别量产车型奥迪 A8 上得到应用。通用凯迪拉克 CT5 搭载的云电 子架构数据传输和处理速度显著提升,可实现 FOTA 整车云更新,并加入了新一代移动互联体验 CUE,娱乐功能得 到丰富。丰田、宝马、奔驰在新的电气架构的开发上稍稍落后于特斯拉、大众等,只是提出了集中式架构的规划,还 未推出代表车型。

通用新一代凯迪拉克云电子架构,可实现整车云更新。通用全球电子技术和软硬件工程团队合力打造的全新一代电子 架构——凯迪拉克云电子架构,是通用公司面对电气架构行业挑战拿出的最亮眼成绩,斩获共计超过 100 项技术开发 专利。这个全新的电子架构率先被应用于凯迪拉克全球战略车型——凯迪拉克 CT5。凯迪拉克云电子架构算力与安全 性能提升、可实现整车云更新(FOTA),带来了惊艳的新一代移动互联体验。凯迪拉克云电子架构在性能和运行效 率方面显著提升,成为连接、驱动和控制车辆的几乎所有功能的强大技术中枢,更以无限的拓展潜力,为高度集成化、 规模化软件创新开发与应用奠定了技术基础。

丰田 BSW 过渡到 ATUOSAR 标准,进一步提出 Central & Zone 新架构。(1)丰田基础软件过渡到 AUTOSAR 标 准,软件开发效率提高。AUTOSAR(汽车开放架构)联盟由汽车制造商、部件供应商以及半导体公司等多方联合成立,旨在为汽车电子控制装置提供开放的、标准的软件架构以促进软件的规模化创新开发工作,实现软硬件的分离开 发。超过 82 个电子控制单元(ECU)和 27 个 Tier 1 供应商项目均采用符合 AUTOSAR 标准的 BSW(基础软件层), 丰田的专有规范也实现了与 AUTOSAR 标准的融合,过渡到 AUTOSAR 标准软件。采用 AUTOSAR 标准的基础软件 平台解决了软硬件之间的兼容问题,降低了软件开发的复杂程度,缩短开发周期,形成了有效的软件开发模式。

(2) 丰田新一代 Central & Zone 架构局域线路减少、安装软件插件更方便,可扩展性提升。基于域的现有架构可扩展性差, 可实现的车型覆盖范围小,而且由于集中程度不够高,车内的空间被大量占用,也加重了车身负荷,汽车添加新的 ECU 时会影响到大范围的布局需要重新设计架构,安装软件插件时需要更改分布式 ECU 的软件,开发和升级成本高。 丰田的新一代 Central & Zone 架构最大限度的减少局域线路,通过 ECU 集成减少 ECU 数量降低了硬件成本,也为 后续新的 ECU 加入留出了足够空间,安装插件时只需要更改中央 ECU 的软件。Central & Zone 架构具备占用空间小、 轻量化、可扩展性强等多重优势。

宝马下一代 EEA 为集成式,具备优良可伸缩性的同时采用面向服务的架构方案。(1)宝马新的 E/E 架构采用集成 式架构、可实现系统级优化,未来将逐步向云端架构靠拢。所有 ECU 都按照 OEM 的需求设计带来了设计过度的问 题、ECU 的发展集中在 ECU 的本地优化导致汽车升级程序繁琐。宝马为下一代汽车创建了一个集中式结构的 E/E 架 构。在新的架构中,ECU 是基于需求分类的,每个 ECU 控制着一类特定的系统需求,所有 ECU 采用统一的开发方 法取代了局部开发方法,车主可以实现对汽车的系统级优化(由系统工程师驱动)。

新的 E/E 架构实现了中央计算平 台、集成式 ECU、商品 ECU 的多层分级,不同类型的功能由不同级别的控制器负责:中央计算平台主要负责内部开 发的软件功能,普通 ECU 负责简单和非特定于 OEM 的功能。未来车内的 E/E 架构会逐步向云端架构靠拢,一些汽 车功能如自动驾驶、多媒体等可以转移到云端执行,海量数据将被传输至云端进行分析。(2)新的 E/E 架构还引入 了 SOA 方案。传统的架构功能划分受到遗留系统、ECU 资源和开发系统的组织架构的显著影响,只关注于 ECU 级 别不足以掌握复杂性。SOA 包括严谨的封装和分层结构,可以及时对驾驶员需求做出响应并索引至相应的软件组件, 整个 SOA 架构构建流程如下:定义服务及对应的接口——将服务映射至框架并对服务进行分类——从服务映射至软 件组件、从服务接口映射至软件接口。SOA 的架构将大大简化软件组件在车辆更新换代时的重复使用。

奔驰与英伟达合作创建新的 AI 架构,助力全新架构运算性能的提升。2019 年 CES 的第一天梅赛德斯-奔驰宣布了与 英伟达新的合作计划——创建一台定义自动驾驶汽车和人工智能未来的计算机。奔驰与英伟达的合作由来已久,两家 公司合作推出的未来驾驶舱 Mercedes-Benz User Experience(MBUX)在 2018 年 CES 上率先亮相,随后在奔驰多 款车型上得到了应用。在两家公司下一步合作战略中,NVIDIA DRIVE 将以奔驰全新的汽车架构为中心,添加高性能、 高能效的计算以处理用于高级移动技术的 AI 软件,并计划于 2024 年起投入使用。传统的汽车架构之中,车辆的软件 功能由分布在整个汽车中的数十个电子控制单元(称为 ECU)提供动力,每个单元负责单一的功能。

与英伟达的合 作将有助于奔驰集中式电气架构的发展,提高电气架构成本效益并显著增强架构运算性能。NVIDIA DRIVE AGX 平 台提供的高性能计算将为奔驰全新架构算力的集中提供技术支持,从而为后续对算力要求较高的软件(如自动驾驶辅 助软件)引入提供硬件保障,保证在自动驾驶和 AI 驱动等多方面奔驰汽车所带来的用户体验。传统的汽车电气架构 由于过载问题无法支持汽车功能的持续增加,而系统算力也是制约汽车智能化网联化趋势的重要因素。车企在提升系 统算力这方面并无优势可言,选择和半导体公司合作是一条捷径,车企可以利用半导体公司在运算性能方面积累的经验和先进的技术,突破汽车电气架构未来的发展瓶颈。

(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。)

详见报告原文。    

精选报告来源:【未来智库】。



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