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智能汽车行业专题报告:华为赋能,智驾产业发展加速
来源:未来智库
2023-11-23 15:22:42
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(报告出品方/作者:东吴证券,马天翼、鲍娴颖、王润芝)

1. 巨头入局赋能智能驾驶,自动驾驶迎行业奇点

自动驾驶体验持续升级,带动消费者智驾方案接受度迎来拐点。2023 年多家车企巨 头升级智驾系统,推出城市 NOA 功能,向 L3 等级自动驾驶持续推进。2023 年 3 月, 小鹏推出了新一代智驾系统 XNGP,同年 4 月,华为推出 HUAWEI ADS 2.0 高阶智能 驾驶系统。智能驾使在舒适性、安全性、便利性的体验升级颠覆了消费者们对 NOA 局 限于高速路的刻板印象,车主为高阶智驾买单意愿逐渐加强。小鹏 G6 MAX 版(2023 年 5 月至 6 月)、小鹏 G9 MAX 版(上市 15 天)销售量占总销量达到 70-80%,2023 新版 问界 M7 的 ADS 高阶智驾包选装率达到 60-70%(2023 年 9 月 17 日至 10 月 7 日)。 2023 年年底,小鹏将在全国 50 城开放无图 NOA,华为将在全国普及无图城市智驾方 案,应用场景的拓宽将持续激发消费者需求感知,自动驾驶行业迎来需求端拐点。

1.1. 国内外巨头引领,自动驾驶方案升级迭代

特斯拉 FSD 持续研发升级。作为自动驾驶纯视觉方案的引领者,特斯拉一直专注 于 FSD 的算法研发,目前 FSD 已更新至 V11.4,马斯克表示 FSDV12 有望于明年初落 地,更好地实现 L3 能力,持续引导智驾格局。在硬件方面,特斯拉自动驾驶方案自 2014 年逐步从 HW1.0 硬件系列至 HW4.0 硬件系列共五次迭代,以实现算法不断升级迭代对 感知层和决策层的要求提升,同时保障硬件成本处于可接受水平。

华为 ADS2.0 感知融合方案遥遥领先,多项更新加速智驾落地。2023 年 4 月,华为 在问界 M5 智驾版首次搭载升级后的 ADS2.0 高阶智能驾驶系统。数据方面,ADS2.0 借 由华为 AI 训练集群构建丰富的场景库。截至 2023 年 9 月,ADS2. 0 长距离领航平均接 管里程已经提升至 200km(4 月为 114km)。 硬件方案上,华为在感知层利用算法实现 外围支撑, 采用共计 27 颗感知器,辅助驾驶芯片 MDC 610 作为核心计算单元提供 200Tops 算力。软件方面,华为融合 BEV 鸟瞰感知能力以及业内首创的 GOD2.0 网络 (通用障碍物检测,识别异形物体) RCR2.0(道路拓扑推理网络,匹配导航地图与显 示网络),以类似于特斯拉 BEV 占用网络的算法架构,减少对高清地图的依赖,覆盖 更多无图场景实现功能落地。

2.1. 自动驾驶持续升级,车载摄像头迎量价齐升机遇

车载摄像头凭借灵活的探测距离、高传输速率、成本价格低廉等优势成为自动驾驶 方案中重要传感器。在自动驾驶系统中,摄像头是实现众多预警、识别类功能的基础, 目前所有的乘用车自动驾驶方案都会运用到摄像头。车载摄像头种类多样,根据不同自 动驾驶功能及其在自动驾驶汽车上的安装位置,车载摄像头可以分为前视、后视和侧视、 环视、内置 5 大类型。其中前视摄像头使用频率最高,性能要求也相应提高,通过广角 及普通视角摄像头可实现包括前向碰撞预警、车道偏离预警等多重自动驾驶功能;侧视 摄像头代替后视镜将成为趋势,以消除汽车后视镜盲区的存在;环视则帮助车主开启“上 帝视角”,通过车身周围的多个广角摄像头实现 360°场景还原,形成一副车辆四周的 全景俯视图。

高像素摄像头成为行业趋势,车载摄像头价值量有望持续提升。提高车载摄像头像 素是一种重要的增加自动驾驶方案感知能力的方式。对于部分新能源车企来说,目前主 流的 120W 到 200W 像素的镜头已经不再满足感知的需求,行业开始使用 800W 像素, 800 万像素摄像头可以进一步探测到 100 - 150 m 范围内的行人,并且在窄视角的场模 式情况下,大约可以探测到 500 m 左右的动态车辆,180 m 左右的小目标,从而增加 汽车规控时间,实现更安全平稳的决策,提升自动驾驶的舒适度和流畅度。随着自动驾 驶等级升级,高像素车载摄像头渗透率有望进一步提升,同时摄像头像素有望进一步向 更高像素发展。

自动驾驶等级提升带动车载摄像头数量增加。当前自动驾驶方案呈现百花齐放趋势, 不同方案的车载摄像头数量大部分保持在 8-13 个区间。纯视觉方案中,特斯拉凭借强大 的算法以及 BEV 占用网络等技术,将摄像头个数保持在 8 个,在 2023 年推出的 HW4.0 中,在 Model X/S 中增加至 11 个摄像头,呈现出增加的趋势。而同样的纯视觉方案,国内极氪 001 则搭载了 15 个摄像头,将硬件堆叠达到了极致,以此匹配算法的不足。融 合感知方案中,华为 ADS2.0 搭载了 11 个摄像头,7 个环境感知镜头,4 个环视镜头, 前视双目摄像头像素高达 800 万像素,其余为 260 万像素,基本代表了行业主流车载摄 像头方案。

车载摄像头主要硬件构成包括光学镜头、图像传感器(CMOS)、图像信号处理器 (ISP)等。2022 年,车载摄像头模组主要成本来自于光学镜头和图像传感器,成本占 比分别为 20%和 52%。光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件,直接影响成像质量 的优劣,影响算法的实现和效果。而 CMOS 图像传感器是将光信号转换为电信号再转为 可被集成电路应用的数字信号,能满足光学信息采集、处理和交换的要求,是车载摄像 头模组不可或缺的部分,也是价值量最高的部分。

国内车载摄像头镜头厂商加速成长,并逐步向模组端拓展提升盈利能力。2023 年 1-2 月全球车载摄像头镜头 TOP10 企业出货总量为 2842 万,其中舜宇光学出货量最多, 占比 60%,紧接着是联创电子、欧菲光,分别占比 7%、6%,cr3 为 73%。近年国内的 联创电子、欧菲光发展迅猛,积极发展技术并抢占市场,市占率超越老牌欧美厂商日立、 三协、世高、桑来斯等,跻身多强行列。CMOS 图像传感器市场主要由安森美和韦尔股 份两大领先企业主导,国内思特威、格科微等企业正加速成长。

2.2. 激光雷达引领自动驾驶新方向,定点上车迎来量产拐点

激光雷达是一种用于精确获得三维位置信息的传感器,通过发射和接收激光束,获 取空间的位置点信息(即点云),并根据这些信息进行三维建模,可以确定目标的位置、 大小、外部轮廓等。纯视觉方案下车载摄像头存在着许多难题,如车载摄像头的拍摄效 果会受到恶劣天气、弱光、反光的影响变得模糊不清,以及在出隧道、地下车库等光线 剧烈变化的场景下需要复杂的光学号处理,影响自动驾驶的行车安全,激光雷达可以很 好地弥补纯视觉方案下的缺点,直接获取三维信息,同时纯视觉方案仍具有瓶颈,且需 要大量数据积累和处理,以及强大的算力算法支持,激光雷达则可以大幅提升感知能力, 降低高等级自动驾驶对算法的要求。

激光雷达与其它传感器互为补充,可以有效提高车辆对于周围环境感知的准确度, 是自动驾驶融合感知方案不可缺少的一环。由于激光雷达各个功能模块均有多种实现方 式,技术路线正处于快速发展迭代阶段,随着激光雷达需求的不断增大,其种类也变得 琳琅满目,按照使用功能、探测方式、扫描方式等将其可分为不同的类型。

补盲激光雷达或带动行业增长第二曲线。常规激光雷达在侧向感知方面任然存在不 足:1)以常规激光雷达水平视场角为 120°计算,相邻车道车辆超车切入在车头超过 3.5m 时才能探测到,极易发生剐蹭 2)对低矮物的探测感知不足:由于主激光雷达垂直 视场角的限制,存在着前向 3m~7m 的视觉盲区,对于侧面矮小障碍物和移动物体,智 能驾驶系统无法感知 3)对道路周边静态物识别不足:在车道线模糊的路段,容易规划 出波动较大的轨迹线,影响用户体验。 补盲激光雷达相较于常规激光雷达更加专注于解决侧面存在的不足,同时减少了一 些不必要的性能冗余,降低配置成本。同时补盲激光雷达从设计上就有垂直方向大视场 角,当补盲激光雷达垂直视场角为 90°时,可以兼得车辆贴近地面的盲区以及朝上的视 场角,靠近车端的盲区仅为 0.15m,可以有效避免车辆与附近障碍物的磕碰,还不失对 近距离目标的类型、朝向的感知,大幅度帮助车辆及时识别潜在的危险和风险,并提前 采取措施避免事故的发生,有效的提升车辆行驶的安全性和舒适性。

激光雷达进入拐点放量期,大批定点带动激光雷达规模化量产价格下行,有望实现 应用车型价格持续下降。受自动驾驶方案感知需求驱动,激光雷达厂商收获多项车企定 点,促使激光雷达厂商快速放量,规模化量产,进而成本迅速下降,由最初的 18000 元 左右下降至今年 3000 元左右的最低价格。华为智能汽车解决方案 BU 总裁王军曾表示, 华为计划将激光雷达的成本降至 200 美元,甚至有望降到 100 美元。可见,随着未来激 光雷达的快速放量、企业竞争不断加剧,中短期内其价格将呈下降趋势。激光雷达作为 智驾硬件方案成本最高的一环,其价格快速下降使得应用车型价格区间不断下探,由 2021 年 40 万元以上的车型过渡至今年最低 17 万的睿蓝 7,未来价格下降至 1000 元以 下时,有望成为智驾标配。

激光雷达行业集中度低,国内厂商实力不俗。据 Yole 统计,2021 年在汽车与工业 领域,激光雷达行业领军者法雷奥(Valeo)占据了 28%的市场份额,国内厂商速腾聚创 以 10%的市场份额紧随其后。从技术路径来看,机械旋转式、转镜式占比达 66%。乘用 车用车载激光雷达市场竞争格局较为分散,当前国内厂商速腾聚创、大疆览沃(Livox)、 图达通、华为与禾赛科技的激光雷达产品技术领先,均获得多个车型定点。

激光雷达系统主要包括发射模块、接收模块、控制及信号处理模块和扫描模块(如 有)。激光雷达成本拆解,收发模块构成成本核心。不同技术路线的激光雷达各模块成 本占比均存在一定差异,一般情况下激光发射和接收模块成本占比较高,各占 30%左右, 光学元件其次,占比 20%以下,其它物料成本主要由信号控制元件和电机外壳等等构成。 不同技术路线的激光雷达,各模块的成本占比存在一定波动。发射端:1550nm 光纤激 光器成本>905nmEEL 激光器>905nmVCSEL 激光器,扫描端:MEMS 振镜成本>转镜, 接收端:InGaAs 材料探测器成本>硅基材料探测器。

当前我国激光雷达上游核心发射接受器件仍以进口为主,国产化率较高环节为光学 元件。发射端激光芯片、接收端光子探测芯片是激光雷达上游核心器件,其性能决定了 激光雷达的可靠性、探测距离等核心指标。供应格局方面,二者仍以海外厂商主导,例 如发射端激光芯片方面,905nmEEL 主要由 amsOsram 等厂商主导,VCSEL 芯片则主要 被 Lumentum、II-VI(现 Coherent 公司)等海外厂商垄断;光子探测芯片方面,国产厂 商在 1550nmAPD 芯片已取得积极进展,根据 C&C 统计,2022 年全球激光雷达 APD 芯片市场格局中,国内厂商芯思杰占据 27%居第二;而在 SPAD/SiPM 芯片方面(多用于 905nm 激光雷达),我国仍依赖滨松、索尼、安森美等海外厂商。

2.3. 4D 毫米波雷达助力业界突围,感知融合助力量价齐升

毫米波雷达能够全天候工作、具有较远的探测距离、更易小型化等优点,与其他传 感器良好互补并提供了兼具感知性能与成本的性价比传感器选择,是智能汽车感知层重要组成部分。在纯视觉方案下,车载摄像头易受恶劣天气影响,而毫米波雷达则可以弥 补纯视觉方案在雨雪等天气与眩光下的失灵,提供更加安全舒适的感知方案。

4D 毫米波雷达助力业界突围,有望代替部分激光雷达。传统的 3D 毫米波雷达,在 测量目标高度上性能不佳,通常只包含距离、方位和速度信息。近日多输入多输出 (MIMO)天线技术的进步提高了俯仰角分辨率,导致了 4D 毫米波雷达的出现。4D 毫 米波雷达可以测量四种类型的目标信息:距离、方位、高度(俯仰角)和速度,具备初步 的成像能力,同时虚拟通道数量的增加使得 4D 毫米波雷达输出距离、速度和分辨率大 幅提升,可以在中低端场景下成为前向激光雷达的平替。纯视觉方案的特斯拉也被 4D 毫米波雷达所吸引,在最新推出的 HW4.0 硬件体系中增加了一个 4D 毫米波雷达接口, 未来有望率先搭载在 Model S/X 两款车型中。

自动驾驶持续升级带动毫米波雷达市场需求,4D 毫米波雷达有望加速上车。据国 际咨询机构 ICV 研究测算,2022 年毫米波雷达全球市场规模达到 34.9 亿美元,预计在 2027 年达到 86.7 亿美元,年复合增长率达到 16%。目前主流自动驾驶方案毫米波雷达 用量在 3-5 颗。随着特斯拉纯视觉方案更新,重新搭载毫米波雷达,将带动更多车企搭 载毫米波雷达,未来有望持续放量。4D 毫米波雷达加速上车,作为部分激光雷达的平 替可以降低感知方案成本,但 4D 毫米波雷达成本仍高于摄像头和 3D 毫米波雷达。

海外产商主导全球毫米波雷达市场,国内厂商追赶实现“国产替代”。2022 年毫米 波雷达市场占有率前三为博世、大陆、安波福,市占率分别为 33%、24%、11%,cr3 达 到 68%。国内厂商起步较晚,森思泰克、德赛西威、华锐捷、华为等陆续进入量产阵营。 4D 毫米波雷达赛道上,目前仅有采埃孚、森思泰克、福瑞泰克实现前装量产交付,其 中,森思泰克凭借在理想、深蓝的量产搭载,实现了规模化的前装。国内毫米波雷达厂 商在未来将进入更多毫米波雷达细分赛道,加强国产替代节奏。

毫米波雷达硬件部分主要由高频 PCB 天线、射频前端收发组件、数字信号处理器 及雷达控制电路等部分组成。2022 年毫米波雷达成本占比中射频前端收发组件 MMIC(包括发射、接收、及信号处理器)的成本约占 50%、高频 PCB 天线(包括接收、发 射天线)的成本约占 20%、数字信号处理器(DSP/FPGA)的成本约占 20%;雷达控制电路 及其它硬件成本约占 10%。MMIC 芯片是毫米波雷达成本中最重要组成部分。

3. 智驾方案持续升级,其他整车零部件迎来增长新机遇

3.1. 智能驾驶方案带动价值量提升,高速连接器市场加速扩张

自动驾驶传感器需要使用高频高速连接器实现连接与数据传输。汽车自动驾驶的实 现依赖于车身传感器收集环境信息并进行处理,高频高速连接器在其中就起到实现传感 器和车内主机之间的数据传输作用,同时起到连接和固定传感器的作用。 现有高频高速连接器可分为四类,分别是 FAKRA 连接器、mini FAKRA 连接器、 HSD 连接器和以太网连接器。其中 FAKAR 连接器是汽车行业通用标准的射频连接器, 用于无线传输,传感器连接,mini FAKRA 连接器在其基础上进行了空间和传输优化。 HSD 连接器传输效率高,属于差分高速传输,用于数据传输。以太网连接器是未来汽车 发展的主流连接器,适合高速传输和大数据传输。

高阶自动驾驶渗透率提升,高频高速连接器市场需求规模将持续提升。L3 级别自 动驾驶奇点已至,未来车企将持续研发 L4/L5 高阶自驾车型。一方面,汽车主要依赖于 传感器采集车外环境信息传输至车内信息处理中心以实现自动驾驶,因此随着汽车自动 驾驶升级,未来在智能汽车上搭载的传感器数量将持续提升,带动连接器数量同比例上 升。另一方面,造车新势力的强势引领下,L2 智能驾驶车型的出货量预计不断攀升, 占比不断增加,高频高速连接器需求旺盛。连接器作为自动驾驶传感器与汽车实现数据 传输的重要接口,未来将随着自动驾驶升级以及高阶自动驾驶车型出货实现持续攀升。

自动驾驶摄像头像素提升需要更高传输速率连接器协同,Mini Fakra 连接器适配 更高传输速率的同时,节省车内布局空间,成为短期最优解决方案。FAKRA 连接器是 车载摄像头搭载的主流连接器,但随着摄像头像素提高和视频分辨率提升,传统 FAKRA 连接器最高传输频率 6GHz 无法达到用户需求,相比之下 HFM(高速 mini FAKRA)最 高可支持 28Gb/s 的传输速率和 20GHz 的传输频率,还可实现四合一甚至五合一形式, 减少占用空间。mini FAKRA 连接器在传输效率和空间优化上都具有更大优势。而且在 性能和装配性都大大提升的情况下,HFM 未来成本会优于市场上现有的车载同轴界面 产品。

高阶自动驾驶传感器产生的数据量倍增,以太网连接器适配最高传输速率要求,将 成为最终解决方案。一方面,随着自动驾驶等级的提升,ADAS 传感器采集的数据量将 倍增,需要适配更高传输速率的连接器;另一方面,ADAS 摄像头像素随高阶自动驾驶升级,热管理需求驱动 ISP 模块外移,大量未经处理的数据传输提出更高传输速率和带 宽要求,以太网连接器为最终替代方案。在摄像头架构中,ISP 图像信号处理器主要用 于实现 RAW 格式数据的前处理,并转换为 YCbCr 等格式,还可完成图像缩放、自动曝 光、自动白平衡、自动聚焦等多种工作。目前已经有很多图像传感器制造商在把 ISP 模 块从摄像头模组中移除,来限制摄像头的功耗和热量产生。ISP 外移趋势带来车载传感 器传输数据量激增,将加速车载以太网在车内的应用,以太网连接器渗透率将加速提升。 目前来讲,由于车载激光雷达相较于 ADAS 摄像头,采集的数据量更大,大部分都采用 以太网连接器解决方案。

高阶自驾方案数据传输需求提高,高速连接器单车价值量有望进一步提升。随着自 动驾驶及智能座舱加速发展,车载传感器及智能座舱设备数量将增加,同时更多的网联 应用以及城市自动驾驶场景中大量的数据收集和处理,对所需传输数据量将持续扩大, 进而增加使用的高速连接器数量。随着自动驾驶等级的不断提升,高速连接器的单车价 值量有望不断增加。

国外厂商主导市场,国内厂商加速追赶。目前,我国汽车高速连接器市场国产化程 度较低,市场主要被罗森博格、泰科、安费诺等等国外企业所主导。2021 年中国汽车高 速连接器市场中,森博格、泰科、安费诺三家企业占据了约 92%的市场份额,而国产企 业以 7%的市场份额排名第四,正处于加速追赶的阶段。

3.2. AR-HUD 助力智能驾驶体验升级,成本下降带动厂商快速放量

AR-HUD 即 AR 技术与抬头显示的结合体。在使用过程中,AR-Creator 将导航、 ADAS、车辆信号等信息融合进行图像渲染及虚实重叠,然后把显示模型输出给 PGU, 经过放大光路改变画面路径、焦距、大小等,最后在挡风玻璃上形成虚像并将画面反射 至人眼,能够减少视线在行车路面和仪表或手机导航之间来回切换,从而降低潜在的事 故风险。

TFT-LCD 为 AR-HUD 技术主流,华为入局 LCoS 有望改变技术格局。根据成像技 术的工作原理不同,可以将 AR-HUD 分为 TFT-LCD、DLP、LCoS 和 LBS,目前 TFTLCD 路径为业内主流,有着成本低、技术成熟的优点,同时也存在清晰度有限、热管理 难度大等问题。DLP 相较于 TFT 方案显示效果更佳,同时可以有效解决阳光倒灌问题, 但 DLP 是德州仪器专利技术,目前成本较高。随着华为入局 LCoS 并于飞凡 R7 中实现 首次量产搭载,LCoS 技术展现了图像分辨率的提升以及成本可控的优点,未来有望与 DLP 及时一同提高渗透率成为主流方案。

智能驾驶带动 AR-HUD 新需求,成本下降加速 AR-HUD 装车普及。华为即将上市 的问界 M9 通过 AR-HUD 可以实现安全辅助驾驶、车道级 AR 导航、投射 360°倒车影 像等功能,提升消费者智驾体验。根据高工智能汽车数据显示,2022 年中国市场乘用车 前装标配搭载 W/AR-HUD 交付 150 万台,AR-HUD 达到 11 万套,渗透率较低,增长空 间大。2023 年上半年 AR-HUD 价格大约在 2000-3000 元区间,未来则有望下降至千元 左右,加速 AR-HUD 装车普及,与智能驾驶趋势充分融合。

国内厂商主导本土 AR-HUD 市场。在 2023 年 1-9 月 AR-HUD 中国市场中,份额 排名前十的供应商几乎被中国本土供应商包揽,其中水晶光电以 28%的市场份额位居第 一,市场 cr3 达到 75%。据高工智能汽车显示,今年水晶光电(作为 Tier 1 角色)定点 新增 14 个,到年底有希望增加至 16 个,定点合作商囊括国内外整车厂商多个车型。未 来 AR-HUD 持续放量有望使本土厂商充分受益。

PGU 为 AR-HUD 成本核心。在 AR-HUD 可以拆分为 PGU、挡风玻璃系统、光学 元件、软件等部分,其中 PGU(成像单元)是 AR-HUD 的核心部件,占 AR-HUD 整机 BOM 的 30%~50%。根据盖世汽车的统计的数据显示,TFT 路线的 PGU 占总成本的 30% 左右,LCOS 路线的 PGU 占总成本 40%左右,DLP 路线由于 DMD 芯片为德州仪器独 家供应,PGU 占总成本 50%以上。

(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。)

精选报告来源:【未来智库】。「链接」

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