汽車電子是車體汽車電子控制裝置和車載汽車電子控制裝置的總稱。其中車體汽車電子控制裝置包括發動機控制系統、底盤控制系統和車身電子控制系統(車身電子ECU),車載汽車電子控制裝置包括座艙電子系統、駕駛輔助系統等。當前,自動駕駛加速落地,智能駕駛艙成為入口。
全球車機市場空間巨大,智能化推動行業升級
汽車電子分類及產品構成
汽車電子是車體汽車電子控制裝置和車載汽車電子控制裝置的總稱。其中車體汽車電子控制裝置包括發動機控制系統、底盤控制系統和車身電子控制系統(車身電子ECU),車載汽車電子控制裝置包括座艙電子系統、駕駛輔助系統等。
根據產品形態的差異,座艙電子系統可分為車載信息娛樂系統、車載顯示屏(中控)、儀表盤與HUD(Head Up Display,抬頭顯示)等。
全球市場空間
根據IHS Automotive 統計,2016 年全球座艙電子市場為287 億美元,預計到2021 年將達到443 億美元,CAGR 為9.1%。其中,車載信息娛樂系統占比較大,達到55%。儀表盤,車載顯示屏(中控)和HUD 分別占到25%,9%和2%。
座艙電子迎來第三次升級周期
座艙電子系統在過去近百年經歷了兩次重要的升級換代:
? 從聽覺到視覺:1924 年,雪佛蘭搭載了第一款車載收音機,開啟了車內搭載娛樂系統的時代。車載收音機也經歷了卡式磁帶播放機、播放器的產品演變,不過功能都相對單一。隨著信息技術的發展,人們不滿足于音頻的播放,增加了視頻的播放,車內也正式出現了顯示屏。
? 從娛樂到信息:隨著汽車電子技術的飛速發展,車載電子不僅僅是音頻與視頻等娛樂系統,在此基礎上增加了藍牙電話、導航、車載地圖等通訊功能與信息設備。傳統的車載娛樂系統升級為車載信息娛樂系統。隨著汽車電動化、智能化、網聯化的發展,以及人工智能與自動駕駛技術的突破,傳統的車載娛樂信息系統也遵循這樣的發展演變路線。我們認為座艙電子正處在第三次重要升級周期的開始階段。
? 從傳統到智能:在這次升級中,主要包括:1)娛樂系統從傳統視頻音頻播放,向在線視頻、前后座影音系統等發展;2)信息系統從導航、車載地圖,向倒車影視、360環視等ADAS 產品發展,以及胎壓監測、駕駛員信息等更多車內信息的顯示。
行業競爭格局分散,國內廠商市占率提升
行業競爭格局分散,國際巨頭市場份額領先座艙電子全球競爭格局較為分散,行業競爭激烈。從地域來看,基本都圍繞世界汽車工業強國德國、日本、美國分布:
? 歐洲(德國):博世、大陸等。
? 亞洲(日本):電裝、松下、先鋒、歌樂、愛信AW、JVC 建伍等。
? 美洲(美國):偉世通、德爾福、哈曼等。
無論是車載信息娛樂系統、車載顯示屏(中控)、儀表盤還是HUD,傳統國際巨頭的市場份額都處于領先地位。
國內汽車電子廠商市占率逐步提升
國內汽車電子廠商和國際巨頭相比,由于起步較晚,而且缺乏前期的大規模研發投入,在收入規模和全球市占率方面都處于下風。國內車機廠商主要分為兩種類型:
? 通過并購直接獲得外企技術:通過對外資公司的并購,或者對外資股份的收購,使公司的研發和管理水平處于較高水平,再積極拓展國內客戶。典型企業有均勝、德賽西威等。
? 通過后裝逐漸進入前裝市場:由于后裝產品創新速度快,能夠及時融合最新技術,而且很快打入市場,因此后裝市場成為大部分國內車機廠商的主要突破口。通過逐步擴大后裝市場,自己的產品逐漸受到車企認可,從而逐步進入前裝市場。典型企業有華陽、路暢、索菱等。
國內廠商除了德賽西威、均勝等少數擁有外資和合資車企客戶的廠商,絕大部分都主要給自主車企供貨。由于自主品牌車企市占率不斷提升,以及國內汽車電子廠商對客戶需求的響應要快于國際巨頭,因此國內汽車電子廠商收入規模增速快于國際巨頭,市占率也在不斷提升。除了收入規模和國際巨頭還有較大差距,在毛利率、凈利潤率尤其是復合增長率方面都有優勢。其中德賽西威3 年CAGR 達到31.6%,在國內外都處于遙遙領先。
自動駕駛加速落地,智能駕駛艙成為入口
國家政策推動自動駕駛加速落地
美國高速公路交通安全管理局(NHTSA)和中國汽車工業協會(CAAM)將自動駕駛分為5 級(L0-L4),美國機動車工程師協會(SAE)將自動駕駛分為6 級(L0-L5)。幾種等級劃分方法差別不大,都是依據汽車的智能化程度和人在駕駛過程中的參與度進行分類。
中國對自動駕駛的發展十分看重。從2016 年國務院發布《中國制造2025》,提出到2020年要掌握智能輔助駕駛總體技術及各項關鍵技術,到同年工信部發布“智能網聯汽車技術發展路線圖”,到2017 年人工智能和自動駕駛的政策相應出臺,再到2018 年各地紛紛推出自動駕駛汽車道路測試規范和牌照發放,自動駕駛在政策推動下加速發展。
智能駕駛艙產品成為自動駕駛的入口
隨著新能源汽車和自動駕駛汽車的普及,車用信息的交互需求逐漸提升。中控顯示屏可以集成傳統的車載信息娛樂功能和車載導航功能,并且能夠實現更加豐富與便捷的人機交互,而傳統的機械儀表盤已經無法滿足新能源汽車的電量顯示、續航里程等功能,而因此,以中控大屏和液晶儀表盤為代表的智能駕駛艙產品有望率先實現爆發式增長。
車載顯示(中控):大屏中控成為未來發展趨勢
車載顯示屏可以簡單分為TFT-LCD 顯示屏和非TFT 顯示屏。TFT-LCD顯示屏通常顯示圖像,非TFT 顯示屏通常顯示字符,一般多是TN/CSTNLCD/VFD/PMOLED 材質。
中控屏部分有兩種設計:一種是單一的大屏,以特斯拉新派汽車廠家的17 寸顯示屏最為典型,涵蓋了大部分要顯示的內容,通常都采用豎屏設計。另一種是分開兩塊屏設計,一塊顯示娛樂信息和導航,另一塊用來顯示空調等其他信息,傳統高端汽車廠家如奧迪奔馳寶馬雷克薩斯等都采用此種設計多采用這種設計,通常將娛樂信息屏放在中控臺最上部,采用橫屏設計。低端車對空調信息之類的不用顯示屏。
根據IHS Automotive 數據,車載顯示(中控)全球市場規模2016 年為25 億美元,預計到2021 年將達到42 億美元,CAGR 為11%。全球市場中,偉世通市場份額最大,占24%,大陸15%位居次席。
液晶儀表盤:高清、集成、智能成為未來發展趨勢
汽車儀表盤是反映車輛各系統工作狀況的裝置。隨著汽車行業的高速發展,汽車儀表盤也在不斷改革技術,已經從一個僅僅提供轉速、車速的簡單元件,變成了智能駕駛艙中顯示多種信息的重要部件。高清、集成、智能是汽車儀表及顯示技術的三大發展方向。
? 純機械指針儀表:機械儀表盤的顯示信息來自傳感器,傳感裝置根據被檢測對象的狀態變化而改變電阻值,再通過儀表顯示出來。純機械儀表盤的缺陷有:1)儀表電源的電壓容易波動,因此機械儀表還需要專門配備穩壓器,以保證儀表的精確性;2)傳統機械儀表含有磁鋼元件,受溫度影響較大,容易造成顯示誤差;3)機械儀表只能通過指針顯示信息,因此整個儀表盤顯示信息非常有限。
? 電氣儀表盤:電氣儀表盤可顯示的信息非常多。從真空熒光顯示器(VFD),到液晶監視器(LCD),再到薄膜晶體管顯示器(TFT),儀表盤顯示的信息越來越清晰、快捷。目前比較流行的方案是采用機械儀表結合數字儀表的方式,例如車速、轉速信息采用指針,指示燈信息采用LED 燈點亮形式,而其他信息則采用TFT 屏。
? 全數字儀表盤(虛擬儀表盤):虛擬儀表盤用屏幕取代了指針、數字等現有儀表盤上最具代表性的部分,其優點是:1)可以由用戶自己定義儀器系統,以滿足不同的要求,功能更加強大、靈活,更容易同網絡、外設及其他應用相連接;2)多媒體娛樂信息和車輛基本信息也可以更符合邏輯的顯示出來,集中顯示有助于提升駕駛安全,駕駛員的視距也不必在多個位置頻繁切換;3)簡化的設計,也可以將更多空間留給乘坐區域或者是儲物等等。
根據IHS Automotive 數據,汽車儀表盤全球市場規模2016 年為73 億美元,預計到2021年將達到98 億美元,CAGR 為6%。全球市場中,大陸、電裝、偉世通位居市場份額前三,市占率分別為26%、17%和16%。
國內廠商中,德賽西威在儀表盤技術上較為領先。德賽西威的R1 平臺采用飛思卡爾XHYMCU+IMAX6 雙核GDC 系統架構,支持12.3 寸TFT(最大分辨率可達1920x720),采用QNX 操作系統,可實現2D/3D 圖形渲染能力,并根據駕駛情況動態顯示內容。德賽西威新一代儀表盤T2 平臺擁有更強大的圖形處理能力和動畫效果,支持旋轉菜單與滾動條效果實現 ,也可以支持CAN 總線和以太網信號輸入。2017 年德賽西威駕駛儀表盤實現收入3.3 億元。
HUD:信息顯示更加舒適便捷
HUD 技術最早出現在飛機上,利用光學反射的原理,將重要的飛行相關資訊投射在一片玻璃上面。HUD 系統成像的關鍵是一種透明的高折射率鍍膜,這種膜并非單獨存在,而是特殊前擋風玻璃的表層功能部分,這種汽車擋風玻璃的生產主要采用浸漬法和網印法等。由于它含有氧化的Ti 和Si,所以它的折射率介于1.8~2.2 之間,大于普通前擋風玻璃1.52 的折射率,因此表面的反射率增大,再經過多次光干涉就可在遠處成像。為了針對不同的光線效果進行補償,HUD 可根據晴雨/光照傳感器自動調節亮度。
汽車HUD分擋風玻璃型(Windshield,W 型)和集成顯示型(Combined,C 型)。汽車裝配HUD 的好處在于:1)駕駛員可以不低頭就看到信息,從而避免分散對前方道路的注意力;2)駕駛員不必經常在觀察遠方的道路和近處的儀表之間切換視線,能夠有效避免視覺疲勞。HUD 最早出現在2001 年通用的Corvette 上。2004 年寶馬推出第一個彩色顯示HUD。
根據IHS Automotive 數據,HUD 全球市場規模2016 年為5 億美元,總出貨量約260 萬套,其中W 型HUD 為200 萬套,C 型HUD 為60 萬套。預計到2021 年HUD 市場規模將達到16 億美元,CAGR 為26%,總出貨量約870 萬套,其中W 型HUD 為700 萬套,C 型HUD為170 萬套。
HUD 全球市場中,日本精機市占率幾乎達到全球一半(47%),大陸集團和電裝集團以19%和15%位居二三位。日本精機集團擁有寶馬、通用、奧迪三大客戶;德國大陸主要客戶是奔馳、奧迪和寶馬;電裝HUD 主要供應豐田,偉世通主要供應PSA,博世主要供應寶馬Mini。
車載電子操作系統:QNX 與Linux(Android)未來有望兩家獨大
車載電子操作系統是汽車智能化的核心,能夠有效分配車機的硬件資源,對車內各種任務功能進行協同管理,并控制各項任務優先級別。常見的車載電子操作系統有:QNX、Linux(Android,AaliOS)、Windows CE、iOS 等,此外還有一些非主流操作系統如Wind River和micro-ITRON 等。
? QNX:黑莓旗下的一款微內核實時操作系統,是全球第一款通過ISO 26262 ASIL levelD 安全認證的車載操作系統,目前市場占有率超過50%,已經應用在包括法拉利、勞斯萊斯、布加迪、寶馬、奧迪、奔馳等超過40 個品牌的6,000 多萬輛汽車中。QNX特點是穩定性和安全性非常高,實時性也比較好,但缺點是兼容性較差。
? Android:是目前為止基于Linux Kernel 開發的最成功的操作系統,全球智能手機市場占有率超過80%。Android 系統最大的優勢在于兼容性,以及無數與之相匹配的應用。但作為車載操作系統,Android 的穩定性和安全性較差。
? Windows CE:是微軟1996 年發布的嵌入式操作系統。由于PC 時Windows 稱霸很多年,應用開發便利,同時提供大量的開發包(Kits)和調試工具(Debug Tools),所以WinCE 是當時最火的車載操作系統。但隨著Linux 和Android 的沖擊,微軟在智能手機領域節節敗退,已經退出了嵌入式操作系統市場,WinCE 7.0 也將停止更新。
? AliOS:2014 年前后,互聯網巨頭紛紛推出了自己的“車載操作系統”:蘋果的Carplay,谷歌的Android Auto,百度的Carlife,阿里的AliOS 以及騰訊的WeLink。但除了AliOS可以算作類Linux 的車載操作系統之外,其它產品均是通過MirrorLink、Miracast 等通信協議將智能手機映射到車機屏幕上的解決方案,并不是“車載”的操作系統。他們核心功能就是建立手機與車機互聯,顯示的UI 界面也不是APP,信息全部來自手機端。AliOS2016 年搭載到上汽榮威RX5 中,銷量非常不錯。
? iOS:蘋果對車載操作系統的研發還沒有對外界披露細節,不過隨著QNX 前CEO 兼創始人Dan Dodge 加入蘋果,負責蘋果“Project Titan”自動汽車項目的研發,期待蘋果未來在車載電子操作系統的一鳴驚人。
根據IHS 數據,隨著WinCE 逐步退出車載操作系統市場,長期來看未來將會是QNX 與Linux(Android)兩家獨大的市場。
對比車載電子操作系統與智能手機操作系統,智能手機初期在經歷過Android、Symbian、Blackberry、Windows Mobile,BADA 等競爭之后,最后剩下了Android 與iOS,價值巨大。我們認為,目前車載電子操作系統尚處在初期階段,競爭對手較多,但智能汽車滲透率還處在比較低的水平,因此車載電子操作系統的價值還遠未體現,未來車載操作系統蘊含巨大價值。
智能駕駛產業鏈和重點公司介紹
汽車電子總產業鏈
重點公司介紹
德賽西威(002920.SZ):公司是國內最大的座艙電子公司。2017 年公司實現營業收入60.10億元,凈利潤6.16 億元,兩項均位居行業第一,市場占有率超過30%。公司客戶全面覆蓋國內車企,2017 年國內銷售前十強車企覆蓋率達到80%,銷售金額連續三年保持同比增長。
華陽集團(002906.SZ):公司是國內車機龍頭廠商之一。2016 年公司實現營業收入41.66億元,凈利潤2.80 億元,兩項均位居行業前列。公司最早從海外后裝業務做起,但隨著后裝市場空間逐步壓縮,公司過去幾年逐漸拓展前裝市場,覆蓋了絕大多數自主品牌客戶。
均勝電子(600699.SH):全球擴張并布局智能駕駛控制系統和車聯網系統。
四維圖新(002405.SZ):公司具有高精度地圖、車聯網、ADAS 算法和芯片設計能力。
路暢科技(002813.SZ):公司致力于提供汽車智能化及智能出行產品及解決方案,產品包括中控大屏、液晶儀表盤、ADAS 產品等,較早開發北斗/GPS 雙模車載導航產品。
索菱股份(002766.SZ):從事CID 系統的研發、生產、銷售,擁有 “索萊特”、“DHD”、“索菱SOLING”、“妙士酷”四大自主研發品牌。公司正在由后裝轉向前裝,并布局車聯網和智能交通領域。
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原文標題:AI 與自動駕駛推動座艙電子智能化升級
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