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汽车HUD抬头显示全产业链深度解析报告

发布时间:2023/12/12 13:37:58   
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引言:我们预计,未来两年HUD是智能座舱产品中渗透率提升最快的子领域。本文主要针对HUD行业分析了三个问题:HUD是什么?拐点出现了吗?产业链机会几何?年以来,以红旗、吉利、蔚来为代表的自主品牌积极装配,尤其三季度哈弗H6入局引爆装配需求,我们预计未来3-5年国内HUD渗透率有望自6.4%提升至40%。来源:申万宏源研究HUD,即汽车抬头显示仪,可以把重要的信息,映射在风挡玻璃上,使驾驶员不必低头就可以看清重要汽车信息。整体结构主要包括主控PCB板,LED光源,投影显示以及反射镜,其实质是一个光学器件。HUD的技术壁垒主要存在于:PGU、自由曲面反射镜、挡风玻璃。  主要装配HUD对于终端使用者来讲存在三大必要性:行车安全性、交互便捷性、行车智能性,三大需求端的必要性必然推动HUD的全面普及。年新上市车型中搭载HUD的数量为款,渗透率为6.4%。拐点初现,最直接的原因是中低端自主品牌的入局,更重要的是HUD多年用户习惯培育下市场认知度提升、产业链成熟规模效应提升充分降本。因此,年以来,以红旗、吉利、蔚来为代表的自主品牌积极装配,尤其三季度哈弗H6入局引爆装配需求,我们预计未来3-5年国内HUD渗透率有望自6.4%提升至40%。  年往后,HUD配套格局或受自主品牌装配率提升颠覆,将打破现有总体市场配套格局,配套需求有望充分对接到华阳为代表的国产供应商,短期内市占率颠覆性改变。推荐产业链核心标的华阳集团,福耀玻璃。01HUD:实质是一个光学器件,核心部件为影像源HUD整体结构主要包括主控PCB板,LED光源,投影显示以及反射镜,其实质是一个光学器件。HUD最核心部件为投影单元(PGU),用于投影成像,约占其总价值量的五成。  HUD的技术壁垒主要存在于:PGU、自由曲面反射镜、挡风玻璃。02HUD:投影单元的技术壁垒及路线选择  投影单元(PGU)是HUD的核心壁垒,其技术路线的选择也是决定未来产业发展路线的核心,具体可分为:TFT-LCD、DLP和MEMS激光投影三种技术。针对此,主要结论为:1)当前TFT-LCD为最成熟的主流方案;2)AR-HUD趋势下DLP优势凸显;3)激光投影可挖掘潜力大但当前仍存在明显缺陷。2.1HUD:技术壁垒1——投影单元(PGU)TFT-LCD投影成像技术:TFT(薄膜晶体管)作为HUD投影单元,其结构为偏振片、滤色器基板、液晶、TFT基板、偏振片、背光源。投影原理为LED背光源发光,电场控制两片基板之间的液晶分支旋转方向,改变光的行进方向和呈现颜色。优点:方案成熟,清晰度高,主要应用于W-HUD前装市场。缺点:投影距离、背光要求功率高,导致散热问题LCD厂家:中国大陆(京东方,天马)、中国台湾(友达光电、奇美电)、日韩(夏普、日立、三洋、三星)2.2HUD:技术壁垒1——投影单元(PGU)DLP投影成像技术:DLP(数位光数处理技术)是美国德州仪器的专利技术。透过集成数十万个超微型镜片的DMD,可将强光源经过反射后投影出来。优点:光学设计灵活且亮度高,TI年推出第二代方案可视面积高,满足AR-HUD场景,工作温度-40-℃。缺点:反射非球面镜精度要求高,导致整体成本较高。DLP方案PGU厂家:中国大陆(广景视睿、水晶光电)。2.3HUD:技术壁垒1——投影单元(PGU)MEMS激光投影投影成像技术:将RGB三基色激光模组与微机电系统结合的投影方式。激光源扫描式投影,结构简单,光学引擎大幅度简化。优点:体积小,色彩更好,功耗低,发热量小,可靠性高。缺点:需要有机玻璃做光学分散,成本较高;达不到车规级85℃要求。激光投影方案PGU厂家:Microvision、上海丰宝电子、浙江视境传感。2.4HUD:技术壁垒2——自由曲面反射镜HUD的第二个技术壁垒在于内置的自由曲面反射镜。核心为了解决前挡风玻璃的自由曲面导致的成像画面畸变。解决方案:需要HUD的自由曲面反射镜来和挡风玻璃进行拟合以尽可能消除画面畸变。自由曲面镜模具需要用精密仪器制造,做成纳米级,非球面镜需要一次成形。如W型HUD自由曲面镜,材料为PC或者COC塑胶材质,要求高面型精度,高反射率,良好的耐候性能。厂商:舜宇光学(引入DLP反射镜产线)、亮宇光学(华阳供应商)、福建富兰光学。2.5HUD:技术壁垒3——挡风玻璃第三大技术壁垒体现在前挡风玻璃上。前挡风玻璃为反光面,前后两个面造成重影。Knowhow由福耀等玻璃厂商掌握。解决方案1:将夹层玻璃内部PVB膜片设计成楔形状,即呈现上厚下薄的状态,重叠主像和副像,校正重影。解决方案2:前挡风玻璃增加一层反射膜层,附加在外层玻璃或者内层玻璃的内表面上,校正重影。2.6HUD:三大技术路线HUD技术路线:HUD现有三种技术路线,逐渐由后装为主的C-HUD,升级至当前直接投影至前挡风玻璃的W-HUD,未来,AR-HUD普及逐渐具备可行性。HUD当前仍属小众,但其全面推广具备必然性。主要装配HUD对于终端使用者来讲存在三大必要性:行车安全性、交互便捷性、行车智能性,三大需求端的必要性必然推动HUD的全面普及。03必要性:解决低头看仪表痛点,保障行车安全痛点:驾驶员驾驶需频繁低头看仪表盘,同时人眼在道路和仪表之间来回切换需要调整眼睛的焦点,容易导致视觉疲劳和注意力分散。HUD保障行车安全:采用HUD后,驾驶员想查看车辆信息时,通过HUD只需低下头5-10°;而看组合仪表的话,则需低20-25°。3.1必要性:克服现有车载信息人机交互需求瓶颈痛点:车载信息人机交互需求存在瓶颈,信息复杂,干扰着驾驶用户必要前方瞭望时间。HUD促进交互便捷:HUD具有克服现有车载信息人机交互需求瓶颈的潜力,将车况信息、ADAS、车联网等多项信息呈现于HUD界面,且往往通过近投影、远投影两个投影面,多种显示界面类型来呈现不同信息,高效、直观、便捷。3.2必要性:二维导航向实景导航第一步痛点:二维车载导航界面有局限性:导航指向不明及不流畅,GPS在高度上存在感知缺陷。HUD促进行车智能:AR-HUD将与自动驾驶(或ADAS)深度绑定,使用了增强投影面技术,通过数字微镜元件生成图像元素,成像幕通过反射镜最终射向挡风玻璃,增强过后的导航信息在驾驶员视野中与车道线已经进行了融合。04技术前瞻:AR-HUD是HUD发展的必然趋势W-HUD仍有缺陷:传统HUD的视角(FOV)窄,VID(投影距离)近,且投影信息相对较少。AR-HUD性能优越:真正安全且不会疲劳的HUD必须是宽视角,VID超过7.5米的AR-HUD,只有AR-HUD具备感知,实时融合道路景象的功能,适合加入ADAS信息和高级导航信息。4.1技术前瞻:AR-HUD核心难点为融合算法核心难点1:AR-HUD要比W-HUD多感知、识别和融合三个环节,因此融合算法为核心难点。4.2技术前瞻:AR-HUD核心难点为体积与阳光倒灌核心难点2:ARHUD各项性能都是最佳,但体积最大,典型ARHUD体积8-15升。核心难点3:ARHUD的宽视角带来的挑战是阳光负载,或者说阳光倒灌。解决方案:①采用DLP投影技术,更高的亮度和对比度,能源效率更高,且对温度的适应已达车规级,可靠性更高,能够支持激光二极管做光源,从而支持各种光波导和HOE。②未来可考虑进一步采用光波导和HOE(全息膜技术),不仅能缩小ARHUD尺寸,也能增加FOV。05市场拐点已至:认知+成本两端突破HUD自年引入汽车领域,陆续在BBA、大众、丰田的高端车型运用。然而整体渗透率仍然不高,究其根本:市场认知度、成本两大原因。年以来,用户习惯的培养塑造市场认知、HUD产业链投入形成规模效应,拐点已至。5.1认知端:用户习惯初养成,智能交互引爆用户体验HUD在高端车型的多年持续渗透培育了用户习惯,全面智能化浪潮打开市场认知。HUD早期应用于高端豪华品牌,用户体验良好——行车安全提升、交互界面便捷、行车智能性高,初步养成了用户习惯,打开市场认知。同时-年智能座舱、ADAS加速渗透,HUD将智能辅助信息更直观传递给驾驶员,引爆用户体验。5.2成本端:光源、投影材料成本下行,产业规模效应显现材料成本下行:由于HUD核心部件均为光学器件,其核心部件成本在近年均显著下降。LED,TFT-LCD产能快速扩张,价格均有60%以上降幅。产业规模效应体现:技术成熟,体验提升,驱动主机厂HUD配置向中低价位车型渗透,产业规模效应体现,进一步摊薄产品研发、模具成本。06行业趋势:价格下行至临界点,前装爆发拐点已至价格下行:根据佐思产研的数据显示,WHUD的平均价格从年的平均美元下降到年的美元,CHUD平均价格从年的50美元下降到年的38美元。前装数量爆发:年是前装HUD爆发元年,有望由/年的30/38万套,快速增长至65万套,同比70%以上增长。6.1行业趋势:产品临至爆发节点,自主品牌有望加速突破拐点已现:年,新上市车型中搭载HUD的数量上升至款,渗透率上升至6.44%。拐点凸显迎爆发。核心变化:HUD行业渗透率出现拐点核心驱动在于自主品牌的入局,自主品牌原有的HUD装配率并不高,H1仅为1.8%,但正处于爆发节点,中低端自主品牌入局装配HUD,军备竞赛式的装配竞争一触即发。6.2行业趋势:自主品牌HUD装配率突破,长城汽车为核心催化自主品牌加速突破:年一汽红旗、吉利汽车、蔚来新车搭载HUD,同时在H1均在新车型上进一步搭载HUD。核心催化:长城汽车于H2开启大规模HUD标配,约17款车型的中高配版本将陆续标配HUD产品,进一步催化其余自主品牌对于HUD的装配。预计未来2年,自主品牌的HUD出货量空间将由约万辆(吉利+红旗+蔚来)上升至万辆(新增长城、广汽、长安)。07HUD:掘金智能座舱,最确定爆发赛道HUD产业链:HUD主要构成为影像源(价值量占比50%,核心部件)、光学镜面(价值量20%)、PCB板等电子器件(价值量20%)、玻璃、等多项部件构成,涵盖电子、光学、软件等多类型厂商。7.1市场格局:HUD配套格局或受自主品牌装配率提升颠覆市场格局:年中国乘用车HUD供应商中,电装、日本精机、伟世通、大陆等外资厂商占据93%市场份额。格局变迁:年,HUD配套格局或受自主品牌装配率提升颠覆,将打破现有总体市场配套格局,配套需求有望充分对接到华阳为代表的国产供应商,短期内市占率颠覆性改变。长远看,当HUD渗透率40%-80%情况下,市场规模有望达-亿元。当前前装HUD渗透率爆发,短期3-5年内渗透率若快速提升至40%,全产业链拥抱百亿市场。7.2市场格局:HUD配套格局或受自主品牌装配率提升颠覆国内市场前五大HUD供货商外资为主:H1国内市场前五大HUD供应商分别为电装、日本精机、台湾怡利、大陆、江苏泽景。可以发现自主供应商已开始崭露头角,下半年随长城配套HUD,华阳出货量年出货量有望达10万套,快速冲击前五大排名。国产HUD主要供应商四大梯队:(1)第一梯队:华阳、泽景、怡利、未来黑科技;(2)第二梯队:水晶光电、点石、京龙睿信;(3)初创企业:衍视科技、疆程;(4)后装龙头:乐驾科技、途行者。华阳集团:深度绑定长城汽车,占据HUD一线地位华阳集团创立于年,旗下华阳多媒体于年开始研发HUD,已形成CHUD、WHUD、ARHUD产品线。量产客户:长城汽车、东风日产等。公司HUD产品深度绑定长城汽车旗下车型,假设长城汽车中高配车型搭载HUD,则贡献营收增量7.2亿元。泽景电子:国产HUD头部企业,突破大众供应链泽景电子成立于年,年推出全国第一个完全自主知识产权的W-HUD样机,掌握W-HUD和AR-HUD生产技术。核心客户:上汽大众(凌度)、蔚来、吉利(领克等)、长城、长安、奇瑞。并于年获得德国大众认可,成为全球大众潜在供应商。产能:年产5万台产线投产,年年产20万台产线投产。福耀玻璃:特制HUD前挡玻璃,价值量翻倍增长福耀玻璃产品涵盖汽车玻璃全解决方案,包括全景天幕、HUD抬头显示玻璃等,赛道量价齐升。公司持续推动汽车玻璃向安全舒适、节能环保、智能集成方向发展。1)抬头显示(HUD)、隔热隔音、可调光等高附加值汽玻产品占比持续提升,-年公司汽玻单价由元/平方米持续提升至元/平方米,随年HUD快速爆发(价值量翻倍至-元),汽玻ASP有望加速提升。2)特斯拉引领全景天幕潮流,单车玻璃面积有望从4平方米提升至6-7平方米。综合看,赛道量价齐升,公司成长空间广阔。舜宇光学:掌握HUD核心光学零件量产经验舜宇光学式全球最大车载镜头供应商,除前视、后视、环视镜头外,旗下产品包括HUD及核心光学零部件。公司具备30多年光学开发经验,具备HUD核心光学零部件的车规级量产经验。分业务看,公司手机镜头保持技术优势,车载镜头毛利率有望企稳回升,万像素车载摄像头获量产许可;光电产品中手机摄像头模组受益于多摄渗透率提升,维持高景气度。

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