1. HUD,汽車視覺黑科技
1.1. 行車信息「投影儀」,提高駕駛安全性
HUD(Head Up Display),即抬頭顯示或平視顯示,在功能上充當了汽車信息「投影儀」 的角色。該技術可以將汽車相關信息投影到駕駛員視線前方,從而減少駕駛過程中低頭查看 儀表或中控屏的頻率。HUD 是一種光機電耦合部件,主要由主控 PCB 板、LED 光源單元、 顯示介質、光學鏡、外殼、直流電機等組件構成,由顯示光源發出光信息,經過鏡面結構的 一次或多次反射,將信息反射到透明介質(顯示屏或擋風玻璃)上,從而使人眼看到仿佛懸 浮在眼前的虛像,其工作原理可以概括為通過光信息的反射將行車相關的信息投影到駕駛員 前方的透明介質上。
HUD,保障駕駛安全性的「利器」之一。HUD 信息顯示位臵比傳統的組合儀表位臵高,司 機在查看車輛信息時,通過 HUD 只需低頭 5-10°,通過組合儀表則需低頭 20-25°,故布 臵 HUD 將讓司機告別「低頭族」,大大縮短司機的視野移動時間。一般來說,司機在讀取傳統的汽車儀錶盤讀時,視線離開前方道路需要 0.5-1 秒,如果按照 100 公裡/h 的時速計算, 汽車將在司機移開視線的 0.5-1 秒內行駛 14-28 米,如此長的行駛盲區無疑大大提高了汽車 駕駛的危險性。除此之外,駕駛員從組合儀表上查看駕駛信息的過程中,眼睛會從道路轉移 到組合儀表再轉移到道路,由於道路亮度高而車內亮度低,眼睛就會經歷由亮到暗再到亮的 過程,同時眼睛的聚集點也會由遠到近再到遠,所以瞳孔距會進行調整,而頻繁的視野切換 將帶來眼部疲勞。所以說 HUD 能夠減少視野偏離時間、提升駕駛舒適度,大大提高行車安 全性。
1.2. WHUD 牢據市場主導地位,TFT 是當前主流技術配臵按照產品形態,HUD 主要可以分為 CHUD(Combiner HUD,組合型)與 WHUD(Windshield HUD,擋風玻璃型)。二者最大的不同在於 CHUD 的投影介質為一塊放臵於儀表上方的透明 樹脂玻璃顯示屏,而 WHUD 的投影介質則直接使用特殊的汽車擋風玻璃作為顯示屏。技術 上,CHUD 光學結構簡單,設計相對容易,但其顯示尺寸與距離有限,且可能在在車輛碰撞 時會對駕駛員產生二次傷害;WHUD 顯示效果更加一體化,且不影響車內內飾,但其光學結 構相對複雜,設計與布臵難度較高。成本上,CUHD 技術較成熟,一般採用後裝方案,是一 種標準件,在研發成本上只要一次性投入便可大規模實現量產;WHUD 生產工藝複雜,且屬 於前裝方案,需要根 據不同車型進 行調試,故其 成本相對更高 ,主要出現在 中高檔車型上。 在 AR(增強現實)技術日益火熱的當下,AR-HUD 技術開始出現在市場上,其通過將 AR 技術與 WHUD 技術融合,可以將投射的內容、位臵與現實環境相結合,在駕駛人視線區域 內合理生動地疊加顯示一些駕駛信息。AR-HUD 本質上仍是利用擋風玻璃進行投影成像,只 是其顯示範圍更大,且具有 AR 效果,可以看作是 WHUD 的升級強化版。
WHUD 佔據市場主導地位。根據佐思產研,2016-2019 年 WHUD 與 CHUD 出貨量佔比始終 保持在 7:3 左右。其中,WHUD 因顯示性能更優、客戶體驗更好,成為各大 HUD 供應商 重點研發的對象。其技術逐步成熟,成本開始降低,所以目前已成為各車企在各自車型上的 主流配臵。CHUD 雖然在早期風行一時,然而隨著顯示技術的發展及對投影質量要求的提高, CHUD 產品形態具有天然劣勢,因此市場逐步處於萎靡狀態。
TFT 技術成熟、成本較低,當前廣泛應用於 HUD 產品。從 HUD 採用的投影技術上來看, 目前主要有 LCD 投影、DLP 投影、雷射掃描投影、AR 投影等。LCD(液晶顯示)投影技術 是通過電 路控制 液晶 單元的 透射率 及反射 率,從 而產生 不同灰 度層 次及色 彩的圖 像。其中 TFT(薄膜電晶體)為 LCD 顯示技術中的一種,是指液晶顯示器上的每一液晶像素點都是由 集成在其後的薄膜電晶體來驅動,能夠做到高速度、高亮度、高對比度地顯示屏幕信息。由 於技術成熟、成本低廉,當前各大 HUD 供應商普遍採用 TFT 方案。DLP(數碼光輸出)是 一種以數字微鏡裝臵 作為成像器件 ,通過調節反 射光實現投射 圖像的投影技 術,其亮度高、 解析度高、對比度好,但其設計難度與生產成本均高於 TFT。雷射掃描投影技術使用具有較 高功率的紅、綠、藍(三基色)單色雷射器為光源,雷射在機器內經過相應的光學元件和處 理晶片的整合與掃描後投射在顯示屏上,該方案色域空間大、色飽和度高、解析度清晰,但 其對溫度較為敏感,且易受環境亮度影響,目前成本居高不下。
1.3. HUD 產業鏈豐富,上下遊企業眾多
汽車 HUD 市場國內外玩家眾多。HUD 行業上遊產業包括生產光鏡器件、顯示屏幕、玻璃等 核心部件的硬體供應商與提供導航、地圖、音頻、車聯網等功能的軟體與服務供應商,下遊 產業主要為各大整車廠,近十餘年來車載領域成為 HUD 新興的應用場景。目前深耕於 HUD 行業的企業有很多,處於國外企業佔主導地位的國內外廠商混戰階段,國外企業以大陸、電 裝、日本精機株式會 社、先鋒、偉 世通、偉雷等 為代表,國內 企業中澤景電 子、華陽集團、 未來黑科技、樂駕(車蘿蔔)等走在前列。
2. 智能化浪潮下的產品升級之路
2.1. 智能化促進 HUD 普及,供給端推動成本下降
汽車智能化的發展趨勢下,HUD 迸發蓬勃生機,走向「平民化」。全球首臺 HUD 是最早搭 載於美國海軍的 A—5 艦載機,最初僅僅應用在各類戰鬥機上,之後逐漸推廣運用於民航客 機的飛行輔助儀,可以說 HUD 作為飛行輔助儀,出生「高大上」。隨著科技的進步,HUD 技術不再是飛機的專利,而是逐步進入汽車高端市場,開始成為豪華車型的高科技配臵,最 早於 1988 年出現在通用車型中。HUD 讓信息顯示變得更加智能,與輔助駕駛系統的融合後 甚至將成為自動駕駛中的重要技術組成部分,故隨著汽車智能化技術的飛速發展,HUD 也將 加速普及,迎來再次下沉,搭載車型從以往的高端車往中低端車型覆蓋,例如 HUD 過去主 要搭載國外品牌的豪華車型上,例如寶馬 3 系、雷克薩斯、奔馳等車型,目前部分國內主機 廠也開始引入前裝 HUD,例如吉利幾何、北汽新能源等。
光學組件的技術進步推動 HUD 成本下降。隨著 HUD 核心部件供應商在投影晶片、玻璃、光源等相關技術上取得突破,有望帶動 HUD 成本下降。各光學投影組件供應商不斷優化投影 技術方案,例如 TI 作為 DLP 投影方案的發明者,近幾十年來不斷升級創新,其最新的 DLP 技術進一步提高了成像性能,已經可以運用於 AR 顯示中;汽車玻璃供應商也大力開發物美 價廉的特殊玻璃,例如福耀玻璃專門斥資研發壓制模具與檢具以控制 HUD 區域型面,並配 對全球一流的成像檢測設備,以保證出貨前產品質量;目前也有廠商研發了高透射率的特殊 光學薄膜,將其貼在擋風玻璃上可以抑制重影,相比於同等程度的特殊玻璃優化技術,成本 可下降約 90%。成本的變化往往體現在價格的波動上,根據佐思產研,WHUD 的平均價格 從 2016 年的 265 美元下降到 2020 年的 245 美元,CHUD 的平均價格從 2016 年的 50 美元 下降到 2020 年的 38 美元,可見近年來隨著供應端相關技術的逐漸成熟,HUD 的成本也呈 現下降趨勢。
2.2. 前裝滲透率有望提升,AR 或為未來風口
主機廠與消費者需求刺激前裝 HUD 滲透率提升。一般而言前裝 HUD 的難點在於產品從車輛 開發階段便需要定製化設計與生產,技術壁壘和投入費用較高,故一些資金實力不強的 HUD 企業會選擇先開發後裝 HUD 產品,但是由於前裝 HUD 的客戶使用體驗更好,且各主機廠對 HUD 的重視度也越來越高,預計未來前裝 HUD 技術將逐漸成為各 HUD 供應商發力的領域, 例如國內初創 HUD 公司未來黑科技即採用從後裝市場切入,獲得一定規模後進軍前裝市場 的技術發展路徑。據佐思產研,2016-2019 年全球 HUD 汽車前裝滲透率從 2.74%提升至 8.50%,2016-2019 年中國 HUD 汽車前裝滲透率從 0.3%提升至 2.1%,未來 HUD 前裝市場 增長空間廣闊。AR 技術帶來駕駛「科技感」,引領未來發展趨勢。相較於一般 HUD,AR-HUD 無論是顯示 功能、顯示內容還是關鍵參數均更加優良,AR 技術推動抬頭顯示技術演進至一種新境界: 一是 VID(虛擬圖像距離)更長、FOV(可視角度)更大,因而帶來更佳的使用效果;二是 除了能夠顯示一些傳統的行車、導航信息之外,該系統還能與 ADAS 功能深度融合,能夠實 現車道偏離、前車碰撞、行人預警、超速提醒等高級功能,並將顯示信息與周邊環境相融合。 AR-HUD 技術「科技感」滿滿,其核心技術對車道級導航能力、圖像識別與檢測能力、融合 算法能力要求很高,未來或為 HUD 行業發展中下一個的風口。目前 AR-HUD 技術仍存在很 大的優化空間,例如在虛擬內容與實際行車環境的融合、駕駛員視野追蹤、UI 設計、重影等 多個問題上技術有待進一步攻堅。
2.3. 價格優勢下,國產替代大勢所趨
國產品牌技術過關、價格佔優,或成為整車廠在降本壓力下的優先選擇。從消費者角度看, 目前市場上 HUD 產品選配價格普遍較高,例如寶馬 5 系選裝一臺 HUD 的價格為 11600 元, 奧迪 A6L 則高達 18700 元,在消費者對 HUD 認知度還未完全建立起來的情況下,除非是科 技愛好者或是存在剛 需,否則要說 服消費者購買 並非一件容易 的事,再加上 目前車市下行, 各主機廠盈利壓力增大,「降本」成為主機廠目前最關心的話題。近年來國內 HUD 龍頭加速 技術研發,不斷縮小與國外龍頭的產品差距,同時得益於國內低廉的原材料價格與高投入產 出比的工程師紅利,國內龍頭能夠有效壓低設計生產成本,獲得價格優勢,故國產 HUD 在 質量過關的前提下能夠下探到更低價格,這使得整車廠開始傾向於選擇國內供應商定點,例 如澤景電子從 2010 年底開始研究 HUD,歷經 5 年時間掌握了核心技術,目前已與大眾、蔚 來、吉利、長安、長城、奇瑞、北汽新能源等企業籤訂了 10 多個量產和研發合同;未來黑 科技已與寶馬、上汽、奇點等整車廠展開合作,其最新研發的全景混合現實顯示器在 CES 2020(國際消費類電子產品展覽會)上榮獲「2020 CES Innovation Awards」。預計未來國 內 HUD 龍頭將不斷提升國際競爭力,實現在前裝 HUD 市場的突圍。
3. HUD 市場空間廣闊,Tier 1+初創齊頭並進
3.1. HUD 市場空間廣闊,前裝產品或迎增長
2020-2023 年全球前裝 HUD 市場規模 CAGR 為 18.21%。汽車智能化大趨勢下,HUD 讓信 息顯示變得更加智能,與輔助駕駛系統的融合促進 HUD 普及,技術升級推動成本下降進一 步加速 HUD 進一步下沉,搭載車型也逐漸從以往的高端車向中低端車型延申。據佐思產研, 我們預測 2020-2023 年全球汽車產量增速為-20.00%、13.00%、9.00%、3.00%,CHUD 出 貨量幾乎再無增長,WHUD 出貨量增速在 20%左右,CHUD 和 WHUD 售價增速分別為-6.63% 和-1.94%,預測 2020-2023 年全球前裝 HUD 出貨量分別達到 880 萬套、1050 萬套、1226 萬套、1437 萬套,全球前裝 HUD 滲透率從 2016 年的 2.74%提升至 2023 年的 15.43%,全 球前裝 HUD 市場規模分別達到 18.0 億美元、21.7 億美元、25.4 億美元、29.8 億美元, 2020-2023 年全球前裝 HUD 市場規模 CAGR 為 18.21%。
2020-2023 年全球後裝 HUD 市場規模 CAGR 為 1.09%。由於前裝 HUD 技術壁壘和投入費 用較高,一些資金實力不強的 HUD 企業會選擇先開發後裝 HUD 產品,因此 2016-2019 年 後裝 HUD 出貨量 CAGR 高達 35.72%。但是由於低端後裝 HUD 體驗感不佳,我們預測 2019 年之後後裝 HUD 產品幾乎不再增長,假設全球汽車淘汰量每年增長 0.1 億輛,據佐思產研, 前裝 HUD 售價是後裝的一半,甚至一倍,假設後裝 HUD 是前裝售價的 75%,預測 2020-2023 年全球後裝 HUD 出貨量保持在 930-950 萬套左右,全球後裝 HUD 滲透率僅僅從 2016 年的 0.27%提升至 2023 年的 0.58%,2020-2023 年全球後裝 HUD 市場規模 CAGR 僅為 1.09%。
2020-2023 年中國前裝 HUD 市場規模 CAGR 為 81.94%。據佐思產研,2016 年中國前裝 HUD 安裝量為 8.12 萬套,滲透率僅 0.29%,處於剛剛起步階段。隨著中國車市的復甦和 HUD 的加速普及,假設 2020-2023 年中國汽車產量增速分別為-10%、15%、10%、5%,前裝安 裝量增速在 80%左右,預測 2020-2023 年中國前裝 HUD 安裝量分別為 89 萬套、170 萬套、 310 萬套、530 萬套,中國前裝 HUD 滲透率從 2016 年的 0.29%提升至 2023 年的 17.24%, 中國前裝 HUD 市場規模分別達到 1.82 億美元、3.52 億美元、6.43 億美元、10.99 億美元, 2020-2023 年中國前裝 HUD 市場規模 CAGR 為 81.94%。
3.2. HUD 市場高度集中,Tier 1+初創齊頭並進
縱觀全球和中國 HUD 市場,行業競爭格局均呈現高度集中的態勢。全球汽車 HUD 龍頭企業 主要是日本精機(Nippon Seiki)、德國大陸集團(Continental AG)、日本電裝株式會社 (DENSO CORPORATION)、美國偉世通(Visteon)、德國博世集團(BOSCH),CR5 市 場份額在 2016 年達到了 95%,行業集中度極高。2019 年 Q1,中國乘用車 HUD 市場份額 前四大供應商分別 是日本電裝株 式會社(58%)、日本精機(19 %)、美國偉 世通(19%)、 德國大陸(3%),CR4 市場份額達到 99%,四大巨頭幾乎壟斷了中國乘用車 HUD 市場。
HUD 市場剛剛起步,全球和中國滲透率較低,當前 HUD 市場雖被國際巨頭幾近壟斷,但同 時也為具備技術和資金資源的初創企業提供了機會。一般來說,頂級一級供應商不太願意研 發 WHUD,一方面是欠缺光學人才儲備,另一方面是這些 Tier 1 出於對商業風險和成本的考 量,更願意製造標準化、批量化的產品,而 WHUD 是典型的複雜的光學定製產品,需要根 據每輛車的擋風玻璃的厚度和曲率做定製化設計和驗證,這意味著每個項目都要投入高額的 研發費用,規模經濟也難以實現,因此 HUD 市場也為那些具備技術且願意投入研發的初創 企業提供了千載難逢的機會。
HUD 主流企業技術領先,AR HUD 等最新產品基本布局完畢。傳統 Tier 1 主要包括日本精 機(Nippon Seiki)、德國大陸(Continental AG)、美國偉世通(Visteon)、日本松下汽車 (Panasonic)、華陽多媒體等,初創公司主要包括 Navdy、未來黑科技、疆程、澤景電子等。傳統 Tier 1 深耕汽車零部件領域多年,在資金、技術和資源等方面佔據優勢,而想要分一杯羹的初創企業,同樣不甘示弱,在 HUD 領域業績頻出。
4、重點企業分析及投資機會分析(詳見報告原文)
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(報告觀點屬於原作者,僅供參考。報告來源:安信證券)
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