中金:百年未有之汽車科技大變局

中金:百年未有之汽車科技大變局

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汽車工業歷經百餘年積澱,正處於由機械定義邁向軟件定義的時代。在科技的賦能下,汽車正在由代步工具,發展為集出行、娛樂、辦公於一體的「第三生活空間」。我們認為汽車科技將帶動行業駛入百年未有之大變局,向着電動化、智能化、網聯化快速演進,而汽車產業的進步將順應時代「環保、提效」的主張,為社會經濟發展注入新活力。

摘要

汽車科技行業的核心變革趨勢:智能化、網聯化、電動化。在計算晶片、AI等軟硬件技術的加持下,智能化(智能座艙+智能駕駛+智能服務)已成為汽車行業的大勢所趨,其中智能駕駛關注度頗高,當前業界對於L2向L3商用的躍進寄予厚望。以5G為代表的通信技術進步,使汽車網聯化的藍圖愈發具體,我們認為車載以太網和網聯自動駕駛有望成為長期變革趨勢。新能源汽車加速普及背景下,電動化方向確立,我們認為以SiC為代表的新材料有望長期解決續航里程短、充電速度慢等痛點。

產業變革藴含的機遇:新產業、新格局、新業態。新產業:我們認為,產業變革孕育了車載激光雷達、HUD、車載以太網、SiC等數個藍海市場,也賦予了攝像頭、AI晶片、顯示屏等傳統科技行業新興的市場需求,5G通信、雲計算等基礎設施環節迎來新的生機。新格局:隨着E/E架構向集中化深度演進,我們預計軟硬件解耦或將重塑產業鏈上下游的價值分佈;國產替代亦勢不可擋,在自主品牌與國產汽車電子廠商的共同作用下,我們認為中國有望成為智能汽車時代整車製造及零部件的「世界工廠」。新業態:隨着萬物互聯大趨勢的確立,AIoT品類不斷湧現,我們看好智能汽車作為代表性下一代終端的發展,認為汽車終端未來將成為AIoT大生態中的重要組成部分,與其他品類生態實現共榮,構築無所不在的「汽車網路」。

展望未來5年汽車科技市場,我們看好十大投資機遇。智能駕駛相關的:1)ADAS SoC、2)攝像頭傳感器、3)激光雷達傳感器、4)毫米波雷達傳感器;智能座艙相關的:5)前裝顯示屏、6)前裝HUD;汽車網聯相關的:7)車載以太網PHY晶片、8)車載以太網交換晶片;和電動化相關的:9)SiC模塊/器件、10)動力系統MCU。根據我們測算,這十大汽車科技賽道的國內市場規模有望在2025年合計達到約3214億元,對應2020-2025E年間的CAGR為19%,增量空間約1882億元。

風險

新能源車滲透率不及預期;汽車智能化、網聯化、電動化發展不及預期;自動駕駛、智能網聯相關的政策風險。

正文

百年未有之汽車科技大變局

科技屬性強化,汽車遠期將成為萬物互聯的重要組成部分

汽車工業發展已有百餘年的積澱,我們看到,當前汽車行業正處於由機械定義向軟件定義轉型的進程中。汽車產品正逐漸由單純的代步工具,發展為集出行、娛樂、辦公於一體的「第三生活空間」。

汽車科技遠景:向智能化、網聯化、電動化演進

智能化:ADAS商用化提速,產業合力突破L3的最優動態平衡。智能化主要包括座艙和駕駛兩方面。智能座艙是人車交互的關鍵,直接影響用户的駕乘體驗,已成為汽車智能化轉型進程中優先「上車」的選擇。我們預計,隨着AI等技術在車內的落地,座艙將成為人們生活的「第三生活空間」,具備感知、理解和表達能力。智能駕駛的商用化進程快速推進,自動駕駛遠景可期。當前,隨着智能駕駛算法不斷完善、汽車環境感知能力不斷提升,車載算力亦進一步滿足系統複雜性的要求,整車朝着自動駕駛的演進已正式開始,我們預計L3+高級別自動駕駛有望「上車」落地。

網聯化:車聯網助力自動駕駛落地,車載以太網或將成為車內主流骨幹網。車載通信方面,以太網具備高帶寬、經濟輕量、軟硬件解耦和內外網絡順暢互聯等優勢,我們預計當車載以太網成本下降到一定閾值、安全性得以保障時,有望成為整車通信骨幹網絡,發揮中樞神經的作用。車聯網方面,在智能化的新趨勢下,目前其首要驅動力正在由政策轉變為應用側的需求。我們預計未來車聯網有望在自動駕駛中發揮重要作用。以車聯網為基礎,「人-車-路-雲」通過網絡相聯,感知側可獲得全方位(定位、轉向、速度)的周邊汽車訊息和非視距訊息,與傳感器訊息融合可增強算法的魯棒性,決策層通過雲控基礎平台實現智能分析和管理調度,助力實現單車智能向網聯自動駕駛的演進。

電動化:新能源車全球普及加速,推動功率半導體市場快速增長。我們看到,在全球汽車電動化的浪潮下,功率半導體單車用量快速提升,消費者對動力與駕駛體驗的追求還有望進一步拉昇單車價值量的天花板。此外,我們認為,隨着電動車功率密度標準進一步嚴格,未來主流Si材料性能極限被逼近,SiC等新材料有望成為理想的替代品,解決續航里程短、充電速度慢等核心痛點。整體來看,功率半導體市場發展生機勃勃。

變革釋放產業機遇,汽車科技長期將成為互聯生態的重要一環

三大發展方向順應時代「環保、增效」潮流。1)智能化算法優化能源消耗:以商用車為例,目前商用車運輸路線與送貨次序由人工決定,而改用自動駕駛算法控制後可取的更優的油耗性能和運輸距離;2)網聯化宏觀調控車流行進:車聯網中搭載自動駕駛平台的車隊可在中央管理系統的協調監督下,形成編隊,同時進行加速、制動,提高行車密度與道路容量;3)電動化助力減排降耗:由燃油轉向電動,汽車行業向「低碳化」方向發展,助力人類社會「碳中和」目標的實現。

產業新變革開啟行業新機遇——

►新產業:車載半導體打破傳統「低製程、低性能」的局面、向「高製程、高性能」發展;車載攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等傳感器在車上找到新的落地場景;鋰電、氫能源等能源產業打開了汽車新市場;5G、雲計算等通信基礎設施建設助力汽車智能網聯化升級,多個行業迎來了新的生機;

►新格局:汽車電子架構向集中化演進,不僅是硬件的重新佈局,更是產業鏈各個環節價值的重新分佈。不僅傳統產業鏈中半導體廠商、零部件供應商、整車廠將受到深遠的影響,也為軟件和網路廠商打開了新的發展空間;

►新業態:從科技行業演進的視角看,我們認為汽車終端未來將成為AIoT大生態中的重要組成部分,與其他品類生態實現共榮。隨着萬物互聯大趨勢的確立,AIoT品類不斷湧現,我們看好智能汽車作為代表性的下一代終端繁榮發展;並依託出行場景,構建豐富的垂直領域生態,打造無所不在的「汽車網路」。

圖表:汽車終端遠期將成為萬物互聯的重要組成部分

資料來源:彭博資訊,中金公司研究部(中金點睛授權使用)

科技如何賦能汽車行業變局

►半導體

SiC新半導體材料解決動力痛點,ADAS SoC推升智能化算力上限。在電動化方面, SiC新材料解決了Si器件功率密度的痛點,已經開始在新能源車的主逆變器中對IGBT進行替代,助力續航里程提升及配合快充800V高電平需求。我們認為,在未來成本SiC大面積量產後,有望進一步降低動力部分成本,促使整車的價值量向AI相關硬件及車內服務轉移,汽車生活「第三空間」屬性顯現。智能化方面,我們認為ADAS SoC算力的不斷提升(由L2級別的數TOPS提升至L4級別的數百TOPS)與端和雲計算集群的出現(如Tesla的FSD雙晶片方案及Dojo超級計算機)讓高級別硬件預埋及軟件算法快速迭代具備了條件,助力以駕駛者為視角的智能駕駛技術逐漸向真正的無人駕駛邁進。

►精密電子製造

電子製造能力就位,汽車座艙已基本標配入門級智能。我們預計當前全球車載訊息娛樂系統IVI的滲透率已超過75%、接近標配。未來座艙電子在交互性能和功能上的延展將提升IVI單車價值量。一方面,全液晶儀表、HUD等新功能的滲透率處於攀升期;另一方面,我們認為眾多消費電子搭載的功能,在車載環境均可找到應用場景,車載無線充電、NFC、UWB等電子化功能有望帶來額外增量。

傳感器技術精進,單車感知能力不斷優化。隨着自動駕駛級別的提升,單車搭載的傳感器數量及價值迅速增長。攝像頭是當前較為主流的傳感方案,特斯拉Model 3採用8顆攝像頭,實現在汽車250米半徑內的360度可視性。激光雷達可實現遠距離探測,精度高、抗干擾能力較強,我們認為其成本將隨着MEMS、純固態技術的成熟而下降,商用落地有望加速。毫米波雷達體積小、性價比高,具備全天候全天時的優勢,我們預計基於CMOS工藝的MMIC和高頻PCB將推動毫米波雷達的技術進步。

►AI及訊息技術

我們認為AI將從多方面賦能汽車智能化進程。智能座艙領域,AI是語音助手、手勢互動、駕駛員監控等功能不斷優化的基石。自動駕駛方面,AI用於反應、決策的時間有望遠短於人為操作,從而可以優化單車智能決策水平,並在搭載自動駕駛平台的車隊場景下,可形成編組、提高行車密度和道路容量。

值得注意的是,AI模型需要不斷地訓練、迭代,這也意味着需要大型的數據庫。從特斯拉的經驗來看,我們認為其領先地位不僅得益於Autopilot、Dojo為代表的硬件算力提升,更離不開其長期積累的數據和軟件能力——特斯拉自4年前就組建了自己的數據標註團隊,經歷了由人工標註到自動標註、最終實現仿真的過程。我們看好在數據方面具備優勢的整車廠,以及擁有優質且廣泛的客户群體的頭部AI公司。

軟件公司有望通過與整車廠合作成為智能化服務的Tier1供應商,將企業多樣化的軟件能力適配於汽車終端場景,打包成解決方案形式輸出。我們認為當前汽車軟件公司主要變現方式是從乘客角度出發,跳過低級別自動駕駛、直接發力L4+應用,從而有效削減人力成本來實現商業價值。

►通信

我們認為從車聯網蜂窩通信到車內通信網絡,需要具備高帶寬、大容量、低時延、高可靠性的特徵,以支撐汽車行業的演進。車外通信方面,中國基本確立了以C-V2X為基礎的通信技術路徑,並在標準和生態建立方面居於全球領先地位。5G C-V2X可實現10-20Gbps的峰值速率,100Mbps-1Gbps的用户體驗速率,每平方公里100萬的連接數密度,1ms的空口時延,500km/h的移動性支持,每平方米10Mbps的流量密度等關鍵能力指標,相對4G提升3到5倍的頻譜效率、百倍的能效,將更好地賦能車聯網落地。車內通信方面,隨着智能化進程,傳輸數據量呈指數級上升,傳統的CAN、LIN等通信總線亟需升級。車載以太網採用迴音消除等技術進行改良,在高帶寬、大容量等方面表現更優,我們預計它將成為更高速、流暢的下一代車內通信主幹網。

兩大核心趨勢重塑汽車產業鏈價值的縱深分佈

軟硬件解耦驅動硬件標準化、軟件專業化,產業迭代加速

汽車科技「新四化」趨勢之下,傳統的電子電氣架構(E/E架構)面臨挑戰。汽車誕生後的一百多年裏,普遍由機械結構定義汽車,電子電氣元件相對簡單,整體架構以解決問題為導向,ECU各司其職。但隨着汽車科技的深度演進,我們預計ECU數量將不斷增加——從傳統的剎車、轉向、車門車窗等控制環節,到智能化基礎設施的攝像頭、雷達等傳感器感知環節,都需要ECU的配合。目前經濟型車大約需要20個ECU,高端車型的ECU數目更是達到100個以上。展望未來,傳統的分佈式E/E架構將面臨車身重量過載、ECU算力相互冗餘、維護複雜度提升等問題,我們認為集中式的E/E架構已是大勢所趨。

為解決分佈式架構問題,「域(Domain)」的概念隨之誕生。當前以博世為代表的觀點將汽車E/E架構分為五個部分:動力域、底盤域、車身域、訊息娛樂域和智能駕駛域。在每個域中,將不同控制器上的功能集成在一個「域控制器」上,從而輕量化控制器和線束,並更好地使算力協同。長遠來看,E/E架構或將沿着跨域融合、中央計算式方向演進,最終統一受中央計算機調配。

圖表:汽車電子電氣E/E架構深化演進

資料來源:羅蘭貝格,中金公司研究部(中金點睛授權使用)

E/E架構集中化過程中,軟硬件解耦成為必然趨勢。「解耦思維」在科技行業並非新鮮事,它本質上是在硬件抽象基礎上的標準化,是讓資源和協作最大化分工的一種模式。消費電子和計算設備領域,以安卓、Linux為代表的操作系統通過虛擬抽象層實現了硬件和軟件的分離,從而讓ODM、OEM、軟件廠商各自發揮所長。如今汽車行業整體來到了E/E架構由分佈式轉向域集中式的檔口,算力的匯聚、算法的前融合推動軟硬件解耦加速到來,技術層面,SOA、AP AUTOSAR有望撫平難關;產業層面,以特斯拉、新勢力為代表的車企更是對這一模式的身體力行。

軟硬件解耦深化產業鏈價值分配變革。以史為鑑,服務器行業軟硬件解耦趨勢下、計算設備硬件不斷標準化,白牌廠商崛起,而品牌硬件廠商的利潤空間受到了壓縮。類比到汽車產業鏈,我們認為所謂的「軟硬件解耦」,在物理上體現為「軟件與硬件的解綁」,但價值上體現為「硬件標準化、軟件專業化」。在這一變革趨勢下,我們認為:1)擁有優質車企資源的Tier1有望積極延展軟件能力、向Tier0.5轉型;2)科技龍頭和純軟件初創企業有望通過平台型產品賦能車企;3)部分整車廠有望發力全棧式自研,捍衛自身在汽車E/E架構進程中的話語權。

圖表:汽車產業鏈價值分佈重塑

資料來源:羅蘭貝格,中金公司研究部(中金點睛授權使用)

晶片開源先行、車企積極推進全棧式自研,兩要素共同決定軟硬件解耦趨勢的發展。2016年Mobileye和意法半導體曾宣佈聯合開發EyeQ5,計劃推出「晶片+算法」與「晶片ONLY」兩種銷售模式。但當時除了特斯拉,其他車企算法能力缺位,對於軟硬件解耦沒有強烈需求,導致Mobileye的規劃並未激起大的水花。近年來,以英偉達為代表的車載計算晶片廠商的「開放性」進一步提升,同時特斯拉及其他新勢力等車企的軟件實力不斷強化。我們看到,從Drive PX2到Xavier再到Orin,英偉達計算平台產品快速迭代,並在愈發廣泛的量產車型中使用。

我們認為,在軟硬件解耦中,晶片開源和車企全棧式自研兩大能力缺一不可;當前晶片開源水平先行於車企的全棧式自研能力儲備。展望未來,我們看好部分汽車品牌在算法和數據上具備的先發優勢,有望構築平台型的產品能力,主導軟硬件解耦並佔據產業鏈中更多的價值量。短期內,我們預計標準化的硬件產品有望加速推廣,直接合作整車廠的部件供應商有望率先受益。長期看,我們預計軟件能力有望分散於整車廠、垂直應用軟件公司和頭部Tier0.5廠商手中,Tier0.5有望繼續向長尾市場客户輸出其產品快速落地的能力。

國產化替代扭轉價值鏈價值的區域分佈

迭代加速、敏捷配合下,國產化迎來進行時。我們認為目前國內汽車電子產業鏈中:1)視覺類傳感器、通信模組、顯示面板等環節的國產化水平已較高;2)座艙電子(顯示屏、HUD等)、連接器/線束、雷達/光達傳感器等領域,國產供應商市場份額持續提升;3)車用處理器的國產化水平仍有較大提升空間。我們預計伴隨開發周期縮短,主機廠對於就近的密切配合及快速迭代能力需求提升,且經過2020年疫情壓力測試,國產汽車電子供應商有望共同贏得更多份額,長期有望合力突破更多合資、外資主機廠。

零部件廠商技術積累助力自主品牌整車廠崛起。我們認為中國企業在電動化/智能化方面具備自給能力較強、項目配合度更優及響應速度更快等優勢,目前也已經在多個環節及品類沉澱了量產經驗。此外中國製造業整體具備較高工業網路及精益製造能力,為自主品牌廠及對中國企業開放供應鏈的合資及外資品牌帶來更多工具包儲備,帶動自主品牌整車廠崛起。

品牌廠發展倒逼零部件廠商持續技術迭代。我們認為本土品牌廠的崛起,亦將促進中國智能汽車製造能力的不斷提升及創新能力的持續迭代,從而在品牌與零部件之間形成內生循環力量。

在品牌與零部件的共同作用下,我們認為中國有望成為智能汽車時代整車製造及零部件的「世界工廠」,其中軟件及服務消費有望形成新的產業。

圖表:中國企業在汽車產業鏈全面佈局

註:此圖為不完全列舉;資料來源:公司官網,中金公司研究部 (中金點睛授權使用)

未來五年:新增千億級人民幣的市場空間,把握汽車科技投資黃金時代

在未來的汽車科技時代,我們看好十大投資機遇——智能駕駛相關的:1)ADAS SoC、2)攝像頭傳感器、3)激光雷達傳感器、4)毫米波雷達傳感器;智能座艙相關的:5)前裝顯示屏、6)前裝HUD;汽車網聯相關的:7)車載以太網PHY晶片、8)車載以太網交換晶片;和電動化相關的:9)SiC模塊/器件、10)動力系統MCU。

根據我們測算,這十大汽車科技賽道的國內市場規模有望在2025年合計達到約3214億元,對應2020-2025E年間的CAGR為19%,增量空間約1882億元。

圖表:各級別自動駕駛滲透率預測

資料來源:中金公司研究部 資料來源:中汽協,iHS,Yole,高工汽車,佐思汽研,汽車工業協會,Omdia,Strategy Analytics,工信部,貿澤電子,中金公司研究部(中金點睛授權使用)

圖表:國內汽車科技十大市場空間測算

資料來源:中金公司研究部資料來源:中汽協,iHS,Yole,高工汽車,佐思汽研,汽車工業協會,Omdia,Strategy Analytics,工信部,貿澤電子,中金公司研究部(中金點睛授權使用)

圖表:智能化、網聯化、電動化驅動國內汽車科技十大投資機遇

資料來源:中汽協,iHS,Yole,高工汽車,佐思汽研,汽車工業協會,Omdia,Strategy Analytics,工信部,貿澤電子,中金公司研究部(中金點睛授權使用)

未來十年:汽車科技將呈現怎樣發展路徑?

我們認為,汽車科技在未來十年有望沿電動化、智能化、網聯化、共享化主線依次展開,並對整車品牌、整車製造、零部件/軟件服務等環節帶來深刻變革,中國企業有望充分受益,並帶來相比傳統汽車時代更大體量的公司。

具體來看,我們認為——

►整車品牌:1)前半程:我們認為在電動化及智能化需求的帶動下,智能汽車有望迎接品牌群雄並起、百花齊放的前半程,其中特斯拉及造車新勢力在智能化更加激進,推動傳統車企進一步擁抱智能網聯新趨勢,各科技大廠在汽車領域的進展亦值得關注。2)後半程:在此趨勢下,未來智能汽車品牌將在自動駕駛、硬件整合、跨平台軟件/服務變現、高級別自動駕駛運營等方面進行實力角逐,在下一個十年的後半程,能力全面的平台型企業有望獲得更多市場份額。

►整車製造環節:1)前半程:我們認為車載硬件有望快速迭代以打造差異化特徵,其中各大主機廠將基於傳統汽車設計進行智能化硬件升級,而伴隨汽車形態的變化,我們認為標準化與模塊化設計將成為重要趨勢,為精密製造電子企業的切入帶來契機;2)後半程:硬件相對成熟與標準化後,軟件、生態及服務變現將成為主線,成功建立商業模式的車企有望在利潤率及客户粘性等方面得以提升。

►零部件/軟件服務:1)前半程:在品牌多樣、硬件迭代加速的背景下,電動化、智能化相關硬件零部件供應商有望迎接快速發展,智能座艙、智能駕駛等相關硬件環節充分受益;2)後半程:伴隨軟件及服務生態的完善,FOTA需求提升、商業模式建立,C-V2X的發展亦有望與高級別自動駕駛相輔相成。

圖表:汽車科技的下個十年——路徑與趨勢

資料來源:中金公司研究部(中金點睛授權使用)

本文由《香港01》提供

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