特斯拉產(chǎn)業(yè)鏈分析報告:技術(shù)研發(fā)、商業(yè)模式、國內(nèi)機遇及相關(guān)公司深度梳理
特斯拉是一家電動汽車及能源公司,愿景為“加速全球向可持續(xù)能源的轉(zhuǎn)變”。目前圍繞電動汽車相關(guān)的業(yè)務(wù)為公司主要的收入和盈利來源;中長期看公司布局了新能源鏈條的各個環(huán)節(jié),包括光伏(能源獲取,SolarRoof)、儲能(能源存儲,Powerwall、Megapack、Powerpack)、電動汽車(能源使用)等。

2023年3月2日,特斯拉在得州超級工廠舉辦了“2023年投資者日”,發(fā)布會上埃隆?馬斯克講述了特斯拉“秘密宏圖”的第三篇章,從五大方面向完全可持續(xù)能源邁進:特斯拉要全面轉(zhuǎn)向電動車;在家用、商用和工業(yè)領(lǐng)域使用熱泵;在工業(yè)領(lǐng)域使用高溫儲能及綠色氫能;在飛機和船舶上應(yīng)用可持續(xù)能源,用可再生能源驅(qū)動現(xiàn)有電網(wǎng)。同時,特斯拉計劃在2050年前實現(xiàn)能源100%可持續(xù)。

圍繞特斯拉下面我們主要探討這樣幾個問題:特斯拉主要有哪些產(chǎn)品及研發(fā)技術(shù),商業(yè)模式是怎樣的,產(chǎn)業(yè)鏈及相關(guān)公司都有哪些,最近的特斯拉降價對于各方面將會帶來哪些影響,未來可能給國內(nèi)廠商帶來哪些發(fā)展機遇?下面我們一一分析。
01
特斯拉主要產(chǎn)品及研發(fā)
1.產(chǎn)品
特斯拉自上而下切入大眾市場。2008年推出跑車Roadster,定位豪華超跑;2012-2015年推出ModelS/X,定位高端C級轎車/SUV;2016-2019年推出Model3/Y,定位中高端B級轎車/SUV;英國汽車雜志《AutoCar》中預(yù)計2023年將發(fā)布A級車型,價格進一步下探,切入大眾市場。
車型橫向拓展。除了在乘用車方面布局轎車、SUV之外,Tesla還將品類拓展到皮卡Cybertrunk和卡車Semi。

2.技術(shù)研發(fā)
(1)E/E架構(gòu)領(lǐng)先主流廠商
汽車E/E架構(gòu)從分散走向集中或是行業(yè)的大趨勢。特斯拉區(qū)域控制器的架構(gòu)已經(jīng)迭代到了第三代,在目前的主流廠商里較為領(lǐng)先。特斯拉第三代區(qū)域控制器的特點:①從功能上把車身、熱管理和超聲輔助做了分配;②三個控制器將轉(zhuǎn)向和駐車的一部分功能橋接起來;③三個控制器通過E-fuse的方式省去了繼電器,實現(xiàn)了所有控制器的配電設(shè)計;④覆蓋了所有的通信,把所有的CAN和LIN通信有效傳輸?shù)街醒肟刂破骼锩妗?/p>
(2)FSD軟硬件持續(xù)迭代
特斯拉的自動駕駛的硬件方案HW已經(jīng)迭代到了4.0版本。HW4.0包括7nm第二代FSD芯片,全新500萬像素攝像頭以及高分辨率成像雷達。2021年特斯拉的FSDbeta軟件已經(jīng)開始在海外公測。根據(jù)馬斯克介紹,HW3.0硬件車型的Autopilot在駕駛安全方面的能力要比人類駕駛員駕駛高出2-3倍,HW4.0或者完全自動駕駛計算機2代的車型,將能夠比人類開車安全十倍左右。

(3)從自動駕駛到類人機器人
2021年,馬斯克在特斯拉年度的AI開放日上,公開了全球最強AI超算DOJOExaPod+全球最強AI芯片D1+類人機器人TeslaBot。TeslaBot由FSD硬件提供算力,算法由Autopilot團隊開發(fā),關(guān)鍵的軟硬件與自動駕駛同源。TeslaBot第一代的定位是“完成一些沒人想干的、無聊的工作”,下一代目標(biāo)是實現(xiàn)照顧人、做飯、修剪草坪等功能。2023年3月1日,特斯拉在2023InvestorDay上展示了關(guān)于人形機器人Optimus的最新視頻。這個版本的Optimus可以到處走動、進行擰螺絲等工作。而馬斯克也透露其實驗室有多臺Optimus機器人。馬斯克指出,Optimus利用了特斯拉在制造方面的專業(yè)知識,執(zhí)行器、電池組和Optimus的其他關(guān)鍵部件均由特斯拉定制設(shè)計。

在設(shè)計目標(biāo)和思路上,研發(fā)團隊堅持以應(yīng)用為導(dǎo)向。Optimus原型機的配置參數(shù),體現(xiàn)出比原有設(shè)計預(yù)期更適合規(guī)?;慨a(chǎn)的特質(zhì)。擁有智能的“大腦”是Optimus與其他人形機器人最大的不同。馬斯克認為“大腦”將真正使機器人有用、通用,從而實現(xiàn)百萬級量產(chǎn)的“深不可測”的潛力。研發(fā)團隊在機器人的開發(fā)和應(yīng)用中也使用了很多人工智能技術(shù),如:從特斯拉汽車中移植Autopilot視覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),用于視覺識別(體積深度渲染)、定位(行走軌跡估計)、運動控制(仿真、傳感器數(shù)據(jù)的處理、狀態(tài)估計)等。

馬斯克的投資項目往往與人類重要議題相關(guān)。2012年馬斯克在加州理工大學(xué)畢業(yè)典禮上明確闡釋了自己的創(chuàng)業(yè)動機:關(guān)注“對人類的未來影響最大的問題”。他先后創(chuàng)立了X.com(即后來的Paypal)、特斯拉、Solarcity和SpaceX,這些公司都與互聯(lián)網(wǎng)、能源、太空等人類未來發(fā)展息息相關(guān)。出于類似動機,馬斯克期望人形機器人幫助人類創(chuàng)造一個勞動力不會短缺的富足社會。特斯拉人形機器人誕生順應(yīng)當(dāng)前人口形勢的變化。
(4)4680全面提升電芯性能
2020年9月22日,馬斯克在特斯拉電池日上發(fā)布了第三代4680電芯,采用了無極耳、新型硅材料、無鈷技術(shù);4680在電池容量、能量、續(xù)航里程、功率和成本方面均進行優(yōu)化提升。
4680電池的主要優(yōu)點:①在單電芯的容量上,第二代27100電池相比第一代18650電池提升50%,第三代46800電池相比第二代提升500%;②在電池組層面,更少電芯數(shù)量、更高成組率,每瓦時成本降低14%;③采用無極耳技術(shù),在性能上提高導(dǎo)電面積、降低內(nèi)阻,從而提高充電速度、減少發(fā)熱。

(5)動力電池高端自制+低端外采
電池作為電動車成本占比最大的部分,是特斯拉降本的重點之一,馬斯克在電池日提出通過電芯設(shè)計、自制電池、材料選擇、整車結(jié)構(gòu)改進幾方面去降低成本。
低端車型:整車考慮成本+電池考慮循環(huán)壽命→磷酸鐵鋰電池。應(yīng)用車型為后輪驅(qū)動版的Model3和ModelY,以及待發(fā)布的新車型。目前的磷酸鐵鋰電池主要依靠外采中國的供應(yīng)商。
中端車型:整車考慮續(xù)航+電池考慮能量密度→圍繞鎳和錳做無鈷電池。應(yīng)用車型包括長續(xù)航版和性能版的Model3和ModelY以及ModelX。我們認為該部分可能只是中間過渡狀態(tài),大部分應(yīng)用場景可能會向高鎳方向演進。
高端車型:整車考慮帶載能力+電池考慮能量密度和放電性能→自主開發(fā)高鎳電池,應(yīng)用車型為Cybertrunk和Semi。高鎳電芯是特斯拉目前自主開發(fā)的重要領(lǐng)域,目標(biāo)是實現(xiàn)在材料端15%的價格下降。

(6)CTC結(jié)構(gòu)創(chuàng)新提升成組效率
電池既是能源設(shè)備,也是結(jié)構(gòu)本身。應(yīng)用CTC技術(shù)后的新架構(gòu)是物理層面的創(chuàng)新,將電池組作為車身結(jié)構(gòu)的一部分,連接前后兩個車身大型鑄件,取消原有座艙底板,取代以電池上蓋,座椅直接安裝在電池上蓋上。
CTC技術(shù)有助于將車輛的結(jié)構(gòu)平臺進一步單元化,從而進一步降低制造成本。馬斯克曾表示,采用了CTC技術(shù)后,配合一體化壓鑄技術(shù),可以節(jié)省370個零部件,為車身減重10%,將每千瓦時的電池成本降低7%。
CTC方案是電動汽車電池成組技術(shù)的重要發(fā)展方向。目前,整車企業(yè)如零跑、比亞迪、大眾、沃爾沃、福特,電池企業(yè)如寧德時代、LG,創(chuàng)業(yè)公司如悠跑科技等,均在CTC技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用上有所布局。

(7)一體化壓鑄革新傳統(tǒng)工藝流程
特斯拉率先應(yīng)用一體化壓鑄的后地板。2020年9月的電池日上,特斯拉宣布ModelY將采用一體式壓鑄后地板總成,將原來通過零部件沖壓、焊接的總成一次壓鑄成型,相比原來可減少79個部件,制造成本因此下降40%,這標(biāo)志著大型單體鑄造零件拼裝整車的設(shè)計思路正式落地。
下車體總成一體壓鑄成型為特斯拉的發(fā)展方向。特斯拉宣布下一步計劃將應(yīng)用2-3個大型壓鑄件替換由370個零件組成的整個下車體總成,重量將進一步降低10%,對應(yīng)續(xù)航里程可增加14%。22Q1,特斯拉已實現(xiàn)一體化壓鑄前艙部件。

02
特斯拉商業(yè)模式
1.直營引領(lǐng)商業(yè)模式變革
在商業(yè)模式方面,特斯拉摒棄傳統(tǒng)的經(jīng)銷商模式而選擇直營模式。目前直營模式已經(jīng)逐漸成為造車新勢力和傳統(tǒng)車企的智能電動新品牌共同的選擇。
價格不一致和售后不透明一直是傳統(tǒng)經(jīng)銷商模式的痛點,直營模式消除了信息鴻溝,提升了消費者的購車和售后體驗。

2.付費升級,增厚車輛生命周期盈利能力
由于OTA可以在生命周期里持續(xù)為車輛更新升級固件(FOTA)和軟件(SOTA),特斯拉為車主提供了付費升級的項目。目前已發(fā)布的付費升級項目包括升級版的輔助駕駛和智能駕駛功能、提升動力性能的加速包、以及對舊款車型付費升級功能等。通過付費升級,可以增厚車輛生命周期盈利能力。
付費升級的商業(yè)模式正逐步得到推廣。其他主打智能電動的車企如蔚來、小鵬等,均提供付費并通過OTA升級高階功能的項目;傳統(tǒng)車企奔馳,近期也在EQS上提供了付費解鎖后輪轉(zhuǎn)向功能的項目。

03
特斯拉產(chǎn)業(yè)鏈及相關(guān)公司

1.產(chǎn)能:美、亞、歐全球布局
特斯拉的產(chǎn)能布局覆蓋北美、亞洲和歐洲。特斯拉在全球工廠有6個。美國有加州Fremont超級工廠、得州奧斯汀超級工廠,中國上海超級工廠、德國柏林工廠、內(nèi)華達超級工廠( Giga Nevada or Giga factory 1)、紐約工廠(Giga factory 2)。
(1)第一超級工廠(內(nèi)華達工廠)
特斯拉第一超級工廠位于美國內(nèi)達華州,這是特斯拉自建的第一座超級工廠,于2014年6月完成并投產(chǎn)。由于這個工廠限制公眾參觀,這個工廠比較神秘,沒有太多信息公布。但是這個工廠主要生產(chǎn)動力電池、Powerwall和Powerback。
Powerwall和Powerback可以理解為是一個充電寶。Powerwall的容量較小,容量為7-10Kwh,主要是家庭使用;Powerback容量更大,一般為100Kwh,主要是用在商業(yè)場合,但是這兩個對于中國家庭來說可能并不適用。
(2)第二超級工廠(紐約工廠)
特斯拉第二超級工廠位于美國紐約,是在2016年收購solarcity的工廠而獲得,這個工廠主要生產(chǎn)太陽能屋頂,每周可以生產(chǎn)1000套屋頂設(shè)備。其作用配合Powerwall和Powerback使用。
(3)第三超級工廠(上海工廠)
特斯拉第三超級廠位于上海,這個大家都比較熟悉,也是建設(shè)最快的工廠,于2019年初正式投產(chǎn)。這個工廠對于特斯拉來說至關(guān)重要,在特斯拉最困難之時,中國上海出以援手,讓特斯拉在短時間內(nèi)走上正軌。工程建設(shè)僅僅用了10個月時間,第三工廠主要生產(chǎn)Model3和ModelY。
(4)第四超級工廠(柏林工廠)
特斯拉第四超級工廠位于德國柏林,是特斯拉在歐洲建立的首家超級工廠。每年生產(chǎn)至少50萬輛汽車以及所需電池,并將在那里創(chuàng)造至少1.2萬個工作崗位。2022年3月22日,特斯拉位于德國柏林郊區(qū)的超級工廠正式開業(yè)。2022年10月2日,特斯拉宣布,柏林超級工廠的ModelY汽車周產(chǎn)量達到了2000輛,并曬出了員工與第2000輛汽車的合影。
(5)Fremont工廠(加州工廠)
這個工廠位于美國加州,不是特斯拉自建工廠,而是通過合作收購的。該工廠在1962-1982年間隸屬于通用汽車公司;1984-2009年間,該工廠則隸屬于豐田汽車公司所創(chuàng)立的新聯(lián)合汽車制造公司(NUMMI)。后來在2010年豐田與特斯拉在電動車方面的合作,其中就包括了Fremont工廠的轉(zhuǎn)售計劃,同年10月19日,特斯拉取得工廠所有權(quán),10月27日正式開幕,2012年6月22日,特斯拉在這里交付了首輛ModelS。
收購這個工廠,特斯拉花費4,200萬美元,而后又花費1,500萬美元來升級設(shè)備,后來在2016年宣布了擴建的消息。原計劃2020年完成擴建后,ModelX和ModelS產(chǎn)能為9萬輛,Model3和ModelY產(chǎn)能為40萬輛。但是由于疫情影響導(dǎo)致工期延后,另外擴建后計劃Model3和ModelY產(chǎn)能為50萬輛。
(6)第六超級工廠(得州工廠)
德克薩斯超級工廠位于美國得克薩斯州首府奧斯汀市,占地12000畝,體積957萬立方米,橫跨15個城市街區(qū)長(1166米),相當(dāng)于三個(國防部)五角大樓。如果把它豎起來,它會高于巴黎埃菲爾鐵塔,甚至比世界最高樓迪拜哈里法塔還要高。這座全新的超級工廠主要有5個優(yōu)勢,分別是4680電池、、CTC結(jié)構(gòu)化電池包、一體式壓鑄車身、Cybertruck皮卡、擴大產(chǎn)能。

2.銷量:2022年產(chǎn)量136萬輛
特斯拉是全球市值排名第一的車企,超越了豐田、大眾等傳統(tǒng)巨頭,并帶動了新能源汽車這個新興行業(yè)的進步。2011年到2021年,全球新能源汽車的銷量上漲超過100倍,市場滲透率從不足0.1%提升至8.57%。同樣的10年間,特斯拉先后推出了Model S、Model X、Model 3和Model Y共4款純電動汽車,在美國、中國等多個市場銷量領(lǐng)先,迅速成長為行業(yè)頭部企業(yè)。2022年特斯拉產(chǎn)量達到136萬輛,交付量達131萬輛,分別增長47%和40%;公司規(guī)劃2023年全年產(chǎn)銷目標(biāo)180萬輛,沖擊200萬輛。
3.供應(yīng)鏈:核心環(huán)節(jié)自研,其他零部件外包
特斯拉目前在產(chǎn)業(yè)鏈布局的主要路線為附加值較高的核心環(huán)節(jié)自研自制,其他傳統(tǒng)的零部件外包,動力電池、熱管理、底盤輕量化等核心部件逐漸國產(chǎn)化。以國產(chǎn)Model3為例,動力總成中的BMS、電機控制,智能駕駛中的Auto Pilot等為自制,其他零部件多為外包采購,且結(jié)構(gòu)件、車身件、內(nèi)外飾件等的國產(chǎn)化率相對較高。
4.相關(guān)公司


04
特斯拉降價對新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈影響
特斯拉2023年1月降價:Model3/Y起售價均突破歷史前低售價,降幅略超預(yù)期。相比2020-2022年,2023年新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈進入以價換量階段。特斯拉帶動2023年新能源汽車加速成本曲線下降的節(jié)奏,加速行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新進展。

1.降價對2023年終端需求的影響:加速新能源滲透
1)對特斯拉自身:2023年全球特斯拉交付有望實現(xiàn)180萬輛(中國區(qū)上險65-70萬輛),生產(chǎn)有望挑戰(zhàn)200萬輛(中國工廠95-100萬輛);2)對其他車企:2023年或采用市場定價策略,被動跟隨降價。傳導(dǎo)路徑:EV—PHEV—油車。EV影響品牌:第一梯隊(小鵬/問界)—第二梯隊(比亞迪/極氪/埃安/深藍/其他二線新勢力等)—第三梯隊(蔚來/理想)。PHEV核心看比亞迪-長城-吉利等自主內(nèi)部競爭格局變化,從而進一步傳遞給油車品牌。
2.降價對供應(yīng)鏈的影響:以價換量
1)2023年的年降幅度或大于前三年水平;2)2024-2025年或換取更多特斯拉新車定點項目和份額;3)多管齊下應(yīng)對降本確保自身盈利:第一是自身技術(shù)方案優(yōu)化能力,第二是繼續(xù)向上游傳導(dǎo)能力,第三是規(guī)模效應(yīng)提升,第四是內(nèi)部成本控制能力。
3.海外市場:跟隨中國市場啟動降價模式
美國-歐洲-日本等海外市場緊跟中國市場于2023年1月開始降價模式,預(yù)計未來價格走勢或依然有降價空間。
4.特斯拉降價對中國終端需求的影響
(1)新能源車:受影響大小分為三大類,降價壓力自上而下或依次降低
原先與特斯拉在相同價格帶內(nèi),消費者購車時本身就會與特斯拉進行對比,以【性價比優(yōu)勢】與特斯拉展開直接競爭,此次特斯拉降價后這些品牌價格優(yōu)勢喪失,面臨降價壓力最大,以問界/小鵬/比亞迪(漢和海豹)為代表。
特斯拉因為此次降價首次被納入這部分消費者選車的可比范圍。這部分品牌的明顯特征是品牌力相對不強,同時2022年10月特斯拉降價對他們基本無影響。以零跑/哪吒/深藍/埃安為代表,車型以主要是零跑C11/AIONV/深藍SL03。
原先與特斯拉價格相近,品牌力/產(chǎn)品力足夠,以【內(nèi)飾/定位】等與特斯拉展開差異化競爭,特斯拉降價后會影響這部分品牌客戶的訂車心態(tài),會選擇觀望是否跟進降價,導(dǎo)致決策周期有所拉長,也就是【預(yù)期心態(tài)】影響,蔚來/理想/極氪可以劃分到這類,具體車型主要是理想L8/極氪001/蔚來ET5。
(2)燃油車:目前沒有明顯沖擊,新能源車性價比提升是否會吸引燃油車主轉(zhuǎn)向新能源還需要持續(xù)觀察
現(xiàn)階段:大眾/寶馬/奧迪等中高端燃油車市場目前還沒有受到直接沖擊,本質(zhì)反映燃油車與新能源汽車在用戶畫像角度較大的差異,后續(xù)定價策略上,燃油車預(yù)計短期折扣依然根據(jù)廠家自身季度變化規(guī)律以及全年目標(biāo)規(guī)劃來定,沒有受特斯拉影響進行調(diào)整。
5.中國車企受特斯拉降價的影響程度
從特斯拉本次降價影響的邊際變化角度而言,問界/小鵬/比亞迪邊際變化更大。后續(xù)演化而言,核心變量在于特斯拉本身是否會持續(xù)降價→比亞迪的價格策略,進而演化至吉利/長城/長安新能源車定價策略跟進,進而再擴散至豪華油車/低價油車。
6.中國車企的降價跟進情況更新
直接調(diào)整官方指導(dǎo)價:問界/小鵬宣布跟進降低指導(dǎo)價,價格降幅10%左右,多數(shù)車型已降至歷史最低價格。
變相降價:埃安官宣延遲漲價時間至3月;飛凡采用禮包形式限期給予8.4k優(yōu)惠;零跑以5k抵3w,變相降價2.5w,蔚來終端車型優(yōu)惠3K-24K不等且免息等政策。
7.特斯拉降價產(chǎn)業(yè)鏈利潤影響分析
我們嘗試總結(jié)汽車行業(yè)降本規(guī)律來分析特斯拉此次降價的影響:主機廠降價成本由主機廠及供應(yīng)鏈共同承擔(dān)(一榮俱榮,一損俱損);主機廠向供應(yīng)鏈成本傳導(dǎo)方法:量(規(guī)模效應(yīng))+引入競爭(開B點)+技術(shù)優(yōu)化(VA/VE)。;供應(yīng)鏈消化主機廠降本方法:量(成本攤?。?技術(shù)優(yōu)化(VA/VE)+傳遞(向上游)等。
具備較大降本空間的賽道特性:1)VA/VE具備較大空間;2)產(chǎn)能稀缺性較低;3)原材料容易向上游進行傳導(dǎo),或者上游聯(lián)動原材料價格下探幅度明顯;4)技術(shù)壁壘較低。
05
未來發(fā)展趨勢及國內(nèi)廠商相關(guān)機遇
1.從特斯拉自動駕駛迭代看電子發(fā)展方向
特斯拉堅持純計算機視覺方案,逐漸完成了從合作到全棧自研的轉(zhuǎn)變。特斯拉于2013年啟動了Autopilot(自動輔助駕駛)項目,早期特斯拉意圖與谷歌共同開發(fā)一套半自動駕駛系統(tǒng)。但谷歌認為半自動駕駛系統(tǒng)并不可靠,之后谷歌轉(zhuǎn)向研發(fā)L4級以上的全自動駕駛技術(shù),而特斯拉則繼續(xù)開發(fā)第一代Autopilot。特斯拉在設(shè)計之初就采用了硬件先行、軟件更新的原則。硬件部分與軟件分開迭代,硬件通常隨著車輛換代而更新,更新頻率為1-2年一次。而軟件則是通過車輛OTA進行在線升級,更新頻率以月計算。
2014年10月特斯拉發(fā)布第一代硬件Hardware1.0,自動駕駛芯片主要依靠Mobileye提供,硬件配置為1顆前視攝像頭+1個毫米波雷達+12個超聲波雷達。特斯拉的自動駕駛方案從設(shè)計之初就堅持純視覺方案,因為當(dāng)時谷歌使用的激光雷達單價高達5萬美元以上,C端消費者難以承受如此高的價格。特斯拉堅持在汽車上使用攝像頭組成的視覺系統(tǒng)來實現(xiàn)自動駕駛,因此與視覺識別龍頭廠商Mobileye達成合作,基于EyeQ3平臺實現(xiàn)L2級別的輔助駕駛功能。但早在2015年4月,特斯拉就組建了基于計算機視覺感知的軟件算法小組Vision,準備自研軟件以逐步替代Mobileye。2016年7月,由于數(shù)據(jù)權(quán)等因素Mobileye宣布和特斯拉終止合作。
2016年10月特斯拉發(fā)布第二代硬件Hardware2.0,自動駕駛芯片轉(zhuǎn)由英偉達提供,硬件配置大幅度提升,并開始使用自研軟件。HW2.0配置8個攝像頭+12個遠程超聲波雷達+1個前置毫米波雷達,這套配置也保留到了HW3.0,直到HW4.0攝像頭數(shù)量才再一次得到升級。但由于特斯拉與Mobileye合作突然終止,特斯拉自研的TeslaVision性能還達不到HW1.0的水平,直到大半年后,通過幾個版本的更新才使HW2.0的使用體驗達到前一代的水平。在HW2.0研發(fā)的同時,特斯拉認為英偉達的芯片以GPU架構(gòu)為主,Mobileye芯片以CPU和CVP為主,無法完全滿足圖像處理和AI計算的需求,在性能上仍有較大提升空間,因此開始同步自研FSD自動駕駛芯片。
2018年8月特斯拉發(fā)布第三代硬件Hardware3.0,自動駕駛芯片革命性地采用自研的FSD芯片。HW3.0中的FSD芯片總算力達144TOPS,是上一代英偉達硬件的12倍。每秒可處理圖片2300張,而HW2.5的每秒處理能力僅為110張,圖像處理速度提升了21倍。功耗增加了25%,但芯片成本降低了20%。同時,HW3.0通過兩個完全獨立的FSD芯片,以及各自獨立的電源系統(tǒng)、內(nèi)存和閃存保證系統(tǒng)冗余。主板運行時,兩套硬件將同時處理相同的數(shù)據(jù),保證信息安全和完全冗余。
目前特斯拉正處于由HW3.0向HW4.0過渡更新的階段。HW4.0在FSD芯片、傳感器與攝像頭、通訊接口、GPU小板等方面性能得到提升。HW4.0可能增加高分辨率的4D毫米波雷達,支持更多傳感器與攝像頭接入,新增2個側(cè)攝像頭(L-FF-Side和R-FF-Side攝像頭)和1個前保險杠攝像頭(F-SVC);將HW3.0的獨立GPU小板整合進主板,使得GPU小板集成化更高、模塊更輕??;FSD芯片內(nèi)核數(shù)量增多,性能更加強悍;顯存規(guī)格大幅度提升;GPS由雙頻升級為三頻,精度提升,民用定位精度從5m提升至30cm;通訊接口增多等。
特斯拉自動駕駛快速發(fā)展背后是各類硬件的支撐。截至2022年12月,特斯拉自動駕駛總里程數(shù)已接近9000萬英里,特斯拉已經(jīng)向美國和加拿大約40萬客戶發(fā)布了自動駕駛FSDBeta。特斯拉自動駕駛技術(shù)迭代的背后是硬件的持續(xù)升級,大幅提高激光雷達,攝像頭,毫米波雷達,CV2X等感知層芯片,GPU/CPU/FPGA/AI芯片等決策層芯片,以及高速以太網(wǎng)接口等執(zhí)行層芯片的需求。
(1)計算芯片:AI拉動GPU/FPGA/ASIC量價齊升
人工智能中主要使用計算芯片有三種,分別是通用型的GPU,可定制的FPGA,以及專用的ASIC。CPU計算指令遵循串行執(zhí)行,GPU有大量的核心和高速內(nèi)存,擅長并行計算。所以CPU常用于深度學(xué)習(xí)的推理,GPU更適合深度學(xué)習(xí)的訓(xùn)練和推理任務(wù)。
根據(jù)Verified Market Research的數(shù)據(jù),2021年全球GPU市場規(guī)模335億元,2028年全球GPU市場規(guī)模有望達到4774億元,22-30年CAGR達33.3%。隨著未來特斯拉在自動駕駛系統(tǒng)中引入AI學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),將會使GPU、FPGA、ASIC等AI芯片重點受益。目前特斯拉的后端GPU集群,共有14000個GPU,其中4000個用于自動標(biāo)簽,10000個用于算力訓(xùn)練。英偉達是GPU市場的主導(dǎo)者,全球獨立顯卡市占率高達80%。其高端GPU如H100,A100和V100等占據(jù)了AI算法訓(xùn)練市場絕大部分的份額。
目前國內(nèi)廠商GPU市占率不足1%,美國對華制裁加速GPU國產(chǎn)替代。2015年以來美國對GPU的制裁不斷升級,美國國防部研究員曾提出中美競爭中,利用人工智能更多且更快的一方將獲勝。前幾年主要是美國將中國超算中心及相關(guān)GPU芯片企業(yè)拉入實體清單,以此達到限制中國AI以及超級計算機的發(fā)展,但是限制范圍限于超算單一場景。2022年9月,美國針對AI、HPC及數(shù)據(jù)中心研發(fā)所用的高端GPU發(fā)出限制,英偉達的A100和H100以及AMD的MI250芯片暫停向中國客戶銷售。2022年10月,美國升級禁令限制范圍,對高算力芯片的連接速度和每秒運算次數(shù)等具體參數(shù)做限制,除英偉達和AMD外,國內(nèi)廠商海光信息的部分產(chǎn)品也被加入到限制范圍內(nèi)。美國將制裁限制范圍由應(yīng)用場景擴大到芯片和產(chǎn)品層面,其實也是代表著國內(nèi)相關(guān)GPU產(chǎn)品或下游應(yīng)用發(fā)展超過美國政府的預(yù)期。我們認為美國持續(xù)加大對中國高端芯片的出口限制,高速運算相關(guān)的GPU、CPU等芯片國產(chǎn)化進程必然加快。從國產(chǎn)替代方案來看,GPU:景嘉微、海光信息、好利科技、壁仞科技(未上市)等;CPU:海光信息、龍芯中科、中國長城(飛騰信息)。
在云側(cè)與端側(cè)的不同任務(wù)中,F(xiàn)PGA芯片均已與GPU及ASIC等芯片一起成為人工智能處理芯片的重要選擇之一。FPGA芯片由于其高度靈活性及強大的并行運算能力,與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運算需求十分契合,因此能夠明顯提升人工智能算法的計算速度。在面向人工智能領(lǐng)域的計算密集型任務(wù)時,和GPU及ASIC芯片相比,F(xiàn)PGA芯片內(nèi)在并行處理單元達到百萬級,做到真正并行運算,其可編程性又可實現(xiàn)靈活搭建數(shù)據(jù)處理流水線,因此運算速度快,數(shù)據(jù)訪問延遲低,較為適合人工智能的實時決策需求。FPGA芯片在人工智能領(lǐng)域應(yīng)用時還具有優(yōu)勢突出的功耗比。因此,F(xiàn)PGA芯片在矩陣運算、圖像處理、機器學(xué)習(xí)、非對稱加密、搜索排序等人工智能領(lǐng)域有著很廣闊的應(yīng)用前景。
FPGA芯片因其現(xiàn)場可編程的靈活性和不斷提升的電路性能,可用于工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、消費電子、數(shù)據(jù)中心、汽車電子、人工智能等各類領(lǐng)域。根據(jù)Verified Market Research的數(shù)據(jù),2021年全球FPGA芯片市場規(guī)模為71億美元,2030年市場規(guī)模預(yù)計將達到221億美元,22-30年CAGR達15%。全球FPGA市場由四大巨頭賽靈思,英特爾,Lattice,Microchip壟斷,國外企業(yè)起步較早,在硬件設(shè)計和高端的EDA軟件設(shè)計上都形成了極強的技術(shù)封鎖,閉環(huán)了非常強大的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。中國FPGA行業(yè)發(fā)展起步較晚,技術(shù)水平和研究資源不足,現(xiàn)主攻低密度市場,逐步進行國產(chǎn)替代。但是國內(nèi)廠商近幾年發(fā)展迅速。近些年來涌現(xiàn)出一些優(yōu)秀的研發(fā)企業(yè)包括紫光同創(chuàng),成都華微電子,安路科技,高云半導(dǎo)體,復(fù)旦微電,京微齊力等。

(2)存儲芯片:看好2023年存儲板塊止跌反彈
特斯拉HW4.0內(nèi)存容量和規(guī)格大幅度升級。根據(jù)目前曝光的拆解圖,HW4.0內(nèi)存用量或從8顆2GB成長為16顆2GB,規(guī)格上或從LPDDR4升級為GDDR6,價值量從20美元到200美元實現(xiàn)十倍提升。以往因算力需求不高以及GDDR功耗過高等因素,導(dǎo)致車廠普遍使用LPDDR系列芯片,特斯拉開創(chuàng)了在車載領(lǐng)域使用GDDR的先河。GDDR6最高運行頻率可達1750MHz,最高傳輸速率約是12800MT/s,是HW3.0中所使用的LPDDR4的三倍。

存儲芯片市場水大魚大,根據(jù)Yole的數(shù)據(jù),2021年存儲芯片市場規(guī)模1670億美元,2027年市場規(guī)模2630億元,21-27年CAGR達8%。從各細分產(chǎn)品類別看,2027年DRAM芯片市場規(guī)模有望達1580億美元,21-27年CAGR達9%。2027年NAND芯片市場規(guī)模有望達960億美元,21-27年CAGR達6%。2027年NOR芯片市場規(guī)模有望達49億美元,21-27年CAGR達6%。新冠疫情大流行期間,芯片供給短暫性中斷與服務(wù)器和筆記本需求的持續(xù)走強使得存儲芯片的市場規(guī)模在2020年和2021年分別成長了15%和32%,但2021年底以來海外經(jīng)濟走弱帶來消費電子需求的短期萎靡導(dǎo)致了存儲芯片的周期性調(diào)整,但是長期來看,物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、汽車、電信和基礎(chǔ)設(shè)施將持續(xù)推動存儲芯片市場規(guī)模的邊際成長。

(3)高速連接器:智能化驅(qū)動量價齊升,國產(chǎn)化有望快速提升
高速連接器連接智能化。高速連接器分為FAKRA射頻連接器、Mini-FAKRA連接器、HSD(High-SpeedData)連接器和以太網(wǎng)連接器,主要應(yīng)用于攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、傳感器、廣播天線、GPS、藍牙、Wi-Fi、信息娛樂系統(tǒng)、導(dǎo)航與駕駛輔助系統(tǒng)等。
特斯拉HW4.0平臺,高速連接器量價齊升。以特斯拉最新研制的HW4.0中央計算單元為例,相較于HW3.0,前者的攝像頭接口由9個增至12個,以太網(wǎng)接口至少增加1個。前視攝像頭采用像素更高的IMX490,對連接器的數(shù)據(jù)傳輸能力和可靠性提出更高要求,新增以太網(wǎng)連接器是單對線車載以太網(wǎng)接口,目的是接入4D毫米波雷達,相較于傳統(tǒng)毫米波雷達,連接器由CAN接口升級為百兆以太網(wǎng)接口,最高傳輸速率有百倍提升,GPS模塊連接器新增L5頻率,由雙頻升級為三頻。
假設(shè)2023年我國L2級乘用車新車市場滲透率達40%,假設(shè)高速連接器單車價值量為600元、且自2023年起年增3%,對應(yīng)2023高速連接器市場達66億元、同增37%。預(yù)計2025年中國高速連接器市場達104億元,三年CAGR為30%。
高速連接器的壁壘在于射頻設(shè)計和自動化生產(chǎn)。1)從設(shè)計端來講,需要射頻傳輸理論和微波電子學(xué)作為理論基礎(chǔ),如何以最小的損耗和反射傳輸射頻信號是關(guān)鍵。信號傳輸過程中存在衰減,一是因為趨膚效應(yīng),由于頻率的增加,磁場作用使得電流的傳輸越來越趨向金屬表面,導(dǎo)致導(dǎo)體電阻和損耗功率增加,對內(nèi)外導(dǎo)體和介質(zhì)材料的選擇和設(shè)計提出了高要求;二是由于反射回來的能量在傳輸過程中被損耗,主要是特性阻抗不連續(xù)導(dǎo)致的,如何進行補償和過渡設(shè)計是重點;三是由于表面裸漏造成射頻線漏,這就需要設(shè)計屏蔽護套以保證良好的密封和絕緣性能。2)從工藝端來講,企業(yè)需要建立科學(xué)、高效、標(biāo)準化的精密制造流程,執(zhí)行高標(biāo)準的質(zhì)量監(jiān)督體系,把控好生產(chǎn)、組裝、測試環(huán)節(jié)。出于良率和效率的考慮,將數(shù)控技術(shù)、自動化及信息化技術(shù)融合應(yīng)用。生產(chǎn)過程中,突破沖壓成型技術(shù)是FAKRA連接器的關(guān)鍵,將降低成本,實現(xiàn)大批量生產(chǎn),保證高制程安全。
高速連接器國產(chǎn)化率低,未來有望快速提升。1)根據(jù)Bishop&Associates統(tǒng)計,2019年全球汽車連接器廠商TOP10以美、日企業(yè)為主。泰科、矢崎、安波福三巨頭市占率達66.8%。美國、日本、歐洲企業(yè)市占率達41%、30%、16%。中國占據(jù)了全球汽車30%的需求,但是中國企業(yè)在汽車連接器市占率低于5%。2)從國內(nèi)高速連接器競爭格局來看,羅森伯格作為行業(yè)龍頭、市占率達50%,公司新一代HFM(High-Speed FAKRA-Mini)連接器,頻率高達15GHz,可實現(xiàn)高達20Gbps的高速率傳輸,體積更小、相比傳統(tǒng)FKARA連接器節(jié)約了高達80%的空間,實現(xiàn)成本優(yōu)化。電連技術(shù)作為國內(nèi)龍頭,市占率達10%,公司自2014年起布局車載射頻連接器業(yè)務(wù),主營FAKRA連接器、mini FAKRA連接器。2022年H1公司車載連接器收入達2億元、同增89%,毛利率達40%。3)長期來看,我們認為國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品性能優(yōu)質(zhì)、研發(fā)速度更佳、服務(wù)能力更佳、綜合成本更低,未來有望獲取更多市場份額。此外,得益于整車廠競爭格局變化,綁定優(yōu)質(zhì)客戶的連接器企業(yè)獲得成長機遇。
(4)車載攝像頭:智能化驅(qū)動成長,轉(zhuǎn)型Tier1打開長期空間
ADAS可分為L0~L5六個級別,目前主流ADAS級別在L2~L3階段之間,伴隨規(guī)格升級,單車搭載攝像頭數(shù)量持續(xù)提升。L2級別智能輔助駕駛搭載5~8顆攝像頭,L3級別智能輔助駕駛搭載8~16顆攝像頭,L4、L5級別自動駕駛ADAS系統(tǒng)尚在研發(fā)階段,一般需要搭載13顆以上攝像頭。
特斯拉HW4.0平臺,車載攝像頭量價齊升。以特斯拉最新研制的HW4.0中央計算單元為例,相較于HW3.0的9攝像頭設(shè)計(3前視攝像頭、1艙內(nèi)攝像頭、2側(cè)后視攝像頭、2側(cè)前視攝像頭、1后視攝像頭),HW4.0的攝像頭數(shù)量、布局和性能都出現(xiàn)了調(diào)整。在數(shù)量方面,HW4.0采用12攝像頭設(shè)計,前視攝像頭由三目改為雙目,同時增加1備用攝像頭、1前攝像頭、2側(cè)視攝像頭。在布局方面,新增的前、側(cè)視攝像頭,預(yù)計分別安裝在前、后保險杠處,從而實現(xiàn)視覺補盲和感知增強,前擋風(fēng)玻璃處的前視攝像頭增加散熱模塊,B柱攝像頭的開孔形狀進行了調(diào)整,可視范圍或會進一步擴大,預(yù)計該攝像頭處會增裝加熱裝置,從而減少水汽影響。在性能方面,預(yù)計前視攝像頭的圖像傳感器會由1.23M像素的AR0136AT換為5.43M像素的IMX490,像素增加可提高識別有效范圍,亞像素技術(shù)的應(yīng)用使IMX490能夠增加HDR顯像質(zhì)量,減輕LED頻閃,同時IMX490的畫面比例為3:2,相較于AR0136AT的FOV(視場角)更廣。
根據(jù)TSR,2021年全球車載攝像頭出貨量達1.86億顆、過去十年CAGR達30%,單車搭載攝像頭數(shù)量達2.1顆。目前市面上主流智能車型普遍搭載攝像頭數(shù)量在5~8顆。展望未來,得益于智能化加速,預(yù)計2023年車載攝像頭市場同增26%,2025年車載鏡頭市場達188億元、車載攝像頭市場達565億元,2022~2025年CAGR達28%。
車載攝像頭鏡頭市場格局呈現(xiàn)出“一超多強”局面,舜宇光學(xué)是絕對領(lǐng)軍者。1)2020年舜宇光學(xué)出貨量位居第一,市場占有率超30%,日本麥克賽爾、日本電產(chǎn)三協(xié)、日本富士膠片、韓國世高光位居二至五位。得益于本國汽車工業(yè)發(fā)達、日本企業(yè)占比較高,份額前八廠商中,日本廠商占據(jù)5席。2)在規(guī)格、壁壘更高的ADAS鏡頭中,舜宇光學(xué)一騎絕塵,市占率超50%。3)車載鏡頭具有較高的技術(shù)壁壘,產(chǎn)品通常需要配合傳感器芯片進行參數(shù)調(diào)整,經(jīng)過1-2年研發(fā)周期后交貨給Tier1組裝,并經(jīng)過車廠上路驗證1-2年通過后方可供貨,認證周期3-5年,客戶粘性較強,頭部企業(yè)先發(fā)優(yōu)勢穩(wěn)固。
除舜宇光學(xué)科技以外,國內(nèi)的聯(lián)創(chuàng)電子、力鼎光電、宇瞳光學(xué)均積極布局車載鏡頭領(lǐng)域,但目前市占率較低,我們認為未來伴隨國內(nèi)造車新勢力崛起,國內(nèi)二線企業(yè)在車載鏡頭領(lǐng)域大有可為。
(5)車載雷達:短期4D毫米波雷達彌補純視覺短板,長期看好多傳感器融合趨勢
激光雷達、毫米波雷達和攝像頭是自動駕駛中常見的三種傳感器。激光雷達是一種以發(fā)射激光束探測目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)。毫米波雷達是一類使用短波長電磁波的特殊雷達技術(shù)。雷達系統(tǒng)發(fā)射的電磁波信號被其發(fā)射路徑上的物體阻擋繼而會發(fā)生反射。通過捕捉反射的信號,雷達系統(tǒng)可以確定物體的距離、速度和角度。從工作原理上來看,激光雷達和毫米波雷達都通過回波成像來探測物體,但激光雷達更接近光學(xué)傳感器,毫米波雷達本質(zhì)上屬于電磁波。毫米波雷達具有波束窄、分辨率高、抗干擾能力強等特點,特斯拉HW4.0硬件中已為4D毫米波雷達上車預(yù)留以太網(wǎng)接口。

4D毫米波雷達增加垂直探測能力,精準辨別靜態(tài)障礙物。4D毫米波雷達在傳統(tǒng)3D毫米波雷達僅有的距離、速度、方位角三個測量維度之上增加了俯仰角度的信息捕捉能力,增加了高度這一維度的信息量。傳統(tǒng)3D毫米波雷達的通道通常為3發(fā)4收或4發(fā)4收,只能在水平方向獲取信息,沒有多余通道在垂直方向布局天線。4D毫米波雷達擁有更多通道數(shù),能夠在垂直方向布局天線。過去傳統(tǒng)毫米波雷達由于無法捕捉高度信息,導(dǎo)致自動駕駛算法無法判斷靜止障礙物對車輛的影響,容易出現(xiàn)誤判天橋、限高架的高度、將井蓋、減速帶等判斷為障礙物導(dǎo)致的幽靈剎車,而4D毫米波雷達在新增高度信息后可以規(guī)避類似問題。

4D毫米波雷達技術(shù)路線主要包括級聯(lián)方案和Arbe的ASIC方案。級聯(lián)方式分為兩片級聯(lián)和四片級聯(lián),兩片級聯(lián)的通道為6發(fā)8收,四片級聯(lián)為12發(fā)16收,四片級聯(lián)通道數(shù)量192。Arbe的ASIC方案,通道為48發(fā)48收,通道數(shù)超2300。特斯拉暫未確定使用級聯(lián)方案或Arbe的ASIC專用方案,但我們認為隨著行業(yè)走向成熟化,受制于成本、功耗和性能問題,未來行業(yè)會傾向于使用Arbe的ASIC專用方案。因為通道數(shù)的增加使得分辨率大幅提高,采樣通道數(shù)大幅提升,傳感器的空間采樣率提升10倍,具備環(huán)視能力并能夠?qū)δ繕?biāo)和環(huán)境呈現(xiàn)出更加精確的點云圖像。
4D毫米波成為新技術(shù)趨勢,國內(nèi)外廠商積極布局。4D毫米波雷達相比傳統(tǒng)雷達性能大幅提升(探測距離+角分辨率),成本卻基本類似,有望成為現(xiàn)有自動駕駛傳感器方案的有效補充。從布局廠商來看,海外以系統(tǒng)廠商大陸、博世、海拉、電裝、安波福和Veoneer等為主,麥格納、摩比斯、Arbe、Uhnder、Vayyar等新玩家正在加速布局。國內(nèi)廠商中,原本做3D毫米波雷達的廠商華域、森思泰克從級聯(lián)方案切入4D毫米波雷達,而威孚高科和經(jīng)緯恒潤則是從ASIC方案切入4D毫米波雷達。
4D毫米波雷達彌補視覺方案短板,長期或推動多傳感器視覺融合趨勢。2018-2019年,特斯拉采用攝像頭+3D毫米波雷達的視覺方案,但3D毫米波雷達缺少高度信息,在視覺融合模型中分辨率不高,提供的信息量很少,典型表現(xiàn)為無法識別隧道和減速帶,在特斯拉的自動駕駛算法中導(dǎo)致幽靈剎車事件的發(fā)生。2020年,雖然傳統(tǒng)毫米波雷達可以適應(yīng)各類惡劣環(huán)境,但隨著特斯拉提出新的算法,毫米波雷達的測速功能被算法+攝像頭取代后,在融合模型中的價值直線下降。但是特斯拉沒有放棄毫米波雷達方案,因為激光雷達本質(zhì)上仍然屬于光學(xué)傳感器,無論在提供的信息維度上還是成效效果上都與攝像頭視覺類似,對于算法能力很強的特斯拉來說,都可以通過算法來實現(xiàn),但視覺融合技術(shù)需要高精度毫米波雷達配合,因此從2020年開始特斯拉就開始布局4D雷達。4D毫米波雷達的點云信息更豐富,自動駕駛所獲得的空間目標(biāo)屬性和環(huán)境屬性更多,傳感器的精度更高。4D毫米波雷達可以感知實時速度,判斷目標(biāo)的運動軌跡和反射特性,而非光學(xué)多幀比較而得到的速度,因此能夠識別激光雷達和攝像頭無法做到的危險目標(biāo)。長期來看,特斯拉選擇4D毫米波雷達的意義在于:1)通過多傳感器的融合,彌補本身攝像頭原理上的缺陷,獲得全工況能力;2)降低現(xiàn)有算法的算力消耗,可以識別重點危險目標(biāo),提升傳感器對周圍環(huán)境信息的獲??;3)相對純視覺方案帶來的算力成本飆升,加入4D毫米波雷達后的多傳感器融合方案整體成本可控。
自動駕駛技術(shù)的發(fā)展,推動車載雷達市場規(guī)模逐年成長。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù),2021年全球自動駕駛雷達市場規(guī)模58億美元,2027年自動駕駛雷達市場規(guī)模有望成長到128億美元,21-27年CAGR達14%。其中2021年全球4D雷達市場規(guī)模3億美元,2027年市場規(guī)模有望成長到35億美元,21-27年CAGR達48%。

2.從特斯拉硬件迭代,看低成本智能化發(fā)展方向
特斯拉2023年投資者日活動在電動車方面,提出了多項降低造車成本的計劃,如提出停用稀土材料電機;通過縮減芯片面積,減少碳化硅材料使用以及致力于降低造車成本到50%等等。我們認為,在特斯拉的引領(lǐng)下,同時伴隨國內(nèi)新能源車滲透率從22年的25%向35%演進,23年新車型大幅增加競爭加劇的大背景下,降成本將成為2023年汽車產(chǎn)業(yè)鏈的主旋律之一。
特斯拉的自動駕駛功能經(jīng)歷多輪迭代升級,反映出特斯拉在自動駕駛方面智能化差異與量產(chǎn)成本的綜合考量。具體來看,特斯拉HW1.0采用Mobileye的EyeQ系列芯片,但由于后者黑盒的方案難以打造智駕功能的差異化,特斯拉在HW2.0中改用定制版的英偉達DrivePX2自動駕駛計算平臺,集成了1顆TegraParker芯片和1顆Pascal架構(gòu)GPU芯片。后續(xù)出于對性能、研發(fā)進度、成本、功率方面的要求,特斯拉自研自動駕駛芯片,并推出HW3.0。此次HW4.0曝光主要升級集中在通過計算芯片和存儲芯片的換代與堆疊,實現(xiàn)算力的提升,此外還增加了毫米波雷達接口、升級GPS模塊等。與特斯拉聚焦算力升級相比,國內(nèi)車企在技術(shù)路線上選擇更加多元,包括網(wǎng)聯(lián)、地圖定位與域控制器架構(gòu)等。
(1)模組通信制式升級趨勢確定,關(guān)注未來進一步集成空間
國內(nèi)多廠商布局C-V2X模組,5G+C-V2X融合模組有望成為主流方向。特斯拉HW4.0采用LTE-A車規(guī)級無線通信模組AG525R-GL,但藍牙與WiFi還是LGINNOTEK的ATC5CPC001,未來有進一步集成的空間。從國內(nèi)車規(guī)級模組的產(chǎn)品發(fā)展歷程來看,2017年,大唐高鴻基于中國信科自研C-V2X芯片發(fā)布了業(yè)界首款商用C-V2X模組DMD31;2019年,華為發(fā)布了全球首個支持5G+C-V2X技術(shù)的車載模組MH5000;2020年12月,移遠通信支持5G技術(shù)的車規(guī)級模組AG551Q-CN率先通過CCC、SRRC、NAL三項認證,拿下規(guī)模出貨資質(zhì),推進汽車行業(yè)加速駛?cè)?G時代。車規(guī)級無線通信模組技術(shù)要求高、認證周期長且具備先發(fā)卡位優(yōu)勢,車載模組產(chǎn)品有望向5G和C-V2X融合方向不斷演進。
國內(nèi)車載前裝通信模組市場價量齊升,5G+C-V2X模組有望成為主要增量市場。根據(jù)高工智能汽車研究院監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,2022年1-11月中國市場(不含進出口)乘用車前裝標(biāo)配車聯(lián)網(wǎng)功能交付上險量為1164.33萬輛,前裝搭載率為66.69%。其中,5G交付32.75萬輛,實現(xiàn)了同比近30倍的增長。4G車聯(lián)網(wǎng)仍然將處于主流地位,但5G將迎來快速上升期,國內(nèi)模組廠商已實現(xiàn)海外出口,未來關(guān)注多功能集成與通信制式升級帶來的價值量提升。車載模組廠商競爭激烈,低端產(chǎn)品的毛利率已低于10%,5G、C-V2X等技術(shù)帶來價格提升與市場擴容的機會。模組廠商由提供單一的4G模組向提供4G+V2X、5G+C-V2X、5G+C-V2X+GNSS、智能模組等集成化模組的方向轉(zhuǎn)變,提升產(chǎn)品的單價和毛利空間。當(dāng)前主要模組廠商如移遠通信、美格智能均發(fā)布了內(nèi)置高算力SoC和內(nèi)存的智能模組,兼具座艙、網(wǎng)聯(lián)與定位功能。

隨著汽車網(wǎng)聯(lián)化的持續(xù)加深,車載無線通信模組市場受益于汽車通信需求將持續(xù)增長。當(dāng)前4G模組裝車數(shù)量快速提升,隨著OTA遠程升級、高清車內(nèi)娛樂、自動駕駛等需求日益凸顯,價值更高的5G車規(guī)級通信模組加速滲透,帶動車載模組產(chǎn)業(yè)量價齊升,因此建議關(guān)注進軍車載模組賽道的頭部廠商,如移遠通信、美格智能、廣和通等。
(2)融合定位方案是國內(nèi)車企實現(xiàn)高階自動駕駛的必由之路
特斯拉小幅升級定位模塊,輔助環(huán)境感知。根據(jù)HW4.0曝光圖片顯示,HW4.0GPS模塊升級,使用了三頻GPS天線模塊,新增L5頻率,以提升定位精度。在HW3.0上,特斯拉使用了UBLOX公司生產(chǎn)的M8L,僅支持單頻的GNSS定位,衛(wèi)星定位信號不穩(wěn)定。特斯拉對于環(huán)境的感知更多依靠視覺方案,對算法、算力要求極高。由于國內(nèi)道路狀況相比國外更為復(fù)雜,國內(nèi)車企傾向于加入更多的定位、探測等感知傳感器,形成“定位+多傳感器融合”方案。
“高精度地圖+GNSS-RTK+IMU”的融合定位方案成為L3及以上自動駕駛車型熱門選擇。GNSS和IMU可實現(xiàn)互補,GNSS補充了IMU慣性系統(tǒng)的累計誤差問題,IMU很好地彌補了GNSS衛(wèi)星系統(tǒng)的不穩(wěn)定性和易受干擾性。2020年以來,各主機廠相繼推出多款配備高精度定位方案的車型,如小鵬P7、埃安V、凱迪拉克CT6、蔚來EC6等。2020年4月,小鵬P7XPILOT3.0自動駕駛輔助系統(tǒng)搭載高德高精地圖上市,這是高德高精地圖首次在L3級別自動駕駛系統(tǒng)上的量產(chǎn)應(yīng)用,結(jié)合三重高精度定位硬件,小鵬P7成為擁有最強大定位能力的量產(chǎn)車型,此后的小鵬P5、埃安V等車型均開始采用“高精度地圖+GNSS-RTK+IMU”這一融合定位方案。
高精度定位市場產(chǎn)值維持高增,衛(wèi)慣組合有望成為高階智駕標(biāo)配。據(jù)中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會數(shù)據(jù)顯示,2021年我國高精度定位市場產(chǎn)值152億元,同比增長33%,高精度細分設(shè)備方面,2021年國內(nèi)厘米級應(yīng)用高精度芯片、模塊和板卡總出貨量超過120萬片;國內(nèi)各類高精度應(yīng)用終端總銷量接近170萬臺/套,其中應(yīng)用國產(chǎn)高精度模塊和板卡的終端已超過80%;高精度天線出貨量接近170萬只。GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航與IMU慣性導(dǎo)航組合,結(jié)合高精度定位的RTK技術(shù),有效實現(xiàn)厘米級高精度定位。組合導(dǎo)航主要面向L3及以上自動駕駛,目前價格在1500-2000元/套。
北斗系統(tǒng)的融合定位方案有助于提高導(dǎo)航定位服務(wù)的精度和可靠性,結(jié)合實時動態(tài)差分(RTK)以及超高精度慣性測量單元(IMU)等定位技術(shù),可以提升自動駕駛在立交橋、隧道、地下車庫等復(fù)雜交通環(huán)境以及雨雪霧等不佳天氣的有效性。衛(wèi)導(dǎo)+慣導(dǎo)高精度定位組合方案是當(dāng)前L3級別以上車型主流方案,該方案能夠確定車輛絕對位置與相對位置,并實現(xiàn)車道厘米級精準度定位,有望于23年迎來爆發(fā)期,伴隨北斗系統(tǒng)完善與應(yīng)用豐富,我們看好基于多年高精度定位算法、技術(shù)積累的專家型廠商技術(shù)橫向復(fù)用,建議關(guān)注華測導(dǎo)航、中海達等。
(3)智駕域控在傳感器與處理器等環(huán)節(jié)具備成本下降空間
域控制器供應(yīng)模式多元,進入滲透率提升期。智駕域控集成傳感器與處理器,國內(nèi)部分車企孵化子公司進行自研,或直接向Tier1采購,特斯拉域控制器全棧自研,對成本把控能力較強。我們判斷,未來3-5年L3級進入滲透率加速提升階段,智駕域控制器21年出貨量53.9萬臺,滲透率2.7%;預(yù)計25年提升至450萬套,四年CAGR56%。德賽西威、經(jīng)緯恒潤等面向L3的智駕域控制器也已配套自主品牌和新勢力車企量產(chǎn)。
特斯拉增加毫米波雷達接口,4D毫米波雷達成本有待下降。4D毫米波雷達增加了縱向天線及處理器,在原有的距離、方位、速度三個維度基礎(chǔ)上可探測到高度信息,并像激光雷達一樣呈現(xiàn)點云圖,彌補了傳統(tǒng)雷達難以識別靜態(tài)障礙物的短板。從技術(shù)路線上來看,實現(xiàn)俯仰角的測量需要增加虛擬通道數(shù)量,一方面可通過單片收發(fā)器的級聯(lián)實現(xiàn),如大陸將4片MMIC級聯(lián),實現(xiàn)12T16R,但導(dǎo)致了成本高昂與工藝復(fù)雜度提升的難題;另一方面可通過AI算法增加虛擬通道數(shù)實現(xiàn),但目前專用算法與芯片方案不成熟。
未來三年自動駕駛發(fā)展節(jié)奏仍以L2級裝配為主,同時伴隨著L3級逐步開始前裝上車,重點把握ADAS在低價位車型搭載率的提升與L3級ADCU的前裝量產(chǎn)規(guī)劃。當(dāng)前L2級ADAS在15萬以下車型中滲透率僅為20%,低于行業(yè)的平均水平46%,我們看好本土廠商憑借對國內(nèi)復(fù)雜道路的認知優(yōu)勢與競標(biāo)價格優(yōu)勢突破海外龍頭的市場壟斷。面向L3級、具備行泊一體功能的ADCU,已搭配少數(shù)車型量產(chǎn),如小鵬P5/7、理想L9、哪吒S等,預(yù)計23年將迎來產(chǎn)品放量爆發(fā)期。建議關(guān)注具備ADAS成本優(yōu)勢與ADCU先發(fā)優(yōu)勢的本土廠商經(jīng)緯恒潤。此外,關(guān)注4D毫米波雷達等傳感器新技術(shù)成本降低帶來的上車機遇和國產(chǎn)替代機遇,如經(jīng)緯恒潤、德賽西威。