中金:驶向未来——百年未有之汽车科技大变局

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汽车工业历经百余年积淀,正处于由机械定义迈向软件定义的时代。在科技的赋能下,汽车正在由代步工具,发展为集出行、娱乐、办公于一体的“第三生活空间”。我们认为汽车科技将带动行业驶入百年未有之大变局,向着电动化、智能化、网联化快速演进,而汽车产业的进步将顺应时代“环保、提效”的主张,为社会经济发展注入新活力。

摘要

汽车科技行业的核心变革趋势:智能化、网联化、电动化。在计算芯片、AI等软硬件技术的加持下,智能化(智能座舱+智能驾驶+智能服务)已成为汽车行业的大势所趋,其中智能驾驶关注度颇高,当前业界对于L2向L3商用的跃进寄予厚望。以5G为代表的通信技术进步,使汽车网联化的蓝图愈发具体,我们认为车载以太网和网联自动驾驶有望成为长期变革趋势。新能源汽车加速普及背景下,电动化方向确立,我们认为以SiC为代表的新材料有望长期解决续航里程短、充电速度慢等痛点。

产业变革蕴含的机遇:新产业、新格局、新业态。新产业:我们认为,产业变革孕育了车载激光雷达、HUD、车载以太网、SiC等数个蓝海市场,也赋予了摄像头、AI芯片、显示屏等传统科技行业新兴的市场需求,5G通信、云计算等基础设施环节迎来新的生机。新格局:随着E/E架构向集中化深度演进,我们预计软硬件解耦或将重塑产业链上下游的价值分布;国产替代亦势不可挡,在自主品牌与国产汽车电子厂商的共同作用下,我们认为中国有望成为智能汽车时代整车制造及零部件的“世界工厂”。新业态:随着万物互联大趋势的确立,AIoT品类不断涌现,我们看好智能汽车作为代表性下一代终端的发展,认为汽车终端未来将成为AIoT大生态中的重要组成部分,与其他品类生态实现共荣,构筑无所不在的“汽车互联网”。

展望未来5年汽车科技市场,我们看好十大投资机遇。智能驾驶相关的:1)ADAS SoC、2)摄像头传感器、3)激光雷达传感器、4)毫米波雷达传感器;智能座舱相关的:5)前装显示屏、6)前装HUD;汽车网联相关的:7)车载以太网PHY芯片、8)车载以太网交换芯片;和电动化相关的:9)SiC模块/器件、10)动力系统MCU。根据我们测算,这十大汽车科技赛道的国内市场规模有望在2025年合计达到约3214亿元,对应2020-2025E年间的CAGR为19%,增量空间约1882亿元。

风险

新能源车渗透率不及预期;汽车智能化、网联化、电动化发展不及预期;自动驾驶、智能网联相关的政策风险。

正文

百年未有之汽车科技大变局

科技属性强化,汽车远期将成为万物互联的重要组成部分

汽车工业发展已有百余年的积淀,我们看到,当前汽车行业正处于由机械定义向软件定义转型的进程中。汽车产品正逐渐由单纯的代步工具,发展为集出行、娱乐、办公于一体的“第三生活空间”。

汽车科技远景:向智能化、网联化、电动化演进

智能化:ADAS商用化提速,产业合力突破L3的最优动态平衡。智能化主要包括座舱和驾驶两方面。智能座舱是人车交互的关键,直接影响用户的驾乘体验,已成为汽车智能化转型进程中优先“上车”的选择。我们预计,随着AI等技术在车内的落地,座舱将成为人们生活的“第三生活空间”,具备感知、理解和表达能力。智能驾驶的商用化进程快速推进,自动驾驶远景可期。当前,随着智能驾驶算法不断完善、汽车环境感知能力不断提升,车载算力亦进一步满足系统复杂性的要求,整车朝着自动驾驶的演进已正式开始,我们预计L3+高级别自动驾驶有望“上车”落地。

网联化:车联网助力自动驾驶落地,车载以太网或将成为车内主流骨干网。车载通信方面,以太网具备高带宽、经济轻量、软硬件解耦和内外网络顺畅互联等优势,我们预计当车载以太网成本下降到一定阈值、安全性得以保障时,有望成为整车通信骨干网络,发挥中枢神经的作用。车联网方面,在智能化的新趋势下,目前其首要驱动力正在由政策转变为应用侧的需求。我们预计未来车联网有望在自动驾驶中发挥重要作用。以车联网为基础,“人-车-路-云”通过网络相联,感知侧可获得全方位(定位、转向、速度)的周边汽车信息和非视距信息,与传感器信息融合可增强算法的鲁棒性,决策层通过云控基础平台实现智能分析和管理调度,助力实现单车智能向网联自动驾驶的演进。

电动化:新能源车全球普及加速,推动功率半导体市场快速增长。我们看到,在全球汽车电动化的浪潮下,功率半导体单车用量快速提升,消费者对动力与驾驶体验的追求还有望进一步拉升单车价值量的天花板。此外,我们认为,随着电动车功率密度标准进一步严格,未来主流Si材料性能极限被逼近,SiC等新材料有望成为理想的替代品,解决续航里程短、充电速度慢等核心痛点。整体来看,功率半导体市场发展生机勃勃。

变革释放产业机遇,汽车科技长期将成为互联生态的重要一环

三大发展方向顺应时代“环保、增效”潮流。1)智能化算法优化能源消耗:以商用车为例,目前商用车运输路线与送货次序由人工决定,而改用自动驾驶算法控制后可取的更优的油耗性能和运输距离;2)网联化宏观调控车流行进:车联网中搭载自动驾驶平台的车队可在中央管理系统的协调监督下,形成编队,同时进行加速、制动,提高行车密度与道路容量;3)电动化助力减排降耗:由燃油转向电动,汽车行业向“低碳化”方向发展,助力人类社会“碳中和”目标的实现。

产业新变革开启行业新机遇——

►新产业:车载半导体打破传统“低制程、低性能”的局面、向“高制程、高性能”发展;车载摄像头、激光雷达、毫米波雷达等传感器在车上找到新的落地场景;锂电、氢能源等能源产业打开了汽车新市场;5G、云计算等通信基础设施建设助力汽车智能网联化升级,多个行业迎来了新的生机;

►新格局:汽车电子架构向集中化演进,不仅是硬件的重新布局,更是产业链各个环节价值的重新分布。不仅传统产业链中半导体厂商、零部件供应商、整车厂将受到深远的影响,也为软件和互联网厂商打开了新的发展空间;

►新业态:从科技行业演进的视角看,我们认为汽车终端未来将成为AIoT大生态中的重要组成部分,与其他品类生态实现共荣。随着万物互联大趋势的确立,AIoT品类不断涌现,我们看好智能汽车作为代表性的下一代终端繁荣发展;并依托出行场景,构建丰富的垂直领域生态,打造无所不在的“汽车互联网”。

图表:汽车终端远期将成为万物互联的重要组成部分

资料来源:彭博资讯,中金公司研究部

科技如何赋能汽车行业变局

►半导体

SiC新半导体材料解决动力痛点,ADAS SoC推升智能化算力上限。在电动化方面, SiC新材料解决了Si器件功率密度的痛点,已经开始在新能源车的主逆变器中对IGBT进行替代,助力续航里程提升及配合快充800V高电平需求。我们认为,在未来成本SiC大面积量产后,有望进一步降低动力部分成本,促使整车的价值量向AI相关硬件及车内服务转移,汽车生活“第三空间”属性显现。智能化方面,我们认为ADAS SoC算力的不断提升(由L2级别的数TOPS提升至L4级别的数百TOPS)与端和云计算集群的出现(如Tesla的FSD双芯片方案及Dojo超级计算机)让高级别硬件预埋及软件算法快速迭代具备了条件,助力以驾驶者为视角的智能驾驶技术逐渐向真正的无人驾驶迈进。

►精密电子制造

电子制造能力就位,汽车座舱已基本标配入门级智能。我们预计当前全球车载信息娱乐系统IVI的渗透率已超过75%、接近标配。未来座舱电子在交互性能和功能上的延展将提升IVI单车价值量。一方面,全液晶仪表、HUD等新功能的渗透率处于攀升期;另一方面,我们认为众多消费电子搭载的功能,在车载环境均可找到应用场景,车载无线充电、NFC、UWB等电子化功能有望带来额外增量。

传感器技术精进,单车感知能力不断优化。随着自动驾驶级别的提升,单车搭载的传感器数量及价值迅速增长。摄像头是当前较为主流的传感方案,特斯拉Model 3采用8颗摄像头,实现在汽车250米半径内的360度可视性。激光雷达可实现远距离探测,精度高、抗干扰能力较强,我们认为其成本将随着MEMS、纯固态技术的成熟而下降,商用落地有望加速。毫米波雷达体积小、性价比高,具备全天候全天时的优势,我们预计基于CMOS工艺的MMIC和高频PCB将推动毫米波雷达的技术进步。

►AI及信息技术

我们认为AI将从多方面赋能汽车智能化进程。智能座舱领域,AI是语音助手、手势互动、驾驶员监控等功能不断优化的基石。自动驾驶方面,AI用于反应、决策的时间有望远短于人为操作,从而可以优化单车智能决策水平,并在搭载自动驾驶平台的车队场景下,可形成编组、提高行车密度和道路容量。

值得注意的是,AI模型需要不断地训练、迭代,这也意味着需要大型的数据库。从特斯拉的经验来看,我们认为其领先地位不仅得益于Autopilot、Dojo为代表的硬件算力提升,更离不开其长期积累的数据和软件能力——特斯拉自4年前就组建了自己的数据标注团队,经历了由人工标注到自动标注、最终实现仿真的过程。我们看好在数据方面具备优势的整车厂,以及拥有优质且广泛的客户群体的头部AI公司。

软件公司有望通过与整车厂合作成为智能化服务的Tier1供应商,将企业多样化的软件能力适配于汽车终端场景,打包成解决方案形式输出。我们认为当前汽车软件公司主要变现方式是从乘客角度出发,跳过低级别自动驾驶、直接发力L4+应用,从而有效削减人力成本来实现商业价值。

►通信

我们认为从车联网蜂窝通信到车内通信网络,需要具备高带宽、大容量、低时延、高可靠性的特征,以支撑汽车行业的演进。车外通信方面,我国基本确立了以C-V2X为基础的通信技术路径,并在标准和生态建立方面居于全球领先地位。5G C-V2X可实现10-20Gbps的峰值速率,100Mbps-1Gbps的用户体验速率,每平方公里100万的连接数密度,1ms的空口时延,500km/h的移动性支持,每平方米10Mbps的流量密度等关键能力指标,相对4G提升3到5倍的频谱效率、百倍的能效,将更好地赋能车联网落地。车内通信方面,随着智能化进程,传输数据量呈指数级上升,传统的CAN、LIN等通信总线亟需升级。车载以太网采用回音消除等技术进行改良,在高带宽、大容量等方面表现更优,我们预计它将成为更高速、流畅的下一代车内通信主干网。

两大核心趋势重塑汽车产业链价值的纵深分布

软硬件解耦驱动硬件标准化、软件专业化,产业迭代加速

汽车科技“新四化”趋势之下,传统的电子电气架构(E/E架构)面临挑战。汽车诞生后的一百多年里,普遍由机械结构定义汽车,电子电气元件相对简单,整体架构以解决问题为导向,ECU各司其职。但随着汽车科技的深度演进,我们预计ECU数量将不断增加——从传统的刹车、转向、车门车窗等控制环节,到智能化基础设施的摄像头、雷达等传感器感知环节,都需要ECU的配合。目前经济型车大约需要20个ECU,高端车型的ECU数目更是达到100个以上。展望未来,传统的分布式E/E架构将面临车身重量过载、ECU算力相互冗余、维护复杂度提升等问题,我们认为集中式的E/E架构已是大势所趋。

为解决分布式架构问题,“域(Domain)”的概念随之诞生。当前以博世为代表的观点将汽车E/E架构分为五个部分:动力域、底盘域、车身域、信息娱乐域和智能驾驶域。在每个域中,将不同控制器上的功能集成在一个“域控制器”上,从而轻量化控制器和线束,并更好地使算力协同。长远来看,E/E架构或将沿着跨域融合、中央计算式方向演进,最终统一受中央计算机调配。

图表:汽车电子电气E/E架构深化演进

资料来源:罗兰贝格,中金公司研究部

E/E架构集中化过程中,软硬件解耦成为必然趋势。“解耦思维”在科技行业并非新鲜事,它本质上是在硬件抽象基础上的标准化,是让资源和协作最大化分工的一种模式。消费电子和计算设备领域,以安卓、Linux为代表的操作系统通过虚拟抽象层实现了硬件和软件的分离,从而让ODM、OEM、软件厂商各自发挥所长。如今汽车行业整体来到了E/E架构由分布式转向域集中式的档口,算力的汇聚、算法的前融合推动软硬件解耦加速到来,技术层面,SOA、AP AUTOSAR有望抚平难关;产业层面,特斯拉、新势力为代表的车企更是对这一模式的身体力行。

软硬件解耦深化产业链价值分配变革。以史为鉴,服务器行业软硬件解耦趋势下、计算设备硬件不断标准化,白牌厂商崛起,而品牌硬件厂商的利润空间受到了压缩。类比到汽车产业链,我们认为所谓的“软硬件解耦”,在物理上体现为“软件与硬件的解绑”,但价值上体现为“硬件标准化、软件专业化”。在这一变革趋势下,我们认为:1)拥有优质车企资源的Tier1有望积极延展软件能力、向Tier0.5转型;2)科技龙头和纯软件初创企业有望通过平台型产品赋能车企;3)部分整车厂有望发力全栈式自研,捍卫自身在汽车E/E架构进程中的话语权。

图表:汽车产业链价值分布重塑

资料来源:罗兰贝格,中金公司研究部

芯片开源先行、车企积极推进全栈式自研,两要素共同决定软硬件解耦趋势的发展。2016年Mobileye和意法半导体曾宣布联合开发EyeQ5,计划推出“芯片+算法”与“芯片ONLY”两种销售模式。但当时除了特斯拉,其他车企算法能力缺位,对于软硬件解耦没有强烈需求,导致Mobileye的规划并未激起大的水花。近年来,以英伟达为代表的车载计算芯片厂商的“开放性”进一步提升,同时特斯拉及其他新势力等车企的软件实力不断强化。我们看到,从Drive PX2到Xavier再到Orin,英伟达计算平台产品快速迭代,并在愈发广泛的量产车型中使用。

我们认为,在软硬件解耦中,芯片开源和车企全栈式自研两大能力缺一不可;当前芯片开源水平先行于车企的全栈式自研能力储备。展望未来,我们看好部分汽车品牌在算法和数据上具备的先发优势,有望构筑平台型的产品能力,主导软硬件解耦并占据产业链中更多的价值量。短期内,我们预计标准化的硬件产品有望加速推广,直接合作整车厂的部件供应商有望率先受益。长期看,我们预计软件能力有望分散于整车厂、垂直应用软件公司和头部Tier0.5厂商手中,Tier0.5有望继续向长尾市场客户输出其产品快速落地的能力。

国产化替代扭转价值链价值的区域分布

迭代加速、敏捷配合下,国产化迎来进行时。我们认为目前国内汽车电子产业链中:1)视觉类传感器、通信模组、显示面板等环节的国产化水平已较高;2)座舱电子(显示屏、HUD等)、连接器/线束、雷达/光达传感器等领域,国产供应商市场份额持续提升;3)车用处理器的国产化水平仍有较大提升空间。我们预计伴随开发周期缩短,主机厂对于就近的密切配合及快速迭代能力需求提升,且经过2020年疫情压力测试,国产汽车电子供应商有望共同赢得更多份额,长期有望合力突破更多合资、外资主机厂。

零部件厂商技术积累助力自主品牌整车厂崛起。我们认为中国企业在电动化/智能化方面具备自给能力较强、项目配合度更优及响应速度更快等优势,目前也已经在多个环节及品类沉淀了量产经验。此外中国制造业整体具备较高工业互联网及精益制造能力,为自主品牌厂及对中国企业开放供应链的合资及外资品牌带来更多工具包储备,带动自主品牌整车厂崛起。

品牌厂发展倒逼零部件厂商持续技术迭代。我们认为本土品牌厂的崛起,亦将促进中国智能汽车制造能力的不断提升及创新能力的持续迭代,从而在品牌与零部件之间形成内生循环力量。

在品牌与零部件的共同作用下,我们认为中国有望成为智能汽车时代整车制造及零部件的“世界工厂”,其中软件及服务消费有望形成新的产业。

图表:中国企业在汽车产业链全面布局

注:此图为不完全列举;资料来源:公司官网,中金公司研究部 

未来五年:新增千亿级人民币的市场空间,把握汽车科技投资黄金时代

在未来的汽车科技时代,我们看好十大投资机遇——智能驾驶相关的:1)ADAS SoC、2)摄像头传感器、3)激光雷达传感器、4)毫米波雷达传感器;智能座舱相关的:5)前装显示屏、6)前装HUD;汽车网联相关的:7)车载以太网PHY芯片、8)车载以太网交换芯片;和电动化相关的:9)SiC模块/器件、10)动力系统MCU。

根据我们测算,这十大汽车科技赛道的国内市场规模有望在2025年合计达到约3214亿元,对应2020-2025E年间的CAGR为19%,增量空间约1882亿元。

图表:各级别自动驾驶渗透率预测

资料来源:中金公司研究部 资料来源:中汽协,iHS,Yole,高工汽车,佐思汽研,汽车工业协会,Omdia,Strategy Analytics,工信部,贸泽电子,中金公司研究部

图表:国内汽车科技十大市场空间测算

资料来源:中金公司研究部资料来源:中汽协,iHS,Yole,高工汽车,佐思汽研,汽车工业协会,Omdia,Strategy Analytics,工信部,贸泽电子,中金公司研究部

图表:智能化、网联化、电动化驱动国内汽车科技十大投资机遇

资料来源:中汽协,iHS,Yole,高工汽车,佐思汽研,汽车工业协会,Omdia,Strategy Analytics,工信部,贸泽电子,中金公司研究部 

未来十年:汽车科技将呈现怎样发展路径?

我们认为,汽车科技在未来十年有望沿电动化、智能化、网联化、共享化主线依次展开,并对整车品牌、整车制造、零部件/软件服务等环节带来深刻变革,中国企业有望充分受益,并带来相比传统汽车时代更大体量的公司。

具体来看,我们认为——

►整车品牌:1)前半程:我们认为在电动化及智能化需求的带动下,智能汽车有望迎接品牌群雄并起、百花齐放的前半程,其中特斯拉及造车新势力在智能化更加激进,推动传统车企进一步拥抱智能网联新趋势,各科技大厂在汽车领域的进展亦值得关注。2)后半程:在此趋势下,未来智能汽车品牌将在自动驾驶、硬件整合、跨平台软件/服务变现、高级别自动驾驶运营等方面进行实力角逐,在下一个十年的后半程,能力全面的平台型企业有望获得更多市场份额。

►整车制造环节:1)前半程:我们认为车载硬件有望快速迭代以打造差异化特征,其中各大主机厂将基于传统汽车设计进行智能化硬件升级,而伴随汽车形态的变化,我们认为标准化与模块化设计将成为重要趋势,为精密制造电子企业的切入带来契机;2)后半程:硬件相对成熟与标准化后,软件、生态及服务变现将成为主线,成功建立商业模式的车企有望在利润率及客户粘性等方面得以提升。

►零部件/软件服务:1)前半程:在品牌多样、硬件迭代加速的背景下,电动化、智能化相关硬件零部件供应商有望迎接快速发展,智能座舱、智能驾驶等相关硬件环节充分受益;2)后半程:伴随软件及服务生态的完善,FOTA需求提升、商业模式建立,C-V2X的发展亦有望与高级别自动驾驶相辅相成。

图表:汽车科技的下个十年——路径与趋势

资料来源:中金公司研究部

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文章来源

本文摘自:2021年9月24日已经发布的《驶向未来——百年未有之汽车科技大变局》

陈昊 SAC 执业证书编号:S0080520120009 SFC CE Ref:BQS925

李诗雯 SAC 执业证书编号:S0080521070008 SFC CE Ref:BRG963

成乔升 SAC 执业证书编号:S0080521060004

胡炯益 SAC 执业证书编号:S0080120070115

杨晓宇 SAC 执业证书编号:S0080121030060 SFC CE Ref:BRA096

朱镜榆 SAC 执业证书编号:S0080121070370

李澄宁 SAC 执业证书编号:S0080120070020

彭虎 SAC 执业证书编号:S0080521020001SFC CE Ref:BRE806


本文选自《中金点睛》

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