车载摄像头:扬帆汽车智能化浪潮,部署迎来量速齐升

1评论 2021-03-04 07:56:50 顺控大帝能抄底吗?

  车载摄像头被誉为“自动驾驶之眼”,主要通过镜头和图像传感器实现图像信息的采集功能。近年来,摄像头已成为汽车视觉方案中最常见的智能化承载工具之一。2016年,特斯拉推出Autopilot Hardware 2.0,在该套方案中配置了8个摄像头传感器,成为了其汽车智能化方案中的重要硬件支撑,并对行业形成了一定的示范效应。展望未来,我们判断汽车智能化浪潮将进一步推升车载摄像头的用量,而集中化架构将带动产品价格下降、有利于实现更快速的推广。

  我们测算,至2025年国内车载摄像头市场规模将达到227亿元,2020-25年的CAGR为30%。我们看好产业链中CIS、光学部件、模组封装环节的头部国产厂商。

  摘要

  新势力入局,带动单车搭载摄像头数量超预期。ADAS作为汽车智能化的重要载体,其渗透率正加速提升,我们预计国内市场2025年ADAS渗透率将达到93%。而车载摄像头是ADAS应用方案中最普遍使用的传感器之一,相比其他传感器方案,具备“高性价比”的优势。我们根据新趋势研判,国内乘用车的单车摄像头数量将从2020年的0.9颗提升至2025年6.0颗,而高端智能车型搭载的摄像头数量可达8-12个。我们判断车载摄像头用量有望受益于以下两点因素而超出市场预期:1)造车新势力打乱了传统车企的节奏,倒逼传统车厂在新车设计上进行智能化革新,从而ADAS渗透率的增长超预期;2)科技巨头入场造车,我们预计首款车型将是主打“科技感”的高端车型,参考相似产品路线的特斯拉,其Model 3配备了8个摄像头,我们预计科技企业将把摄像头配置作为卖点之一,在高端车的摄像头配置上不会少于6个,从而带动市场需求量超预期。

  控制集中化架构驱动硬件简化,摄像头被重定义为“只采集、不计算”。传统摄像头方案需实现图像采集&;视觉处理两大功能,而在整车E/E架构下,ECU由分布式演变为集中式,算力向中央集成的同时,包括摄像头在内的传感器硬件得以简化,摄像头将只负责“采集图像”。以特斯拉的三目前视摄像头方案为例,剥离计算功能的摄像头成本有望降低约60%。我们预计没有历史包袱的新势力有望大量采用控制集中化的新架构,摄像头单价将随之下降,使之成为整车厂智能化方案中“高性价比”的选择之一,普及速度有望超出市场预期。

  CIS、镜头成为最核心部件,关注产业链国产化机遇。控制集中化的架构演进趋势将使得摄像头的硬件构成变得更加简单(剥离计算元件),从而产业链价值分布迎来重构。我们测算,无算法的摄像头方案中,图像传感器约占52%的成本(占比相比传统方案+30PPt)、镜头组约占26%(占比+15ppt)、模组封装约占20%。在以上三个产业链环节中,部分国产厂商均崭露头角。展望未来,我们预计国内新势力等下游市场崛起,以及国产厂商在精密制造、成本控制能力上的优势,将助力车载摄像头产业链将迎来国产化机遇。

  风险

  ADAS渗透率不及预期;摄像头降价幅度超预期。

  正文

  更多部署(量增):汽车智能化推动单车多摄需求

  智能化、网联化带动ADAS渗透率提升

  汽车界“智能机取代功能机”变革正在酝酿

  汽车行业处在传统制造向科技制造转型的进程中,汽车逐渐由单纯的代步工具发展为集娱乐、办公、消费于一体的“车轮上的互联空间”,汽车消费群体对智能化的需求被激发。一场汽车界“智能机取代功能机”变革正在酝酿。

  复盘智能手机黄金十年,我们认为智能汽车将走出与智能手机相似的迭代路径。2007年初代iPhone应用高分辨率屏幕与多点触控技术,创新了人机交互体验,按键交互成为历史。2008-2010年,苹果引入应用商店、前置摄像头,手机从单纯的通话工具升级为集通信、娱乐的高端智能产品。以2010年iPhone4的推出为标志,智能手机时代拉开帷幕。

  近年来,汽车同样以智能座舱为突破口,将液晶仪表盘、中控大屏取代机械仪表盘,创新了人车交互体验。智能手机的主要功能正陆续在智能汽车上找到对应落地场景,车内空间向“第三空间”发展。自动驾驶设想推动汽车智能化升级,智能汽车时代悄然而至。

  图表:智能汽车正在多个方向展现与智能手机的相似路径

  中金 | 车载摄像头:扬帆汽车智能化浪潮,部署迎来量速齐升

  资料来源:Yole,汽车之家,万得资讯,中金公司(行情601995,诊股)研究部

  ADAS是汽车智能化的重要载体

  ADAS连接人工驾驶与全自动驾驶。ADAS(advanced driver assistance system,高级驾驶辅助系统)模拟人体生理机制,收集车辆周围物体数据,判断是否存在潜在危险,并将结果以预警、执行等方式反馈给驾驶员,以避免交通事故的发生。随着智能化、网联化进程,ADAS扮演的角色由“提示”向“协助”“接管”方向演进,在智能驾驶中重要性逐渐增强。

  “感知、决策、执行”三大系统模拟人体机制。1)感知层:依靠各类传感器对车辆周围物体进行识别、定位、追踪,从而获取车辆周围数据。其中,摄像头、雷达是感知层面的重要传感器,前者获取物体特征信息(“是什么”),后者获取物体位置信息(“在哪里”);2)决策层:输入数据,结合特定算法输出决策;3)执行层:将决策结果通过车内高速通信网络落实在车辆行为上。

  与智能驾驶进程同步,ADAS亦站在了L2向L3、L4升级的档口。当前阶段,ADAS可在限制条件下操控车辆,但特殊情况下仍由人工控制,主要辅助应用包括LKA、AEB、BSD、ACC、APA等。面向L3、L4阶段,TJA、HWA等辅助应用的普及将使ADAS有能力在特殊情况下控制驾驶。自动驾驶有赖于ADAS加持,智能化趋势有助于ADAS普及。

  图表: ADAS升级进程

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  资料来源:盖世汽研,中金公司研究部

  2015-2020年,中国ADAS市场规模保持高速增长。根据中汽协测算,5年来中国ADAS市场规模以CAGR约50%的速度高速增长。同比增速持续回落,但依旧在20%以上,我们认为增长势头有望延续。

  从智能手机渗透率变迁,对标看ADAS渗透率未来发展,我们认为:1)提升空间仍大。根据汽车之家数据,2020年除AEB渗透率超过40%外,各主要ADAS系统渗透率仍未突破30%,如果将当前智能手机渗透率(近80%,2019年数据)作为未来ADAS渗透率达到稳定状态时的基准,仍有接近50%的提升空间。2)未来五年将进入渗透率快速提升期。2011年,智能手机渗透率达到30%,开启了五年的渗透率快速提升时期,2015年渗透率超过70%。我们认为,智能汽车的迭代路径将与智能手机类似,ADAS渗透率也将呈现与智能手机渗透率相类似的快速提升。

  三大驱动力,拉动ADAS渗透率

  我们认为,三大驱动力将拉动ADAS渗透率快速提升:造车新势力的入场、传统车厂的革新、以及商用车领域的政策推动。

  ·造车新势力的入场:天然适配ADAS ,或成新势力弯道超车机会

  新能源汽车天然适配ADAS,接受度较高。新能源汽车采用电气化架构,与ADAS天然适配。且新能源车企大都是新晋车企,在架构设计之初就融合了ADAS系统。

  ADAS 是“软件定义汽车”理念的重要应用,为新势力构筑与传统车企相匹敌的竞争力。“软件定义汽车”理念中,软件重要性得以凸显。通过软件统一管理硬件,实现汽车软硬件解耦。新功能可通过OTA技术(over-the-air,云端升级)升级软件,再由软件带动硬件实现。ADAS是这一理念的重要应用,通过OTA技术可实现ADAS功能的快速更新,在未来自动驾驶迭代过程中有望迅速把握市场需求方向,体现成本优势。同时,每一次更新都创造了新的收入点,延长了汽车的价值周期。

  借力ADAS弯道超车,更多新势力入场有望带动ADAS渗透率提升。借鉴智能手机的发展经验,在时代更迭之际,会有大量新进入者。观察新能源市场,在特斯拉推出Model S之后,蔚来、小鹏、理想等新势力迅速进入。我们认为,未来会有更多标配ADAS的新势力入场, ADAS渗透率有望继续提升。

  图表: OTA云端升级流程

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  资料来源:博世,中金公司研究部

  图表: 时代更迭期大量新玩家涌入,集中度降低

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  资料来源:IDC,中金公司研究部 注:纵轴代表市占率

  ·传统车厂的革新:新势力介入,倒逼传统车企智能化改革

  传统车企渗透率仍有较大提升空间。以L2级乘用车为例,2020年传统燃油车销量占到了93%,但是ADAS渗透率仅为14%。传统车厂的机械架构无法通过电子技术控制,难以对各类情况做出瞬时响应。欲实现电子化升级,传统汽车需要对原有架构进行较大幅度的调整,成本高昂,导致ADAS在传统汽车中普及度较低。

  图表: 2020年乘用车(L2级)渗透率分动力对比

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  资料来源:佐思汽研,中金公司研究部

  图表: 2020年乘用车(L2级)全部销量分动力对比

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  资料来源:佐思汽研,中金公司研究部

  展望未来,我们认为造车新势力的介入将倒逼传统车厂在新车架构上进行革新,ADAS渗透率有望加速提升。智能手机的时代更迭中,没能踏上智能化列车的品牌湮灭在旧时代中——诺基亚、摩托罗拉市占率快速下滑。而完成智能化转身的三星,如今仍占有较大份额。我们认为汽车市场智能化浪潮已势不可挡,造车新势力的竞争压力日渐壮大,电子化升级尽管艰难,却是传统车厂必要的破局之道。

  以大众汽车为例,2020年大众调整五年计划,在电动出行、混合动力和数字化方面最终规划投资730亿欧元。大众预计至2029年推出75款纯电汽车、60款PHEV车型。同时,公司积极推动汽车架构改革,2019年底独立运营Car.Software部门,拥抱“软件定义汽车”。ADAS方面,大众自2015年便宣布在2016款全部车型上普及ADAS系统,辅助驾驶走在前列。

  图表: 各大主机厂自动驾驶时间表——高级别渐行渐近

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  资料来源:各公司官网,佐思汽研,中金公司研究部

  · 商用车领域:政策引领商用车ADAS渗透率跃升

  商用车消费群体选购车辆时,更关注其作为生产工具的属性,如成本、耐久度等。对安全预警、紧急制动等智能化功能需求较低,导致ADAS渗透率较低。而大部分交通事故恰恰是由于商用车主忽视安全、违规驾驶等因素导致的。据盖世汽研预测,AEB、FCW、LDW分别能够降低50%、27%、11%事故的发生,ADAS对于商用车显得尤为重要。

  近年来,政策端强制满足特定条件的商用车嵌入AEB、LDW、LKA、FCW等ADAS系统以提高安全、便于监管,强制时间点多在2021年附近。我们认为未来几年商用车ADAS普及程度将有飞跃式上升。

  行业标准、国家政策共同推动ADAS部署

  行业标准:AEB等主动安全系统纳入全球新车测试规程。NCAP(new car assessment program,新车测试项目)是测试机构对即将上市的新车所进行的一系列测试,以评估汽车的安全程度,并依此评分。该测试不由政府主导,但受到车企和大众的广泛关注。目前,各国NCAP均将AEB测试纳入新车评分体系。在部分国家,AEB已成为五星评级的必备条件。我们认为,未来在中国,AEB等辅助驾驶系统也将成为高评级的必备项目。

  ·美国:美国纳入主动安全的时间相对较早。2011年NHTSA便将LDW、FCW等指标纳入测试加分项。2014年,IIHS明确规定,FCW或AEB是获得最高评级的必要条件。

  ·欧盟:2014年Euro-NCAP将AEB测试纳入评分体系,并不断增加测试场景,将行人、骑行者等弱势道路使用者(Vulnerable road user,VRU),以及后向(back-over)、迎面(head-on)、交叉路口等多种情形考虑在内。目前,没有AEB很难获得高星评级。

  ·中国:2017年C-NCAP发布《管理规则》,首次纳入AEB测试。2020年在新发布的新版规则中,新增了AEB二轮车、LKA等指标,且主动安全的评分权重由15%上升至25%,AEB等辅助驾驶系统的重视程度不断提升。

  图表: 各国新车测试(NCAP)规程

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  资料来源:各国NCAP,中金公司研究部

  国家政策:主要国家和地区政府已拟定时间表全面标配AEB,中国落地多项政策强制商用车搭载ADAS系统。梳理各国政策,我们发现日本与欧洲国家强制政策的覆盖范围已经由商用车逐步扩大至乘用车领域,并已有明确的强制时间点。中国近年来密集出台大量政策,旨在强制商用车搭载ADAS系统。同时,乘用车国家标准也已放入日程。

  ·欧盟:2015年强制重型商用车搭载LDW、AEB。2019年与日本等40国达成草案,将于2022年起全部车型全面导入AEB系统。

  ·日本:2014年强制要求商用车搭载AEB。2019年与欧盟等40国达成草案,于2020年全面导入AEB系统,覆盖车型除一般车型外,还包括轻自动车。

  ·中国:2016年以来密集出台政策,逐步强制商用客车、商用货车搭载LDW、FCW、LKA、AEB等多种ADAS系统,强制时间点多在2021年。

  图表: 全球多国出台强制政策安装AEB

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  资料来源:各国交通部官网,中金公司研究部

  我们认为,我国也将沿着欧日发展路径,强制政策未来将覆盖全部车型,2021年ADAS有望迎来高速发展,2025年实现全面普及。目前,商用车市场ADAS普及度尚低,据佐思汽研报告(2020年)称,中国L2级乘用车销量份额超15%,而L2级卡车尚处于量产初期。随着政策强力推进下,商用车的蓝海市场将成为ADAS的增量机会。我们预计未来政策推进到乘用车领域后,剩余未搭载主动安全系统的乘用车也能为ADAS带来部分增长。

  量化测算#1:ADAS渗透率的提升

  ·国内乘用车ADAS渗透率在2020年40%提升至2025年93%;政策有望推动国内商用车的ADAS渗透率在2022年达到100%

  假设:

  我们认为,1)ADAS站在L2向L3升级的迈进阶段,L0-L1级ADAS渗透率增速将会有所放缓,例如BSD、360环视等。而L2级ADAS渗透率将会有较为明显提升,例如LKA、AEB、ACC、APA等。2)随着传统厂商革新架构扩张份额,传统厂商各项ADAS的渗透率会提升更快。3)商用车ADAS渗透率在政策强制下,提升更为迅猛。

  基于以上假设,我们对6大主要的ADAS功能(并线辅助、车道保持、自适应巡航、碰撞报警/主动刹车、自动泊车、360环视)在新能源车/传统燃油车中的渗透率分别做了测算,并采用6大功能中渗透率的最高值作为该类乘用车的整体ADAS渗透率(因为只要具备其中一种功能,即代表该车具备ADAS能力)。

  结论:

  最终我们测算,2020-2025年,新能源汽车ADAS渗透率将从42%提升至87%;传统燃油车ADAS渗透率将从40%提升至95%;商用车ADAS渗透率将在2022年达到100%。结合各类车型销售占比,汽车整体市场ADAS渗透率将从2020年41%提高到2025年94%。

  图表: 各类型ADAS渗透率及预测

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  注:假设一款车型配备了一种ADAS功能,即视其为“已渗透ADAS”,平均渗透率简单采用ADAS功能中渗透率的最大值资料来源:汽车之家,中金公司研究部

  单车多摄像头是ADAS功能落地的必要条件

  自动驾驶之眼:车载摄像头或成智能汽车的“产品卖点”

  汽车传感器是ADAS感知层的核心部件,遍布车辆全身。一辆汽车所搭载的传感器数量的多寡,直接决定了其智能化水平的高低。目前,普通家用轿车中约配有数十个传感器,高档轿车中则多达100多个。汽车传感器可分为环境监测、车身感知两大类。在一辆汽车所配置的传感器中,呈现出环境监测传感器量少价高,而车身感知传感器量多价廉的特点。随着汽车自动驾驶级别的提升,单车搭载的传感器数量及价值增长迅速。

  图表: 主要汽车传感器在各级SAE中的应用

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  资料来源:Yole Development,车云网,慧聪网,中金公司研究部

  环境监测传感器中,车载摄像头是ADAS系统主要的视觉传感器,其“感知”的过程始于镜头进行图像采集,而后摄像头内部的感光组件电路及控制组件会对图像进行处理,并转化为有效的数字信号。

  复盘手机多摄的发展趋势,我们预计未来汽车的摄像硬件也将不断进步,摄像头或将成为汽车产品的“销售卖点”。2014年华为P9与徕卡合作的双摄机型发布后便广受欢迎,iPhone跟进后将手机多摄推为主流趋势。根据IDC数据,2019年全球智能手机中采用三摄方案的手机渗透率将达到21%,而双摄渗透率升至40%。对标到汽车市场,我们认为随着汽车的智能化功能、娱乐属性等愈发受到重视,单车搭载的摄像头数量及其参数也将成为重要卖点。

  ADAS功能的丰富离不开多摄像头部署

  汽车智能化驱动单车搭载的摄像头数量逐步提升。当前单车摄像头一般装配1-2个(1个前视+1个后视)。但从新趋势看,一套完整的ADAS系统一般应至少包括6个摄像头(1个前视,1个后视,4个环视),而高端智能汽车的摄像头个数可达8个。

  ·特斯拉Model 3搭载了Autopilot 2.0系统,为实现更优的图像识别性能,全车共搭载了8个摄像头、1个雷达和12个超声传感器,其中8个摄像头包括3个前视摄像头(1颗长焦、1颗广角、1颗中距)、2个侧方前视摄像头、2个侧方后视摄像头和1个后视摄像头。,实现在250米半径在汽车周围提供360度可视性。

  ·安森美预测,自动驾驶所需摄像头数量将达到9个,其中前置与后置各2个,侧视4个,内置1个,用来实现辅助泊车、车道偏离预警、行人碰撞预警、疲劳驾驶预警等功能。

  ·Mobileye在CES 2020上,展示了一套仅基于12个摄像头,而没有其他雷达、超声波等传感器的自动驾驶方案,完成在耶路撒冷复杂的街道上约20分钟的自动驾驶。

  图表:Tesla Model3传感器搭载情况

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  资料来源:Tesla官网,中金公司研究部

  图表:Mobileye “Camera-only”自动驾驶方案

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  资料来源:Mobileye官网,中金公司研究部

  从多摄的驱动力来看,我们认为中期驱动力集中于供给侧,造车新势力的入场、有望带动市场规模增长超预期;长期驱动力由“用脚投票”的终端消费需求牵引,本质上是由智能化对摄像头的需求所决定的。

  ·我们判断科技企业新势力的入局,将在中期带动需求超市场预期。

  苹果、华为、阿里、百度等等科技巨头纷纷入局造车,我们认为科技企业的基因决定了其汽车产品的特质将侧重在科技感。对标新能源车企中定位相近的特斯拉(以“科技感”为标签)、蔚来(以“豪华品牌”为标签),我们判断科技企业也会优先发布高端车型,而高端车在摄像头的配置上不会少于6个。相比于第三方机构Yole的预测(单车搭载摄像头数量将从2018年的1.7颗增加到2023年的3颗),我们认为单车需求数量仍存在超预期的空间。

  图表:科技企业造车情况

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  注:苹果、小米未正式宣布造车;百度已成立智能汽车公司资料来源:Techtimes,CNBC,公司官网,公司公告,中金公司研究部

  ·我们认为长期来看,多摄像头是汽车智能化进程中的必备要素。

  从功能来看,多摄像头是丰富ADAS功能的必要基础设施:车载摄像头主要包括前置摄像头、后视摄像头、环视摄像头、侧视摄像头和内视摄像头,不同位置摄像头所支持的ADAS功能各异,对其技术要求也存在差异。

  图表:车载摄像头类型

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  资料来源:Onsemi,中金公司研究部

  从长期需求看,多摄像头推动了全新驾驶体验,消费者会“用脚投票”。

  1)可有效减轻驾驶员负担。全方位的车身视景系统可提供车辆360°的视角,实现行车记录、盲点监测、夜视、路标识别、车道偏离监控、自适应巡航、紧急制动、低速防撞等功能。

  2)监控车内人员状况、提升驾驶安全度。内视摄像头可实现驾驶员生命体征监控、乘客检测等功能,更好的监控车内人员安全和注意力状况。

  3)释放传统部件功能,催生车体设计空间。摄像头系统的发展甚至有望推动汽车制造商取代传统的后视镜,重新设计汽车的轮廓。

  量化测算#2:单车摄像头数量的增长

  ·假设国内乘用车的单车摄像头数量从2020年的0.9颗提升至2025年6.0颗;国内商用车的单车摄像头数量从2020年的3颗提升至2025年6颗

  假设:

  我们预计在国内已部署了ADAS系统的乘用车中,新能源汽车单车搭载的摄像头数量将从2020年的3颗提升到2025年的8颗;传统燃油车单车搭载的摄像头数量从2020年的2颗增长为2025年的6颗;商用车单车摄像头个数逐年提升且于2025年达到6颗。

  结论:

  结合中金汽车组对国内新能源汽车和传统燃油类乘用车销量的假设,我们预计整体来看,至2025年国内乘用车的平均摄像头搭载数量将从2020年的0.9颗提升至6颗/车。

  更快推广(价降):控制集中化趋势重构产业链价值分布

  特斯拉VS采孚方案对比:剥离计算功能将有效降低摄像头成本

  传统摄像头方案需实现图像采集&;视觉处理两大功能。对于整车厂而言,车载摄像头成本主要由硬件采购(约占80%)和模组封装(约占20%)两部分构成。传统方案中,车载摄像头的核心硬件应包括镜头组(由光学镜片、滤光片和保护膜等组成)、图像传感器、图像信号处理器等单元。以BMW X5采用的采孚S-Cam4三目摄像头为例,该款摄像头基于豪威的CMOS图像传感器实现图像采集功能,视觉处理功能则通过MobileyeEyeQ4处理器实现;此外,摄像头主板上还配置了一个32位的MCU和2个存储器。

  图表:传统车载摄像头结构示意图

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  资料来源:TriEye官网,OnSemi,中金公司研究部

  而特斯拉的摄像头方案剥离了计算功能、只做图像采集,成本相比传统方案下降60%。特斯拉2016年发布的HW2.0驾驶辅助硬件方案中,传感器环节使用了8个摄像头、12个超声波传单器和1个毫米波雷达。特斯拉在2020年的HW3.0中(配置于Model 3车型中)仍沿用了这一摄像头方案。HW方案中,使用了一款类似于采孚S-Cam4的三目前视摄像头,其三个摄像头模块均是基于OnSemi的1.2Mp CMOS传感器(2015年发布),以实现图像采集功能。但与采孚摄像头不同的是,特斯拉的三目摄像头只被定义为“采集图像”,并未配置处理SoC、MCU等计算功能模块——图像处理功能则交给Autopilot控制器完成。

  根据SystemPlus数据,基于传统方案的采孚S-Cam4三目摄像头的总成本约为165美元,而特斯拉的三目摄像头总成本约为65美元,相比传统方案减少了约60%。

  图表:Tesla硬件系统升级进程

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  资料来源:特斯拉官网,搜狐,中金公司研究部

  图表:特斯拉三目前视摄像头与采孚三目前视摄像头的对比

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  注:成本估测采用SystemPlus数据资料来源:SystemPlus,中金公司研究部

  特斯拉方案绝非个例,实质反映汽车E/E架构控制集中化趋势

  我们认为,特斯拉的摄像头方案实质上反映的是传感器硬件简化、算力向中央集成的演进趋势,而该趋势已成为汽车行业的共识:

  ·博世2017年发布了其在整车E/E(电子/电器)架构方面的战略图,将整车E/E架构的发展分为了6个阶段,分别是:1)模块化阶段(一个功能一个ECU硬件);2)功能集成阶段;3)中央域控制器阶段;4)跨域融合阶段;5)车载中央电脑;6)车载云计算阶段。

  图表:E/E架构演进趋势

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  资料来源:博世,麦肯锡,中金公司研究部

  ·类似的,宝马创建了分层的电子电器架构,其核心理念在于:商品化、标准化的ECU(Electronic Control Unit,电子控制器单元)将从传感器、执行器等分布式单元中解构、剥离,并根据需求进一步抽象、整合,融入中央计算平台。

  ·特斯拉是集中式电子电器架构的践行者。Model3的电子电器架构主要包括三个部分:1)中央计算模块CCM,运行x86 Linux系统,由信息娱乐系统、ADAS/ Autopilot和车内外通信三部分组成;2)左车身控制模块和3)右车身控制模块则负责车身/舒适性、底盘、总动、安全系统等功能

  ·华为提出“计算+通信”的CC架构,将“总线+分散控制”的传统架构革新为“分布式网络+域控制器” 的架构,实现软件可升级、硬件可更换、传感器可拓展。

  图表: 分散式ADAS电气架构(上图),集中式ADAS电气架构(下图)

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  中金 | 车载摄像头:扬帆汽车智能化浪潮,部署迎来量速齐升

  资料来源:博世,中金公司研究部

  我们认为相比于分散控制的架构,控制集中化的优势主要在于以下方面:

  更好的应对汽车电子化进程中ECU数量的爆发式增长。传统的汽车电子化通过ECU的累加实现。早期的汽车架构中使用的ECU数量较少,1993年的奥迪A8中仅使用了份额ECU。随着汽车电子化程度的不断进步,单车的ECU数量最高已超过100个。分散在不能功能模块中的ECU由不同的供应商提供,其嵌入式软件和底层代码各异,会导致算力不能协同、互相冗余的问题,整车厂也没有权限对ECU进行维护和更新。因此,为更好地协同车间算力,面向汽车电子化趋势下ECU数量的增长,控制集中化势在必行。

  控制集中化有利于硬件的高效使用和成本节约。算力向中央集成可降低不同功能模块之间的ECU算力冗余,有利于计算类硬件得到更高效率的使用。此外,集中化还有助于降低内部通信需求导致的线束成本和装配成本增加。从OEM厂商角度出发,控制集中化还能使产业链中更多软件、算法的能力被涵盖于OEM环节,从而有利于提升OEM相对一级供应商的议价能力。特斯拉HW3.0方案在核心处理器上采用了自研的FSD SoC替代英伟达+英飞凌的方案,根据SystemPlus,方案总成本从HW2.5的795美元下降到635美元。

  使能OTA升级硬件性能。在集中化的电子电器架构下,OTA不仅可以将软件升级发送到信息娱乐单元,还可以直接将软件更新程序发送到相关的ECU,从而实现安全、可靠地功能升级。

  综上,我们认为集中化的E/E架构在汽车电子化的浪潮之下已是大势所趋,而没有“历史包袱”的新势力有望大量采用集中化新架构,从而推动传感器单元的硬件简化;而单颗摄像头的价格将逐步下降,使之成为整车厂智能化方案中“高性价比”的卖点之一,从而摄像头方案的普及速度有望超出市场预期。

  架构集中化趋势下,车载摄像头产业链价值分布迎来重构

  基于SystemPlus的数据,我们对传统代表方案采孚S-Cam4和新架构下的代表方案特斯拉三目前视摄像头进行了成本拆解。由于控制功能的中央集成化,摄像头作为单一传感器不再需要配备MCU/处理SoC/存储器等元件,成本绝对值大幅下降。但同时,图像传感器、光学部件(镜头组)、模组封装等环节仍是摄像头实现采集功能的必备要素。根据我们的测算,剥离了计算功能的摄像头中,镜头组、图像传感器在总成本中的占比分别提升了15ppt、30ppt,产业链上游光学器件及图像传感器的重要性提升。

  图表:车载摄像头行业成本结构分布

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  注:成本参考时点为2020年底资料来源:SystemPlus,公司官网,贸泽电子,Mobileye公告,中金公司研究部

  量化测算#3:产品ASP的下降

  车载摄像头ASP方面,我们预计随着产业链成熟度提升,电子电器架构朝着集中化方向演进,摄像头产品的成本将逐渐下滑,从而有利于摄像头方案的推广。我们假设2020-25年车载摄像头的销售均价的降幅,将从2020年的-20%收敛到2025年的-10%。

  产业新方向:车内监控推动车内摄像头配置

  车内监控:目前以DMS为主,少数厂商扩展至OMS

  随着自动驾驶级别的提升,主动DMS系统开始放量,但实际搭载率仍处于较低水平。DMS(Driver Monitor System,驾驶员监测系统)是指驾驶员行驶过程中,全天候监测驾驶员的疲劳状态、危险驾驶行为的信息技术系统。在发现驾驶员出现疲劳、打哈欠、眯眼睛等错误驾驶状态后,DMS系统将会对此类行为进行及时地分析,并进行语音灯光提示,起到警示驾驶员,纠正错误驾驶行为的作用。DMS一般分为主动式DMS和被动式DMS。其中,被动式DMS基于方向盘转向和行驶轨迹特征来判断驾驶员状态。主动式DMS系统一般基于摄像头和近红外技术,从眼睑闭合、眨眼、凝视方向、打哈欠和头部运动等,检测驾驶员状态。

  各大主机厂开始配备主动DMS系统,大部分Tier1已推出DMS完全解决方案。2006年,雷克萨斯LS 460首次配备主动DMS系统;2018年开始,随着自动驾驶L2和L3级别的到来,主动DMS系统开始放量,各大主机厂开始纷纷配套主动DMS系统。根据佐思汽研数据显示,2019年在中国主动DMS系统的乘用车新车安装量为10170套,同比增长174%;1Q20安装量为5137套,同比增长360%。

  图表:各大主机厂开始配套主动DMS系统,大部分Tier1已推出DMS完全解决方案

  中金 | 车载摄像头:扬帆汽车智能化浪潮,部署迎来量速齐升

  资料来源:公司官网,佐思汽研,中金公司研究部

  DMS系统现状:仍停留在预警阶段,且实际搭载率较低。由于成本、技术成熟度、消费者接受度和量产计划等综合原因,DMS目前的装机量很低,远没有自适应巡航控制系统和倒车环境辅助系统等功能普及。根据高工智能汽车研究院测算,国内市场在售车型/款的DMS系统配置比仅为15.16%,实际搭载率更是低至10%左右。其中,接近90%的功能方案为被动型DMS。

  DMS系统发展趋势:和ADAS功能相结合,实现车内车外安全一体化。驾驶员在半自动驾驶过程中往往会过度依赖ADAS的安全功能,从而会导致危险的驾驶行为,此时则需要DMS系统对驾驶员进行预警。同时,ADAS可以通过DMS系统检测到的驾驶员状态进行适时的自动化操作。ADAS和DMS结合既可以确保检测到正确的驾驶员状态,也能对ADAS功能激活和失效进行阈值设置,实现了车内车外安全一体化。目前,ADAS在DMS中渗透率仍较低。根据ICVTank测算,2015年,ADAS在DMS中的渗透率仅为4%;2025年,ADAS在DMS中的渗透率有望提升至50%。

  图表:DMS系统与ADAS功能相结合,实现车内车外安全一体化

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  资料来源:MIT AgeLab,中金公司研究部

  少数厂商扩展至OMS。OMS(Occupancy Monitoring System,乘客监测系统)是DMS系统的延伸。与DMS相比,OMS系统可以实现提醒驾驶员检查后座、提醒乘客系安全带以及检测儿童是否遗留在车内等功能。目前,仅有少数厂商成功推出OMS方案,如法雷奥推出基于视觉技术的后排监控方案,Xperi子公司DTS推出OMS方案DTS AutoSense,公司预计将于2021年投入使用。

  图表:DMS与OMS系统的差异

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  资料来源:Valeo官网,DTS官网,中金公司研究部

  法律法规是车内监控的主要驱动因素。疲劳驾驶和分心驾驶是造成交通事故以及致死事故的重要原因,驾驶员驾驶状态不佳引发的交通安全问题逐渐受到各国政府关注。近年来多个国家或地区陆续出台乘用车和商用车的DMS相关监管法规和行业标准,力图通过行政手段有效减少交通事故发生率,同时也有力推动了DMS市场发展:欧洲方面,欧盟新车安全评鉴协会(NCAP)在2017年9月发布了2025发展路线图,率先将DMS列为初级安全系统,要求2024年起,新车必须配备DMS;中国方面,交通运输部办公厅在2018年8月印发《关于推广应用智能视频监控报警技术的通知》,明确各地要对商用车配备DMS进行鼓励和推广。通知要求新进入道路运输市场的“两客一危”车辆前装智能视频监控报警装置,实现对驾驶员不安全驾驶行为的自动识别和实时报警。

  内视摄像头:对视角和清晰度的要求更严格,单车用量最高可提升至6个

  内视摄像头视角要求更严格,更注重清晰度

  车载前视、环视、内视和后视摄像头因功能应用不同,在对相机的要求上存在差异。内视摄像头需要识别驾驶员的手势和表情,因为手部动作范围比较广,所以对相机的角度要求会更严格;表情识别或者虹膜识别则比较精细,范围小,更加注重相机的清晰度。

  车内监控带来的车载摄像头增量需求为1-6个

  当车内监控系统为DMS时,内视摄像头的需求为1个;当车内监控系统为OMS时,Eyeris在CES 2019中的演示总共使用了五个摄像头:前风挡顶部的三个摄像头、一个面向驾驶员、另一个位于车舱顶部中间位置。该系统可以从最多6个摄像头来进行乘员监控。综上,车内监控带来的车载摄像头增量需求为1-6个。

  高增长赛道,建议关注CIS、光学部件环节国产替代机遇

  车载摄像头市场规模测算

  综合前文的假设,我们对国内的车载摄像头市场规模进行了测算。我们预计至2025年,国内车载摄像头市场规模将达到227亿元,2020-25年的市场规模CAGR为30%。

  图表:国内车载摄像头市场规模测算

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  资料来源:中汽协,Yole,中金公司研究部

  产业链投资机会

  图表:车载摄像头产业链

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  资料来源:盖世汽车研究院,中金公司研究部

  CMOS芯片

  CIS芯片需求端新增亮点。图像传感器是车载摄像头模组的核心所在,我们预测在剥离计算功能的方案下,图像传感器在镜头模组中的成本占比约50%。目前CMOS是主流的车载车载摄像头感光元件方案。相比于CCD感光元件,CMOS的成像质量略逊一筹,但成本低、更省电,因此在像素要求不高的车载摄像头领域广受青睐。

  我们预计,受益于ADAS及自动驾驶的需求拉动,未来5年汽车CIS市场将保持20%的年均复合增速,市场规模有望从2019年9亿美元快速成长至2023的19亿美元,增速高于其他CIS细分市场。而根据Yole数据,2018年全球汽车搭载2颗及以上CIS的汽车渗透率仅为34%,2021年该数值有望成长至60%,单车搭载的摄像头颗数将快速提升。

  CIS制造产业链主要细分为设计、代工和封装测试三个环节,最后由模组厂采购组装,整合入摄像头模组再出售给下游应用厂商。由于CIS芯片的像素层的设计工艺类似于模拟芯片,对制造工艺的要求较高,所以索尼、三星等龙头企业均采用IDM模式,而豪威、格科微等中国企业多采用Fabless模式。代工方面,台积电、华力微、中芯国际(行情688981,诊股)、力晶、海力士等代工厂为全球CIS晶圆主要供应商;封测方面,目前全球CIS封测产能集中在中国台湾,精材、胜丽、同欣电等厂商是主要CIS封测厂商,国内晶方科技(行情603005,诊股)、华天科技(行情002185,诊股)等也具备CIS封测能力。

  竞争格局方面,汽车CIS市场目前为安森美主导,2019年全球市占率达到62%,豪威紧随其后,市占率为29%。虽然索尼在全球CIS市场占据绝对领导地位,但由于汽车厂商对CIS的要求不同于手机,耐高温、防撞等可靠性指标是主要衡量标准,同时车厂的验证时间也较长(3-5年),我们认为索尼目前在汽车领域仍然落后于安森美和豪威。

  图表: 全球汽车CIS市场规模预测

  中金 | 车载摄像头:扬帆汽车智能化浪潮,部署迎来量速齐升

  资料来源:IC Insights,中金公司研究部

  图表: 全球2019年汽车电子CIS竞争格局(按收入)

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  资料来源:BDO,中金公司研究部

  按技术来看:背照式(BSI)和堆栈背照式(Stacked-BSI)技术已成为主流,未来向多层堆叠BSI和混合堆叠BSI发展。

  光学部件

  镜头组中的光学器件(主要包括镜片、滤光片、保护膜)对摄像头所生成的图像质量方面起到了关键作用。镜头主要用于将图像聚焦到传感器上,为此,镜头需要具备照亮整个摄像头传感器区域的能力,以免所生成的图像出现阴影或渐晕。

  国产替代正当时。我们认为光学部件环节,国内的舜宇(镜片)、水晶光电(行情002273,诊股)(滤光片、保护膜)、欧菲光(行情002456,诊股)(滤光片)、海泰(保护膜)等企业正在向海外龙头发起挑战,在国内新势力崛起的背景下,有望乘“车载”之东风,引领光学部件环节的国产替代。

  图表:2017年全球车载镜头市场份额

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  资料来源:TSR,中金公司研究部

  模组封装

  车载摄像头模组的封装工艺难度高于手机,我们预计将保有较高的业务利润率。与手机摄像头的功能诉求不同,车载摄像头首要需保障驾驶安全,对其在驾驶期间、不同工作环境下的使用稳定性有较高的要求。相比其他领域,车载摄像头的产品安全标准更高,生产技术要求更高,工艺难度大。相比于手机摄像头,车规级摄像头应满足耐高温、防磁、抗震、长使用寿命等特性。

  图表:车规级摄像头性能要求

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  资料来源:盖世汽车,中金公司研究部

  全球模组封装行业前三为松下、法雷奥和富士通,我们预期其市占率之和约为40%。国内的舜宇光学和欧菲科技等厂商在手机摄像头封装领域占有率较高,拥有一定的工艺积累,近年来逐渐进入车载摄像头模组封装行业;在车载镜头端舜宇光学从2004年开始布局车载镜头市场,2012年开始做到了全球车载镜头出货量的第一并保持。

  展望未来,我们认为模组封装产业有望向国内转移,国产厂商有望凭借出色的成本控制能力和技术学习能力承接更多订单。

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【来源:金融界网 作者:中金点睛 陈昊 邓学等(责任编辑:李欣 RF12607)

关键词阅读:车载摄像头 汽车 智能化

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