HUD全产业链深度解析：掘金智能座舱“新视界”

掘金智能座舱“新视界”证券分析师：宋亭亭 A0230517090004研究支持：竺绍迪 A02301190900012020.12.28——HUD全产业链深度解析www.swsresearch.com20. 核心结论：关于HUD，本文解答了三个问题1. HUD是什么？2. 拐点出现了吗？3. 产业链机会几何？•三大技术壁垒•三条技术路线•HUD普及的必要性•AR-HUD的必然趋势•认知+成本两端突破•自主主机厂入局，爆发拐点已至•格局颠覆，自主HUD突击•全供应链厂商梳理mNtQoQuNoPpPsNnOsNqMoPbRdNbRnPnNsQrRlOpOpNjMsQyR6MmOnOuOmQpOwMpMvNwww.swsresearch.com30. 核心观点◼我们预计，未来两年HUD是智能座舱产品中渗透率提升最快的子领域。本文主要针对HUD行业分析了三个问题：HUD是什么？拐点出现了吗？产业链机会几何？◼HUD，即汽车抬头显示仪，可以把重要的信息，映射在风挡玻璃上，使驾驶员不必低头就可以看清重要汽车信息。整体结构主要包括主控PCB板，LED光源，投影显示以及反射镜，其实质是一个光学器件。HUD的技术壁垒主要存在于：PGU、自由曲面反射镜、挡风玻璃。◼HUD当前仍属小众，但其全面推广具备必然性。主要装配HUD对于终端使用者来讲存在三大必要性：行车安全性、交互便捷性、行车智能性，三大需求端的必要性必然推动HUD的全面普及。2019年新上市车型中搭载HUD的数量为325款，渗透率为6.4%，拐点初现，最直接的原因是中低端自主品牌的入局，更重要的是HUD多年用户习惯培育下市场认知度提升、产业链成熟规模效应提升充分降本。因此，2020年以来，以红旗、吉利、蔚来为代表的自主品牌积极装配，尤其三季度哈弗H6入局引爆装配需求，我们预计未来3-5年国内HUD渗透率有望自6.4%提升至40%。◼2020年往后，HUD配套格局或受自主品牌装配率提升颠覆，将打破现有总体市场配套格局，配套需求有望充分对接到华阳为代表的国产供应商，短期内市占率颠覆性改变。推荐产业链核心标的华阳集团，福耀玻璃。主要内容1. HUD本质为光学器件，技术壁垒集中三方面2. HUD普及三大必要性，AR-HUD为最终形态3. 压制普及率两大因素消除，前装爆发拐点已至4. 全产业链投资机会梳理，自主厂商迎机遇4www.swsresearch.com51.1 HUD:实质是一个光学器件，核心部件为影像源◼HUD，即汽车抬头显示仪，可以把重要的信息，映射在风挡玻璃上，使驾驶员不必低头就可以看清重要汽车信息。◼HUD整体结构主要包括主控PCB板，LED光源，投影显示以及反射镜，其实质是一个光学器件。HUD最核心部件为投影单元（PGU），用于投影成像，约占其总价值量的五成。◼HUD的技术壁垒主要存在于：PGU、自由曲面反射镜、挡风玻璃。图1：HUD的构成本质是一个光学器件资料来源：《汽车抬头显示HUD的拆解》，申万宏源研究图2：HUD当前三种主流投影成像技术资料来源：《2019年汽车HUD产业链报告》，申万宏源研究www.swsresearch.com61.2 HUD：投影单元的技术壁垒及路线选择◼投影单元（PGU）是HUD的核心壁垒，其技术路线的选择也是决定未来产业发展路线的核心，具体可分为：TFT-LCD、DLP和MEMS激光投影三种技术。◼针对此，主要结论为：1）当前TFT-LCD为最成熟的主流方案；2）AR-HUD趋势下DLP优势凸显；3）激光投影可挖掘潜力大但当前仍存在明显缺陷。AR-HUD趋势下DLP优势凸显当前TFT-LCD为主流方案•TFT-LCD为当前最主流方案，源于其技术成熟、成本较低、显示效果基本满足现阶段需求，因此被大量运用于W-HUD产品端，普及率高。•该方案当前主要也存在缺点，包括投影距离较近，成像距离2米左右，没有完全满足人眼视力远点5m外的需求；散热存在问题，同时无法承受较高温度等等。激光投影可挖掘潜力大◼ 激光投影方案采用，激光源扫描式投影，结构简单，光学引擎大幅度简化。◼ 激光投影优越性明显，但是存在较为明显的缺陷：需要有机玻璃做光学分散，成本较高；达不到车规级85℃要求，◼ 因此如果在成本端和温度端实现技术突破，未来可挖掘潜力非常有前景。•真正安全且不会疲劳的HUD必须是宽视角，VID超过5米的，只有AR-HUD具备，因此AR-HUD才是未来最终的发展趋势。•DLP投影技术有更高的亮度和对比度，能源效率更高，温度已达车规级，可靠性更高，更适宜AR HUD。因为AR HUD体积大，达8-15升，这要求投影单元尽可能缩小体积，同时宽视角下会导致阳光倒灌，温度快速上升。普通TFT-LCD方案难以满足要求。www.swsresearch.com71.2.1 HUD：技术壁垒1——投影单元（PGU)资料来源：电子发烧友，申万宏源研究◼TFT-LCD投影成像技术：TFT（薄膜晶体管）作为HUD投影单元，其结构为偏振片、滤色器基板、液晶、TFT基板、偏振片、背光源。投影原理为LED背光源发光，电场控制两片基板之间的液晶分支旋转方向，改变光的行进方向和呈现颜色。◼优点：方案成熟，清晰度高，主要应用于W-HUD前装市场。◼缺点：投影距离、背光要求功率高，导致散热问题◼LCD厂家：中国大陆（京东方，天马）、中国台湾（友达光电、奇美电）、日韩（夏普、日立、三洋、三星）图3：TFT-LCD面板结构图www.swsresearch.com81.2.2 HUD：技术壁垒1——投影单元（PGU)资料来源：电子发烧友，申万宏源研究◼DLP投影成像技术：DLP（数位光数处理技术）是美国德州仪器的专利技术。透过集成数十万个超微型镜片的DMD，可将强光源经过反射后投影出来。◼优点：光学设计灵活且亮度高，TI 2018年推出第二代方案可视面积高，满足AR-HUD场景，工作温度-40-105℃。◼缺点：反射非球面镜精度要求高，导致整体成本较高。◼DLP方案PGU厂家：中国大陆（广景视睿、水晶光电）。图4：DLP投影技术www.swsresearch.com91.2.3 HUD：技术壁垒1——投影单元（PGU)资料来源：雷锋网，申万宏源研究◼MEMS激光投影投影成像技术：将RGB三基色激光模组与微机电系统结合的投影方式。激光源扫描式投影，结构简单，光学引擎大幅度简化。◼优点：体积小，色彩更好，功耗低，发热量小，可靠性高。◼缺点：需要有机玻璃做光学分散，成本较高；达不到车规级85℃要求。◼激光投影方案PGU厂家：Microvision、上海丰宝电子、浙江视境传感。图5：MEMS激光投影投影成像技术www.swsresearch.com101.3 HUD：技术壁垒2——自由曲面反射镜资料来源：亮宇光学官网，申万宏源研究◼HUD的第二个技术壁垒在于内置的自由曲面反射镜。核心为了解决前挡风玻璃的自由曲面导致的成像画面畸变。◼解决方案：需要HUD的自由曲面反射镜来和挡风玻璃进行拟合以尽可能消除画面畸变。自由曲面镜模具需要用精密仪器制造，做成纳米级，非球面镜需要一次成形。如W型HUD自由曲面镜，材料为PC或者COC塑胶材质，要求高面型精度，高反射率，良好的耐候性能。◼厂商