智能汽车座舱智能化研究报告ARHUD.ppt

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1、中小盘主题目 录1、开辟人车交互新窗口，AR-HUD 乘风而来.41.1、HUD 为解决盲驾隐患而生，智能化趋势下 AR-HUD 将为最终形态.41.2、座舱智能化引发交互革命，AR-HUD 将为人车交互新窗口.61.3、新老造车势力抢滩布局智能汽车，AR-HUD 放量在即.72、DLP 为 AR-HUD 主流方案，全息光波导为当前技术突破点.82.1、AR-HUD 原理：三次光学反射，FOV 和 VID 为重要影响参数.82.2、AR-HUD 技术：主流为 DLP，华为入局 LCoS 旨在实现自主.92.2.1、TFT-LCD：技术成熟、成本可控，但耐温性、亮度及清晰度有限.102.2.2、

2、DLP+漫射屏：分辨率高、成像效果逼真，为当前 AR-HUD 主流成像方案.112.2.3、LCoS：华为入局，旨在打造可定制化的高性能光机.122.3、AR-HUD 未来：以面积换体积，全息光波导为下阶段技术突破点.133、AR-HUD 放量在即，国内厂商将大有可为.143.1、国内 HUD 市场空间测算：翻倍式增长，2025 年有望达到 290 亿元.143.2、HUD 产业链：上游多被国外垄断，关注中游国产 HUD 集成厂商.153.3、HUD 市场格局：W-HUD 外资垄断，AR-HUD 开启国内厂商新天地.173.3.1、外资厂商：W-HUD 时代垄断，AR-HUD 研发进展相对缓慢

3、173.3.2、国产厂商：AR-HUD 加速技术迭代，2021 年开始量产上车.194、受益标的：华阳集团、福耀玻璃、舜宇光学科技.234.1、华阳集团：国内 HUD 领跑者，携手华为打开成长空间.234.2、福耀玻璃：汽车智能化升级趋势下汽玻将迎量价齐升新机遇.234.3、舜宇光学科技：36 年光学沉淀，Tier-2 光学龙头切入 HUD 供应链.245、风险提示.25图表目录图 1：以前置树脂板作为投影介质的 C-HUD.4图 2：以前挡风玻璃作为投影介质的 W-HUD.4图 3：座舱电子及 HUD 显示单元技术不断升级背景下，HUD 开启量产上车之路.5图 4：将车况、ADAS 等多重

4、信息叠加在实物上实时显示的 AR-HUD.5图 5：汽车智能化背景下，AR-HUD 有望成为人车交互新窗口.7图 6：AR-HUD 科技感十足，将 ADAS 功能与 AR 完美结合.8图 7：AR-HUD 原理为三次光学反射.9图 8：AR-HUD 核心组件包括 PGU、光学零件及上盖.9图 9：FOV&VID 对 HUD 感知体验影响显著.9图 10：FOV&VID 与 HUD 性能正相关，AR-HUD 最佳.9图 11：TFT 技术本质是一个电信号控制的光开关装置.10图 12：TFT 显示屏上的显示图像通过多次反射最终成像.10图 13：DLP HUD 原理：PGU 将图像投影在漫射屏上

5、11图 14：DLP 技术下阳光直射后，能量可经扩散膜扩散.12图 15：TFT 技术温升速度是 DLP 技术的 6 倍.12图 16：LCoS 通过液晶层来进行反射.13图 17：三片式 LCoS 光机机构.13请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明2/27中小盘主题图 18：一数科技 AR-HUD 的 PGU 采用三片式 LCoS 光机.13图 19：全息光波导技术通过体全息光栅改变光信息传播的方向和能量.14图 20：传统光学 HUD 需经过多次反射，体积硕大.14图 21：基于光波导的 HUD，以面积换体积.14图 22：外资厂商在 W-HUD 时代近乎垄断.17图 23：日本精机

6、HUD 产品路径图.18图 24：大陆集团 AR-HUD 基于 TFT 技术，成本较低、体积可控.18图 25：日本电装 W-HUD 搭载于 2018 款雷克萨斯 LS.19图 26：华阳集团 AR-HUD 产品路线图：2021Q4 量产 DLP，光波导在规划中.20图 27：华为直接切入 AR-HUD，其 LCoS 方案性能表现优秀.21表 1：C-HUD 因安全问题逐渐被淘汰，W-HUD 是当前技术节点过渡产品，AR-HUD 是未来趋势.6表 2：已有奔驰 S 级、大众 ID.4、长城摩卡等车型配置 AR-HUD.7表 3：三种主流投影技术方案对比：TFT-LCD 成熟、LCoS 性能优秀

7、DLP 适用复杂场景.9表 4：预计 2025 年国内 HUD 市场空间可达到 290 亿元，2020-2025 CAGR 高达 92.1%.15表 5：HUD 产业链全梳理.16表 6：华阳 HUD 绑定长城，部分配置 HUD 车型一览.20表 7：国内 HUD“新势力”在资本市场上备受青睐，融资动作不断.21表 8：“HUD 新势力”AR-HUD 实力一览.22表 9：受益公司盈利预测及估值.24请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明3/27中小盘主题1、开辟人车交互新窗口，AR-HUD 乘风而来1.1、HUD 为解决盲驾隐患而生，智能化趋势下 AR-HUD 将为最终形态盲驾安全问题催生

8、 HUD 应用需求，座舱电子及 HUD 显示单元技术不断升级背景下，HUD 已开始量产上车。HUD（Head Up Display），即抬头显示或平视显示，最早被应用于军事航空领域，其主要原理是通过投影的方式将飞行参数、姿态信息、导航信息等投射至飞行员视野正前方的透视镜上，使飞行员保持平视状态时，可在同一视野中兼顾仪表参数和外界目视参照物，从而保证飞行安全。1988 年，HUD 被首次应用于汽车领域，搭载于通用旗下的奥兹莫比尔推出的跑车 Cutlass Supreme 上，但是由于当时的显示技术的分辨率较低、显示内容比较单一，因此仅作为仪表的一个附属产品。而随着近年来座舱电子的快速发展，中控屏

9、幕和仪表显示的信息逐渐丰富，驾驶员在驾驶过程中低头查看导航等相关驾驶信息越加频繁，由此会产生盲驾的安全隐患，此时 HUD 的作用逐步凸显。同时，随着 TFT、DLP、MEMS 激光等显示单元技术的不断升级，HUD 可显示的内容及尺寸水平亦不断提升，从而为 HUD的量产上车奠定了技术基础。目前，行业内 HUD 的配置率已量产上车的 HUD 解决方案主要为 C-HUD 和 W-HUD。其中，C-HUD（Combined HUD）是通过在仪表前方放置一个半透明的树脂板作为投影介质反射出虚像，起初因其安装便捷（可后装）、成本较低等优势而得以快速上车，但由于其整体成像效果差、并且置于仪表上方容易在发生碰

10、撞时对驾驶员造成二次伤害，推广效果较差。W-HUD（Windshield HUD）作为 C-HUD 的升级方案，直接通过前挡风玻璃作为投影介质来反射成像，有效解决了 C-HUD 的部分安全隐患，并且在投影范围、投影内容和投影质量等维度均有所提升，是当前技术节点的主流方案。根据佐思车研数据统计，2020 年 1-11 月 HUD 装配量（以 W-HUD 为主）达到 52.2 万台，较 2019 年同比增加 87.7%；其中，40-50万区间高档车型 HUD 装机量同比大幅增长近 23 倍。图1：以前置树脂板作为投影介质的 C-HUD图2：以前挡风玻璃作为投影介质的 W-HUD资料来源：汽车之家资

11、料来源：汽车之家请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明4/27中小盘主题图3：座舱电子及 HUD 显示单元技术不断升级背景下，HUD 开启量产上车之路2019.1-11月装配量（万辆）2020.1-11月装配量（万辆）同比变化2520151052500%2000%1500%1000%500%0%20.313.913.39.45.65.13.71.70.51.20.41.22.30.10.80.40 00-500%数据来源：佐思汽研、开源证券研究所在汽车智能化背景下，传统 HUD 解决方案无法满足智能座舱与 ADAS 功能的展示需求，具备沉浸式体验的 AR-HUD 将成为最终解决方案。C-HUD

12、 和 W-HUD 虽一定程度上解决了驾驶员在驾驶过程中需低头查看车辆信息而导致的盲驾安全隐患，但其本质仍是中控和仪表信息的简单迁移，并且由于投影尺寸有限，因而无法承载智能汽车中智能座舱和 ADAS 相关信息的展示需求。相比较而言，AR-HUD 通过结合虚拟现实技术，以自然的距离将相关信息叠加至实物之上，整体成像尺寸更大、质量更高，不仅可以充分融合智能座舱及导航指示、车道偏离告警（LDW）、自适应巡航控制（ACC）指示灯等 ADAS 相关功能，同时亦可为驾驶员带来沉浸式的体验，有望成为未来车载 HUD 的最终形态。图4：将车况、ADAS 等多重信息叠加在实物上实时显示的 AR-HUD资料来源：松

13、下官网请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明5/27中小盘主题表1：C-HUD 因安全问题逐渐被淘汰，W-HUD 是当前技术节点过渡产品，AR-HUD 是未来趋势C-HUDW-HUDAR-HUD效果使用增强投影面，通过数字微镜元件生成图像元素，同时成像幕上的图像通过反射镜最终射向挡风玻璃解决使用体验不佳、可融合信息量较少问题算法软件处理后，经由投影仪投射 算法软件处理后，由投影仪投射至原理至前置树脂镜片经 PUV 处理的前挡风玻璃出现/升级原因解决低头次数多等安全问题解决发生碰撞二次伤害问题显示区域成像距离成像大小分辨率前置树脂玻璃1.7m1.9m前挡风玻璃前挡风玻璃2.1m2.5m2.6m8

14、m6 寸8 寸7 寸12 寸9 寸75 寸480*240800*480480*240/800*480光机方案大多基于 TFT-LCD 投影技术大多基于 DLP 投影技术（1）实用性较高：投影范围相对较大，投影内容增多，可显示车况、车速、部分 ADAS 信息；（2）科技感一般：2D 显示，与智能汽车科技感追求不符；（3）技术要求颇高：要根据挡风玻璃尺寸和曲率去适配高精度非球面反射镜。DLP 仍是主流，LCoS 有望实现自主（1）方便：不用对玻璃进行改造；（2）实用性低：成像区域小、显示内容有限，仅有车道显示、车速、简单导航信息；（1）实用性高：投影范围大。可以显示和标注远处信息，实现 3D 增强

15、现实，可投影信息量大、质量高；特点（2）实时性：通过 AR 将实景和车载功能完全融合，实现实时导航、实时报警，更加安全；（3）安全性低：镜片与玻璃有色差，影响安全驾驶；装置在仪表上方，碰撞时可能产生二次伤害。（3）成本高，技术难关多。资料来源：盖世汽车研究院、开源证券研究所1.2、座舱智能化引发交互革命，AR-HUD 将为人车交互新窗口汽车智能化背景下，人车交互方式革命升级，AR-HUD 有望成为人车交互新窗口。目前，汽车正从以往单纯的“以车为中心”的出行工具转变成“以人为中心”的“移动第三空间”，未来将成为继智能手机之后又一全新移动终端。同时，随着语音识别、人脸识别等技术的快速发展，人车交互

16、的方式也将在此进程中不断升级。传统的人车交互方式为驾驶员通过点击或滑动中控和仪表屏幕来输入生理信号，而随着座舱内智能化功能的快速发展，通过声音、手势等方式进行情感式人车交互将成为新趋势。在此背景下，以前风挡为显示界面的 AR-HUD 则有望凭借更大的显示尺寸以及更优的沉浸式体验逐步替代中控及仪表，成为人车交互的新窗口。同时，在新的人车交互方式下，AR-HUD 有望成为汽车新的流量入口，重塑智能座舱硬件生态。成本下降、技术升级的背景下，整车厂纷纷加码，AR-HUD 正迎来快速量产上车。请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明6/27中小盘主题图5：汽车智能化背景下，AR-HUD 有望成为人车交互新

17、窗口资料来源：松下官网1.3、新老造车势力抢滩布局智能汽车，AR-HUD 放量在即新老造车势力抢滩布局智能汽车，AR-HUD 有望凭借直观的科技感率先上车。近年来，在特斯拉的引领之下，全球汽车产业正迈向智能化升级之路。国内视角来看，不仅有蔚来、理想、小鹏等造车新势力相继发布多款高端智能化车型，亦有传统车企亦纷纷推出高端智能车品牌，如上汽智己、北汽极狐、东风岚图、吉利极氪等。不过，智能汽车行业当前仍处于发展初期，智能化产品整体成本较高，因而智能汽车的品牌往往定位于高端领域，平均售价均在 30 万以上。因此，面对较高的智能汽车定价，能否让消费者直观的感受到其科技感与未来感，并为新科技而买单，将显得

18、格外重要。而 AR-HUD 即兼具科技感与实用性，将导航、ADAS 等信息精确地结合在实时交通路况中，将胎压、速度、转速等信息投射到前挡风玻璃上，并且可以结合眼球追踪，实时感知瞳孔和凝视位置，为驾驶员提供更精确的信息定位。因此，我们认为在汽车产业智能化升级的过程中，AR-HUD 将逐步率先实现量产上车。目前，长城摩卡、大众 ID4、奥迪 Q4 e-tron 等已相继宣布将搭载 AR-HUD。表2：已有奔驰 S 级、大众 ID.4、长城摩卡等车型配置 AR-HUD品牌车型配置比例具体车型经销商报价89.08 万2021 款 奔驰 S 级 S 400 L 商务型（选配 12800 元）2021 款

19、 奔驰 S 级 S 400 L 豪华型2021 款 奔驰 S 级 S 450 L104.98 万114.98 万124.98 万180.98 万24.29 万27.99 万26.89 万27.29 万奔驰S 级低配选配，高端标配2021 款 奔驰 S 级 S 450 L 4MATIC2021 款 奔驰 S 级 S 500 L 4MATIC2021 款 ID.4 CROZZ 曜夜首发两驱版2021 款 ID.4 CROZZ 高性能 PRIME 四驱版2021 款 ID.4 X 劲能四驱抢鲜版2021 款 ID.4 X Prime 劲能四驱版ID.4 CROZZID.4 X高端车型配置高端车型配置

20、一汽大众奥迪Q4 e-tron斯柯达明锐 Pro主推车型尊贵版配置2021 款 明锐 PRO TSI280 DSG 旗舰版15.79 万请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明7/27中小盘主题品牌车型配置比例具体车型经销商报价2021 款 摩卡 2.0T 两驱特浓版2021 款 摩卡 2.0T 四驱特浓版2021 款 摩卡 2.0T 两驱特醇版2021 款 摩卡 2.0T 四驱特醇版中高端车型配置，最低配车型搭载的普通的W-HUD 抬头显示长城摩卡预售价 17.98-22.08 万WEY玛奇朵计划配置一汽红旗EHS9顶配车型配置2020 款 红旗 E-HS9 旗领 四座版72.98 万资料来源

21、懂车帝、汽车之家、开源证券研究所图6：AR-HUD 科技感十足，将 ADAS 功能与 AR 完美结合资料来源：车萝卜、开源证券研究所2、DLP 为 AR-HUD 主流方案，全息光波导为当前技术突破点2.1、AR-HUD 原理：三次光学反射，FOV 和 VID 为重要影响参数AR-HUD 原理为三次光学反射，其核心构件包括图像生成单元、光学零件及上盖。整体来看，AR-HUD 的呈像原理为三次光学反射：首先，由图像生成单元（PictureGeneration Unit，PGU）产生亮度以及图像，并投射在折叠镜（平面或非球面）上做第一次反射。其次，图像在折叠镜反射以后再在可旋转镜（AR-HUD 增

22、强面）上进行放大，并经过杂光阱射出。最后，射出的图像在挡风玻璃上进行第三次反射至驾驶员眼中，虚像则呈现在驾驶员前方两米甚至更远的地方。分拆结构来看，AR-HUD的核心构件包括图像生成单元（PGU）、光学零件以及上盖三部分。（1）图像生成单元：包含 LED 光源、显示屏组合（光机）等，是 AR-HUD 中具有决定性作用的元器件，直接决定产品的参数、显示效果和成本。（2）光学零件：包含折叠镜（平面或非球面）、可旋转镜（非球面，AR-HUD 增强面）等，其中折叠面镜（第一次反射）和增强面（第二次反射）等单元之间的光路设计方案直接决定 HUD 体积的大小，这也是 AR-HUD 的技术难点之一。（3）上

23、盖：主要包含杂光阱和炫光阱。由于 HUD一般置于仪表前方，用于美化 HUD 设计的同时反射部分太阳光，防止阳光倒灌而造成光机温度过高。请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明8/27中小盘主题图7：AR-HUD 原理为三次光学反射图8：AR-HUD 核心组件包括 PGU、光学零件及上盖资料来源：大陆集团官网资料来源：大陆集团官网FOV 和 VID 是影响 AR-HUD 视场的重要参数。其中，FOV（Field of view，视场角）是以驾驶员眼睛为中心到虚像的水平和垂直边缘所呈的角度；VID（Virtual imagedistance，虚拟映像距离）则是指人像到虚像的水平距离。此外，FOV 和

24、 VID 对 HUD感知体验亦存在较大影响：（1）影响视场大小，FOV 通过影响水平角度覆盖更大的车道范围，通过影响垂直角度覆盖更远的距离；（2）缓解视觉疲劳，VID 越大，虚像距离越长，可以大大减少眼睛疲劳；（3）贴合重影问题，增大 VID 可以不依赖楔形角的设计在视觉上消除重影。根据德州仪器仿真测算，当 VID 大于 6m 时，真实环境与图像可以较好的贴合，当 VID 增至 13m 时，肉眼便无法再感知到重影，挡风玻璃不需要楔形膜，可以降低成本。图9：FOV&VID 对 HUD 感知体验影响显著图10：FOV&VID 与 HUD 性能正相关，AR-HUD 最佳资料来源：德州仪器官网资料来源

25、德州仪器官网2.2、AR-HUD 技术：主流为 DLP，华为入局 LCoS 旨在实现自主进一步来看，HUD 根据其中光机投影技术路线的不同，可分成 TFT-LCD、DLP、LCoS等三种方案。其中，TFT-LCD 技术成熟且成本较低，在 W-HUD 中广泛应用；DLP性能优秀且可以防止阳光倒灌，被认为是 AR-HUD 的首选方案；LCoS 则可摆脱 DLP受德州仪器（TI）知识产权垄断而无法实现定制化的局限，在华为入局后倍受关注。表3：三种主流投影技术方案对比：TFT-LCD 成熟、LCoS 性能优秀、DLP 适用复杂场景TFT-LCDLCoSDLP原理将白光光源用棱镜分为红、绿、蓝 基于反

26、射式的微型矩阵液晶显示技术，基于数字微镜单元（DMD）的投影技术，三色，经过液晶单元，达到投影的 光源发出的光从微型器件中反射出来，DMD 就相当于一个数字光开关效果并最终通过透镜进行投射采用厂商主流 W-HUD 方案华为、一数科技等，用于 AR-HUD主流 AR-HUD 方案，华阳、大陆、泽景请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明9/27中小盘主题TFT-LCDLCoSDLP电子、未来黑科技等温控较差，不能扩散，温升快，峰值负 华为基于 LCoS 的 AR-HUD 可以避免 较好，DLP 有扩散片，将阳光扩散后温载是 DLP 的三倍，温升速度是 DLP 阳光倒灌，且在强光下仍可工作的 6 倍

27、升较慢分辨率亮度一般低高高高高对比度成本一般低廉高一般高高较高一般成熟度低资料来源：雷锋网、开源证券研究所2.2.1、TFT-LCD：技术成熟、成本可控，但耐温性、亮度及清晰度有限TFT-LCD 路线的优势在于技术成熟、成本可控、色彩分布可靠，可广泛应用于W-HUD 之上；劣势在于耐温性、亮度及清晰度等有限。薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）是一个电信号控制的光开关装置，由 LED 背光源（背光模组+灯管）、TFT 基板（薄膜晶体管+储存电容+ITO 电极）、液晶、彩色滤光器基板、偏光板等组成。LED 背光源发光后，TFT 基板上的薄膜晶体管产生电压，电压高低可以控制位于两片透明导电铟锡氧

28、化物(ITO)电极之间的液晶排列方向，而液晶的排列方向与光线的穿透量有关，进而造成画素的亮暗程度不同，即灰阶。经过 TFT 液晶单元后，显示屏上显示的图像开始进行反射，并最终投射到挡风玻璃上。TFT-LCD 技术，优势在于：（1）技术成熟，在汽车领域引入新技术，生命周期非常重要，车辆中安装的任何显示器都需要提供 7 到 10 年的生命周期，TFT 显示技术现已出台了多项关于其性能和使用寿命方面的监管法规；（2）色彩分布可靠，在投影过程中，可以轻松调整和校准显示器，因此可以确保 HUD 投影中以准确、明亮且美观的方式呈现信息。劣势在于：（1）亮度输出不够，TFT 方案中，应对 HUD 创建足够明

29、亮的图像投射所涉及的各种环境光条件有限，为了增加高度输出，必须增大设备功率，而这会导致色度精度偏离所预期的分布；（2）温升较快：TFT 透过率低，大部分热量会被吸收，致 TFT HUD 温升过快，最高工作温度仅 105 度，在高温或阳光直射环境下，可能无法正常工作；（2）视场有限、清晰度有限：根据 TFT 的尺寸或合成单元的分布法则，无法形成较大视场。图11：TFT 技术本质是一个电信号控制的光开关装置图12：TFT 显示屏上的显示图像通过多次反射最终成像资料来源：群创光电资料来源：宝马官网请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明10/27中小盘主题2.2.2、DLP+漫射屏：分辨率高、成像效果

30、逼真，为当前 AR-HUD 主流成像方案DLP 投影技术的核心在于 DMD 芯片，该项技术由德州仪器发明并掌握专利。DLP（Digital Light Processing）是基于数字微镜单元（Digital Micromirror Device，DMD）的投影技术，核心在于其中的 DMD 芯片。DMD 芯片是一种可实现空间光调制的光学微机电系统，包含了数百万个微小的铝制镜片，每一个镜片对应一个像素，镜片的多少决定了显示分辨率的高低。LED 光源在发出光线后，经 DMD 芯片反射形成图像，随后图像再被投影至漫射屏（表面有扩散膜的成像面）并放大后投射至折叠镜。同时，由于 DLP 投影技术高度依赖

31、 DMD 芯片，而该技术由德州仪器发明并掌握专利，因此 HUD 厂商只能通过采购德州仪器芯片或直接购买其模组使用。图13：DLP HUD 原理：PGU 将图像投影在漫射屏上资料来源：德州仪器官网、开源证券研究所DLP 投影技术在温度控制领域存在显著优势，可有效解决阳光倒灌问题、提升投影清晰度，但短期内整体成本较高。HUD 在工作的过程中对成像单元的耐温性具有较高要求。一方面由于在投影过程中为保证投影画面足够清晰，光源本身会产生较大的热量（HUD 每生成 1 万 nits 亮度的虚像，对应光源需要生成 40 万 nits 的亮度）。另一方面，随着 FOV 角度的不断增加，HUD 成像视角不断拓宽

32、的同时也会引起阳光倒灌，从而导致成像面板温度快速上升，甚至设备因温度过高而烧掉。相较于 TFT方案，DLP 方案在温度控制领域具备显著优势。在 TFT 方案中，阳光倒灌后，能量均被黑色、透光率极低的 TFT 面板吸收，因而局部温度升高较快。而在 DLP 方案中，PGU 成像面是表面具有扩散膜的漫射屏（相当于一个扩散器），所以当阳光倒灌后，能量大都被漫射掉，整体温升速度较慢。根据德州仪器实验数据统计，TFT 方案的温升速度是 DLP 的 6 倍，在相同条件下，DLP 成像面温度升高 34 摄氏度，TFT 显示屏则升高了 190 摄氏度，远超过其正常工作范围。此外，较高的耐温性亦保障了DLP 方案

33、中高亮度光源的正常工作，从而具备更加清晰的投影效果。不过，从成本角度而言，由于 DLP 投影的是整个平面，为了提升成像效果，需要针对不同的挡风玻璃订制高精度的反射非球面镜，这也直接导致 DLP 方案整体成本较高。请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明11/27中小盘主题图15：TFT 技术温升速度是 DLP 技术的 6 倍图14：DLP 技术下阳光直射后，能量可经扩散膜扩散资料来源：德州仪器官网资料来源：德州仪器官网2.2.3、LCoS：华为入局，旨在打造可定制化的高性能光机LCoS 为 LCD 与 CMOS 集成电路有机结合的反射型新型显示技术，是目前 AR-HUD的小众技术路线。LCoS（

34、Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶）可视为 LCD 的一种，传统的 LCD 是做在玻璃基板上，LCOS 则是做在硅晶圆上。LCoS 结构中液晶分子填充于上层玻璃基板和下层金属反光层之间，金属反光层和顶层 ITO 公共电极之间的电压共同决定液晶分子的光通性能并展现出不同的像素灰阶，而显示驱动电路直接在硅基板上完成制备。同时，为了避免入射光对硅基板内部晶体管照射形成光生载流子，影响驱动电路性能，通常在电路走线层和金属反光层之间添加一层金属遮光层，实现对入射光的屏蔽目的，导向层可以确定液晶分子的有序排列。LCoS 的显示原理是通过施加在液晶层像素两端电压大小来影响液晶分子的

35、光通性能，进而决定该像素的显示灰阶。具体而言，当液晶层像素的外加电压为零时，入射光经过液晶层后将不发生偏振并经过 PBS 棱镜沿原光路反射回来（图 17 中为 S 光）。此时光线不进入投影光路，即此时不进行成像。相反，当液晶像素存在外加电压时，入射光经过液晶层后将发生偏振，并经过 PBS 棱镜发射至投影光路（图 17 中 P 光）并在屏幕上显示成像。此外，为优化成像效果，目前，市场上主流 LCoS 成像方案均采用三片式 LCoS 光机，即由激光光源发出白色光线，通过分光系统系统分成红、绿、蓝三原色的光线，而每一个原色光线照射到对应的反射式 LCOS 芯片上，系统通过控制 LCOS 面板上液晶分

36、子的状态来改变该块芯片每个像素点反射光线的强弱，最后反射的光线通过必要的光学折射汇聚成一束光线，经过投影机镜头照射到成像面上，形成彩色的图像。请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明12/27中小盘主题图16：LCoS 通过液晶层来进行反射图17：三片式 LCoS 光机机构资料来源：微纳电子与智能制造、开源证券研究所资料来源：电子发烧友LCoS 技术方案成像效果可观、并且可摆脱 DLP 技术受限于 TI 专利的问题，但短期内量产难度较大。LCoS 的优势具体可分为：（1）光利用效率高、像素更为平滑、画面更为自然：由于 LCoS 的晶体管及驱动线路都制作于硅基板内，位于反射面之下，不占表面面积，所

37、以仅有像素间隙占用开口面积，因此在 LCoS 方案下画面中的像素栅格结构几乎不可见，光利用率达到 40%以上。相对于 DLP 方案，LCoS 成像像素边缘将更加平滑，画面更为自然；（2）核心技术可自主掌控：LCoS 光机技术被诸多厂家所掌握，避免了 DLP 技术是德州仪器独家专利问题；（3）避免阳光倒灌：LCoS结构中的反光层和硅基板电路之间具有一层金属遮光层，可以有效防止阳光倒灌。不过，LCoS 方案目前量产仍较为困难，主要系 LCoS 芯片对封测技术要求较高，工艺上需将 ITO 玻片与 CMOS 基板贴合并灌装液晶，因而目前仅有部分工程试验 HUD产品采用这一技术。随着华为在 HI 发布会

38、上首次发布基于 LCoS 技术的 AR-HUD 产品，该方案迅速进入大众视野，未来随着 LCoS 技术的不断突破升级，该方案有望凭借其优秀的性能以及技术可自主掌控的独特优势被 HUD 厂商所采纳。图18：一数科技 AR-HUD 的 PGU 采用三片式 LCoS 光机资料来源：一数科技2.3、AR-HUD 未来：以面积换体积，全息光波导为下阶段技术突破点基于全息光波导技术的 AR-HUD 以面积换体积，成为解决体积过大、实现“轻装上阵”的重要技术路径，预计最快将于 2023 年量产。AR-HUD 体积较大，因为其对视场要求很高，为了实现更广的 FOV，要求第二级非球面反射镜尺寸足够大，这直接请务

39、必参阅正文后面的信息披露和法律声明13/27中小盘主题导致 HUD 体积增大至 20 升左右，从而一定程度上成为 AR-HUD 量产上车道路上的阻碍。全息光波导技术是基于衍射光学的技术方案，仅在挡风玻璃上安装全息膜即可实现投影，在体积上拥有较大优势。其原理是利用贴附在光波导表面的体全息光栅，打破了全反射的界面规则，并由此改变光信息传播的方向和能量，进而引导光信息从波导内部传输到人眼，这样光从光波导片传播出来无需经过三次反射便可直接输出放大的投影图像，可以节省两级反射镜的空间。根据布谷鸟科技数据统计，反射镜型的 AR-HUD 有 22 升的体积，传统 W-HUD 体积也有 4-6 升，而基于全息

40、光波导技术的 AR-HUD 仅需 2.4 升，且因为取消了复杂精密的两级反射，成本也有所降低。可以看到，光波导片部件需求的主要是面积，不是体积，而仪表板内较薄的面积空间远比体积空间容易满足。此外，全息光波导技术和成像技术无关，无论是TFT 技术方案还是 DLP 或 LCoS 技术方案都可以采用。目前，已有不少头部厂商都展开了该技术的预研工作，如华阳集团正积极推进光波导、全息膜的预研工作，大陆集团和 DigiLens 联合打造的光波导 AR-HUD 预计最快在 2023 年左右实现量产。图19：全息光波导技术通过体全息光栅改变光信息传播的方向和能量资料来源：开源证券研究所图20：传统光学 HUD

41、 需经过多次反射，体积硕大图21：基于光波导的 HUD，以面积换体积资料来源：德州仪器官网资料来源：德州仪器官网3、AR-HUD 放量在即，国内厂商将大有可为3.1、国内 HUD 市场空间测算：翻倍式增长，2025 年有望达到 290 亿元乘用车销量：根据乘联会预测，随着“新四化”成为汽车产业发展的新机遇，2021年起中国汽车市场将呈现缓慢增长态势，未来五年汽车市场将会稳定增长，预计 2021请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明14/27中小盘主题年汽车销量增长 4%左右，乘用车销量增长 7.5%，并预测到 2025 年，汽车销量有望达到 3000 万辆。基于此，我们预计 2025 年乘用车

42、销量有望达到 2521 万辆。渗透率：根据佐思汽研，2020 年前 11 个月 HUD 新车装配量 52.2 万台，同比增长87.7%，其中合资品牌装配量 41.5 万台，同比增长 66%；自主品牌装配量 10.6 万辆，同比增长 280.5%，自主品牌装配量增长迅猛，装机意愿更为强烈。同时，根据盖世汽车研究院预计 2025 年国内乘用车 HUD 渗透率将超过 40%。基于此，我们预计 2025年自主品牌 HUD 装配率将达到 52.1%，合资品牌 HUD 装配率达到 40.4%，整体渗透率达到 45.6%。HUD 平均单价：根据佐思产研，2020 年 W-HUD 的平均价格为 245 美元，

43、C-HUD的平均价格为 38 美元，考虑到现阶段 W-HUD 为市场主流产品，我们测算 2020 年HUD 的整体平均单价为 1950 元（假设 2020 年 C-HUD/W-HUD/AR-HUD 占比分别为 20%/75%/5%）。但是随着 AR-HUD 技术逐渐成熟，多款产品预计于 2021 年量产，其中华阳集团的基于 DLP 技术的 AR-HUD 已经于 2021 年第四季度量产，锐思华创的 AR-HUD 产品已经与主机厂签署千万级技术定点开发项目，预计于 2021 年完成装车，而 AR-HUD 的整体平均单价明显高于 W-HUD。基于此，我们预计 2025 年HUD 整体平均单价有望受

44、益于 AR-HUD 的放量，达到 2525 元（假设 2025 年C-HUD/W-HUD/AR-HUD 占比分别为 1%/60%/39%）。市场空间：我们预计 2025 年国内 HUD 市场空间可达到 290 亿元，2020 年-2025 年复合增长率高达 92.1%。表4：预计 2025 年国内 HUD 市场空间可达到 290 亿元，2020-2025 CAGR 高达 92.1%20192,07020201,9292021E2,0742022E2,1772023E2,2862024E2,4011,0081,39228.7%24.7%26.4%6332025E2,5211,1091,41252

45、1%40.4%45.6%1,149183乘用车销量(万）自主品牌销量（万）合资品牌销量（万）自主品牌装配率合资品牌装配率整体渗透率7846887478279141,2860.4%2.1%1.5%301,2411.7%3.6%2.9%571,3273.9%5.7%5.0%1041,3508.7%9.2%9.0%1971,37215.8%15.1%15.4%352国内 HUD 装机量（万）C-HUD ASP(RMB)占比30025022521420319380%2,00020%10,0000%20%2,00075%8,0005%15%1,80080%6,8005%10%1,71075%5,780

46、15%2,171435%2%1%W-HUD ASP(RMB)占比1,62570%5,20225%2,448861,54365%1,46660%AR-HUD ASP(RMB)占比4,68233%4,21439%HUD ASP(RMB)国内 HUD 市场空间（亿元）6401,950111,814192,5521622,5252902数据来源：乘联会、佐思汽车研究、新思界产业研究中心、开源证券研究所3.2、HUD 产业链：上游多被国外垄断，关注中游国产 HUD 集成厂商HUD 产业链包括上游零部件供应商，中游 HUD 集成厂商以及下游的整机厂和后市场。（1）上游零部件中 PGU 是核心，尤其是光机还

47、未完全摆脱对国外的依赖，例如DLP 投影成像技术所使用的核心 DMD 芯片，完全由美国德州仪器垄断；LCOS 芯片掌握在索尼和 JVC 手中，近年刚刚由惠新辰实现国产突破，但与国外高端产品仍存请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明15/27中小盘主题在较大的差距；TFT-LCD 显示屏技术较为成熟，国内外厂商都能实现量产，国外代表厂商是日本京瓷、日本 JDI，国内代表厂商是天马微电子、香港信利、京东方等。（2）中游 HUD 集成厂商中，外资厂商目前占据市场大部分份额，国内厂商正逐渐崛起。HUD 集成厂商中，海外厂商起步较早，主要以日本精机、德国大陆集团、日本电装、伟世通、Pioneer 等传统

48、 Tier1 为主。但近年来，国产厂商作为“新势力”逐渐崛起，代表厂商包括具备相当光学人才储备的 Tier1 华阳集团，进军智能汽车蓝海的科技巨头，如华为、百度等，以及一众初创企业，如江苏泽景电子、未来黑科技、京龙睿信等。（3）下游是面向前装的整机厂以及部分汽车后市场。整体来看，HUD渗透率在前装市场仍然较低，根据前文中我们测算，2020 年 HUD 在国内渗透率仅为 2.9%左右。其中，合资品牌中丰田、别克、本田在 2020 年位列 HUD 装机量前三名，自主品牌中红旗、吉利、领克等位列前三，而 2021 年将有长城汽车多个子品牌陆续搭载 HUD。整体来看，HUD 行业整体正刚刚兴起，产业链

49、上游的高端光学零部件大多被国外厂商所垄断，国内零部件厂商短期内难以突围；但在中游的集成领域国内厂商正逐渐崛起，未来有望充分受益于海内外汽车智能化升级浪潮。表5：HUD 产业链全梳理代表企业TFT-LCD 显示屏索尼、爱普生、京东方、天马微电子、友达光电、奇美电、夏普、日立、三星等德州仪器、水晶光电等光机DLPPGULCOS索尼、JVC、惠新辰、华为、水晶光电、一数科技等光源欧司朗、STANLEY、日本日亚化学、腾景科技等挡风玻璃福耀玻璃、日本板硝子、法国圣戈班、日本旭硝子、康宁等舜宇光学、Jenoptik、富兰光学、水晶光电等光学镜上游自由曲面光波导面舜宇光学、三极光电、歌尔股份、汇能光电、华

50、为、幻界科技等长信科技、歌尔股份、利达光电、腾景科技、TPK、舜宇光学、华为等舜宇光学、炬光科技、驭光光电、贝迪中国、科思创等康得新、BVT、SKC、科思创、SMK、龙腾光电、松下等万华化学、LG、科思创、金发科技等光学零件光学镀膜匀光片光扩散膜高性能塑料楔形膜伊士曼、积水化学、华阳多媒体、怡利电子等华阳集团、华为、百度、江苏泽景、未来黑科技、京龙睿信、点石创新、水晶光电、衍视科技、僵程科技、锐思华创、一数科技等HUD 国产厂商中游厂商外资厂商日本精机、大陆集团、日本电装、台湾怡利、伟世通、Pioneer 等长城汽车、长安、红旗、吉利汽车、领克、几何汽车、奔腾、东风启辰等丰田、别克、本田、马自