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自动驾驶产业链全梳理,这些公司已布局

互联网+ 朱梅胤 零壹财经 2021-09-18 阅读:11943

关键词:智能汽车小米汽车自动驾驶特斯拉图森未来

自动驾驶产业链长,“感知-决策-执行”构成上游产业通路。

第三届世界新能源汽车大会于9月15日在海南开,多位专家在探索汽车电动化、智能化、共享化协同发展的有效路径,推动汽车产业转型升级进行了多方面讨论。特斯拉CEO埃隆·马斯克9月17日上午在会上通过视频发言时表示,中国的车企在智能电动车上很有竞争力。对于自动驾驶的未来,通过视觉神经网络实现,发展前景良好。

自动驾驶是人工智能技术落地的最大应用场景之一,智能汽车可能会成为继智能手机之后,未来另一大互联终端,深刻改变社会形态。

当前,传统汽车产业已经进入服务平台转型时期,自主创新、融合开放已经为产业链发展主要命题。2020年开始,主流车厂预计将陆续推出L3及以上自动驾驶量产车辆,自动驾驶产业有望进入黄金发展期。

在当下,自动驾驶已经发展到哪一个阶段?自动驾驶产业链以及核心的技术是什么?

一、自动驾驶正值快速变革期,未来将进一步爆发

自动驾驶最早可追溯到上世纪90年代美国军事领域,2012年谷歌获得了美国首个自动驾驶车辆许可证,便开始进入产业化。2017年英特尔以153亿美元收购视觉ADAS提供商Mobileye为标志事件,全球进入了供应链整合期。

我国自动驾驶在近几年也进入到高速发展阶段,2020年3月,中国工业和信息化部发布的《汽车驾驶自动化分级》标准,基于驾驶自动化系统能够执行动态驾驶任务的程度,汽车自动化驾驶被分为6个等级。

表1 汽车驾驶自动化分级

资料来源:中国工业和信息化部、零壹智库

全球自动驾驶正处于L2向L3级别转变的阶段,目前产业整体依旧处在爆发初期。随着半导体技术的提升、电动化和智能化普及以及技术成本的降低,自动驾驶市场将得到广泛发展,高级别自动驾驶产品量产也正加速落地。

图1 自动驾驶市场规模及预测

数据来源:IDC、零壹智库

整体来看,当前市场中大规模量产的车型(新能源与传统燃油车型)仍为L2+级自动驾驶系统,并且L2级占据了当前大部分的市场增长空间。另一方面,由于L3级别驾驶对于目标和事件的响应将完全交付于系统决定,出于的安全方面的考虑,L3级别目前仍不能达到量产级别。

从全球主要国家对自动驾驶推进进程来看,目前均处于法律监管不断优化、政策持续更新的状态,且有望在2025年前后达到L4级高度自动驾驶的目标。

欧盟于2018年颁布《通往自动化出行之路:欧盟未来出行战略》,表示2025年要结合V2X(车路协同)达到L4自动驾驶系统;2030年达到L5完全自动驾驶系统。中国2020年11月份发布《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》,争取2025年实现高度自动驾驶汽车实现限定区域和特定场景商业化应用,2035年实现高度自动驾驶汽车实现规模化应用的目标。截至2020年2月,美国至少有41个州和哥伦比亚特区已审议与自动驾驶汽车相关的立法。

二、产业链长,“感知-决策-执行”构成上游产业通路

自动驾驶功能的实现需要汽车制造商、零部件供应商、车载计算平台开发商、出行服务供应商等多方主体参与,因此产业链较长。

其中上游包括感知层、决策层和执行层。中游为平台层,包括整合的智能驾舱平台、自动驾驶解决方案以及传统的车联网TSP平台;下游主要为整车厂和第三方服务。

而感知、决策、执行是构成自动驾驶最重要的三大系统。通过感知层识别车辆周围环境信息,以此为基础经过高算力计算中心做出相应的优化措施,再通过执行层对车辆行驶进行反馈,从而形成智能驾驶通路。

1.感知层:摄像头或激光雷达形成两极格局

感知是实现自动驾驶极为重要的一环。作为汽车的“眼睛”和“耳朵”,只有在准确识别周围的环境和路面信息时,才能给予车辆正确的反馈。当下主流的环境感知设备有摄像头、超声波雷达、毫米波雷达以及激光雷达等。

表2 车辆传感器功能及能力对比

资料来源:东吴证券研究所、零壹智库

从特点来看,不同传感器各有优劣,适用场景的侧重也各有不同。目前主流方案都是以多传感器融合为主,但存在两种不同路径:一种是以特斯拉、Mobileye为典型代表,通过摄像头为主,毫米雷达为辅的视觉方案。一种是以激光雷达主,其他雷达和摄像头为辅的方式,是目前市面上大多数智能驾驶车企采取的解决方案。

关于视觉主导和激光雷达主导的方案,不同的车企有不同的看法。2021年5月特斯拉在不使用激光雷达的前提之下宣布取消北美版2021款Model 3和Model Y的毫米波雷达,成为了视觉主导方案的绝对践行者,这种方案硬件成本相对较低,但是对算法和云端的要求很高。而国内自主品牌蔚来(NIO.N)、小鹏(XPEV.N)等所搭载的是以激光雷达为主的方案,具备安全冗余的优势,并能在一定程度上弥补算法的不足,但是硬件成本较高。

在车载传感器这一领域,除了博世、法雷奥、索尼、Waymon等知名车载传感器供应商外,国内企业在这一产业链中也有着一定的建树。

表3 中国部分在摄像头与雷达领域所涉及的企业盘点

资料来源:零壹智库

此外,高精地图作为自动驾驶的整体规划者,也是感知层面不可或缺的一部分,他能弥补摄像头和雷达因距离过远效果缺失的缺陷。前高德事业部总裁韦东说,高精度地图就像自动驾驶汽车的记忆,“离开了记忆,无论眼睛和思考(摄像头及雷达) 有多么发达,还是无法对事件有全局把控”。高精地图相较于普通导航地图,不仅增加了很多与辅助驾驶相关的信息,还提高了精度,是实现自动驾驶的有力工具。

表4 中国部分具有高精地图测绘的企业盘点

资料来源:零壹智库

相较于国外几乎被Waymo和Here垄断的高精地图市场,国内市场相对宽广。国内高精地图的测绘必须要有相应的资质,行业壁垒较高。其中四维图新(002405.SZ)作为国内传统图商,技术成熟,行业优势明显。但随着大数据产业的崛起,地图测绘方式发生了些许改变,百度(9888.HK)、阿里巴巴(9988.HK)由于在数据收集层面的优势,得到了迅速的发展,目前百度已成为这一领域的头部玩家。

图2 2020年中国高精地图厂商市场份额

数据来源:IDC、零壹智库

2.决策层:行业进展明确,国产芯片加速追赶

作为智能汽车的“大脑”,将从传感器收集到的数据进行分析并提供给硬件以做出相应的执行,一般来说决策系统包括硬件平台、软件以及操作系统三个方面,而汽车芯片的发展是自动驾驶市场无法忽视的一环。

目前,随着汽车智能化水平加速提升,智能汽车对高性能大算力的芯片的需求也迅速增长,传统汽车的芯片已经无法满足当前的运算需求,MCU(单片机)正快速向SoC(系统芯片)革新。

图3 L1-L5各级别智能驾驶算力需求(TOPS)

数据来源:易观分析、零壹智库

而市场上主流的自动驾驶SoC芯片计算核心分为CPU、GPU(图像处理器)、FPGA(现场可编程逻辑门阵列)、ASIC(专用处理器)等多种,其中通用性较强的CPU+GPU和运算速度较快的CPU+FPGA均是前期较为成熟的芯片架构方案,而ASIC属于特定场景定制的芯片,通用性低但针对特定场景的每瓦功耗以及安全性更好,虽然前期开发成本较高,但CPU+ASIC未来将成为行业主流。

在芯片相关硬件厂商方面,传统汽车芯片厂商德州仪器、恩智浦等垄断的地位正逐渐被打破,更适合智能汽车的芯片厂商在这一领域得到快速发展,Mobileye、英伟达等企业崛起,国内芯片厂也抓住市场机遇、加速追赶,地平线黑芝麻智能科技等所研发的芯片也逐渐开始用于商业量产。

表5 当前自动驾驶汽车芯片主流企业及芯片信息

资料来源:东吴证券研究所、零壹智库

操作系统层面,目前有QNX/Linux/Android争夺市场,市占率较高的为QNX,但主要是由于其先发优势,并且QNX作为闭源系统,在面临Android和Linux等开源系统的挑战,操作系统市场仍有较大的竞争空间。

3.执行层:行业格局一超多强,国产企业发展可期

目前市场中L2级智能汽车主要为新能源车,与传统汽车本质的区别就在于动力能源由化石燃料变为电驱动,在控制执行上也由机械控制转变为电气控制,电气控制延迟低、精度高,但是寿命较短并且成本高,目前性价比较低。但从未来发展趋势来看,电气控制与智能汽车的相性远远优于机械控制,随着技术升级,电气控制将成为更高级别自动驾驶的必经之路。

而控制执行层的核心技术就是车辆的纵向控制与横向控制。纵向控制车辆的油门和制动,而横向控制的是车辆的转向。目前汽车的电气化升级路线主要是实现线控执行,包括线控油门、线控转向和线控制动三个方面。

线控油门目前已经较为成熟,已有较高普及率;线控转向基于技术层面和成本层面的考虑,并未完全实现纯线控,多位混合转向的模式;线控制动目前业界有EHB(电子液压制动)和EMB(电子机械制动)两种线控制动方案取代较为传统的制动模式,但成本较高,全面替代还需要一定的时间。

在整车控制执行领域由于安全性要求高,验证周期长,传统Tier1博世、大陆等优势明显,形成一超多强的垄断格局。而我国在这一领域的参与者主要为一些初创公司如伯特利、拿森电子等,规模相对较小,距离行业龙头还具有一定的差距。

表6 当前线控系统市场部分企业

资料来源:易观分析、零壹智库

而自动驾驶产业链中游主要是解决方案供应商,目前业内主流解决方案供应商包括:Waymon——L4+级自动驾驶领域的领跑者,其研发实力被公认最强;Cruise——其技术力与Waymon相当,在被通用收购后商业化能力得到提升;Mobileye——是当前L2级驾驶解决方案的先驱和视觉解决方案的主要供应商;百度Apollo——当前中国自动驾驶研发的先驱者,据零壹智库统计,百度以2000+的专利数量位列中国自动驾驶专利榜第一的位置,商业化上或将为百度带来新的增长点。

而产业下游主要为整车厂商,包括:特斯拉(TSLA.O)、图森未来(TSP.O)、蔚来(NIO.N)、理想(2015.HK)、小鹏(9868.HK)、小米(1810.HK)、吉利汽车(0175.HK)等。

END.

报告案例征集令(一)


2021年是“十四五”规划的开局之年,面对后疫情时期复杂多变的国内外经济形势,数字金融朝向合规化、智能化、纵深化方向迈进。在零售金融领域,消费金融与普惠小微金融成为聚焦点,结合零壹智库多年来的洞察研究,拟在年末发布《消费金融行业发展报告(2021)》与《中国数字化小微金融创新实践报告(2021)》。


报告案例征集令(二)


今年是我国融资租赁行业的关键一年,监管层加速整合出清空壳公司、驱动行业洗牌;融资租赁公司借助金融科技,回归服务实体经济的业务本源,为了全面摸清行业竞争格局与数字化生态体系,零壹租赁智库拟在年末发布《中国融资租赁行业年度报告(2021)》。


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