自动驾驶行业专题研究报告：十年磨一剑，FSD 迎来快速列装期

特斯拉自动驾驶技术进化将加速智驾行业发展，维持行业增持评级。 决策层推荐标的：德赛西威、科博达、均胜电子、华阳集团，受益标的经纬恒润；执行层推荐标的：伯特利、拓普集团、星宇股份、华域汽车；感知层推荐标的：保隆科技、华依科技，受益标的联创电子； 整车推荐标的：江淮汽车、理想汽车、长安汽车、比亚迪、长城汽车，受益标的赛力斯。 硬件持续升级，自研比例与性能不断提升。从HW1.0到即将上车的HW4.0，特斯拉自动驾驶硬件系统不断提升性能，算力由最初的0.256TOPS升至300TOPS+，摄像头个数与像素持续提升。纵观特斯拉自动驾驶硬件系统发展史，自研比例持续提升，视觉算法与芯片现已完全由特斯拉自主提供。 推出FSD完全自动驾驶，多次迭代引领行业发展。早期特斯拉算法依赖于Mobileye，后为实现更优秀的自动驾驶转向自研。2015年特斯拉着手于完全自动驾驶FSD功能的研发，并于2020年10月向小规模测试用户推送。FSD发布以来历经多次更新，先后实现多任务学习神经网络架构与BEV+Transformer大模型的导入等，逐步确立起行业领先地位。目前特斯拉FSD用户正持续增长，未来市场空间广阔。 FSD如能在国内落地，有望带动国内智能驾驶行业蓬勃发展。我们认为特斯拉FSD的逐步成熟与推广有望提升消费者对于自动驾驶技术的认可度，进而带动高阶智能驾驶需求增长。国内开启高阶智能驾驶试点，未来FSD如果进入国内，将成为国内其他车企自动驾驶方案强有力的竞争者，国内自动驾驶高地的角逐将愈发激烈，有利于自动驾驶行业发展蓬勃向上。 风险提示：汽车智能化发展不及预期的风险；芯片短缺的风险；汇率与贸易摩擦的风险。 1.特斯拉自动驾驶软硬件系统持续进化 历经十年，特斯拉自动驾驶软硬件系统不断进化。2013年，马斯克于推特披露特斯拉正在进行辅助驾驶系统AP（Autopilot System）的研发，特斯拉自动驾驶之路开启；2014年10月，特斯拉基于与Mobileye的深度合作，推出首款自动驾驶软硬件系统HW 1.0与AP1.0；2015年4月，特斯拉组建软件算法小组Vision，算法开发由第三方供应转向自研；2016年7月，特斯拉宣布结束与Mobileye的合作；2016年10月，特斯拉自动驾驶软硬件系统HW 2.0与AP2.0发布，计算平台基于英伟达Drive PX 2；2017年8月，特斯拉将HW2.0更新升级为HW 2.5，底层算力与冗余能力均有提升。2019年3月，特斯拉推出基于自研芯片FSD的HW 3.0，其为特斯拉发布的首个支持完全自动驾驶FSD（Full Self-Driving）功能的硬件系统；2020年10月，特斯拉向小批量早期测试者推送FSDBeta V6.0版本，FSD功能首上车；2022年11月，FSD功能全面向北美用户开放。目前特斯拉在研的最新自动驾驶硬件系统已迭代至HW 4.0，搭载FSD二代芯片，FSD经过多次进化即将升级至BetaV12.0版本（已开放员工推送）,预计不久的将来两者将正式对外发布。 图1：历经十年，特斯拉自动驾驶系统软硬件不断进化 1.1.硬件：HW1.0到HW4.0，自研比例与配置性能不断提升 HW1.0：依赖于Mobileye视觉算法与底层芯片。特斯拉首代自动驾驶硬件系统HW1.0基于Mobileye单芯片EyeQ3计算平台，算力为0.256TOPS，系统配套组件包括：1）.1个Mobileye EQ3系列前置单目摄像头，布置于后视镜附近；2）.1个博世77G Hz毫米波雷达，最远探测距离160米；3）.12个中程超声波传感器，最远探测距离5米；4.）高精度电子辅助制动与转向系统。特斯拉HW1.0基于与Mobileye的深度合作，其中底层芯片与视觉算法技术均来自于Mobileye，特斯拉仅负责多传感器融合与应用层软件开发。2014年-2016年期间，HW1.0先后列装于Model S与Model X车型。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图2：基于Mobileye视觉算法与底层芯片的HW1.0图3：HW 1.0配套组件包括摄像头、毫米波雷达等 数据来源：博客园 HW2.0：基于定制的英伟达计算平台Drive PX 2。特斯拉第二代自动驾驶硬件系统HW2.0基于定制的英伟达Drive PX 2计算平台，算力约为HW1.0的40倍，达到12TOPS。配套组件方面，HW2.0搭载8个可实现360度环视视角的120万像素摄像头，包括1个前视三目摄像头，2个后视侧面摄像头，2个前视侧面摄像头，1个后视摄像头，供应商为Aptina。此外，HW2.0与HW1.0一样，同样配置了1个博世77G Hz毫米波雷达与12个超声波传感器（由中程升级为远程）。HW2.0由特斯拉与英伟达共同开发，其中英伟达提供计算平台与开发工具，特斯拉负责图像识别算法、多传感器融合与应用层软件开发等工作。2016年10月起，特斯拉售出的所有汽车均有配置HW2.0。 图4：HW 2.0配置摄像头数量提升至8个 英伟达Drive PX 2计算平台：2015年1月英伟达推出（半）自动驾驶汽车的初始开发平台Drive PX；2016年1月英伟达在CES上推出了增强版Drive PX 2，该平台基于通用的GPU架构，可实现卷积神经网络（CNN）的应用。 图5：英伟达Drive PX 2计算平台具备深度学习优势 为实现自动驾驶性能的进一步提升，特斯拉开始自研FSD芯片。尽管英伟达Drive PX 2计算平台在当时的自动驾驶领域已处于领先地位，但特斯拉仍认为其基于通用GPU架构的设计并不能最大限度满足自动驾驶功能需求，系统运行速度还可以通过设计优化进行提升。因此，2016年特斯拉在发布HW2.0的同时开始了FSD自研芯片的开发，并陆续从AMD引入大量芯片人才。 HW2.5：冗余性与可靠性获得提升。2017年7月特斯拉对HW2.0进行更新，业内称更新版本为HW2.5。该次更新主要对系统的冗余性与可靠性进行了提升，并新增行车记录仪与哨兵模式功能。具体组件变动为： 1）.前置/侧置摄像头从RCCC滤镜换成了RCCB滤镜，摄像头的色彩分辨能力提升。2）.毫米波雷达由博世77G Hz中距离雷达替换为大陆长距离雷达ARS410。3）.计算平台增加了1个Parker处理芯片。4）.采用了双线缆通信使线控系统冗余性增强。 图6：HW2.0拥有1颗英伟达Parker处理芯片 图7：HW2.5拥有2颗英伟达Parker处理芯片 HW3.0：首次采用自研芯片，支持FSD功能实现。特斯拉HW3.0又称FSD Computer，其抛弃了HW2.5的英伟达/英飞凌（SOC+MCU）底层芯片组合，转为装载自研FSD芯片。与HW2.5相比，HW3.0在性能和成本上都有较大提升，可支持FSD功能。根据特斯拉数据，FSD算力达到144TOPS，每秒可处理图片2300张，而HW 2.5每秒处理能力仅为110张，性能提升21倍；FSD的成本相对于HW 2.5下降了20%。配套组件方面，HW3.0与HW2.5完全一致，仍采用8个可环视摄像头+1个大陆毫米波雷达+12个超声波传感器方案。结构布局方面，HW3.0将驾驶辅助硬件和娱乐系统硬件集成在同一控制器中，但电路设计未实现高度集成，两项功能分别基于独立的电路板。在HW3.0研发过程中，特斯拉负责了全套芯片设计、图像识别算法、多传感器融合与应用层软件开发等多项工作，自研比例再次提升。 图8：HW3.0首次采用自研FSD芯片，支持FSD功能 FSD芯片：FSD芯片采用三星14nm FinFET CMOS工艺，在260mm2的硅片上集成了约60亿个晶体管，组成2.5亿个逻辑门电路，芯片封装尺寸37.5×37.5mm，底座采用FCBGA设计，整体设计符合AEC-Q100汽车质量标准。FSD芯片主要由CPU、GPU和NNA（神经网络加速单元）三个计算模块，以及各种接口，片上网络等组成，其中CPU由三组四核ARM Cortex-A72架构组成，主频2.2GHz，主要用于通用的计算和任务，GPU支持16/32位浮点运算，算力为600GFlops，主要用于轻量级的后处理任务，NNA包括2个NPU（神经网络处理器），每个NPU都封装了32MB的SRAM。HW3.0中搭载了两颗FSD芯片，在行驶过程中，两颗芯片将分别对传感器收集到的数据进行独立处理，并进行结果平衡、仲裁和验证，自动驾驶功能的可靠性得到提升。 图9：FSD芯片拥有CPU、GPU、NNA等模块 图10：HW3.0中搭载了两颗FSD芯片，冗余性强 HW4.0：即将发布，配置将有较大升级。根据外媒拆解报告，HW4.0采用FSD二代芯片，预计算力高于300TOPS，内部CPU的内核从12个增加到20个，最大频率为2.35GHz，低功耗频率为1.37GHz；TRIP内核数量从2个增加到3个，最大频率2.2GHz。配套组件方面，HW4.0的主板摄像头接口为12个，其中1个为备用，即车载摄像头或由原先的8个提升至11个，前置摄像头像素也有望提升至500万。此外，HW4.0主板增加了4D毫米波雷达接口（代号Phoenix），但未配置超声波雷达。 图11：HW4.0采用FSD2.0芯片，算力大幅提升 图12：HW4.0的主板摄像头接口增加至12个 表1：由HW1.0到HW4.0，性能配置不断提升 1.2.软件：Autopilot共有三款产品，对应不同售价与功能 目前特斯拉自动驾驶软件Autopilot共有三款产品，对应不同售价与功能，分别为BAP（基础版辅助驾驶），EAP（增强版辅助驾驶），FSD（完全自动驾驶）。 BAP（BasicAutopilot）：该自动驾驶软件为特斯拉车型标配，包括自适应巡航和车道保持功能。 EAP（EnhancedAutopilot）：在BAP功能基础上增加了打灯自动变道、高速NOA、智能召唤和自动泊车等功能，非车型标配，购买方式为一次性购买，美国售价6000美元，国内售价3.2万元。 FSD（Full Self-Driving）：特斯拉为实现完全自动驾驶提供的增值软件产品，目前FSD尚未达到完全自动驾驶，但未来将通过OTA升级逐步实现。目前FSD仍处于测试Beta版本，现有功能包括EAP智驾功能与信号灯识别、市区高速领航NOA等。FSD购买方式有订阅（仅适应于美国地区）与一次性购买两种，其中订阅费用为199美元/月（未购买EAP）与99美元/月（已购买EAP），一次性购买费用为1.2万美元，国内售价6.4万元。当前国内地区虽可以购买FSD，但无法使用全部功能（仅EAP智驾功能可用），预计FSD在不久的将来落地国内。 表2：FSD不断升级带来价格持续提升，但近期有所下调 图13：特斯拉Autopilot三款产品的售价与功能不同（国内） FSD在法律层面仍属于L2+级辅助驾驶，驾驶员将承担主要事故责任。 美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）认为特斯拉Autopilot与FSD并不是完全自动驾驶技术，而属于驾驶员辅助系统，因其操作细则上明确表示驾驶员需要将双手放在方向盘上，眼睛需始终盯向路面。因此目前特斯拉汽车在美国发生交通事故时驾驶员仍将承担主要事故责任。 1.2.1.由AP到FSD，完全自动驾驶技术愈发成熟 AP1.0:特斯拉首款自动驾驶软件。2014年10月，AP1.0与HW1.0一同上车，其核心视觉算法来自于Mobileye，智能驾驶等级为L2，具备OTA持续升级能力。2014年-2016年期间，特斯拉AP1.0不断进化，先后增加车道保持、速度提示、自适应巡航、防碰撞预警、自动转向、侧方位泊车、自动出库等功能。 表3：2014年-2016年期间特斯拉AP1.0不断进化 与Mobileye分道扬镳，特斯拉自研之路开启。经过一段时间合作，特斯拉逐渐意识到Mobileye的算法十分依赖于自身拥有的行车大数据，而Mobileye却无法满足特斯拉对于自动驾驶算法快速迭代的要求，这就使得特斯拉进行算