智能驾驶研究框架（三）：特斯拉专题

证券研究报告 智能驾驶研究框架 （三）特斯拉专题 分析师杨烨 SAC证书编号：S0160522050001 联系人王妍丹 发布日期：2024年2月23日 智能驾驶研究框架：（三）特斯拉专题 特斯拉的自动驾驶之路分为三个阶段，目前已经进入全面自研阶段，从底层硬件到上层软件做到全面自研。特斯拉为智能 驾驶行业带来的技术革新主要包括： ①影子模式，为特斯拉现实数据获取打基础。 ②HydraNet，重构自动驾驶目标检测网络结构，提升算法效率。 ③BEV+Transformer，通过BEV升维采集后的2D图像，形成车辆自身坐标系。 ④占用网络，在BEV基础上补充了物体高度识别和未经标注的障碍物识别。 ⑤端到端，基于深度神经网络，更接近真实人类驾驶。 特斯拉FSD目前仅在北美开放，选购率在地区间差异较大。 目前特斯拉在北美地区已开放FSD并提供订阅&买断两种付费模式，其他地区仅限于付费预装。因此FSD的选购率在地区之 间差距较大。 计算中心方面，2023年7月特斯拉DOJO正式量产，根据特斯拉算力发展规划，DOJO将在2024年10月达到100EFlops的超 级算力。 投资建议：建议关注德赛西威、均胜电子、中科创达、经纬恒润、光庭信息、华阳集团等在汽车智能化中具有优势地位且 软件能力领先的公司。 风险提示：汽车智能化渗透率提升速度低于预期的风险；政策法规的支持不及预期的风险；芯片等原材料短缺风险；宏观经济形势下行的风险等。 2 目录 一、特斯拉：产品框架二、特斯拉自动驾驶之路三、软硬服务内外兼修四、投资建议五、风险提示 特斯拉2003年成立，目前主流车型包括高端车ModelS、ModelX，经济乘用车Model3、ModelY四款车型。 此外还有皮卡Cybertruck、跑车Roadster、卡车Semi等车型在售。 根据RhoMotion，2023年全球纯电动车销量950万辆；特斯拉2023年全球交付量为181万辆，约占全球销量19%。 截至2023年底，特斯拉全球员工超过14万人。 图表1特斯拉历史沿革图表2四款车型 数据来源：博达智库，长贝咨询，金融界，特斯拉官网，Motor1，TrendForce，财通证券研究所 特斯拉有汽车和能源（包括储能）两个部门，主要业务包括： ①汽车销售：特斯拉乘用车及卡车等车型销售。 ②汽车租赁：特斯拉在北美、欧洲、亚洲等地提供租赁服务。 ③汽车监管信贷：业务运营中赚取的碳积分的销售。 ④储能：主要包括Powerwall、Megapack储能产品，以及SolarEnergy事业部的太阳能屋顶。 ⑤服务及其他收入：主要包括付费超级充电桩、汽车维修和保险等业务。 储能,6% 汽车租赁, 2% 服务及其他 收入,9% 汽车监管信 贷,2% 汽车销售, 81% 图表3特斯拉业务布局图表4特斯拉业务收入占比（2023年） 数据来源：特斯拉官网，Wind，财通证券研究所 特斯拉近年成长主要源于汽车销售，2020年特斯拉中国工厂启动制造，有效提升特斯拉汽车销量毛利率。 公司其他业务收入及毛利率成长较平稳。 900 800 700 600 500 400 图表5特斯拉各业务收入情况（2019-2023年） 785 672 456 262 200 9 1522 11 2023 16 28 38 2518 3961 6083 2118 120% 100% 80% 60% 40% 图表6特斯拉各业务毛利率情况（2019-2023年） 100%100% 47%47%40%39%40% 20%25%29%26% 17% 19% 300 200 20% 0% 12% 1%-5% 7% 4%6% 100 0 2019 2020 2021 2022 2023 -20% -40% 20192020202120222023 -3% -24%-16% 汽车销售（亿美元）汽车租赁（亿美元）汽车监管信贷（亿美元）储能（亿美元） 服务及其他收入（亿美元） 数据来源：Wind，财通证券研究所 汽车销售毛利率汽车租赁毛利率 汽车监管信贷毛利率储能 服务及其他收入毛利率 1.PayPal（贝宝）：1999年马斯克创办X.com网络银行，后与Confnity合并并更名为PayPal，他持有该公司约10%的股份。 2.SpaceX（太空探索技术公司）：2002年马斯克创办，太空探索技术公司是一家私人航天公司，致力于实现太空旅行的商 业化。马斯克持有该公司约一半的股份，是太空探索技术公司的最大股东。 3.Tesla（特斯拉）：2004年马斯克加入特斯拉，担任董事长和产品设计师，也是马斯克最重要的绿色能源项目之一。马斯克 持有该公司约20%的股份，是特斯拉最大的股东。 4.Twitter（推特）：作为一位活跃的社交媒体用户，马斯克也是推特的用户之一。他持有推特约10%的股份，是该公司的最大股东之一。 5.Square（方块集团）：这是另一家由马斯克投资的公司，方块集团是一家移动支付公司，致力于为个人和小型企业提供便捷的支付解决方案。马斯克持有该公司约10%的股份，是方块集团的最大股东之一。（主要为消费者提供配合智能手机使用的读卡器，让消费者可以在任何地方进行付款和收款。） 除了以上列举的公司，马斯克还投资了其他许多公司和项目，包括SolarCity、LinkedIn和Zip2等。 数据来源：爱企查，财通证券研究所 目录 一、特斯拉：产品框架二、特斯拉自动驾驶之路三、软硬服务内外兼修四、投资建议五、风险提示 迄今为止特斯拉自动驾驶的发展分为三个阶段，从特斯拉HW硬件迭代可见一斑： ①2013-2016：基础建设期，这一阶段特斯拉使用mobileye的前装智能驾驶产品。 ②2016-2019：自研过渡期，特斯拉核心处理器使用英伟达产品，传感器配置已完善。 ③2019-至今：全面自研期，从底层硬件到上层软件做到全面自研。 基础建设期 （2013-2016） •2013年，马斯克宣 布开发辅助驾驶系统， 即Autopilot •2014年，Hardware1.0上车 •2015年10月，Autopilot完整功能正式开启 •2016年7月，Mobileye宣布和Tesla终止合作 自研过渡期 （2016-2019） •2016年初，特斯拉在内部启动计算平台FSD（FullSelf-DrivingComputer）的研发 •2016年10月，特斯拉推出Hardware2.0，传感器配置完善 •2017年4月，特斯拉推出Hardware2.5 2.1特斯拉的自动驾驶分为三个阶段 全面自研期 （2019-至今） •2019年4月，特斯拉推出Hardware3.0 •2019年4月，特斯拉举办第一次自动驾驶投资者日，披露了其FSD芯片、影子模式等 •2022年10月，特斯拉披露其OccupancyNetwork 图表7特斯拉智能驾驶大事件 数据来源：搜狐汽车E电园，中国能源报，BLOGTESLA，42号车库，财通证券研究所 图表8特斯拉智能驾驶硬件迭代 项目 HW1.0 HW2.0 HW2.5 HW3.0 HW4.0 时间 2014.9 2016.1 2017.8 2019.3 2023.3 前置摄像头 1个 3个 3个 侧面摄像头 0 2个 4个 侧面后置摄像头 0 2个 2个 后置摄像头 0 0 1个 毫米波雷达 Radar*1(160米) Radar*1(170m) Phoenix高精度雷达*1 超声波雷达 Lidar*12(5m ) Lidar*12(8m) 0 核心处理器 MobileyeEyeQ3*1 NvidiaParkerSoC*1NvidiaPascalGPU*1英飞凌TriCoreMCU*1 NvidiaParkerSoC*2NvidiaPascalGPU*1 英飞凌 TriCoreMCU*1 FSD芯片*2 FSD芯片2.0 *2 推出Autopilot，软硬件产品均与Mobileye紧密合作。 2013年8月，马斯克宣布特斯拉要为ModelS开发辅助驾驶系统，即Autopilot。 2014年10月，特斯拉发布第一代硬件Hardware1.0以及初代Autopilot，软硬件均由Mobileye提供，自动驾驶芯片采 用Mobileye的EyeQ3。 2016年5月，一辆ModelS（2015年款）在使用Autopilot状态下，拦腰撞向了一辆垂直方向开来的白色挂车，事故导致了一人死亡。特斯拉的Autopilot陷入舆论风波。随后同年7月，Mobileye宣布终止和特斯拉的合作。 图表9AUTOPILOT1.0图表10特斯拉2016年5月车祸解析图 数据来源：汽车之心，电动知士，车东西，财通证券研究所 完成自研Autopilot，推出FSD，计算硬件由英伟达提供。 2016年初，特斯拉在内部启动计算平台FSD（FullSelf-DrivingComputer）的研发，FSD芯片研发由传奇芯片架构师Jim Keller负责。 2016年10月，特斯拉推出Hardware2.0，硬件切换至英伟达，同时完善了传感器配置。 2017年3月，特斯拉推送Autopilot8.1，自研算法能力追平Mobileye，从此开启了其自研算法1-N的超越。同年6月，有车主发现特斯拉正通过摄像头收集路况以改进Autopilot（即影子模式）。 2017年4月，特斯拉推出Hardware2.5. 图表11特斯拉Autopilot软件副总裁宣布AP更新至8.1图表12特斯拉AP2.0 特斯拉中央计算自HW3.0启全面自研。 2019年4月，特斯拉推出Hardware3.0，自研芯片FSD芯片亮相。 2020年8月，马斯克宣布全新训练服务器Dojo正在开发，同年特斯拉引入BEV+Transformer架构。 2022年10月，特斯拉披露其OccupancyNetwork。 2023年3月，HW4.0低调上车，FSD芯片升级至2.0。 2024年1月，特斯拉FSDv12（FSDv12.1.2）开始正式向用户推送，将城市街道驾驶堆栈升级为端到端神经网络。 图表13特斯拉自研FSD中央计算 图表14HW4.0系统11个摄像头布置示意图 影子模式是特斯拉真实驾驶数据获取的核心。 2019年4月，特斯拉发布“影子模式”。 特斯拉车在行驶过程中（所有状态下），传感器会持续对决策算法进行验证——系统的算法在“影子模式”下做持续模拟决策，并且把决策与驾驶员的行为进行对比，一旦两者不一致，该场景便被判定为“极端工况”，进而触发数据回传（大幅缩小计算中心存储需求）。 图表15特斯拉发布影子模式 数据来源：特斯拉，车东西，财通证券研究所 特斯拉的数据闭环：通过影子模式搜集数据，经过清洗、标注（自动标注+人工标注），与仿真数据共同构建训练集。训练 集也用于车载模型的训练，完成之后更新到车上；以此往复，完成数据流的闭环。 2020年起，特斯拉开始研发数据自动标注系统。 在车辆行驶过程中，摄像头收集的路面信息，打包上传到服务器的离线神经网络大模型，由大模型进行预测性标注，再反 馈给车端各个传感器，当预测的标注结果在8个传感器均呈现一致时，则这一标注成功。 图表16特斯拉模型训练流程 数据来源：特斯拉，深蓝学院，财通证券研究所 图表17自动驾驶模型训练以数据为中心 背景：传统自动驾驶目标检测采用通用网络结构，当时业内自动驾驶视觉神经网络只有一个head，在同时完成多项任务方 面（如车道线检测，人物检测与追踪，信号灯检测等等视觉任务）存在效率低下的问题。 2018年，特斯拉做出对其自动驾驶算法的第一次革新，构建HydraNet，重构自动驾驶目标检测结构。