未来驾驶体验：智能座舱HUD技术革新与汽车行业转型 头豹词条报告系列

未来驾驶体验：智能座舱HUD技术革新与汽车行业转型 头豹词条报告系列 付雪琰·头豹分析师 版权有问题？点此投诉 2024-11-08未经平台授权，禁止转载 综合及概念/自动驾驶/智能座舱/HUD综合性企业 摘要HUD作为先进驾驶辅助系统，通过光学反射将行车信息投影至驾驶员视线前方，提升行驶安全。市场集中度高，但中国企业正逐步突破海外垄断。HUD技术壁垒高，核心在于精密硬件与先进软件。AR-HUD成为新增长点，整合智能驾驶功能，受市场青睐。智能座舱HUD市场规模快速增长，技术突破与消费者高期待推动发展。未来，HUD技术将更普及，AR-HUD多模交互将引领汽车人机交互新趋势，助力智能驾驶发展。 行业定义[1] HUD（Heads Up Display）即抬头显示系统，是一种先进的驾驶辅助系统，利用光学反射原理将关键行车信息（如车速、油耗、发动机转速、导航指示等）投影至驾驶员视线前方的挡风玻璃上或专用透明显示屏，从而允许驾驶员在不必转移视线的情况下提高驾驶员的行驶安全性。HUD起源于军事航空领域，最初为战斗机飞行员设计，目的为减少飞行员低头查看仪表次数，旨降低飞行中的认知负荷并提升态势感知能力。 [1]1：https://www.yiche.…2：https://auto.jgvog…3：汽车网，易车，盖世汽… 行业分类[2] 根据产品技术和显示形式不同，HUD可分为C-HUD(组合型）、W-HUD（挡风玻璃型）、AR-HUD（现实增强型）三大类型。 行业特征[3] 智能座舱HUD行业具有市场集中度高、软硬件技术壁垒高、AR-HUD成为未来新的增长点等特征。 1HUD行业市场集中度高 过去,HUD市场主要由国际企业垄断,凭借中国头部企业的技术积累正在逐步获得HUD增量市场。2021年中国HUD供应商中,日本企业占据主要份额,日本电装市占率达到39.4%,其次为华阳集团、怡利电子、大陆集团及日本精机,CR5达92%。随着中国在相关技术领域的持续创新与突破,本土品牌正逐步突破海外垄断,有望在AR-HUD领域实现弯道超车。2023年中国HUD供应商,CR 5合计占据63.8%市场份额,其中中国企业开始占领主要市场,日本电装、华阳集团、泽晶电子、未来黑科技及弗迪精工为主要供应商。 2HUD软硬件技术壁垒高 HUD技术的核心优势在于其精密的硬件成像和先进的软件配套系统。硬件成像的关键在于PGU（图像生成单元），它负责产生HUD所展示的图像。在将虚拟图像与现实世界融合时，技术挑战主要来自于如何解决太阳光干扰和阳光反射等问题，以确保图像的清晰度和亮度。软件系统则涵盖了车载地图、导航、语音交互等功能。对于AR-HUD而言，它还需要高效整合导航和ADAS（高级驾驶辅助系统）信息，这要求软件不仅要能够处理大量的显示信息，还要保证内容的易读性，并提供流畅的人机交互体验。 3AR-HUD成为未来新的增长点 随着语音识别和人脸识别等先进技术的快速发展，AR-HUD正逐步整合智能驾驶舱和智能驾驶功能，开辟人车交互的新界面。尽管W-HUD目前仍占据市场主导地位，但技术革新正推动AR-HUD的市场接受度稳步提升。主要汽车制造商，包括理想、比亚迪、蔚来、宝马、奔驰和奥迪等，均已在其车辆中集成了AR-HUD技术。此外，随着智能汽车的广泛采纳，消费者对车辆智能化的需求日益增长，HUD的功能已从仅显示基本的行车信息如车速和油耗，扩展到满足对网络连接和智能化更深层次的需求，这一趋势正推动AR-HUD技术的持续进步和应用。 发展历程[4] 自1988年HUD技术首次亮相汽车产业以来，其发展历程可划分为三个显著的阶段。最初的萌芽期从1988年延续至2002年，在这一时期，HUD技术主要面临技术单一和多重技术挑战。随后，行业在2003年步入启动期，HUD技术开始由基础信息显示向更丰富的信息化和数字化功能转型。2020年之后，随着AR技术的进步和W-HUD显示技术的提升，HUD行业迎来了AR-HUD的新时代，这一阶段的HUD技术通过与ADAS功能的融合，实现了更加智能化的发展，为人车交互和驾驶安全带来了革命性的改进。 萌芽期1988~2002 1988年，通用汽车采用HUD抬头显示，成为世界上首款搭载HUD技术的汽车；随后，HUD技术逐渐在汽车领域普及，1997年，福特在其车型”Corvette”，首次搭载了彩色显示的HUD系统；2001年，东风日产蓝鸟是中国市场第一台搭载原厂HUD的车型，仅显示速度信息。 萌芽初期，HUD系统在汽车上的应用相对单薄，主要表现在显示信息的有限性，通常只能展示基本的行车数据和速度，且颜色单一。这些初期系统在技术层面仍不够成熟，面临着图像清晰度h和亮度调节等技术难题。此外，在市场定位和功能认知上，HUD系统较为模糊，无明确的方向和广泛应用场景。 启动期2003~2019 2003年，宝马成为欧洲首家使用HUD技术的汽车制造商，引领了HUD技术在汽车行业的应用潮流。随后，其他高端汽车品牌如奔驰、奥迪等车企逐渐应用此项技术；2006年，中国市场引入W-HUD技术，标志着HUD技术在中国汽车行业的起步和发展。 启动期阶段，HUD技术开始从单一的信息显示向信息化和数字化发展，并且逐渐渗透至高档轿车中，应用范围和功能在不断扩展和丰富。 高速发展期2020~ 2020年，奔驰品牌在其S级车型中首次应用了AR-HUD技术，这一创新的显示系统通过增强现实技术将导航信息与实际路况相结合，为驾驶员提供了更为直观和易于理解的导航体验；2022年，奔驰进一步推动AR-HUD技术的量产，使得这项先进的技术更加成熟并开始广泛应用于更多车型中。 目前，HUD技术在汽车产业中的应用正逐步从W-HUD向AR-HUD过渡，AI技术的推动使得HUD技术更加智能化，通过与智能驾驶技术的深度融合，AR-HUD技术有望成为未来汽车智能化发展的关键组成部分。 产业链分析[5] 智能座舱HUD产业链分为三部分：产业链上游参与者为硬件与软件服务商，其构成整个产业链的核心部分，代表企业有京东方、德州仪器、日本京瓷、天马微电子等；产业链中游环节主体为HUD解决方案供应商，其提供集成的HUD系统，将上游的硬件和软件整合到一起为满足下游整车制造需求，代表企业有日本电装、日本精机、华阳集团、未来黑科技等；产业链下游环节主要由大型整车厂构成，将HUD系统作为智能座舱的一部分集合到汽车中，代表企业有奔驰、宝马、奥迪、蔚来等。[7] 智能座舱HUD行业产业链主要有以下核心研究观点：[7] HUD全产业链快速扩张，此进程涉及从上游的零部件供应商、中游HUD集成商到终端整车厂，国产替代逐渐形成。 HUD产业主要依赖核心组件PGU（图像生成单元），占据HUD产业链总成本的50%。中国本土厂商在PGU技术的部分关键路线已实现自主突破，成功打破国际市场的早先垄断局面，取得了阶段性的显著进展。HUD产业链的中游，即HUD集成环节，主要参与者分为国际Tier1、中国本土Tier1及初创公司，目前中国与海外企业玩家之间的差距主要在于核心技术积累及专利方面。产业链下游的客户主要使用国产HUD厂商产品，外资车系选择海外供应商。 中国智能座舱HUD市场进一步渗透，向AR-HUD技术发展 2024年一季度，HUD技术的渗透率达到12.9%，众多新势力车企及中低端选择安装HUD配置，未来HUD市场有望进一步扩大。AR-HUD的发展在目前汽车智能化的需求下具有意义，在汽车智能化背景下，传统HUD解决方案已无法满足智能座舱及ADAS功能的展示需求，AR-HUD通过结合虚拟现实技术，高质量的成像及投影可为驾驶员带来沉浸式的体验。[7] 产业链上游 生产制造端 硬件与软件服务生产企业 上游厂商 德州仪器半导体技术（上海）有限公司 产业链上游说明 PGU为HUD上游核心板块 HUD产业链上游主要由硬件与软件服务组成。硬件部分包括挡风玻璃、图像生成单元（PGU）、图像处理芯片、光源模组等关键部件，其中，PGU作为HUD系统的核心部件，负责生成图像并控制亮度，成本占据HUD总成本的50%，是技术难度高且对成像质量至关重要的原材料。PGU技术路径多样，主流分为TFT-LCD投影、DLP投影、LBS激光扫描投影及LCOS投影四类。TFT-LCD因其成熟度和成本效益而成为AR-HUD领域的主导技术，通过液晶显示面板实现图像生成；而LCOS作为一种新兴的反射式投影技术，以其具备高分辨率、高对比度和高可靠性逐渐崭露头角，有潜力成为市场的未来主流技术。软件服务涵盖地图、导航与光学软件设计等，软件服务对于提供高质量的用户体验至关重要。 本土厂商通过技术创新提升竞争力 随着技术的进步与成本的降低，中国厂商在HUD产业链上游的技术创新取得显著成就，特别是在PGU这一关键技术领域。国内厂商如京东方、天马微电子等已实现TFT-LCD技术的量产能力。而DLP受制于德州仪器垄断专利技术且成本较高，目前还处于国际市场垄断；同时，LCOS及LBS还存在一定技术难题，中国制造商已在这些领域取得进展，华为、一数科技及丰宝电子均提供技术的解决方案。中国厂商正积极推动HUD技术的多元化发展，不断提升制造工艺能力、加强技术研发新进程，助力打破国际垄断，增强产业链的自主可控性。 产业链中游 品牌端 HUD整机厂 中游厂商 博世（中国）投资有限公司 惠州市华阳多媒体电子有限公司 产业链中游说明 外资主导传统HUD市场，国产新势力已取得突破 早期中国市场中，外资厂商由于早期起步和技术优势主导了市场格局。然而，随着中国集成电路和汽车电子产业的蓬勃发展，国产化替代正在中国市场稳步推进。2020年，传统HUD（C-HUD/W-HUD）市场由外资供应商主导，其中日本电装、大陆集团、日本精机在传统HUD领域的供应商中位列前三，合计占市场份额达80%。而2021年上半年中，国产新势力华阳集团逐渐打破外资垄断地位，W-HUD市场率达到14.4%，排名第三，仅次于日本精机和日本精装。国内制造商通过有效的成本管理以及随着中国汽车品牌在市场上的增长，逐步扩大了自己的市场份额。 AR-HUD成为新势力发展方向 AR-HUD正迅速成为智能汽车座舱系统的亮点，吸引了国内新兴势力的厂商积极投入其中。例如，华阳集团通过不断的研发努力，已经推出了从AR-HUD1.0到3.0的系列产品，并正在积极开发下一代的AR-HUD4.0技术。公司还前瞻性地探索了光波导和裸眼3D技术的应用。水晶光电则依靠其在光学系统设计和快速技术迭代上的优势，计划在2024年加快向中高端车型和国际市场推广其LCOS等高端HUD产品。此外，未来黑科技公司在AR-HUD领域展现了深度和全面的布局，专注于利用光场显示技术实现虚拟信息与现实场景的无缝融合，为用户带来纯正的AR体验。综合来看，中国厂商正通过不断的技术创新和产品升级有望通过AR-HUD实现弯道超车。 产业链下游 渠道端及终端客户 主机厂/整车厂 渠道端 奥迪（中国）企业管理有限公司 宝马（中国）汽车贸易有限公司 北京奔驰汽车有限公司 产业链下游说明 造车新势力厂商搭载HUD技术 新能源汽车行业的迅猛发展和创新推动力正引领着整个汽车产业朝着电动化和智能化的方向快速转型。在此背景下，新兴的整车制造商正在积极采纳并集成HUD技术，尤其是AR-HUD技术，将其作为新车型的亮点之一进行大力宣传。例如，问界M9、小米SU7、蔚来Et-9等车型已经开始应用AR-HUD技术，不仅展示此类车型的高科技特性，同样预示AR-HUD技术有望成为未来智能汽车的标配。此趋势凸显市场对于提升驾驶安全、增强车辆智能化水平的需求，同时反映新能源汽车行业在技术创新和用户体验提升方面的不断追求。 HUD由最初中高端车型下探到中低端车型 早期，HUD技术主要被应用于25万元以上的中高端车型，这些车型通常由外资豪华品牌如宝马、奔驰、奥迪等整车厂生产，而现阶段造车新势力也有多数标配HUD。根据市场