技术前沿：智能座舱的交互技术

技术前沿：智能座舱的交互技术

汽车座舱的发展历史

座舱是汽车的重要组成部分，随着汽车发展功能逐步增多。早期的汽车是一个纯机械产物，它脱胎于马车，当时人们对它的理解就只是代步工具。

在20世纪初期的汽车主要由4个部分组成：引擎、传动系统、悬挂系统+车轮、车身。1897年，博世生产出了汽车磁力发电机点火装置。以此为起点，汽车正式开始汽车电子化和座舱舒适化的进程。

随后在1915-1940年期间，博世陆续推出了启动电机、车载喇叭、柴油喷射系统、车载收音机等量产产品，持续完善座舱内车载电器控制功能。

到60-90年代，汽车座舱开始有了今天的雏形。早期座舱信息只服务于驾驶者，显示基本驾驶信息。主要包括机械式仪表盘及车载收音机、对讲机等设备。这些设备的操作基本都是物理按键形式。可提供的信息也只有车速、发动机转速、水温、油量等基本信息。

随着汽车电子技术的发展，汽车座舱进入座舱+电子设备时代。汽车座舱开始加入小尺寸中控液晶显示屏。车内添加了车载导航、蓝牙、媒体播放设备。这个阶段座舱的便利功能主要依靠将电子设备“搬进”车内来实现。功能之间的整合并不合理，体验也不够流畅。随着汽车智能化的不断演变，座舱也由电子化向智能化发展。

2000-2015年为电子化时代，随着汽车电子技术的发展，座舱产品进入电子时代，装置仍以机械仪表为主，但少数小尺寸中控液晶显示开始使用，此外也增加了导航系统、影音等功能，为驾驶员提供较多信息。

今天所说的智能座舱可以说是从2015年开始的，以大尺寸中控液晶屏为代表率先替代传统中控，全液晶仪表开始逐步替代传统仪表，中控屏与仪表盘一体化设计的方案开始出现，少数车型新增HUD抬头显示、流媒体后视镜等，人机交互方式多样化，智能化程度明显提升。未来，随着高级别自动驾驶逐步应用，芯片和算法等性能增加，座舱产品将进一步升级，一芯多屏、多屏互融、立体式虚拟呈现等技术更加普及。

智能座舱定义及组成对于智能座舱的概念或定义，行业内主要存在两种主流的观点。第一种观点将智能座舱定义一种智能服务系统，能主动洞察和理解用户需求，又能满足用户需求：从终端消费者需求及应用场景出发，乘客不仅无需担忧驾驶和出行，还能在智能座舱中获得舒服的体验。第二种，智能座舱被定义为了一种智能移动空间，此时汽车将彻底告别仅仅作为出行工具的角色，目标是实现座舱与人、车、路的智能交互，相比现在的驾驶座舱，这种形态的智能座舱将更加智能化和人性化，业内将其看作是汽车和房间组合而成的一个全新的产品品类。

智能座舱成为智能网联汽车核心价值载体之一，成为各大汽车厂商进行差异化竞争的核心领域。目前智能座舱主要由硬件（仪表盘、中控导航、HUD、流媒体后视镜、智能空调控制等其他系统）、软件（操作系统、虚拟层、中间件、应用软件）、人机交互（语音识别、人脸识别、触摸识别、手势识别、虹膜识别、生物识别）三大逻辑部分构成。软硬件底层技术根据产品的不同需求应用到各个智能化零部件中，不同智能化零部件在座舱内集成形成一套完整解决方案，以整车体现，整车进而销售给车主；与此同时，基础设施参与整个流程，为各环节提供数据传输、运算存储等服务。

智能座舱为什么重要智能座舱能够给用户提供个性化体验的成就感。从马斯洛需求金字塔来看，目前汽车的发展早已能够满足基本的安全需求。虽然传统整车厂一直在打造用户对于品牌和身份认同的方向发力，但智能化的汽车座舱能够在更高一级的尊重需求上满足用户。消费者需求从最开始对于功能汽车安全性、舒适性等物理需求，希望可以将更亲密的社交关系将从手机延伸到座舱内。通过以汽车作为工具，在社交、娱乐等场合实现用户的最终需求和自我实现。汽车座舱智能化能够带给驾乘人员最容易感知的智能化体验。

自动驾驶技术门槛之高仍需时间解决，车企尚无法以其为核心卖点，智能座舱进而成为当前实现产品差异化的最好切入点。虽然自动驾驶在算力、算法、传感器、车路协同等技术非常先进，但实际上目前大部分智能车在自动驾驶的技术指标仍然处在L2/L2+级别，尚无法完成从L2向L3的跨越。而智能座舱在技术上相比智能驾驶更易实现，并且落地所受到的监管压力远低于自动驾驶，且智能座舱中往往包含多个屏幕显示，加入了直观的科技感，更易被用户感知到。因此是车企在寻求差异化、品牌化发展当中的重点布局领域。

智能座舱的千亿细分市场

智能座舱市场空间巨大，细分赛道众多。智能座舱是汽车迈向智能化和网联化路径中关键的人机接口，未来将成为满足用户个性化需求的高级驾驶体验的智能移动空间。根据IHSMarkit，全球智能座舱渗透率约50%，还有很大上升空间。随着汽车智能化的发展，智能座舱的功能也将更加多样，带动包括硬件部分的PCB、车载显示屏、域控制器、座舱芯片以及人车交互功能的光学、声学等在内的细分赛道快速发展。

PCB：汽车基本部件，高档PCB应用推动价值量提升

PCB是电子元器件的重要支撑体，汽车多个部件中应用PCB。PCB（printedcircuitboard，印刷电路板）是重要的电子部件，作为电子元器件的支撑体，可帮助实现电子元器件之间的电气连接，其质量直接影响电子整机的性能与寿命。PCB在汽车整车的各个领域中均有丰富的应用场景，如控制系统、影音系统、GPS模块等。未来，随着汽车电子化程度不断提升，汽车PCB应用需求仍将继续增加。

HDI应用比例增长，PCB单车价值量不断提升。

按照类型分，汽车PCB主要类型包含五类：柔性PCB板（即FPC）、刚性PCB板（即RPCB）、软硬结合板、HDI板以及LEDPCB。由于材质与特性的不同，各类型PCB拥有不同的应用场景，而在此之中，由于汽车用HDI、射频板（刚性PCB）和柔性板与汽车智能化关联程度高，所以应用比例将保持增长。根据战新AI产业智库的数据，截止2019年7月，低档、中档和高档汽车单台PCB的价值分别为30-40美元、50-70美元和100-150美元。预计未来随着新能源汽车渗透率的提升，市场对车用高档PCB需求也将不断增长，有望带动单车PCB的价值量提高。根据VerifiedMarketResearch数据，预计2023-2030年汽车PCB市场规模将由2023年79.7亿美金提升至2030年123.2亿美金，CAGR约5.35%。

海外厂商PCB占据前三份额，国内厂商有广阔的替代空间。根据佐思汽研数据，2020年汽车PCB市场份额前三厂商均为海外厂商，整体行业集中度较低，份额第一的CMK占据8.2%的市场份额。大陆企业景旺电子市场份额约3.3%，其他大陆企业市场份额均在3%以下。目前A股中的相关标的，如景旺电子、沪电股份、依顿电子、世运电路，均在积极拓展汽车PCB业务。

车载显示：显示屏高端化、大屏化趋势共筑百亿市场根据摆放位置不同，车载显示屏可分为中控显示屏、液晶仪表盘、抬头显示器、副驾驶及后座娱乐屏、侧视屏、后视镜屏等。车载显示器是指安装在汽车内部的显示屏，其主要功能为驾驶辅助和娱乐。其中渗透率最高的是中控显示屏（提供倒车影像及导航等驾驶辅助，控制空调、音频等车内设备，兼具娱乐功能）、液晶仪表盘（提供里程、转速、燃油等信息，反映车辆工作状态）。近年来，随汽车电动化、智能化、网联化趋势持续，车载显示屏作为人车交互的主要界面正呈现高端化、大屏化趋势。

车载显示屏加速高端化：主要表现为结构上由显示到触控显示一体化、材料上由塑料到玻璃、外形上由2D到3D曲面等。结构方面，由单纯显示向触控显示一体化发展。汽车智能化趋势下，人车交互需求相较于传统汽车大幅上升，触控面板逐渐进入车载显示市场成为标配。从技术路径上看，目前触摸屏以电容屏为主，预计未来电容屏将向轻薄化方向发展，进一步取代电阻屏。材料方面，车载盖板由塑料向玻璃发展。在汽车智能化趋势下，随车载显示及人车交互需求增加，透光率高、抗划伤、触控手感更优且相对易于做成3D结构的玻璃材料开始成为车载显示面板青睐的盖板材料。外形方面，车用玻璃盖板由2D朝2.5D、3D发展。相较于传统2D平面，3D显示屏的优势在于提升设计自由度和触觉反馈，同时更符合人体工程学。

多屏化和大屏化成为智能座舱发展过程的重要变化。近年来随智能座舱持续发展，车载显示屏幕面积逐步上升。据群智咨询，2020至2021年期间，10英寸以上车载显示屏出货占比由23%提升至31%。具体到趋势上看，车用显示的多屏化和联屏化趋势共同助推了单车显示面积的提升。多屏化趋势是为了满足多方面信息及交互需求，提升用户驾驶控制体验。座舱智能化背景下，汽车信息量的快速增加使得车内信息显示区域成为核心，多屏交互成为车载显示的重要趋势。与单一显示屏相比，多屏方案可将汽车信息在各个屏幕上进行分布显示，如将导航、多媒体等信息置于一屏或两屏，座椅、空调、ADAS等车辆信息置于另一屏，尽可能满足用户导航、音乐、路况等多方面的需求，提升驾控体验。据头豹研究院数据，2016-2019年中国单车平均屏幕搭载数量由1.4个上升至1.75个。联屏化趋势提升车用显示屏的实用性，由2016年奔驰率先搭载，此后双联屏、三联屏方案陆续落地。传统中控屏的一大劣势在于与仪表相隔较远，驾驶员在使用过程中需要分散更多注意力，而在联屏方案中，仪表与中控双联屏共用一块玻璃盖板，在视觉上削弱了两块显示屏之间的物理分割感，使驾驶员的触摸操作和信息获取更为便利。

LCD是当前车载显示屏使用的主流技术，未来技术有望向MiniLED发展。目前LCD面板由于成本低、技术成熟高等特点仍然是市场主流。但由于汽车座舱内车辆信息显示、在线娱乐等功能都需求更高清的信息显示，且未来增加科技感和操作便捷性，拥有画质高、能耗低、寿命长以及更高显示性能等特点的OLED和MiniLED有望随着技术的成熟而进一步渗透。

全球车载显示屏市场迅速发展。在汽车智能化趋势下车载显示屏一方面出现大屏化和多屏化趋势，另一方面需求推动显示技术升级，带动车载显示屏单价上生，在车载显示市场“量价齐升”的趋势下，全球车载显示屏市场空间迅速增长。根据未来智库测算，2020年全球车载显示屏市场空间为72.88亿美元，预计2025年将达到165.56亿美元，复合增长率为17.8%。

从竞争格局上看，车载面板行业总体呈现中（含台湾）、日、韩资企业三足鼎立态势，根据华经产业研究院的数据，2020年深天马在车载显示市场的市占率为16.2%，排名第一；JDI（日本）和AUO（中国台湾）的市占率分别为15%和13.4%，依次位居第二、三位。从产能布局上看，截至2020年，中国LCD总产能约占全球54%，位居第一。

全球车载显示市场高速发展，A股相关龙头标的深天马A、京东方A、长信科技和三利谱有望受益。作为全球显示市场的龙头企业，深天马已经在Micro-LED领域布局多年，在柔性、高透明、拼接显示等Micro-LED核心领域都进行了大量的技术开发并取得重大成果，将能率先享受座舱智能化时代的发展红利。京东方作为显示龙头企业，提供车载业务全场景解决方案，京东方智能座舱产品已全面应用到包括中国、美国、德国、英国、日本、韩国等几乎所有主流汽车品牌中。长信科技已形成“3D盖板+触摸屏+Sensor+全贴合+模组”产业链布局，三利谱长期聚焦中小尺寸偏光片，同时积极扩建车载产能，均有望受益于车载显示市场的高景气。

域控制器：E/E架构集中化演变下域控制器市场有望爆发

汽车智能化趋势下，汽车从分布式架构到集成式架构演进。目前大多数汽车的电子电器（E/E）架构尚处在分布式阶段，车辆仪表、信息娱乐等各功能由不同的单一电子控制单元（ECU）控制，一辆车往往分布着上百个ECU，每个ECU进行的运算较为简单，传统的MCU芯片即可满足传统座舱的运算要求。但是随着技术的迭代速度加快，传统的分布式电子电气架构难以承载汽车的复杂功能，呈现出极大的缺陷：1）车身重量与成本上升；2）算力协同性弱，相互冗余；3）验证复杂度提升；4）不利于OTA的实现，这些缺陷极大地影响了用户体验。博世等主流整车厂均采取了向集中式E/E架构甚至服务器式的方向演变战略，到了集成式E/E架构的阶段，ADAS、车身控制、多媒体等功能可以通过域实现局部的集中化处理。在域集中的方案下，整车上百个ECU理论上有望被“浓缩”到5个DCU（域控制器），由域控制器集中控制对应域内的多个部件。

智能座舱域控制器市场有望迎来爆发，2025年座舱域控制器市场规模将超百亿。智能座舱的量产难度相对较小，成本相对可控，用户感知强，而且可以部署在传统燃油车上，未来将迎来爆发式增长。根据产业链调研，采用8155的智能座舱域控制器约300美元，由于当前全球智能座舱渗透率约50%，且国内智能座舱渗透率高于全球，预计25年国内智能座舱域控制器市场规模约47.96亿美元。

国内外巨头均布局智能座舱域控制器市场，国内多家厂家参与。国内外巨头纷纷布局自动驾驶域控制器。目前参与自动驾驶域控制器主要有四大类玩家：1）传统外资Tier1，与芯片厂商合作，做方案整合后研发中央域控制器并向整车厂销售，如博世、大陆、采埃孚等；2）本土Tier1，主要联合芯片厂商、软件公司及整车企业合作，负责中间层及硬件生产，整车厂负责自动驾驶软件部分，如德赛西威等；3）互联网科技与软件公司，专注于自动驾驶技术软件平台，如华为、百度；4）整车企业，如特斯拉自研全栈式布局，蔚小理等与Tier1深度合作。国内相关标的如德赛西威、均胜电子、经纬恒润、美格智能、立讯精密有望受益。

座舱芯片：SoC芯片成为主流，国内市场超百亿

汽车E/E架构变革中，SoC芯片将成为智能座舱芯片主流。随着智能座舱时代的来临，大屏幕、多功能、多模态交互的智能座舱平台的数据处理复杂度较传统座舱显著提升，传统的MCU芯片难以满足智能座舱的算力需求，选用算力更强的SoC芯片成为必然选择。SoC即系统级芯片，通常集成CPU（中央处理器）、GPU（图形处理器）、NPU（神经网络单元）等多个处理单元，能够支持高性能计算、图形计算、AI计算、音频处理等多项功能，具备强大的计算性能，也是座舱域控制器实现多硬件融合控制的关键核心。以高通SA8155P为例，其集成了高通AI引擎、图像信号处理单元、KryoCPU、数字信号和图形处理器等多个处理器，能够将液晶仪表、中控大屏、HUD、流媒体后视镜、后座显示屏等多个屏幕的ECU功能集中整合到一块芯片上，从而通过一个座舱域控制器实现“一芯多屏”。

智能座舱快速发展趋势下，预计2025年中国智能座舱SoC芯片市场规模将达到13亿美元。智能座舱市场渗透率的逐步攀升将带动智能座舱SoC芯片市场需求增加，根据我们测算，预计2025年全球智能座舱SoC芯片市场规模有望达到39.6亿美元，中国智能座舱SoC芯片市场规模有望达到13.1亿美元。

SoC芯片竞争激烈，国外大厂稳步推进，本土厂商加速造芯。近两年车载座舱SoC市场竞争越发激烈，尤其是中高端市场，不仅是竞争企业增多，除NXP、瑞萨、德州仪器等传统车载SoC厂商外，高通、英特尔、英伟达、华为、AMD、联发科等消费电子领域芯片厂商也在积极进驻，如2021年，AMD通过Tesla进入车载座舱市场，AMD从车载游戏场景出发，为特斯拉定制搭载消费级游戏显卡的智能座舱SoC。不止是海外芯片大厂，国内芯片企业如杰发科技、芯驰科技、瑞芯微、地平线、芯擎科技等也通过自主造芯之路加入混战，重塑汽车芯片产业格局。国内相关标的如瑞芯微、富瀚微、晶晨股份、全志科技有望受益。

座舱光学：舱内摄像头和HUD共同实现人车智能交互

智能座舱对可以实现智能化的人车交互功能，对座舱光学提出更高要求。智能座舱包含大量的软硬件设备和各模块系统，融合和通讯、人机交互关系成为最重要的影响因素。在智能化汽车时代，人车交互的方式将由传统的机械交互升级为与人类语言、动作等进行的自然交互。智能化人车交互一方面要求车内安装更多的传感器来捕捉人发出的信号，例如通过车舱摄像头来实现驾驶员监测系统（DMS）、乘客监视系统（OMS）的功能，另一方面要求以更直观的方式向人反馈车的信息，例如抬头显示系统（HUD）。

汽车智能化趋势下单车座舱内摄像头数量提升，预计2025年全球舱内摄像头核心部件CIS芯片市场规模达2.2亿美元。根据IDC，当汽车步入L2等级后，舱内通常将搭载1颗摄像头。随着汽车智能化等级的提升，舱内摄像头市场随之增长。CIS传感器是摄像头的核心部件，在整个摄像头模组中具有较大的价值量占比。根据我们测算，预计2025年全球舱内摄像头CIS市场规模2.16亿美元，中国舱内摄像头CIS市场规模0.67亿美元。

HUD是汽车第三块屏，发展潜力大，预计2025年中国乘用车HUD市场空间达100亿元。HUD（HeadsUpDisplay）抬头显示仪是通过将车速、油耗、发动机转速等重要的行车信息实时显示在前挡风玻璃上，避免因驾驶员低头、转移视线等带来一系列安全隐患的一套显示系统。HUD作为中控屏、仪表盘之外的第三块视觉显示屏，近年来在汽车上的装载率迅速上升。当前主流的HUD技术主要分为C-HUD、W-HUD和AR-HUD三种类型。目前，我国HUD市场中，C-HUD由于成像效果较差、显示内容少等原因已经基本退出市场，AR-HUD由于成本较高，技术还不成熟等原因尚未量产落地，W-HUD在技术方面比较成熟、显示效果较好、价格适中，已经成为我国HUD市场的主流产品。据TCView预测，随着HUD技术逐渐成熟和HUD车型不断量产上市，预计乘用车HUD搭载率有望扩大至38%左右，预计2025年国内乘用车AR-HUD市场规模约51亿元，W-HUD市场规模约49亿元，CAGR达65%。

车载摄像头镜头市场格局呈现出“一超多强”局面，舜宇光学是绝对领军者。2020年舜宇光学出货量位居第一，市场占有率超30%，日本麦克赛尔、日本电产三协、日本富士胶片、韩国世高光位居二至五位。除舜宇光学科技以外，国内的联创电子、力鼎光电、宇瞳光学均积极布局车载镜头领域，但目前市占率较低，未来有望受益于智能座舱的快速发展。而摄像头CIS传感器龙头韦尔股份、思特威均有望受益于舱内摄像头市场的快速发展。

车载HUD市场供应商众多。中国HUD行业市场空间广阔，吸引了众多供应商，包括全球汽车零部件供应商日本精机、日本电装、德国大陆集团等，也包括国内的华阳集团、联合光电、欧菲光、水晶光电等。目前，国外HUD供应商主要服务于奔驰、宝马、奥迪等中高端品牌，而本土HUD供应商则多服务于国内车企。

座舱声学：人车智能交互趋势下汽车声学量价齐升

智能座舱语音系统是人车交互的另一个重要功能。智能座舱有两大人工智能交互系统，一个基于视觉（计算机视觉）、一个基于语音，后者的应用即在舱内的语音功能。VOS（智能座舱语音操作系统）旨在为用户提供车内环境下的语音交互服务。VOS系统采用了唤醒、语音识别、语义理解等技术实现语音控制。座舱的车设车控、地图导航、音乐及多媒体应用、系统设置、空调等均可通过语音来操作。除了针对车身、车载的控制外，语音还支持天气查询、日程管理以及闲聊对话。用户只要说唤醒词，即可使用。语音指令可以一步直达功能，既能解放手指，又无需视线偏移注视车机中控区域，从而保障行车安全。

智能座舱发展趋势下汽车声学量价齐升，预计2025年全球车载功放市场规模达317.91亿元。传统中低端汽车声学系统仅包含扬声器单品，通常单车配置3-8个，整体价值量较低。随着智能座舱创新升级及消费者对于更好音质体验的需求提升，在消费升级趋势中将迎来高端化，装载扬声器数量、品质提升，叠加车载功放渗透率增加，单车声学价值量大幅提升。在汽车声学系统高端化的趋势下，完整汽车声学系统将大约包含8-20个扬声器，目前新势力普遍用到12个及以上，如理想one用12个、特斯拉ModelX用22个，据智车加速度测算，2025年全球车载扬声器的市场空间将达到197.8亿元、国内市场将达到60亿元。随着独立外置功放、数字功放渗透率的提升，叠加智能化催化下功放单价的上涨，预计2025年全球车载功放市场规模达317.91亿元，CAGR达8.4%。

车载扬声器龙头上声电子、车载语音龙头科大讯飞及电声元件标的共达电声有望受益。上声电子车载扬声器产品在国内市占率排名第一，深耕行业三十年，主要产品涵盖车载扬声器系统、车载功放及AVAS。科大讯飞为车载语音市场龙头，2021年车载语音产品出货量超过700万套，产品搭载车型均价在15-20万元区间，车载语音前装搭载累计超过3600万辆。共达电声深耕电声技术二十年，随着车载语音市场快速发展，公司麦克风等产品逐渐获得客户认可。

审核编辑 ：李倩