元宇宙在汽车行业的应用分析.docx
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元宇宙在汽车行业的应用分析
元宇宙在汽车行业的应用分析
1、传统消费电子沉浸感不足，终端产品需求增长放缓
智能手机是消费电子需求核心支撑，中国市场渗透率已基本见顶。
2012~2016年我国手机市场整体呈现上行趋势，2016年智能手机出货量达历史峰值5.22万部，随后逐步进入存量市场，下游整体需求逐步降温，2017~2020年需求呈现下行趋势，2020年我国智能手机出货量为2.96万部，同比-20.43%，受制于美国出口禁令，国内智能手机核心厂商华为出货量下滑，对整体市场也造成一定程度的扰动。
2021年华为预计其出货量将同比减少60%至7000万部左右，对整体智能手机市场仍将造成部分扰动。
智能手机面板出货量整体上升，整体增速有所放缓。
智能手机面板整体上行，增速呈现缓慢下滑趋势，目前增速在5%以下。
2021年以来不同技术类别的面板出货呈现分化现象，尤其在苹果新机型需求带动下OLED面板需求增长，渗透率持续上升，但受制于手机面板出货量整体下降态势，预计未来整体增长或将承受一定程度压力。
平板电脑出货量2014~2017年整体有所下滑，2019年来小幅回升。
2010年起平板电脑市场规模迅速增长，至2014年出货量达到顶峰后，2015-2019年整体呈现缓慢下滑趋势，一方面由于该阶段正值智能手机发展黄金时期，手机在性能和屏幕显示方面产生了飞跃式进步，购买平板的必要性降低；另一方面智能电视大屏观影进一步替代平板电脑使用场景，弱化平板使用需求，导致厂商出货量下降。
2020-2021年，得益于疫情带来的线上办公和线上教育需求增加，我国平板电脑市场小幅回暖。
据IDC预测，长期来看平板电脑消费市场需求或将较难有明显提升，5G推动下下游需求也将取决于终端价格等因素。
平板电脑面板出货量跳跃上升后持续波动。
2013-2019平板电脑面板出货量维稳在90万片/年，伴随着平板电脑出货量回升叠加大尺寸发展趋势，出货量攀升到2020年的1.49亿片后整体平稳波动，2021下半年小幅下滑。
由于平板电脑面板的利润低于其他应用产品，部分面板厂商或减少平板面板产能分配，部分厂商已将平板电脑产能转移至笔记本或汽车应用，预计未来出货量或将呈现波动态势。
PC2014~2019年出货量缓慢下行，疫情期间迎来小幅回升。
继2010年PC进入亚太市场以及互联网的普及后，国内笔记本电脑市场迎来了一波高速增长，2013年后由于智能手机的快速升级，替代了PC部分功能，导致需求持续下行，2019年PC出货量达到4828万台。
2020~2021年受到全球疫情的影响，在线教育、居家办公以及应对企业升级等需求导致PC电脑的需求也随之增加，迎来市场回暖，出货量抬升至2020年的4910万台，2021年疫情较稳定后二季度终端需求有所回暖。
PC面板出货量表现出与PC电脑同步趋势。
主要由于消费性PC出货量的下滑，2012~2019年我国笔记本电脑面板出货量在1.85亿片/年上下波动。
2020年以来出货量保持平稳，2021第三季度小幅增长。
我们预计未来智能手机、平板电脑和PC出货量或维持缓慢增速，传统消费电子产品显示相关产品增量有限。
据前瞻产业研究院预测，2021~2024年智能手机出货量将保持CAGR为5.8%的缓慢增速，并由于市场较为饱和在2025年或将小幅下滑至39686万台；相对智能手机，PC电脑出货量基数较小，预计4年CAGR在4.18%左右；平板电脑方面，据IDC预测，2021年中国平板市场出货2506.6万台,同比增长5.1%，按照未来4年CAGR为2.5%测算，到2025年中国平板电脑出货量将达到2767万台。
对应上游显示相关产品，我们预计未来消费电子产品对上游显示类产品增长贡献有限，多数主要厂商已逐步将向车载电子及AR/VR领域进军和扩张。
我们认为传统消费电子带来的沉浸感和体验感不足，无法满足消费者日益提升的体验需求。
未来伴随下游汽车行业电动智能网联新三化的发展，C端汽车产品将为显示产品带来全新的增长支撑，同时B端工业元宇宙对于主机厂与核心零部件厂商的赋能也将为屏显产品带来新的成长空间。
2、元宇宙推进或将提升车载显示体验，产品放量正当时
元宇宙的核心是解决显示平台的视觉提升和更多的交互。
我们预计未来智能座舱加速渗透+整车搭载屏幕合计尺寸增加+产品由LCD逐步向MiniLED迁移，三因素共振下C端汽车产品座舱领域将为屏显相关产品打开重要增量空间。
2.1.车载显示趋势一：
液晶产品逐步实现对原有机械产品的替代
中控屏及液晶仪表等逐步替代原有传统机械产品。
传统座舱信息与功能碎片化，UI设计老旧，致使驾驶员操作体验较差。
智能座舱较传统座舱功能丰富，可优化驾驶员操作体验。
智能座舱主要由内饰及座舱电子集成。
其中座舱电子是人车交互中枢，一定程度可代表汽车整体智能化水平。
智能座舱功能丰富，具备支持语音识别、手势识别、高清显示、主动安全报警、实时导航在线信息娱乐、紧急救援等功能和服务。
液晶中控屏与仪表中低端车型仍有较大渗透空间，HUD仍存广阔增量市场。
我们按价格区间对液晶中控屏、液晶仪表及HUD进行了统计，截至2021年11月25万以上车型液晶中控屏渗透率已达94.8%，液晶仪表渗透率超60.2%，HUD渗透率达11.0%，整体渗透水平较高；10~25万元价格段液晶中控屏渗透率达85.8%，渗透率相对仍较高，但液晶仪表与HUD渗透率分别仅为28.1%和4.6%，仍有一定提升空间；10万元以下车型中液晶中控屏渗透率仅为54.3%，同时液晶仪表与HUD渗透率分别为5.3%和0.1%，空间仍较为广阔。
我们认为智能座舱主要产品目前渗透水平差距仍较大，增量市场广阔，未来伴随车载电子产品成本逐步下探有望逐步由较为高端车型向中低端车型渗透，打开座舱屏显产品需求空间。
2.2.车载显示趋势二：
整车搭载屏幕合计尺寸提升趋势愈演愈明
车载显示屏幕数量增加与屏幕尺寸增大趋势愈演愈明。
主要智能座舱产品持续渗透下，伴随驾驶员对驾驶体验提升的需求，未来车载显示屏数量将有望持续提升。
据IHS数据显示，2020年单车搭载1-2块屏幕占比达99%，3块屏幕及以上占比仅不足1%，未来有望加速渗透，到2030年3块屏幕及以上占比将提升至19%。
屏幕数量提升的同时尺寸也在逐步增大，据HIS数据显示，2020年中控显示器市场中，7-8英寸中控显示器占比已达61%，预计到2026年9英寸及以上的显示器将接近34万台，预计占中央显示市场的41%；同时15英寸显示器的规模预计将增加两倍，到2026年将达约150万台。
一芯多屏与双/多联屏逐步成为主流，对单车合计搭载屏幕尺寸增加将有所拉动。
全球主要芯片厂商高通、德州、恩智浦、瑞萨等陆续推出高性能座舱芯片，为汽车双/多联屏及一芯多屏提供稳健产品支撑，各主要主机厂汽车产品陆续应用多联屏方案。
华为于2021年已发布一芯多屏全新方案；理想ONE已采用四屏交互方案，四块屏幕尺寸分别达16.2、12.3、12.3、10.1英寸，中控屏与副驾娱乐屏搭载高通骁龙820A，数字仪表屏与功能控制屏采用TiJacinto6处理器；奇瑞星途TX双联屏方案采用两块12.3英寸屏幕；长安CS75PLUS则也采取了两块12.3英寸双联屏方案。
我们认为未来一芯多屏、双/多联屏方案有望逐步成为主流，将整体对单车搭载屏幕合计尺寸增加带来拉动作用。
后座娱乐屏目前搭载较少，有望贡献座舱屏幕未来主要增量空间。
目前在高价位车型中后座娱乐屏搭载率较高，但25万以下价位车型中搭载较少，仍多以后装为主。
截至2021年11月，据我们统计的近9600款车型中，仅有230款车型搭载，渗透率仅为2.4%，据ICVTank预测，2025年后座娱乐屏渗透率有望增长至7%，空间广阔，增长迅速，有望贡献未来座舱屏幕主要增量。
2.3.车载显示趋势三：
有望逐步由LCD向MINILED迁移
目前主流车载显示技术仍是LCD，长期来看Mini-LED有望实现替代。
当前由于技术较为成熟以及整体成本优势，车载显示主流方案仍以LCD技术应用最广。
但由产品及技术本身来看，LCD技术统一供给背光，画面的亮暗调节有赖于液晶层对光线的遮挡，反应时间较长，对比度偏低且功耗相对较高；OLED相较于LCD有对比度高、视角宽、响应快、功耗低、耐温耐压、轻薄柔性等优点。
MiniLED目前的商用分为两种，直显或背光。
其中直显暂时仅用在大尺寸商显上面，而在车载显示上面来说，则是背光应用，可以实现分区控制亮和暗或者关闭，相较LCD技术，对比度较高且使用寿命较长，功耗较低且可支持大角度弯折，在亮度、可靠性及温度范围等整体性能方面存在优势，未来有望成为车载显示重要方案。
目前OLED屏显产品已于部分车型实现应用，多个核心厂商积极调整产品结构。
凯迪拉克2021款凯雷德，采用以驾驶者为中心的三屏（曲面OLED）交互，目前已实现量产；奔驰2021款全新S级，采用OLED屏，已实现量产；奥迪e-tron2020款Sportback，采用OLED屏作为虚拟后视镜，目前已上市；哪吒U2020款U酷四驱版，透明A柱采用12寸OLED屏。
我们认为OLED虽较早实现应用，但MiniLED的亮度、使用寿命方面较OLED占优，在现有产线的MiniLED背光改造完成后，其成本可以得到大幅度下降，中低端品牌及车型在后续应用中进一步铺开存在可能性；
从技术上看，OLED使用寿命方面短期内难见革命性突破，MiniLED背光使得LCD液晶面板的行业寿命延长。
面板龙头厂商京东方已在2019年已停止LCD产能投资，聚焦OLED及MiniLED；LGD宣布将在2021年底前停产LCD；群创、天马等厂商都在积极布局Mini-LED车载应用。
长期来看我们认为MiniLED有望成为车载屏显主流方案。
3、工业元宇宙赋能B端整车制造，带来显示全新增量需求
3.1.数字经济已成为经济增长主要动力，数字孪生扮演重要角色
数字化经济目前已成为经济增长的主要动力源泉。
近年数字经济陆续取得突破性进展，政府和企业对于数字化转型的理念认识越来越深刻，转型创新逐步进入倍增阶段，成为继农业经济、工业经济之后伴随信息技术革命发展而产生的一种新的经济形态，并已经成为经济增长的主要动力源泉和转型升级的重要驱动力。
中国信通院提出“数字经济四化框架”：
数字产业化和产业数字化重塑生产力，是数字经济发展的核心；数字化治理引领生产关系深刻变革，是数字经济发展的保障；数据价值化重构生产要素体系，是数字经济发展的基础。
我国数字经济规模不断扩展，再上新台阶。
近年来数字经济蓬勃发展，已成为国民经济中最为核心的增长极之一。
我国数字经济增加值规模已经由2005年的2.6万亿元扩张到2019年的35.8万亿元，数字经济占GDP比重逐年提升，在国民经济中的地位进一步凸显。
2005年至2019年我国数字经济占GDP比重由14.2%提升至36.2%，2019年占比同比提升1.4个百分点。
元宇宙也可于B端企业级服务场景中得以应用，数字孪生是主要应用之一。
数字孪生是指针对物理世界中的实体，通过数字化的手段构造一个在数字世界中一模一样的实体，借此来实现对物理实体的了解、分析和优化，建立模拟可在问题发生之前先发现问题，监控物理对象在虚拟模型之中的变化，诊断基于人工智能的多维数据复杂处理与异常分析，并预测潜在风险，合理有效的规划或对相关设备进行维护。
数字孪生有五大驱动要素——物理世界中的传感器、数据、集成、分析和促动器，以及持续更新的数字孪生应用程序。
数字孪生的核心技术主要体现在6个方面，其中虚拟显示呈现是其中重要环节，帮助使用者通过数字孪生系统迅速地了解和学习目标系统的原理、构造、特性、变化趋势、健康状态等各种信息，并能启发其改进目标系统的设计和制造，为优化和创新提供灵感。
元宇宙可深度赋能工业4.0，产品数字孪生体是其中核心概念。
产品数字孪生体是指产品物理实体的工作状态和工作进展在信息空间的全要素重建及数字化映射，是一个集承集成的多物理、多尺度、超写实、动态概率仿真模型，可以用来模拟、监控、诊断、预测、控制产品物理实体在现实环境中的形成过程、状态和行为，产品数字孪生体基于产品设计阶段生成的产品模型，并在随后的产品制造和产品服务阶段，通过产品与物理实体之间的数据和信息交互，不断提高自身的完整性和精确度，最终完成对产品物理实体的完全和精确的数字化描述。
产品数字孪生体的基本功能是模型映射、监控与操纵、诊断、预测。
3.2.元宇宙可深度赋能工业4.0，为汽车制造提供数字化支撑
灯塔工厂为数字化智能制造业界表率，汽车行业排名居前。
据《灯塔工厂引领制造业数字化转型》定义，“灯塔工厂”为数字化制造与全球化4.0优质厂商，截至2021年9月，全球已有90家工厂入选“灯塔工厂”，其中中国拥有31家，其中汽车行业全球有10家，中国有5家，仅次于电子设备和消费品，排名居前。
新能源汽车蓬勃发展下，汽车生产制造逐步向平台化、模块化和智能化迈进。
平台化：
核心是将更多车型采用相似工艺方法在同一输送线平台上混流生产。
平台化生产能够降低生产成本、简化与统一工艺方法，充分发挥大规模制造带来的成本节约优势、提升制造效率。
目前主要方式为基于传统燃油车平台改造及开发新的电动车专属平台。
但油改电产品续航里程、动力性能、内部空间受限较多，开发全新平台已成为各大汽车的战略重心，可将车型间共用零部件比例由25~35%提升至70%以上，降低零部件成本，统一产品和产线的平台化约束，与多种产品动力混线生产相比，电动汽车专属产线减少车型生产切换时间，更加高效，劳动者操作更加熟练，实现规模经济。
模块化：
在燃油车型技术沉淀的基础上，通过搭框架、构平台、建数据资源库（产线数据、供应商资源）、强运营四个维度，形成纯电动汽车标准化、模块化输送线体系。
通过共享模块化平台，实现规模经济，提升效率。
比亚迪e平台将新能源模驱动模块电机、控制器、变速器3合1后，扭矩密度提升17%，功率密度提升20%，成本降低33%，体积降低30%，质量降低25%，生产效率提升40%；高压系统DC-DC、充电器和配电箱模块化集成后，质量减轻25%，功率密度提升25%，产品成本降低43%。
智能化：
汽车行业是制造业中技术含量、智能化程度、产业集中度较高的代表，是制造业向智能化转型的先导阵地。
目前国内总装输送线普遍处于优化自动化（工业2.0），普及信息化（工业3.0），积极探索智能化（工业4.0）阶段。
目前汽车生产整体可分为4个流程，即设计草图与画效果图、制作油泥模型、制作样车与性能检测、下线量产。
我们认为汽车生产制造各主要环节有望通过元宇宙进行赋能，简化流程并把控各主要环节，提升效率。
设计研发领域：
数字孪生可建立物理对象的虚拟映射，主要表现为建立实体模型的三维模型，并运用装配、动画等方式模拟零部件的运动方式。
该技术可于汽车生产制造领域得以应用，可通过建立数字三维模型，映射汽车在运行过程中发动机内部各个零部件、线路、接头等方面的数字化情况，从而实现对产品状态的判断。
模拟测试领域：
现阶段对车辆抗毁伤性能评估一般采用物理模型模拟毁伤的方式，但是这种方式费用高且精度低，置信度差。
基于数字孪生的车辆抗毁伤性能评估可过对实体车辆与虚拟车辆的实时信息交互与双向真实映射，实现物理车辆、虚拟车辆及服务的全生命周期、全要素、全业务数据的集合与融合，从而提供可靠的抗毁伤评估服务。
基于数字孪生，车辆能够实现对其材料性能、结构变化、零部件完整性及功能进行精确仿真，从而对车辆的抗毁伤状态进行精准预测与可靠评估，使车辆的毁伤情况和毁伤性能得到更加全面和深入的反应，并促进下一代车辆产品抗毁伤性能的改进和优化。
工业生产领域：
数字孪生可过虚拟模型反应物理对象的变化从而得以对物理设备进行监测，该技术可应用于工厂设备管理，来了解实体设备的运行方式，实时获取设备监控系统的运行数据，从而实现故障预判和及时维修，同时可以实现设备的远程操控。
诊断即通过数字孪生可以寻找设备发生异常的根本原因，预测可以帮助企业预测潜在风险，合理规划产品或用于设备的维护。
新技术研发领域：
自动驾驶仿真测试尽管可以快速模拟场景，但不能验证真实情况，因而传统汽车行业更依赖现场测试，但真实道路测试部分情况下昂贵且耗时，部分场景甚至无法进行。
数字孪生与现有测试方法相比，由于所有测试基于虚拟试验场，具备可实现复杂场景快速搭建节约场地建设成本、测试效率高、场景可复现、可快速适应自动驾驶技术发展所带来的测试需求等优势，我们认为未来有望成为自动驾驶仿真测试的主要方式之一。
3.3.主要TIER1供应商及主机厂已开始启用，未来成长空间广阔
博世作为汽车制造业中核心Tier1供应商，采用增强型AR可视化技术来演示智能连接型CytroPac液压动力装置的设计和功能。
AR应用程序允许客户在多种配置下查看设备内部泵3D演示和冷却选项，以及子系统的配合方式。
西门子2016年收购了全球工程仿真软件供应商CD-Adapco并配以西门子自由的多学科仿真产品Simcemter，可将方针和物理测试、智能报告、数据分析和技术相结合，更准确的预测产品开发过程中各阶段的产品性能。
大陆集团也已委托数字孪生体联盟，遴选数字孪生工厂解决方案提供商。
2021年6月阿里助力一汽集团吉林长春汽车超级工厂建成，对工具模型做了沉淀，仅需简单地拖拉拽便可用几个礼拜的时间搭好1:
1的产线。
2021年8月，长安汽车发布全场景数字孪生开发开放平台，行业首发驾驶、座舱、车控三域打通的整车级虚拟仿真环境，实现全车功能场景可编排。
2021年10月，上汽通用奥特能超级工厂在上海浦东新区金桥正式投产，其中装配工艺方面奥特能超级工厂电池生产的涂胶、合盖等工艺，全部由基于数字孪生技术的机器人自动完成。
设备加工方案在设计初期，会针对轨迹、速度、出胶量等工艺参数进行数百次虚拟仿真，生产时将仿真运行后的最优程序输出到现场设备，并配合3D视觉手段进行多重质量保证，全系统实现测量精度小于0.1mm。
未来演化方向：
建模的拟实化与互动体验的提升。
建模层面：
数字孪生体的拟实化推进。
产品数字孪生体是物理产品在虚拟空间的真实反映，产品数字孪生体在工业领域应用的成功程度取决于产品数字孪生体的拟实化程度。
产品的每个物理特性都有其特定的模型，包括计算流体力学模型、结构动力学模型、热力学模型、应力分析模型、疲劳损伤模型及材料状态演化模型（及材料的刚度、强度、疲劳强度演化等）。
将基于不同物理属性的模型关联在一起，是建立产品数字孪生体继而充分发挥产品数字孪生体模拟、诊断、预测和控制作用的关键。
基于多物理集成模型的仿真结果能够更加精确地反映和镜像物理产品在现实环境中的真实状态和行为，使在虚拟环境中检测物理产品的功能和性能并最终替代物理样机成为可能，并且能够解决基于传统方法（每个物理特性所对应的模型是独立分析的，没有耦合在一起）预测产品健康状况和剩余寿命所存在的时序和几何尺度等问题，多物理建模将是提高产品数字孪生体拟实化、充分发挥数字孪生体作用的重要技术手段。
互动层面：
与AR技术深度融合，提升虚拟与现实互动体验。
增强现实（AR）技术是一种实时的可在屏幕上把虚拟世界安置于在现实世界上并进行互动的技术。
将AR技术与产品的设计过程和生产过程更加深度融合，能够在实际场景技术上搭建一个全三维的浸入式虚拟场景平台，通过虚拟外设，开发人员、生产人员在虚拟场景中所看到的和所感知到的均与实体的物质世界完全同步，由此可以通过操作虚拟模型来影响物质世界，实现产品的设计、产品工艺流程的制定、产品生产过程的控制等操作。
AR技术通过增强我们的见闻触听，打破人与虚拟世界的边界，加强人与虚拟世界的融合，进一步模糊真实世界与计算机所生成的虚拟世界的界限，使人可以突破屏幕中的二维世界而直接通过虚拟世界来感受和影响实体世界，AR技术与产品数字孪生体的融合将是数字化设计与制造技术、建模与仿真技术、虚拟现实技术未来发展的重要方向之一，是更高层次的虚实融合。
我们统计了国内各主要主机厂的员工结构、汽车产量与工厂/产线数目，其中多数主机厂研发/技术人员占比均在15%以上，长城汽车研发技术人员占比超过30%。
我们认为整车制造行业大体量研发/技术人员及工厂数目或将为工业元宇宙提供广阔B端需求，进而对元宇宙相关设备带来广阔需求空间。
4、车载拉动与元宇宙助推下，产业链核心标的有望受益
4.1视源股份：
液晶显示板卡和智能交互平板领域龙头
视源股份为液晶显示板卡和智能交互平板领域龙头，位于产业链中游，并逐步通过整机产品向下游延伸。
公司主要从事中游液晶显示主控板卡、下游终端应用交互智能板和移动智能终端的研发，经过外包生产加工后进行销售，其产品可应用于教育、会议、医疗等诸多领域。
同时公司作为整体解决方案供应商，为电子行业提供核心部件或整机产品的设计及供应链服务。
公司在深耕既有业务的基础上加大新产品开发力度，大力投入和开拓生活电器类部件业务，已与众多主流家电品牌达成合作。
历经16年发展，已成长为全球领先的液晶显示主控板卡供应商和国内领先的交互智能平板供应商，市场份额保持前列，龙头地位稳固。
部件业务、未来教育、企业服务等业务持续发力，人工智能起步奠定增长潜力。
部件业务作为公司发展最久的业务，主要产品为液晶显示主控板卡，此外还拓展了液晶电视所需的电源模块和IoT模块等配套产品方向，并向小家电等领域拓新；教育业务依托希沃，涵盖了数字化教学硬件、数字化教学应用、教学小数据管理系统、教师专业发展服务四大类，深化教学应用体系并实现教师专业发展；企业服务以MAXHUB协同平台为中心实现全场景协作式智能会议管理，MAXHUB交互智能平板产品连续三年保持该领域市场份额第一。
2021上半年，受益于远程办公和家庭互动娱乐需求迅速增长，加之希沃对高等教育市场的重点开拓，公司在上述三大板块进一步打开增长空间。
2021年初公司设立了人工智能创新研究院，有望后续加大人工智能方面研发投入，为公司提供长期增长潜力。
4.2长信科技：
触控显示屏领跑者，客户覆盖国内外一流企业
长信科技为触控显示器件龙头企业，国内外客户资源雄厚。
公司定位触控显示器件材料生产商，主营业务涵盖超薄液晶显示面板、车载电子、消费电子、ITO导电玻璃。
超薄液晶显示面板得到Sharp、LGD、BOE的认可，成为国内唯一通过美国A公司认证的减薄业务供应商，业务产能和规模位居中国大陆首位，客户群覆盖京东方、天马、中电熊猫、夏普、LG等知名面板厂商。
车载电子产品覆盖TPSensor、车载触控模组、车载盖板、车载触显一体化模组等，
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