深度|HUD全产业链梳理，AR-HUD放量在即

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「导语」：

汽车抬头显示（HUD）产品形态变迁：从C-HUD到AR-HUD。汽车抬头显示经历三代技术变迁，从C-HUD到W-HUD，再到AR-HUD，AR-HUD主要技术模式是将图像与现实事物拟合叠加，而为实现深度融合，AR-HUD相比传统HUD需要更长的投影距离和更大的视场角，这带来了技术端和成本端的挑战，尽管多家主机厂推出搭载AR-HUD的车型，但目前仍然处于小规模试水阶段，AR-HUD除了带来成本上升外，还带来了体积变大、阳光倒灌等技术问题。此外AR-HUD由于在显示内容、人机交互方面有较大提升，对软件能力的要求也更高。

AR-HUD产业链梳理：产业链本土化总体可控，部分核心部件仍由外资把控。PGU是（光学成像单元）是HUD的核心部件其成本约占HUD总体BOM成本的30%~50%，国内供应商数量较多且包含多种技术路线，可以较大程度上满足国内AR-HUD的需求，在成像芯片方面，除DLP方案的DMD芯片由德州仪器独供外，其他路线的芯片供应商较为充足，且国内厂商都有所布局。在光学设计端，目前自由曲面镜、抬头显示玻璃等部件均可实现国内厂商供应，但为消除重影问题的楔形PVB膜则主要由外资厂商把控。

体验提升和成本下降成为推动AR-HUD加速渗透的关键因素。HUD可能会成为未来汽车实现人机交互的主要窗口之一，而AR技术的应用极大丰富了HUD的使用体验，将加速HUD替代传统仪表。在成本端，随着渗透率提升、产业链成熟稳定，其成本会有较大的下降空间，我们预计未来AR-HUD可能会进入千元机时代。此外我们认为搭载HUD车型的热销也将加速其渗透进程。我们预计到2025年国内HUD出货量有望达到800万套左右，市场规模有望达到100亿元，相比2022年市场规模增长约3.5倍。看好HUD在未来的增长空间，尽管目前HUD份额仍由日系等外资厂商把控，但在AR-HUD领域国产厂商已取得一定先机，同时本土厂商在服务响应、本土化研发、成本控制能力均具备不俗的竞争力，看好国内相关产业链机遇。

AR-HUD带来技术端和成本端的挑战

一、汽车抬头显示：从C-HUD到AR-HUD

1.产品形态变迁：车载HUD的技术发展

需求驱动下的车载HUD技术发展。HUD产品根据实现方式和产品形态不同大致可以分为三类：1）C-HUD 由于成像效果差、成像尺寸有限且存在安全隐患，正逐步被淘汰；2）W-HUD 相比C-HUD 在成像尺寸、成像质量等方面均有所提升，技术相对成熟，是目前主流的HUD方案；3）AR-HUD利用了增强现实技术，极大扩展了HUD的使用场景，比如行车时可以将导航的道路信息显示到HUD上，并融合周围实际的路况场景进行显示，也能结合ADAS功能，提供前向碰撞预警、车道偏离预警及交通标志线识别等提示，及时预告路况和行人预警信息，此外还可将行车电脑中的车辆数据与道路实景有机结合，进行AR呈现。我们认为AR-HUD的使用场景更加丰富，未来HUD将逐步由W-HUD向AR-HUD过渡。



AR-HUD将与智能网联技术深度融合，显示内容极大丰富。C-HUD 只是车辆仪表信息简单的图形和文本显示，W-HUD 则是简单图形显示；AR-HUD 则是利用增强现实技术，与智能网联数据深度融合，实现虚拟图像与现实的叠加显示。而未来HOLO HUD结合3D技术和AR显示，可实现内容更加丰富，形式更加生动的全视场显示。价格方面，根据未来黑科技创始人徐俊峰透露，目前普通的W-HUD大概在1000元区间，2D AR-HUD可能达到2000-3000元。



1.4 长虚像距离和大市场角是AR-HUD的发展重点

长虚像距离和大视场角是AR-HUD发展重点。AR-HUD主要技术模式是将图像与现实事物拟合叠加，为实现深度融合，AR-HUD要求在驾驶员前方至少7.5m处投射虚像。当VID＞7.5m且FOV＞10°，AR-HUD会输出更大的显示范围以及更丰富的显示信息。但我们认为仅从光学参数的角度无法完全定义AR HUD，未来黑科技首席科学家吴慧军认为，AR增强现实的定义包括三个要素：（1）真实和虚拟物体形状、位置等关键要素被精确地感知和呈现；（2）真实和虚拟世界的完美融合；（3）实时交互。





1.5 AR-HUD对软件的能力要求更高

软件的持续升级是AR-HUD发展的重要一环。相比于传统的W-HUD，AR-HUD需要整合摄像头、雷达、高精度地图等车辆获取的信息，继而在前挡风玻璃上实现箭头导航、人像指引等功能，这就要求AR-HUD在获取图像后，在毫米级时间内生成图像，对软件算法以及硬件要求均较高。此外AR-HUD需要保证实时渲染的稳定性，对软件算法及光学成像要求非常高。亿欧智库认为AR-HUD软件升级主要在显示信息量、内容可读性以及人机交互性中体现。



1.6 AR-HUD带来技术端和成本端的挑战

AR-HUD硬件结构主要包含PGU成像和空间光学两部分。PGU输出可视图像，经反射镜将图像投射到自由曲面镜上。自由曲面镜将原图像放大并适配风挡玻璃完成光学畸变矫正并投射到风挡玻璃上，风挡玻璃将图像反射进入眼椭球范围。

大FOV、大VID带来技术和成本挑战。尽管多家主机厂推出AR-HUD车型，但仍然处于小规模试水阶段，AR-HUD的宽视角除了带来成本上升外，还带来了体积变大，以及阳光倒灌等技术问题。目前W-HUD的体积仅有数升，而AR-HUD的体积多在10升以上，曾搭载在奔驰S级上的HUD，其体积甚至达到了20升以上。





AR-HUD产业链梳理

2.1 AR-HUD产业链概览



2.2 AR-HUD总成本：TFT<LCoS＜DLP，PGU可占BOM成本的30%~50%

PGU是HUD的核心部件,占AR-HUD整机BOM的30%~50%。PGU(Picture Generation Unit)成像单元是AR-HUD的关键部件，直接影响HUD的成像效果与产品化成本。在AR-HUD成本中，PGU价值占比最大，可达整机BOM的30%~50%。目前PGU主流成像技术主要有以下：TFT-LCD、DLP、LCoS和LBS，成像技术的工作原理不同，在HUD上的应用表现存在很大差异，根据盖世汽车的统计的数据显示，TFT路线的PGU占总成本的30%左右，LCOS路线的PGU占总成本40%左右，DLP路线的PGU占总成本50%以上。



· AR-HUD成本中，PGU价值占比最大，可达到整机BOM的30%~50%以上，其中TFT路线的光机占总成本的30%左右，LCoS路线的光机占总成本的40%左右，DLP路线的光机占总成本的50%以上；

· 从芯片看，DLP的DMD芯片为德州仪器独家供应，价格更贵，TFT和LCoS包括MEMS芯片可实现国产化；

· 作为核心组件之一的自由曲面镜，实现高精度、高良率的加工是HUD量产的重要前提，近几年国内同样涌现出一批具备开模资质的企业；

· 几种路线方案对比，TFT成本最低，而LCOS方案未来随量产能力提升或有望将成本降为DLP的7成左右，MEMS路线的激光光机目前尚处在实验阶段，未来可能成为低成本光机备选。

2.3 PGU技术演进：TFT是目前主流

TFT-LCD显示技术：TFT是LCD液晶显示的一种，指图像是由集成在LCD面板每个像素点背后的薄膜晶体管(TFT)驱动改变光源偏振状态进行显示的。TFT-LCD抬头显示的原理是背光光源照亮LCD，并由TFT驱动像素点的光源偏振状态改变，呈现不同的明暗度，然后通过RGB滤色片呈现彩色的图像。TFT-LCD是最常见且应用最广泛的抬头显示光机类型，具有技术成熟、成本低的优点，但是同时也存在热管理难度大、亮度对比有限、清晰度有限的问题。





2.4 PGU技术演进：DLP成像效果佳，但成本较高

DLP显示技术：DLP的核心是DMD即数字微镜芯片。在DMD中微反射镜是最小工作单位，微反射镜可以在-12°和+12°之间倾斜，从而实现信号投影的开关。当DLP光机工作的时候，需要进行投影的图像最终转化为二进制信号输入到DMD，图像的每一个像素将会由反射镜进行精确的控制和映射。一块DMD通常是由数百万个铰链安装的微反射镜组成的矩形阵列，每一个微反射镜对应一个像素，通过倾斜角度的方式控制像素的显示效果。DLP相较于TFT方案显示效果更佳，同时可有效解决阳光倒灌问题。但DLP是TI(德州仪器)的专利技术，因此下游厂商的议价权有限，成本也较高。





2.5 PGU技术演进：LCoS方案取得车规级突破

LCoS显示技术：LCoS(Liquid Crystal on Silicon)是一种新型的反射式投影技术。LCoS光机工作时，需要对入射光做启偏处理形成偏振光（比如S光），光线进入LCoS面板到达反射层后全部原路返回。控制LCoS背板的电极可精确控制经过每个液晶像素中的S光转换为另一偏振方向的线偏振光（例如P光）的比例，成像光路中仅处理P光最终实现可是图像生成。相较于TFT和DLP方案，LCoS方案发展成熟的方案较短，目前有华为、一数科技等企业布局。2022年搭载华为AR-HUD的飞凡R7正式上市，代表着LCoS方案正式实现车规级量产。





2.6 PGU技术演进：LBS方案成本低、效果好，但成熟度相对较低

LBS显示技术：激光扫描投影（LBS）是将RGB三基色激光模组与微机电系统（MEMS）结合的投影显示技术方案，其方案结构包括三色激光模组+MEMS 振镜+滤光片。其优点是成本低，对比度好，无光窗问题， 主要缺点是该方案成熟度较低，激光二极管中的红色激光器对温度较敏感，实现车规级较难，目前日亚的激光光源较为成熟。此外LBS方案存在散斑问题。目前国内以LBS为主攻方向的Tier1厂商是锐思华创，成像芯片较为成熟的国内厂商是龙马璞芯。



2.7 各类PGU性能对比总结

DLP、LCoS方案渗透率逐渐提升。目前TFT/DLP和LCoS方案都已经实现量产落地，LBS方案由于成熟度不高暂时不是主流的技术方案。对比来看，TFT-LCD的显示效果一般，温升控制表现不佳，但其成本较低；DLP方案可以较好地解决温升问题，但DLP由于其固有的技术特性，在图像分辨率提升上具有一定的局限性，同时成本相对较高；LCoS实现了图像分辨率的提升以及成本的一定程度降低，并且已实现量产装车。





2.8 国内PGU厂商已可以满足AR-HUD光机需求

国内PGU厂商技术方案多样，可满足国内AR-HUD发展需求。根据盖世汽车数据中心统计的信息显示，PGU国外供应商主要是京瓷、JDI等光学显示公司，国内供应商数量较多且包含多种技术路线，但仍以TFT和DLP方案为主，而随着以华为为代表的LCoS方案日渐成熟，国内PGU供应商的技术路线会更加丰富，可以较大程度上满足国内AR-HUD的需求。



2.9 DLP方案德州仪器独供，国产芯片厂商布局全面

DLP方案的DMD芯片由德州仪器独供，其余方案成像芯片国内厂商都有所布局。根据盖世汽车数据中心统计的信息显示，除了DLP路线的DMD芯片为德州仪器专利独家特供外，TFT、LCoS、MEMS等路线芯片供应商较为充足，且国内厂商都有所布局。



2.10 自由曲面反射镜：国内光学镜面供应商具备较为成熟的研发能力

消除画面畸变——自由曲面镜。HUD的第二个技术壁垒在于内置的自由曲面反射镜，挡风玻璃由于是不规则的自由曲面，正常投射的影像经过挡风玻璃反射后会形成画面畸变，这时候就需要自由曲面镜匹配汽车挡风玻璃面型以消除静态畸变、动态畸变、双眼视差等问题。自由曲面镜模具需要用精密仪器制造，做成纳米级，非球面镜需要一次成形，材料一般为为PC或者COC塑料材质，要求高面型精度，高反射率，良好的耐候性能。目前国内具备自由曲面镜生产能力的供应商如舜宇光学、亮宇光学、福建富兰光学等。



2.11 光波导技术减少AR-HUD的体积要求，是未来重要的发展方向

光波导技术减少AR-HUD的体积要求，是未来HUD重要的发展方向。AR-HUD大视场角、长投影距离带来了体积过大的问题（自由曲面反射镜尺寸变大），而光波导技术凭借平板超薄结构和极大的二维扩瞳能力可以简化传统HUD内部的机械光学机构，直接将光源信息投射到风挡玻璃之上。其占用体积可以是传统机械方案的1/10。此外，光波导方案还具有透光度高、视场角大、显示效果好等优势。光波导技术分为几何光波导和衍射光波导，其中衍射光波导技术是AR-HUD发展的主要方向。目前国内本土厂商如苏大维格、至格科技等均在布局光波导技术方案。





2.12 PVB楔形膜：主要由外资厂商把控

消除重影——楔形PVB膜。HUD光源需要将现实的图像投射到挡风玻璃上，然后反射入人眼中，然而挡风玻璃有内外两层，当同一光线照射在玻璃上就会出现两条反射光线，造成“重影”，目前主要解决方案是采用楔形PVB膜夹层玻璃来调整反射光线，国内外的玻璃厂商福耀玻璃、圣戈班、旭硝子、康宁也都有研发适用于HUD的抬头显示玻璃。

PVB楔形膜主要由外资厂商把控。抬头显示玻璃最大的壁垒在于楔形PVB膜，由于形状特殊，因此制造成本较高，目前带有楔形PVB膜的前挡风玻璃成本比普通前挡风玻璃成本大约高350元左右。此外由于技术壁垒，目前楔形PVB膜主要由外资厂商供应，如积水化学和伊士曼，国内PVB膜供应商则更偏向普通PVB膜。





体验提升和成本下降带来AR-HUD的普及

3.1 HUD渗透率低，未来增长空间较大

HUD目前渗透率仍低，未来增长空间较大。根据高工智能汽车数据显示，2022年中国市场（不含进出口）乘用车前装标配搭载W/AR HUD交付150.04万台，而如果考虑选装数据，2022年全年HUD总出货量预计超过200万套，渗透率不足10%。具体到AR-HUD方面，2022年中国市场（不含进出口）乘用车前装标配搭载AR-HUD达到10.96万套，同比增长115.75%，呈现高速增长态势，但渗透率仍然很低。

不同品牌的HUD搭载率有较大差异。目前日系车型的HUD装配率最高，2022年中国市场丰田前装标配HUD的销量达到37.6万台，搭载率达到20.75%，国内自主车企中哈弗、红旗、极氪、吉利、理想、比亚迪等品牌搭载HUD的销量较高。





3.2 AR技术的应用带来HUD的体验提升

HUD或将取代前仪表屏成为下一代的主要交互窗口。我们认为AR技术的应用将是催化HUD成为下一代主要交互窗口的关键技术。传统的W-HUD仅是仪表内容的重复显示，对用户体验提升有限。而具备“充分信息展示+沉浸式体验”的AR-HUD或将成最终解决方案，AR-HUD实现了更远距离和更大画幅的显示，信息更加丰富多维，在汽车智能化发展的进程中，AR-HUD将成为更多信息的显示载体，成为车内信息显示最主要的方式之一。而随着智能即使技术的进步，整个风挡玻璃可能会成为交互载体，可以提供游戏、观影等娱乐需求。



3.3 成本下降以及标杆车型的示范作用将加速HUD的渗透

未来AR-HUD可能会进入千元机时代。当前制约AR-HUD应用的另一大因素是成本，但随着HUD渗透率提升、产业链成熟稳定，其成本会有较大的下降空间。根据锐思华创CEO卢睿的观点，AR-HUD与W-HUD并没有很大的硬件结构差别，在未来AR-HUD会进入到千元机时代。我们认为如果AR-HUD在未来降到千元左右，其渗透率有望加速增长。

标杆车型的热销可能会成为加速HUD替代传统仪表的另一重要因素。理想在L9上率先利用HUD取代了传统仪表，深蓝S7则同样采用了类似L9的技术方案。此外宝马官方也发布了全新一代HUD（BMW Panoramic Vision全景视觉），将会在宝马NEUE KLASSE新世代车型上配备，宝马CEO在23年CES展上更是直言未来宝马车型将取消车内的大屏。



3.4 AR-HUD呈现向主流大众市场渗透趋势

AR-HUD由豪华车型快速向主流大众市场渗透。随着技术成熟和成本下降，AR-HUD呈现出向主流大众市场渗透的趋势，目前国内车企更乐于搭载AR-HUD并将其作为卖点之一，国外车企倾向于选择国外供应商，国内车企则倾向于选择国产厂家。



3.5 HUD市场空间测算

到2025年国内HUD搭载量有望达到800万套。根据佐思汽研《2023Q2 HUD数据与公司跟踪分析报告》预计中国乘用车2025年标配HUD将达到486.5万套（不含选配），但若考虑实际选装，我们预计实际出货量有望达到800万套，以2025年2500万台乘用车销量计算，渗透率有望达到32%（高工智能汽车研究院预测到2025年W/AR-HUD搭载率将突破30%）。以800万套出货量、AR-HUD占比达到30%测算，到2025年我国HUD市场规模有望达到100亿元，相比2022年市场规模增长约3.5倍，年复合增速达到65%。





四、国内AR-HUD主要Tier1情况

4.1 日系HUD供应商具备技术先发优势

日系供应商具备技术先发优势，国内本土厂商受益于自主车企崛起上量迅速。日系供应商在HUD领域具备技术先发优势，根据高工智能汽车统计数据，2022年日本电装以32.3%的市场份额居第一位，国内HUD供应商近几年受益于自主车企崛起也逐渐崭露头角，华阳、泽景、怡利、水晶光电、未来黑科技等厂商已实现量产供货，在国内HUD厂商中处于领先地位。





4.2 多家本土厂商已实现AR-HUD量产装车

自主供应商有望凭借AR-HUD实现超车。根据佐思汽研数据显示，2023年一季度中国乘用车市场（不含进出口车型）共有10家供应商向14个汽车品牌20余款车型落地了2.5万台AR-HUD。华阳多媒体、台湾怡利电子及重庆利龙科技为前三位。从供应关系来看，自主品牌车型搭载的AR-HUD也基本由本土供应商进行供应。从技术方案和量产配套情况来看，华阳集团（华阳多媒体）目前覆盖多种技术路线，出货量领先国内其他厂商，其他厂商如水晶光电、未来黑科技、泽景受益于下游配套客户搭载HUD车型的销量增加，HUD出货量也实现快速增长。



4.3 华阳集团：国产HUD龙头，技术储备丰富

HUD领域技术积累雄厚，出货量领先国内其他供应商。华阳在HUD领域已有10年的研发经验，目前已经推出成熟的W-HUD和AR-HUD产品及解决方案，先后拿下了长城、长安、上汽、吉利、广汽、奇瑞、蔚来、东风本田等诸多车企的前装定点，2022年华阳HUD出货量超过40万套，居国内HUD供应商第一位，而据高工智能汽车信息，截至23年7月华阳HUD出货量已经超过100万套。

AR-HUD技术路线丰富，双焦面、斜投影AR-HUD取得突破。华阳AR-HUD目前已经实现TFT、DLP和LCoS成像技术的全面布局，同时开启光波导技术预研，其基于DLP技术开发的AR-HUD成功在广汽传祺GS8上实现了量产供货，是国内首家（全球第二家）实现基于DLP技术的AR-HUD量产供应商。2022年，华阳基于单PGU设计方案，打造了一款体积、显示效果、BOM成本等方面都具备优势的双焦面AR-HUD，目前已经获得定点项目，成功填补了国内市场的空白。而传统的双焦面技术大多采用双PGU或者双光路设计来实现两个不同的投影距离，该方案不仅成本较高，体积也会更大。此外华阳斜投影AR-HUD也在推广中，斜投影AR-HUD体积小，成本相对低，同等参数条件下可实现更好的AR 显示效果。



4.4 水晶光电：消费电子光学龙头切入车载HUD赛道

布局HUD多年，AR-HUD获国内多家主机厂定点。水晶光电在2013年组建HUD研发团队，2016/2017年进入HUD后装市场，2020年公司AR-HUD供货红旗EHS9，正式进入HUD前装市场，2022年其AR-HUD供货长安深蓝SL03，全年HUD出货量近4万台，2023年全系搭载水晶光电AR-HUD的深蓝S7也正式上市交付。目前公司储备多个HUD定点项目，其PGU产品也已切入比亚迪供应体系。

技术实力获国际大厂认可，但供应链能力略逊于华阳。23年5月，水晶光电发布公告称公司收到捷豹路虎全球下一代EMA电气化平台多个车型的第三代和第四代多款W-HUD和AR-HUD定点通知书，项目采购周期为2025年-2029年，交付价值约6亿元人民币。我们认为水晶光电切入车载HUD领域中可以继续发挥其在光学领域中的技术优势，但目前水晶光电的HUD量产规模依然较小，正式进入的时间也不长，其供应链能力可能略逊于华阳。



4.5 未来黑科技：受益于理想爆发，HUD出货量快速增长
HUD产品供货理想汽车，2023年出货量目标35万套。未来黑科技成立于2016年，创始人徐俊峰曾任职于富士康、莱尔德于贝尔罗斯等世界500强企业，在微波通讯、声学和光学领域拥有10余年研发与管理经验。目前公司主要产品为W-HUD和AR-HUD。员工总数约300人，其中研发团队人数超过75%。2022年未来黑的HUD产品正式配套理想L9/L8两款车型，随着理想车型的热销，未来黑科技2022年HUD出货量达到6.8万套，而截至23年4月底，该公司HUD累计交付量达到12.2万套，同时该公司预计2023年其HUD出货量将达到35万套。为满足HUD出货量爆发式增长需求，公司位于重庆的生产基地二期扩建项目已经启动，预计完成后年产能将到达78万套。同时该公司位于北京的生产基地也将在23年进入生产阶段并实现量产供货。


4.6 泽景：预计到23年底其HUD装车量达到100万台HUD交付量累计已超过60万套。泽景成立于2015年，主要产品包括W/AR-HUD、CMS、透明A柱、透明窗口显示等智能座舱相关产品，目前拥有理想（HUD产品供货理想L7）、蔚来、吉利、北汽、奇瑞等量产客户。公司总部和制造中心位于江苏仪征，21年其HUD出货量达到95553套，23年5月其单月HUD出货量超过4万套，目前泽景HUD产品累计交付已超过60万套，预计到2023年底其HUD累计装车将超过100万台。2023年泽景将量产交付一款大画幅AR-HUD，采用了TI DLP5530，具备130万像素。


4.7 经纬恒润：国产汽车电子龙头业务再拓展，AR-HUD即将量产基于DLP方案的AR-HUD将于2023年量产供货。经纬恒润是一家综合型汽车电子服务商，主营业务包括汽车电子、研发服务和高级别智能驾驶整体解决方案。经纬恒润ADAS市占率处于国内供应商第一梯度，且已实现多项域控制器量产，HUD则是经纬恒润在智能座舱领域的主力产品之一，经纬恒润基于DLP技术方案开发了AR-HUD产品，预计在2023年将在吉利领克、上汽大通两家客户中量产落地。经纬恒润的AR-HUD视场角最大可达到13°×4°，可涵盖多个车道，图像距离可以达到10m以上，预计售价约2000-3000元左右。