HUD光源的核心價值

1.HUD在智能座艙中的核心地位

在智能座艙架構(gòu)中，抬頭顯示器HUD（Head-Up Display）已超越傳統(tǒng)儀表與中控的物理邊界，成為人機(jī)共駕的神經(jīng)中樞。它將ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)，Advanced Driving Assistance System）決策路徑、實時數(shù)據(jù)與AR（增強(qiáng)現(xiàn)實，Augmented Reality）導(dǎo)航疊加在駕駛員正前方7m-10m的虛擬焦平面上，平均減少0.3s-0.5s的視覺切換時間，顯著降低認(rèn)知負(fù)荷。HUD已成為主機(jī)廠衡量座艙智能化水平的硬指標(biāo)，決定了品牌高端化的分水嶺。2025年，HUD滲透率預(yù)計將突破30%，能否在這一窗口期完成技術(shù)占位，將直接決定整車品牌在全球高端市場的競爭位序。

2.光源技術(shù)對HUD性能的決定性影響

光源技術(shù)的演進(jìn)決定了HUD產(chǎn)業(yè)高度。從LED到激光，再到Micro- LED，效率、色域?qū)挾扰c調(diào)制速率的每一次躍升，都在重塑上游光學(xué)引擎、中游光波導(dǎo)與下游整車集成的技術(shù)邊界。

光源不僅決定了亮度、對比度與熱管理的物理極限，更通過波長選擇與功耗曲線，牽動算力分配、線束減重及整車能耗策略。可以說，誰掌握了下一代光源，誰就掌握了智能座艙價值鏈的定價權(quán)。

3.行業(yè)痛點：亮度、色彩、功耗與成本的平衡挑戰(zhàn)

HUD技術(shù)正面臨四重挑戰(zhàn)：全天候可見性、影院級色域、整車級功耗及規(guī)模化成本。HUD在陽光直射下仍須保持萬級nit（尼特）亮度，卻要兼顧低功耗與長壽命；AR級色域帶來更豐富的內(nèi)容表達(dá)，也推高了光學(xué)復(fù)雜度與散熱需求；激光與Micro-LED雖具性能優(yōu)勢，但尚未跨越量產(chǎn)良率與成本的臨界點。亮度-色彩-功耗-成本的系統(tǒng)性難題，直接決定下一代AR-HUD的規(guī)?；?jié)奏，需要跨學(xué)科、跨產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新。 

車載HUD的主要分類 

HUD本質(zhì)上是一個光學(xué)器件，其工作原理與投影儀基本相同，就是將需要顯示的信息投影到駕駛員前方的透明介質(zhì)上。HUD主要由圖像生成單元PGU（Picture Generation Unit）和光學(xué)顯示系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成，圖像生成單元用以生成HUD輸出圖像，光學(xué)顯示系統(tǒng)用于顯示圖像。

圖像生成單元PGU是HUD最核心的部件，占HUD總成本的50%左右，由光源、光學(xué)膜片和其它光學(xué)組件構(gòu)成。光學(xué)顯示系統(tǒng)包括光學(xué)鏡面、玻璃等，成本占比約20%。其他部件包括結(jié)構(gòu)件、玻璃、軟件系統(tǒng)等成本累計占比約30%。

按照技術(shù)進(jìn)展和產(chǎn)品代次差別，HUD產(chǎn)品大致可分為C-HUD（組合型抬頭顯示，Combiner HUD）、W-HUD（擋風(fēng)玻璃抬頭顯示，Windshield HUD）、AR-HUD（增強(qiáng)現(xiàn)實抬頭顯示，Augmented Reality HUD）和P-HUD（全景抬頭顯示，Panoramic HUD）四個類別。

C-HUD是通過一塊硬件顯示屏顯示車速、擋位等信息（簡單的圖形和文本），成本較低，成像距離短、成像效果差并且存在安全隱患，隨著W/AR-HUD大規(guī)模量產(chǎn)裝機(jī)、價格下滑遠(yuǎn)超預(yù)期，C-HUD已逐步被淘汰。

W-HUD是將信息直接成像在擋風(fēng)玻璃上，相比C-HUD在成像尺寸、成像質(zhì)量等方面均有所提升，技術(shù)相對成熟，成本也相對較低，是目前主流的HUD方案，短期內(nèi)還將維持快速增長態(tài)勢。

AR-HUD是利用增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)，與智能網(wǎng)聯(lián)數(shù)據(jù)深度融合，整合攝像頭、雷達(dá)、高精度地圖等車輛獲取的信息，實現(xiàn)虛擬圖像與現(xiàn)實的疊加顯示，比如行車時可以將導(dǎo)航的道路信息顯示到HUD上，并融合周圍實際的路況場景進(jìn)行顯示，也能結(jié)合ADAS功能，提供前向碰撞預(yù)警、車道偏離預(yù)警及交通標(biāo)志線識別等提示，及時預(yù)告路況和行人預(yù)警信息，此外還可將行車電腦中的車輛數(shù)據(jù)與道路實景有機(jī)結(jié)合，極大擴(kuò)展了HUD的使用場景。AR-HUD顯示范圍更多、成像距離更大，但成本較高。未來隨著技術(shù)優(yōu)化與智能汽車的普及，AR-HUD有望逐步取代W-HUD市場，成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的“標(biāo)配”。

P-HUD則結(jié)合3D技術(shù)和AR顯示，通過大成像尺寸，顯示更多信息，同時兼容遠(yuǎn)近距離成像，可以提供駕駛信息和娛樂信息，目前處于商業(yè)化應(yīng)用早期。 

主流光源技術(shù)路線及優(yōu)劣勢對比 

PGU作為HUD的核心技術(shù)壁壘，其技術(shù)路線的選擇直接決定未來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線，具體可分為TFT-LCD（薄膜晶體管液晶顯示器，Thin film transistor liquid crystal display）、DLP（數(shù)字光學(xué)處理技術(shù)，Digital Light Processing）、MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)，Micro-Electro Mechanical Systems）激光投影和Micro-LED四種技術(shù)。不同的技術(shù)路線，其光源和光學(xué)組件都完全不同。

1. TFT-LCD投影方案

技術(shù)原理：LED背光+液晶調(diào)制。TFT-LCD投影技術(shù)以TFT作為HUD的投影單元，投影原理是LED背光源發(fā)光，隨后以電場控制液晶分支的旋轉(zhuǎn)方向，從而改變光的行進(jìn)方向和呈現(xiàn)顏色來成像。

優(yōu)勢：技術(shù)基本成熟、成本較低，TFT-LCD成為當(dāng)前最主流的HUD投影技術(shù)方案，廣泛應(yīng)用于W-HUD產(chǎn)品中。

劣勢：亮度受限（<12,000 cd/m²）、色域窄、投影距離較近、耐高溫性能較差等。

LCD升級版:LCoS

LCoS（硅基液晶投影技術(shù)，Liquid Crystal On Silicon）是LCD技術(shù)的升級版。這種技術(shù)使用了一種特殊的CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體，Complementary metal Oxide Semiconductor）集成電路芯片，芯片上涂有液晶硅。通過利用液晶的光學(xué)特性和硅芯片的電學(xué)特性，LCoS能夠精確控制光的傳播方向和強(qiáng)度，從而生成清晰、生動的圖像。LCoS技術(shù)的優(yōu)勢在于高分辨率、更廣的色域和出色的對比度。

2. DLP數(shù)字光處理技術(shù)

技術(shù)原理：DMD芯片+RGB LED/RGB Laser/Laser-Phosphor

DLP（數(shù)字光處理技術(shù)，Digital Light Processing）采用的是美國德州儀器（TI）的專利技術(shù)——DMD芯片（數(shù)字微型反射鏡元件，Digital Micromirror Device）。DMD由數(shù)百萬個高反射的鋁制獨立微型鏡片組成，每個鏡片可以通過數(shù)量龐大的超小型數(shù)字光開關(guān)控制角度。

優(yōu)勢：高亮度（>15,000 cd/m²）、寬色域、抗環(huán)境光。

劣勢：成本高昂（TI芯片壟斷）、體積較大。

3. LBS激光掃描方案

LBS（激光束掃描，Laser Beam Scanning）光機(jī)是一種基于激光束掃描的光學(xué)投影設(shè)備。LBS光機(jī)通過使用MEMS振鏡精確地控制光源激光束的反射方向，使每束激光反射到特定位置，在成像媒介上形成單個像素點。由于MEMS振鏡的速度很快，因而LBS光機(jī)可以滿足人眼的視覺暫留效應(yīng)，在成像媒介上快速打點，最終形成人眼可感知的圖像。

技術(shù)原理：RGB激光+ MEMS振鏡

優(yōu)勢：超小體積、無限焦深、高對比度。

劣勢：散斑問題、激光光源車規(guī)級認(rèn)證挑戰(zhàn)、三色激光國產(chǎn)化技術(shù)壁壘。

4. Micro-LED技術(shù)

技術(shù)突破：Micro-LED顯示是由微米級半導(dǎo)體發(fā)光像元組成的陣列顯示技術(shù)，具有自發(fā)光、高效率、低功耗、高集成、高穩(wěn)定性、全天候工作的優(yōu)點，被譽為下一代新型顯示與發(fā)光器件。特別是其可以在高/低溫度、高濕、強(qiáng)光照等各種惡劣環(huán)境下正常工作，對于提升車載顯示效果有著明顯的優(yōu)勢。

潛力：200% NTSC色域、0.1ms響應(yīng)、10萬nits亮度。

瓶頸：巨量轉(zhuǎn)移良率、成本。

表1  各技術(shù)路線對比表

光源核心性能指標(biāo) 

在車載HUD的嚴(yán)苛工況下，光源的核心性能指標(biāo)及要求包括：

亮度層面，日間可讀性以10000尼特為最低閾值，對應(yīng)正午90000lux環(huán)境光經(jīng)前擋衰減后的剩余對比度≥3∶1；AR-HUD更要求在12°×4°視場角內(nèi)實現(xiàn)分區(qū)動態(tài)調(diào)光，調(diào)光頻率≥200Hz，以抑制眩光并保持信息清晰度。

色彩維度，DCI-P3（DCI-P3是美國電影行業(yè)推出的一種廣色域標(biāo)準(zhǔn)。DCI是數(shù)位電影聯(lián)合[Digital Cinema Initiatives]的縮寫，主要由包括MGM、Disney、Universal、Warner、20th Century Fox 和 SPE 等多家美國的影業(yè)巨頭于2002年組織成立。應(yīng)用于數(shù)字影院的色域，它是一種以人類視覺體驗為主導(dǎo)的色域標(biāo)準(zhǔn)。盡可能匹配電影場景中能展現(xiàn)的全部色域，可以更好地滿足人類視覺的體驗。DCI-P3是一個更加注重于視覺沖擊，而不是色彩全面性的色域。并且相對其他色彩標(biāo)準(zhǔn)，它擁有更廣闊的紅色/綠色系色彩范圍。）色域覆蓋率≥90%已成為AR導(dǎo)航與車道級渲染的行業(yè)共識，激光光源憑借<5nm的譜線半高寬，色差控制顯著優(yōu)于LED。

功耗與熱管理方面，在85℃座艙環(huán)境中，電光轉(zhuǎn)換效率每提升1%，即可減少約2W熱負(fù)荷，對應(yīng)散熱器體積縮小5%-7%。

可靠性維度，所有光學(xué)器件須通過AEC-Q102認(rèn)證，高溫壽命測試在Ta=85℃、驅(qū)動電流額定值的120%條件下持續(xù)15000小時，光衰<10%，以確保整車10年/240000km生命周期內(nèi)的穩(wěn)定輸出。 

車載HUD產(chǎn)業(yè)鏈及競爭格局 

1. 產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成

表2 車載HUD產(chǎn)業(yè)鏈

資料來源：公開資料整理

HUD產(chǎn)業(yè)鏈代表企業(yè)如下表所示：

表3 車載HUD產(chǎn)業(yè)鏈代表企業(yè)

資料來源：公開資料整理 

2.競爭格局

早年間HUD市場格局由日本電裝（Denso）、德國大陸（Continental） 、日本精機(jī)（Nippon Seiki）等國外企業(yè)壟斷，近年來市場格局快速變化，國內(nèi)廠商彎道超車，發(fā)展勢頭遠(yuǎn)超國外。除自主品牌之外，東風(fēng)本田、上汽大眾、寶馬、奧迪等合資品牌也開始與國內(nèi)供應(yīng)商開展合作，國內(nèi)供應(yīng)商份額將繼續(xù)提升。

圖1 HUD制造商國內(nèi)市場份額

注：怡利電子為中國臺灣企業(yè)，延鋒偉世通為合資企業(yè)

資料來源：中金公司研究部

3.產(chǎn)業(yè)鏈合作模式

傳統(tǒng)模式下，Tier1廠商向Osram、日亞等采購標(biāo)準(zhǔn)化激光或LED器件，經(jīng)二次光學(xué)設(shè)計后集成至HUD整機(jī)，周期18-24個月，技術(shù)迭代較慢。 

為縮短閉環(huán)，光源企業(yè)與車企探索了新的合作開發(fā)模式：

聯(lián)合定制開發(fā)：華為與江淮2023年合作開發(fā)的激光HUD，由光峰科技提供ALPD®4.0三色激光模組，峰值亮度15000nit、色域>90%NTSC，模組厚度壓縮30%，項目周期縮短至12個月。

大企業(yè)主導(dǎo)的合作平臺：華為發(fā)布“車載光”平臺，將激光光源、光學(xué)系統(tǒng)、顯示算法等關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用于汽車，打造智能車載光解決方案，通過開放合作加速升級、迭代產(chǎn)品體驗。華為在2024年底曾與十余家供應(yīng)商完成智能車載光業(yè)務(wù)合作簽約，范圍涵蓋提供AR-HUD、智能車燈模組、光場屏領(lǐng)域，簽約供應(yīng)商包括江蘇澤景、合肥疆程、星宇股份、水晶光電等公司。 

應(yīng)用市場前景與挑戰(zhàn)

車載HUD正由“高端選裝”演變?yōu)?ldquo;功能標(biāo)配”。平安證券數(shù)據(jù)顯示，2024年，中國乘用車新車HUD裝配量持續(xù)上漲，全年HUD裝配量達(dá)到355.95萬輛，同比增長55.0%；裝配率達(dá)到15.5%，同比擴(kuò)大7.7個百分點。佐思汽研數(shù)據(jù)預(yù)計2025年中國市場HUD實際出貨量有望達(dá)到800萬套（含選裝），以2025年2500萬臺乘用車銷量計算，滲透率有望達(dá)到32%。隨著W/AR-HUD產(chǎn)業(yè)鏈逐漸成熟、國產(chǎn)化率提升，成本還將有較大的下降空間，預(yù)計未來幾年AR-HUD將進(jìn)入千元機(jī)時代。根據(jù)平安證券測算，以800萬套出貨量、AR-HUD占比達(dá)到30%測算，到2025年我國HUD市場規(guī)模有望達(dá)到100億元，相比2022年市場規(guī)模增長約3.5倍，年復(fù)合增速達(dá)到65%。

圖2 車載HUD搭載量、滲透率對比（2019、2022、2024）

資料來源：平安證券 

滲透率大幅增長的同時，HUD價格快速下降。以澤景電子為例，2022至2024年間，公司HUD產(chǎn)品銷量由17.57萬臺增長至62.46萬臺，平均單價則由974元降至865元，累計降幅為11%，其中W-HUD產(chǎn)品的平均單價由2022年的971元下降至2024年的837元，累計降幅為14%，價格下降助推搭載車型的價格區(qū)間逐步下探。 

然而，HUD更大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用以及價值提升仍面臨挑戰(zhàn)：成本方面，2024年AR-HUD系統(tǒng)均價約300美元，是W-HUD的2倍，占整車BOM比重達(dá)2.8%，對15萬元以下車型形成顯著成本壓力；標(biāo)準(zhǔn)檢測方面，虛像距離VID、視場角FOV等關(guān)鍵指標(biāo)尚無統(tǒng)一測試方法，主機(jī)廠與Tier1在標(biāo)定階段需額外投入20%驗證周期；用戶端，中國乘聯(lián)會2023年投訴統(tǒng)計顯示，HUD相關(guān)投訴占智能座艙總量12%，其中重影、眩暈占七成，反映出目前HUD的體驗優(yōu)化仍滯后于功能堆疊。 

綜上所述，隨著AR-HUD滲透率的增長以及P-HUD的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速，HUD迎來更加廣闊市場的同時，對于光源技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)的要求也日益提升。從光源來看，短期內(nèi)，TFT+LED方案占據(jù)90%以上市場份額，DLP方案在高端市場開始滲透；中期來看，激光技術(shù)成熟度將獲得提升，LBS技術(shù)有望突破成本瓶頸；長期來看，Micro-LED將憑借其性能優(yōu)勢重塑產(chǎn)業(yè)格局。 

（來源：材料深一度）