高工智能汽车研究院监测数据显示,今年1-7月中国市场(不含进出口)乘用车前装标配W/AR HUD交付108.35万辆,同比增长47.98%,前装搭载率升至9.82%。
其中,从价位区间分布来看,30万元及以上车型标配W/AR HUD搭载率平均值已经接近30%(29.53%),交付贡献占整体市场比重接近50%。
不过,目前不管是TFT,还是DLP方案,都存在一定的规模化普及局限。比如,TFT方案存在的阳光倒灌问题,DLP的成本难题。
同时,更多的玩家也在入局;此外,一级市场对于HUD赛道的关注度也在持续升温,尤其是一些进入定点量产周期的企业。同时,下一代HUD技术的演进,也备受关注。
目前,车载HUD根据PGU(也被称为光机)成像技术的不同来进行分类,主要有三种:TFT-LCD、DLP和LCoS。其中,前两种技术相对成熟, TFT成本及门槛都比较低,DLP主要受制于TI独家供应,成本较高。
而LCoS(硅基液晶投影显示),则是以单晶硅基板上的CMOS点阵取代多晶硅TFT点阵,图像调制原理和LCD基本相同,继承了LCD技术的优点,同时也克服了LCD的不足之处。
相比于其他显示技术,LCoS具有高对比度、高分辨率、快速响应及低功耗等优点;尤其是和DLP相比,LCoS具有光利用效率高、分辨率高、体积小、没有专利壁垒等优势。
其中,作为关键组件,LCoS显示芯片是一个将LCD、CMOS集成电路通过玻璃平板封装起来的模组。一直以来,由于模组的制程较为繁琐,各生产段良率控制不易,成本相对于DLP,都难以有竞争力。
此前,LCoS主要以家用投影显示应用为主。2020年,豪威集团开始启动LCOS产品在汽车上的业务布局(比如,行业首款具集成驱动和存储功能的1080p液晶覆硅LCoS微显示器—OP02220),并着手产品的车规升级认证。
同时,在国内市场,越来越多的本土芯片厂商正在突破LCoS的供应链难题。包括芯鼎微、芯视元、慧新辰等企业已经进入量产及客户验证阶段。此外,在PPI分辨率上,LCoS的实现能力和未来潜力已经被证明高于目前中高端主流的DLP和3LCD技术。
2022年,华为AR-HUD正式上车上汽飞凡R7,光机采用LCoS技术路线,实现13°*5°的超大视场角,分辨率高达1920x730。
这款产品还搭载了博泰自研的AR Creator,采用NXP i.MX 8 QM,提供高达30K DMIPS的算力以及128GFLOPS的图形处理能力,并配备4GB运行内存、16GB闪存、支持高清地图导航视频的AR引擎渲染。
而在今年的2023华为智能汽车解决方案发布会上,该公司宣布问界系列车型(M9首发)也将陆续搭载AR HUD,搭载首个2K车规级LCoS光学成像模组,采用车规级LCoS、偏振组件、短焦镜头、三色LED光源。
目前,在中国市场,也已经有不少HUD厂商正在布局LCoS AR-HUD,其中既有传统HUD厂商,也有很多新进入者。
比如,瀚思通推出的第二代LCoS AR-HUD,采用自主研发的符合车规要求的LCoS PGU作为投影显示单元,分辨率高达2K级(1920*1080),支持全色系显示,光通量高达140lm,中心对比度高达1500:1的行业领先水平。
PGU采用全玻璃光学系统,镜筒采用铝合金,投射比1.2,三路LED直线排布,方便散热器的布局;运用车规级光学塑料复眼进行匀光,亮度高达15000nit以上,均匀性>90%;
同时,以光学设计和数学建模优化为支撑,搭配高精度曲面镜,实现了在较小的空间里达成13°x 5 °FOV的要求,虚像距离>13m,可覆盖三条车道。
瀚思通LCoS AR-HUD2.0 路试实拍图
在图像处理部分,采用专业的分析模型,模拟分析整车进行阳光负载和眩光消除,并通过AR算法处理生成具有远近感的AR图像,性能指标、光学显示效果均为目前业界领先水平。
华阳、星宇股份则是华为在智能车载光业务方面的首批合作伙伴;其中,华阳与华为合作的基于LCOS技术路线的AR-HUD项目已投入开发。
此外,华阳也与珑璟光电建立了合作关系,后者作为AR行业的虚拟显示模组供应商,提供的整体AR光学解决方案中应用了豪威科技的LCOS芯片。
星宇股份则是与华为首先展开智能车灯的业务合作,同时正在布局HUD的研发;而HUD与智能车灯在光学设计等底层技术上有共同性。
极米科技作为一家主营业务在消费类领域的企业,此前专注于智能投影和激光电视领域,在智能投影仪市场一直是领跑者角色。
此前,在小鹏汽车P5上就亮相了极米定制的车载投影仪,后者也是业内少有的具备自研自产光机能力的头部厂商之一。
事实上在传统的消费类投影行业,以LCD和DLP为主流的智能投影仪的核心研发技术被日美企业掌控;国内公司要想拥有行业话语权,都在寻求LCoS技术路线的突破。
今年5月,国产LCoS芯片厂商—慧新辰披露,公司的芯片在极米科技的测试正在推进过程中。而从招聘岗位中可以看到,极米科技基于LCOS投影显示光机正在开发,同时正在布局车载桌面显示、HUD、智能大灯等产品。
水晶光电在AR HUD领域,同时储备了TFT、LCoS、DLP、光波导等多种技术方案,和大部分HUD整机厂商不同,自身拥有核心元器件优势(也是比亚迪旗下弗迪HUD的光机供应商之一)。
作为水晶光电的子公司,晶景光电主要从事微型投影仪光机模组设计、制造,也是国内较早涉及LCoS技术路线研发的公司之一。
作为一家较晚进入HUD赛道的初创公司,睿维视目前在研的下一代AR HUD解决方案是数字全息技术(CGH)+LCoS相位调变技术。今年8月,公司完成来自小米旗下基金的投资。
睿维视的核心研发团队来自于剑桥大学,CEO邓远博曾在剑桥大学先进光电子中心进行全息、AR、3D显示方向的研究;CTO董道明负责硬件和算法研发,曾任职于Apple及全球领先的全息显示公司VividQ。
而作为目前国内唯一自研HUD的车企,比亚迪旗下弗迪HUD工厂已经正式投产,由国内第三方供应商提供光学设计及HUD非球面镜部件进行组装。
此外,比亚迪也在布局核心技术的研发,包括招募DLP及LCOS投影光学光路设计工程师,并着手大口径非球面透镜研发设计。
高工智能汽车研究院认为,随着HUD尤其是AR HUD逐步得到车企的认可,包括LCoS在内的下一代主流技术将进入前装上车的关键周期。
除了在性能方面能更好满足AR-HUD用户体验升级趋势的需求,LcoS方案的优势还在于芯片可实现国产化替代,这无疑在交付周期,成本控制、供货保障等各方面更具优势。
而在瀚思通看来,在AR-HUD量产早期,基于性价比或者兼顾成本与成像效果等方面的考虑,部分主机厂会率先采用TFT或者DLP方案量产,但综合考量,LCoS将凭借技术性能和成本的双重优势成为未来市场主流选择。