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汽车行业专题报告:高速连接器加速,国产替代正当时

发布日期:2023-12-18 来源:未来智库 作者:高登、熊军 浏览次数:3725
引言:汽车智能化加速,催生高速连接器新需求华为与新势力有望推动智能化加速。今年以来,在智能驾驶和智能座舱环节,华为和新势力纷纷进



引言:汽车智能化加速,催生高速连接器新需求

华为与新势力有望推动智能化加速。今年以来,在智能驾驶和智能座舱环节,华为和新势力纷纷进行关键布局,推动车端配置升级。智能驾驶环节,华为、小鹏等推出可实现NOA(NavigateonAutopilot,自动领航)功能的车型,推动智能驾驶从L2向L3升级;智能座舱环节,新势力已经引领“一芯多屏”趋势,随着光场屏、天幕投影、HUD等新产品逐步上车,座舱智能化程度有望进一步提升。智能驾驶:高阶功能落地需要更多硬件支撑。NOA功能及AI代驾等高阶功能逐步落地,高阶智能驾驶功能渗透率向上。单车配置来看,具备NOA功能的车型需要更多传感器,摄像头从L2级的5-6颗增长至11-13颗,毫米波雷达从1-3颗增长至3-6颗,激光雷达(Lidar)一般为1-3颗,传感器数量明显增加。传感器原始数据或处理后数据需要传输至计算单元,硬件增加使得智驾系统需要更多高速连接器。

智能座舱:一芯多屏趋势明显,座舱交互方式持续丰富。自主崛起在智能座舱领域功能及配置领跑,E/EA升级背景下,座舱内率先实现域控,单个计算单元控制包含液晶仪表和液晶中控等在内的多个外设或功能。在追求更高安全性和舒适性的背景下,HUD抬头显示、副驾/后排娱乐屏幕等产品开始上车,随着渗透率逐步提升,汽车座舱内平均外设数量有望增长,带动汽车高速连接器用量提升。

高阶功能对数据传输提出更高要求。相比传统燃油或无ADAS功能的车辆,高阶智驾功能以及智能座舱应用都需要满足更高的实时性,因此对于数据传输的速率提出更高的要求,智能化升级过程中,一方面高速连接器用量提升,另一方面也需要传输速率更高、稳定性更优的产品。高阶智驾功能与智能座舱装配升级共振,汽车高速连接器应用前景广阔,建议关注国内汽车高速连接器细分市场的投资机会。

电动化全面深入,汽车已成连接器重要市场

连接器是电子系统设备之间电流或光信号等传输与交换的电子部件。连接器作为节点,通过独立或与线束一起,为器件、组件、设备、子系统之间传输电流或光信号,并且保持各系统之间不发生信号失真和能量损失的变化,是构成整个完整系统连接所必须的基础元件。根据传输介质不同,可以分为电连接器、微波连接器、光连接器和流体连接器,其中车用连接器主要为电连接器。

连接器的结构包括端子、绝缘体、壳体、屏蔽环、密封件、盖子等。其中端子是核心零部件,主要完成电连接功能;绝缘体主要是支撑、绝缘的作用;壳体主要是起到固定和保护作用。

受益下游多行业持续发展,国内连接器市场规模稳步增长。根据中商产业研究院数据,2018年国内连接器市场规模为1529亿元,2022年为1939亿元,2018-2022年CAGR为6.12%,主要系下游消费电子、通信和汽车等行业持续创新发展。下游应用来看,汽车是连接器重要市场之一。根据中商产业研究院数据,2022年全球连接器下游应用中,通信和汽车行业的市场占比分别为23.8%/21.9%,是最重要的两个下游市场,主要得益于5G通信、AI和智能网联汽车的快速发展。

电动化深入,高压连接器已实现规模放量

汽车连接器主要分为高/低压连接器和高速连接器。燃油车采用12V平台,车机智能化程度低,多使用低压连接器;新能源车通过三电系统替换传统动力系统中发动机和变速箱,电压/电流平台提升,PDU(电源分配单元)、OBC(车载充电器)、DC/DC模块等对高压连接器的需求大幅提升;高速连接器主要用于智能驾驶、智能座舱、智能网联等对数字和模拟信号传输速率要求更高的汽车子系统。

电动车相比燃油车多了三电系统,整车电压平台提升带动汽车对于高压连接器需求提升,在新能源汽车渗透率从0%提升到30%的过程中,高压连接器成为国内汽车连接器规模增长的主要驱动力。受益新能源汽车渗透率快速提升,国内高压连接器市场规模快速增长。2020-2022年是我国新能源汽车销量快速增长的三年,新能源乘用车批发销量从117万辆增长至650万辆,2019-2022年CAGR为84%,新能源乘用车销量快速增长。根据线束中国数据,一辆新能源乘用车单车高压连接器使用对数在6-15个之间,对应单车价值量在700-1200元之间,按照单车使用10对高压连接器,单车价值量1150元计算,2022年国内新能源乘用车高压连接器市场规模约为79亿元,随着新能源汽车渗透率持续提升,汽车高压连接器市场有望继续扩大,但整体增速逐步放缓。
 

智能化接力,高速连接器保障功能升级

根据信号区别,汽车高速连接器主要分为同轴连接器和差分连接器。其中同轴连接器主要传输模拟信号,主要包括Fakra,Mini-Fakra,其中Fakra连接器源自罗森伯格,已经成为行业通用的标准连接器;差分连接器主要传输数字信号,主要包括HSD连接器(HighSpeedDataConnector)和以太网连接器,HSD主要用于车载信息娱乐系统等,以太网连接器主要用于车联网系统。

高速连接器是保障智能化功能升级的基础零部件。无论是智能驾驶功能,还是智能座舱的应用,都对子设备间数据传输的速度和稳定性提出更高要求,作为基础并且关键的零部件,高速连接器在智能化加速过程中会有更大的应用前景。高速连接器有望成为下一个快速成长的单品。我们判断,未来三年会是高阶智能驾驶渗透率快速提升的阶段,具备可实现类L3功能的车型数量会越来越多,带动传感器等硬件配置增加,叠加座舱配置数量提升和车联网实现上车,行业下游对于高速连接器的需求增速拐点出现。
 

智驾与座舱共振,高速连接器量价齐升

汽车智能化加速过程中,我们认为驱动汽车高速连接器需求增长的原因主要包括三点:第一是E/EA升级有望带来以太网连接器需求增长,保障车内各系统高效通信;第二是智能座舱平均终端数量有望持续增长;第三是具备高阶智驾功能的车辆渗透率加速提升。

 

增量配置优势明显,装配量有望快速提升

当前整车架构为域集中式架构,架构的升级对数据传输要求更高,连接器需求持续向上。E/EA从分布式向域集中式升级,软件是关键因素,背后的硬件同样需要在执行基础功能的基础上进行功能性、灵活性的整体优化,以面对数据量激增、ECU整体计算能力提升、线束复杂度增加等挑战。

整车E-E架构升级之后,仍然需要模块化硬件作为共享平台对其进行支持。区域车载网络由中心与若干区域组成,电子设备不按逻辑分组,而按物理位置分组,传感器、执行器以及功能都与区域输入、输出控制器进行局部连接,区域I/O控制器通过高速以太网网络骨干与中心相连。在传输过程中,需要提高边缘端与中央大脑的连接速度,推动开发高效边缘节点,满足保障信息的重要性、功能安全以及信息安全要求。高速连接器帮助数据在各种传感器与执行器之间高效传输的功能依旧不可忽视。以太网架构下仍保持对高速连接器的高度需求。安装在汽车中的数百台计算器依靠车载网络向驾驶员提供服务,以太网为新时代汽车创新提供了高数据速率与设计灵活性,将汽车架构从基于CAN的扁平网络,转变为由信息娱乐、动力系统、辅助驾驶等多个域组成的分层网络。E/EA从分布式到域集中式的过程中,以太网能够实现宽带连接,提供高级控制功能和全动态视频所需的必要延迟和预测性,在实现车载网络新构架中具有较大潜力,有望成为汽车数据管理的最佳解决方案。

智能座舱加速渗透,功能边界持续拓展。多屏是未来发展方向,手机、平板等移动互联网终端设备培养了用户触控习惯,大屏、多屏、液晶屏成为衡量车辆智能化水平的标准之一;人机交互增加,消费互联网、移动端应用上车,移动办公、信息娱乐等功能实现,在行车期间增添便捷性与趣味性;AI大模型加入,在提供多模态化交互方式、个性化定制服务的同时,实现用户数据安全性与隐私保护,汽车智能化水平未来有望快速提升,功能有望稳步迭代。

智能座舱功能及渗透率稳步向上。以智能座舱的核心硬件域控制器的装配率为例,未来各价格带车辆的智能座舱渗透率有望持续上升。25万元以上车型,在2023-2025年间渗透率能够迎来快速增长,达到70%左右,较2020年提升60pct以上。其次是15-20万元价格带车型,目前渗透率在10%左右,预计2025年能够达到30%以上,提升21pct。10万元以下由于单车Bom成本显著,智能座舱域控制器渗透率提升比较缓慢。

L3商业化落地加速是高速连接器行业的核心驱动因素。目前智能驾驶汽车已发展至辅助驾驶阶段,根据高工智能汽车数据,2022年中国市场乘用车前装标配辅助驾驶(L0-L2)交付1001.22万辆,前装搭载率首次超过50%。2023年以来,政策端连续助力加快高级别智能驾驶落地节奏,政策端加大支持,有望推动主机厂加速推出高阶功能(如NOA)车型,拉动整车平均智驾硬件数量增加,驱动高速连接器需求增长。

高阶智驾渗透率快速提升,数据传输需求稳步向上。未来智能驾驶域控制器渗透率将在高等级自动驾驶车型(L2、L3)上迎来快速增长,预计2023年在L2的渗透率能够达到33%左右,L3的渗透率能够达到8%。从2024年往后,L2、L3整体渗透率将达到50%以上,占据主导地位。预计到2030年,L2与L3的渗透率分别达到45%和32%,合计77%,较2023年提升36.0pct。L0智驾车型的渗透率下降明显,预计从2016年到2030年将下降84.11pct,2030年L1或保持在10%左右的渗透率。
 

空间:23-27年高速连接器规模快速增长

智能驾驶和智能座舱的充分应用,高速连接器单车使用量、智能汽车销量、单车价值量协同升级,行业规模有望快速增长。

智能驾驶:高速连接器单车价值量和自动驾驶级别正相关。受益于智驾功能升级,射频类Fakra及MiniFakra、HDCamera连接器、激光雷达连接器等单车使用量有望提升。价值量来看,L0/L1/L2/L3级汽车高速连接器单车价值量有望分别从22年的150/400/1000/1500元提升至27年的200/600/1300/1800元。结合智驾各级别渗透率预测,预计国内智能驾驶高速连接器市场规模有望从2022年的100.5亿元提升至2027年的316.1亿元,2022-2027年复合增速为25.8%。

智能座舱:高速连接器需求增长源于终端数量提升。智能座舱的屏幕数量持续增长,根据Wind数据,全球汽车行业单车平均搭载屏幕由2014年的0.96块增长至2020年的1.82块。自主品牌在座舱领域进行差异化竞争,座舱智能化水平整体领先于全球市场,随着HUD、光场屏等新产品渗透率逐步提升,我们预计2023年国内单车屏幕/HUD/光场屏平均个数分别为1.88/0.1/0个,预计2027年单车屏幕/HUD/光场屏平均个数分别为2.33/0.31/0.06个。单车价值量来看,预计2023年国内汽车座舱高速连接器价值量为270元,2027年价值量有望达到350元。

结合乘用车销量预测,预计国内智能座舱高速连接器市场规模有望从2022年的28.7亿元提升至2027年的74.5亿元,2022-2027年复合增速为21%。

国内汽车高速连接器行业规模保持较快速增长。整体来看,2027年国内汽车高速连接器市场规模为390.56亿元,较2022年增长202%,2022-2027年复合增速为24.8%,国内汽车高速连接器市场规模有望快速增长。
 

高速连接器具备高壁垒,国产替代有望加速

料号数量和设计能力成为连接器核心壁垒

汽车需要用到的连接器种类有近百种,料号数量是连接器企业在汽车行业的核心壁垒之一。汽车连接器的种类繁杂,电气功能、安装部位、连接结构、形状规格、尺寸规格、工作频率等都是影响种类的变量。安装部位来看,底盘系统、仪表盘、发动机系统、安全系统等均需要连接器应用。在各个安装部位和应用系统中,由于功能需求的差别导致连接器设计有明显差别,料号数量决定连接器企业行业地位。

各料号生产过程中需要稳定的电镀技术和生产加工工具,高技术难度抬高连接器门槛。电镀技术方面,常用的连接器金属镀层中,锡是一种应用很广的常见材料,但它同时是一种较容易出现晶须的金属。在电子线路中,具有导电性的锡晶须将会引起电子短路现象,降低电子器件的可靠性,甚至引发电子器件故障或者失效。因此在电镀过程中,需要采取措施对此进行防范。TEConnectivity采用LITESURF电镀技术,能够帮助解决锡晶须问题。生产加工工具上,将端子压接到导线上,将连接器压制到电路板上,都需要相对应的工具,高品质的压接模具要求满足低调整时间、长寿命以及安装调整便捷性。

连接器的设计开发能力是连接器企业的又一核心竞争力。汽车连接器的应用需要经过计划和定义、产品设计和开发、过程设计和开发、产品和过程确认、反馈评估和矫正等五个阶段。具备完整的设计开发能力可以帮助连接器企业充分满足车企需求,完成产品的快速迭代与上车。

连接器测试环节复杂,信号传输的稳定、安全且不受外界干扰是关键指标。从测试能力来看,目前进行信号完整性的测试手段有很多,包括波形测试、眼图测试、抖动测试、TDR测试、时序测试、频谱测试、频域阻抗测试、传输线损耗测试以及误码测试。其中波形测试、眼图测试、抖动测试、时序测试都需要使用示波器,对波形的特征进行分析。TDR测试主要用于PCB信号线以及期间阻抗测试,要求测试结果与实际应用条件相结合。频谱测试使用频谱仪检查是否存在超标频点,定位超标根源。频域阻抗测试与传输线损耗测试需要使用网络分析仪,也可能用到Balun进行查分与单独转换。误码测试实际上是系统测试,利用误码仪进行检测。在各种测试方式中选择出最适合的测试手段,才能够实现最高测试效率。
 

格局:外资保持领先,国产设计能力跟进

外资企业具备产品和料号的完整性,同时生产过程中具备产线设计能力,充分解决knowhow。产品组合上,外资企业具备覆盖整车多系统的产品组合,覆盖低压、高压、高速等多种连接器。同时外资企业具备自动化设备的生产制造能力,可以通过预压接元件质量分析等方式减少报废风险并提升产品质量,通过多步剥离实现产品输出的精准。同时,需要具备多种端子生产能力的自动化产线,可柔性配置和灵活生产多类别端子的高压模块化冲模组成为关键。

国内车企高阶智能驾驶功能领先,对数据传输速度要求更高。高阶功能进展来看,国内整车厂落地城市NOA的时间领先外资整车厂。城市NOA功能落地进度可以分为三挡,特斯拉及国内新势力车企预计2023年底落地城市NOA功能,自主品牌预计2025年落地城市NOA功能,外资品牌预计2025年后完成功能落地。国内整车厂对高阶智能驾驶功能要求更高,高传输量和传输速度对高速连接器要求更高。

国内整车厂迭代速度加快,零部件厂商配合程度要求更高。以地平线为例,多模式的合作方式可以让整车厂创新的协同性、主动性、领先性越来越高。同时,实验室共用、共同测试等协同开发的方式让芯片上车速度更快,功能落地时间更短。更快的功能落地需要高速连接器厂商更快速的配合,从而保证功能的快速推进,国产高速连接器厂商有望凭借更快的响应速度和更高的配合程度获得更大的市场份额。

国内连接器企业以生产制造能力为主,生产设计与开发能力逐步突破。国内供应商以制造为主,逐步补充设计开发能力。在整车设计开发环节,整车厂确定功能后需要连接器供应商确定功能边界,完成整车功能适配和连接器开发。高速连接器竞争格局来看,泰科、安费诺、安波福、罗森博格等外资企业领先,市场份额超过85%,国内企业在制造环节逐步突破,有望逐步获得高速连接器的整车开发能力。

本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。

 
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