當(dāng)前，全球汽車市場競爭異常激烈，各大車企在積極推進(jìn)各種創(chuàng)新和發(fā)展，紛紛開“卷”，最卷的場景毫不意外是在 智能座艙。

座艙的迭代已經(jīng)從簡單的信息顯示和音響娛樂升級到了 “智慧空間”的概念，因此，以視覺創(chuàng)新為主的AR顯示甚至透明顯示在去年元宇宙中火了一把后，終于慢慢滲透進(jìn)車企的供應(yīng)鏈。

不管是AR-HUD的量產(chǎn)，還是更多概念車上希望搭載的全息顯示、側(cè)窗顯示，我們看到這之中在應(yīng)用端很關(guān)鍵的一點(diǎn)就是如何在車內(nèi)有限的空間中實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)整體的輕量化。已經(jīng)逐漸在AR眼鏡上搭載的光波導(dǎo)技術(shù)，或許是這個(gè)問題的答案。

【資料圖】

什么是光波導(dǎo)？

要了解光波導(dǎo)能否上車，我們還要先明白光波導(dǎo)的原理。

光波導(dǎo)由三部分構(gòu)成：耦入、波導(dǎo)、耦出。

工作流程：耦入部分負(fù)責(zé)切割光機(jī)發(fā)來的圖像（視場折疊）? 波導(dǎo)負(fù)責(zé)無損傳輸 ? 耦出負(fù)責(zé)復(fù)原這些碎片（視場復(fù)原）。所以在 AR 眼鏡中，成像的關(guān)鍵就是光在波導(dǎo)鏡片中能夠無損失無泄漏的傳播條件，光在波導(dǎo)鏡片中會像蛇一樣來回反射前進(jìn)而不透射出來， 因此光波導(dǎo)中的關(guān)鍵技術(shù)一是在光學(xué)路徑的設(shè)計(jì)上，二是光學(xué)元器件本身的制備。

由于用波導(dǎo)折疊了光路，一般系統(tǒng)體積相對較小，而大視場角則可以通過高折射率的玻璃基底來實(shí)現(xiàn)。

圖片來源：知乎

為什么AR顯示更需要光波導(dǎo)？

這和我們之前說的需求點(diǎn)一致： 在保持成像效果的同時(shí)，不論是消費(fèi)電子還是汽車電子，都要竭盡所能地追求輕量化來保證用戶體驗(yàn)。

AR眼鏡在消費(fèi)電子中的定義是希望能夠去替代手機(jī)成為新的計(jì)算平臺，要做到這點(diǎn)就要夠便捷、體驗(yàn)豐富。而傳統(tǒng)產(chǎn)品中沉重的光機(jī)、巨大的顯示系統(tǒng)和模糊的投影擋住了AR眼鏡的增速腳步，因此，一切都要輕便化、高清化，才能把手機(jī)中的2D世界搬進(jìn)AR眼鏡的“沉浸式”世界里。

在車內(nèi)，目前的AR-HUD以投影折射的形式實(shí)現(xiàn)，整體光機(jī)體積在20L左右，對車身布置和電子系統(tǒng)的布置要求很高，同時(shí)也很難保證成像的效果。小體積、高清化也是汽車OEM的訴求。

什么技術(shù)適合上車？

目前市面上主流的技術(shù)是幾何光波導(dǎo)與衍射光波導(dǎo)。

衍射光波導(dǎo)也是我們現(xiàn)在聽到的最多、站在風(fēng)口上的名詞。究其原因，雖然幾何光波導(dǎo)出現(xiàn)了陣列的形式來擴(kuò)大視場角、優(yōu)化圖像顯示，但是眼動范圍有限，一維擴(kuò)瞳只能實(shí)現(xiàn)橫向看得廣。

衍射光波導(dǎo)的設(shè)計(jì)與制造過程都比幾何光波導(dǎo)困難，這種技術(shù)下的光波導(dǎo)產(chǎn)品體積小、靈活度高是它具有較大發(fā)展?jié)摿Φ闹匾蛩亍?/p>

哪種更適合上車呢？車內(nèi)的場景雖然也要求輕量化，但是遠(yuǎn)不如消費(fèi)電子嚴(yán)格，同時(shí)顯示內(nèi)容也相對簡單， 從目前的技術(shù)成熟度來看，陣列光波導(dǎo)可以被優(yōu)先考慮，同時(shí)我們也看到了在市面上已經(jīng)有體全息的AR-HUD方案在研，但良品率和成本仍未可知。

來源：VR陀螺、光大證券、LAAKKONEN P，LEVOLA T. Method of producing a diffraction grating element（2012）

誰在布局光波導(dǎo)？

我們看到從2015年微軟發(fā)布第一代Hololens起各頭部廠商積極布局AR光波導(dǎo)領(lǐng)域，主要推動力還是以搶先生產(chǎn)高性能AR設(shè)備為主。 其中大陸在2015年就投資了體全息路徑的Digilens，該公司在今年也將推出光波導(dǎo)路徑的車載AR-HUD光學(xué)模組。

主要布局企業(yè)分為兩大陣營：

手機(jī)廠商（生產(chǎn)導(dǎo)向）： 蘋果、華為等手機(jī)廠商希望能在AR生產(chǎn)領(lǐng)域復(fù)用手機(jī)的成熟產(chǎn)業(yè)鏈， 以搶占市場份額。 互聯(lián)網(wǎng)巨頭（生態(tài)導(dǎo)向） ： Meta、 微軟 、谷歌、騰訊、字節(jié)等主要通過投資收購，以自身平臺資源和用戶流量為優(yōu)勢，構(gòu)建開發(fā)者生態(tài)，打造軟硬體系。

來源：璞躍中國（Plug and Play China）整理

結(jié)論

總結(jié)來看，光波導(dǎo)技術(shù)由于近年ARVR、元宇宙概念的爆發(fā)賽道已快速進(jìn)入爆發(fā)期，目前一級市場中已有多家衍射光波導(dǎo)公司建立產(chǎn)線有望落地量產(chǎn)進(jìn)行技術(shù)迭代。

光波導(dǎo)和汽車究竟有產(chǎn)業(yè)協(xié)同機(jī)會嗎？通過多家走訪調(diào)研，我們看到光波導(dǎo)上車并非天方夜譚。

從需求端來講，車內(nèi)空間本身有限，而OEM近年來希望推進(jìn)的側(cè)窗顯示、AR-HUD、車內(nèi)觀影等技術(shù)都能夠得益于光波導(dǎo)在體積輕便化上的優(yōu)勢以此來減小HUD的光機(jī)體積，優(yōu)化車內(nèi)布局。比如Conti曾測試過體全息光波導(dǎo)HUD整體光機(jī)約在3L左右（減小體積70%-80%），但不談成本的落地都是耍流氓，車載光波導(dǎo)目前還是繞不開價(jià)格這座大山。

在技術(shù)上，能夠看到目前的技術(shù)迭代還沒有完全成型，幾何光波導(dǎo)的量產(chǎn)品控、衍射光波導(dǎo)的技術(shù)一致性等瓶頸仍有待突破，因此新的技術(shù)提供方仍有市場機(jī)會。從技術(shù)的迭代上也能夠看出為了增加體驗(yàn)感，擴(kuò)瞳能力是很重要的衡量指標(biāo)，目前能夠?qū)崿F(xiàn)的一維、二維擴(kuò)瞳的基礎(chǔ)上，我們預(yù)計(jì)未來在內(nèi)容顯示上也會將場景深度的信息融入（如現(xiàn)在一些HUD廠家已經(jīng)在結(jié)合ADAS的信息做技術(shù)布局），提升沉浸感。

附加信息

對于光波導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，我們也分析了相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈與玩家情況，供感興趣的朋友們參考。

光波導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈

來源：公開信息、璞躍中國（Plug and Play China）整理

產(chǎn)業(yè)鏈小結(jié)1

? 產(chǎn)業(yè)鏈上，能看到的是 光波導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈中中游廠商有較高的技術(shù)壁壘，對下游的要價(jià)能力比較高，同時(shí)也可以看到產(chǎn)業(yè)鏈中頭部玩家已開始做垂直整合。由于擁有核心AR組建的制備工藝，不少中游廠商開始發(fā)展自身供應(yīng)鏈并入下游整機(jī)廠中。而下游廠商通常通過收購中游光波導(dǎo)技術(shù)提供方來完善自身技術(shù)能力。

? 光波導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈中游技術(shù)路線多，技術(shù)壁壘高的同時(shí)工藝成熟度低有一定的試錯(cuò)空間，是創(chuàng)新企業(yè)的市場切入口。但技術(shù)本身也依賴于上游的半導(dǎo)體工藝設(shè)備與原材料、模具等，而上游的原材料與設(shè)備廠商目前主要被國外廠家壟斷，對于國產(chǎn)替代的廠家來說有一定的機(jī)會但是整體天花板有限。

? 下游目前出貨還是以B端為主，主要原因是B端設(shè)備對實(shí)際的FOV、成像等要求不高。

產(chǎn)業(yè)鏈小結(jié)2

? 技術(shù)路徑產(chǎn)業(yè)鏈的工藝完備程度決定了該路徑的量產(chǎn)進(jìn)度。幾何陣列光波導(dǎo)由于加工工藝與傳統(tǒng)光學(xué)冷加工類似，因此可直接套用光學(xué)冷加工產(chǎn)業(yè)鏈，獲得較高的量產(chǎn)產(chǎn)能，但工藝壁壘限制了實(shí)際的量產(chǎn)能力。衍射光波導(dǎo)則需要重新搭建供應(yīng)鏈，其中浮雕光柵供應(yīng)鏈較體全息更成熟。

? 對于表面浮雕光波導(dǎo)的制備來說半導(dǎo)體工藝的制備方法成本較高， 不適合光柵波導(dǎo)的量產(chǎn)，因此開發(fā)出衍射光波導(dǎo)的復(fù)制工藝以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。量產(chǎn)難度適中但工藝高度依賴于上游的高折射率的光學(xué)樹脂供應(yīng)，間接導(dǎo)致了較高的生產(chǎn)成本。

? 體全息技術(shù)的原材料成本只來源于玻璃和全息膜，制備要求低、成本低，但目前量產(chǎn)能力受制于工藝精度與全息材料的突破。

全球與中國光波導(dǎo)主要生產(chǎn)商

國際上來看，光波導(dǎo)技術(shù)仍為國外企業(yè)領(lǐng)先。各路徑代表性企業(yè)、創(chuàng)立企業(yè)目前已踏入量產(chǎn)、在量產(chǎn)前期。

來源：AR圈、光大證券、雪球

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