汽车行业智能驾驶市场前景及投资研究报告：特斯拉专题

智能驾驶研究框架（三）特斯拉专题发布日期：2024年2月23日智能驾驶研究框架：（三）特斯拉专题◆

特斯拉的自动驾驶之路分为三个阶段，目前已经进入全面自研阶段，从底层硬件到上层软件做到全面自研。特斯拉为智能驾驶行业带来的技术革新主要包括：①

影子模式，为特斯拉现实数据获取打基础。②

HydraNet，重构自动驾驶目标检测网络结构，提升算法效率。③

BEV+Transformer，通过BEV升维采集后的2D图像，形成车辆自身坐标系。④

占用网络，在BEV基础上补充了物体高度识别和未经标注的障碍物识别。⑤

端到端，基于深度神经网络，更接近真实人类驾驶。◆

特斯拉FSD目前仅在北美开放，选购率在地区间差异较大。✓

目前特斯拉在北美地区已开放FSD并提供订阅&买断两种付费模式，其他地区仅限于付费预装。因此FSD的选购率在地区之间差距较大。✓

计算中心方面，2023年7月特斯拉DOJO正式量产，根据特斯拉算力发展规划，DOJO将在2024年10月达到100EFlops的超级算力。◆

投资建议：建议关注德赛西威、均胜电子、中科创达、经纬恒润、光庭信息、华阳集团等在汽车智能化中具有优势地位且软件能力领先的公司。◆

风险提示：汽车智能化渗透率提升速度低于预期的风险；政策法规的支持不及预期的风险；芯片等原材料短缺风险；宏观经济形势下行的风险等。2目录一、特斯拉：产品框架二、特斯拉自动驾驶之路三、软硬服务内外兼修四、投资建议五、风险提示1.1

特斯拉：成立20年，主要车型包括四款◆

特斯拉2003年成立，目前主流车型包括高端车Model

S、Model

X，经济乘用车Model3、Model

Y四款车型。✓

此外还有皮卡Cybertruck、跑车Roadster、卡车Semi等车型在售。✓

根据Rho

Motion，2023年全球纯电动车销量950万辆；特斯拉2023年全球交付量为181万辆，约占全球销量19%。✓

截至2023年底，特斯拉全球员工超过14万人。图表1

特斯拉历史沿革图表2

四款车型数据：博达智库，长贝咨询，金融界，特斯拉官网，Motor1，TrendForce，财通证券研究所41.2

特斯拉的主要业务结构◆

特斯拉有汽车和能源（包括储能）两个部门，主要业务包括：①

汽车销售：特斯拉乘用车及卡车等车型销售。②

汽车租赁：特斯拉在北美、欧洲、亚洲等地提供租赁服务。③

汽车监管信贷：业务运营中赚取的碳积分的销售。④

储能：主要包括Powerwall、Megapack储能产品，以及Solar

Energy事业部的太阳能屋顶。⑤

服务及其他收入：主要包括付费超级充电桩、汽车维修和保险等业务。图表3

特斯拉业务布局图表4

特斯拉业务收入占比（2023年）服务及其他储能,

6%汽车租赁,收入,

9%2%汽车监管信贷,

2%汽车销售,81%数据：特斯拉官网，Wind，财通证券研究所51.2

特斯拉的主要业务结构及毛利率◆

特斯拉近年成长主要源于汽车销售，2020年特斯拉中国工厂启动制造，有效提升特斯拉汽车销量毛利率。◆

公司其他业务收入及毛利率成长较平稳。图表5

特斯拉各业务收入情况（2019-2023年）图表6

特斯拉各业务毛利率情况（2019-2023年）120%100%80%60%40%20%0%9008007006005004003002001000100%100%78567247%47%45640%17%40%29%39%26%20%12%25%1%19%6%2627%200-5%4%836061392019-24%20202021202220233828221520231625182118911-3%-20%-40%-16%20192020202120222023汽车销售（亿美元）汽车租赁（亿美元）储能（亿美元）汽车销售毛利率汽车租赁毛利率储能汽车监管信贷（亿美元）汽车监管信贷毛利率服务及其他收入毛利率服务及其他收入（亿美元）数据：Wind，财通证券研究所61.3

马斯克的其他公司：SpaceX提供第一性原理，Twitter掌握发声渠道1.

PayPal（贝宝）：1999年马斯克创办X.com网络银行，后与Confnity合并并更名为PayPal，他持有该公司约10%的股份。2.

SpaceX（太空探索技术公司）：2002年马斯克创办，太空探索技术公司是一家私人航天公司，致力于实现太空旅行的商业化。马斯克持有该公司约一半的股份，是太空探索技术公司的最大股东。3.

Tesla（特斯拉）：2004年马斯克加入特斯拉，担任董事长和产品设计师，也是马斯克最重要的绿色能源项目之一。马斯克持有该公司约20%的股份，是特斯拉最大的股东。4.

Twitter（推特）：作为一位活跃的社交媒体用户，马斯克也是推特的用户之一。他持有推特约10%的股份，是该公司的最大股东之一。5.

Square（方块集团）：这是另一家由马斯克投资的公司，方块集团是一家移动支付公司，致力于为个人和小型企业提供便捷的支付解决方案。马斯克持有该公司约10%的股份，是方块集团的最大股东之一。（主要为消费者提供配合智能手机使用的读卡器，让消费者可以在任何地方进行付款和收款。）◆

除了以上列举的公司，马斯克还投资了其他许多公司和项目，包括SolarCity、LinkedIn和Zip2等。数据：，财通证券研究所7目录一、特斯拉：产品框架二、特斯拉自动驾驶之路三、软硬服务内外兼修四、投资建议五、风险提示2.1

特斯拉的自动驾驶分为三个阶段◆

迄今为止特斯拉自动驾驶的发展分为三个阶段，从特斯拉HW硬件迭代可见一斑：①

2013-2016：基础建设期，这一阶段特斯拉使用mobileye的前装智能驾驶产品。②

2016-2019：自研过渡期，特斯拉核心处理器使用英伟达产品，传感器配置已完善。③

2019-至今：全面自研期，从底层硬件到上层软件做到全面自研。图表7

特斯拉智能驾驶大事件图表8

特斯拉智能驾驶硬件迭代基础建设期（2013-2016）自研过渡期（2016-2019）全面自研期（2019-至今）项目时间前置摄像头侧面摄像头侧面后置摄像头后置摄像头HW1.02014.91个00HW2.02016.1HW2.52017.83个2个2个HW3.02019.3HW4.02023.33个4个2个•2013年，马斯克宣布开发辅助驾驶系统，即Autopilot•2016年初，特斯拉在内部启动计算平台FSD（Full

Self-DrivingComputer）的研发•2019年4月，特斯拉推出Hardware

3.0001个•2019年4月，特斯拉举办第一次自动驾驶投资者日，披露了其FSD芯片、影子模式等Phoenix高精度毫米波超声波Radar*1(160米)Radar*1(170m)•2014年，Hardware1.0上车*1Lidar*12(5m)•2016年10月，特斯拉推出

Hardware2.0，传感器配置完善Lidar*12(8m)0•2015年10月，Autopilot完整功能正式开启NvidiaParkerSoC*2Nvidia•2022年10月，特斯拉披露其

OccupancyNetworkNvidia

ParkerSoC*1•2017年4月，特斯拉推出

Hardware2.5NvidiaMobileyeEyeQ3*1FSD芯片2.0•2016年7月，Mobileye宣布和Tesla终止合作核心处理器PascalGPU*1

PascalGPU*

FSD芯片*2英飞凌TriCoreMCU*

英飞凌*211TriCoreMCU*1数据：搜狐汽车E电园，中国能源报，BLOGTESLA，42号车库，财通证券研究所92.1.1

基础建设期：2013-2016年◆

推出Autopilot，软硬件产品均与Mobileye紧密合作

。✓

2013年8月，马斯克宣布特斯拉要为Model

S开发辅助驾驶系统，即Autopilot。✓

2014年

10

月，特斯拉发布第一代硬件

Hardware

1.0以及初代Autopilot，软硬件均由

Mobileye

提供，自动驾驶芯片采用

Mobileye

的

EyeQ3。✓

2016年5月，一辆

Model

S（2015

年款）在使用

Autopilot

状态下，拦腰撞向了一辆垂直方向开来的白色挂车，事故导致了一人。特斯拉的Autopilot陷入舆论风波。随后同年7月，Mobileye宣布终止和特斯拉的合作。图表9AUTOPILOT

1.0图表10特斯拉2016年5月车祸解析图数据：汽车之心，电动知士，车东西，财通证券研究所102.1.2

自研过渡期：2016-2019年◆

完成自研Autopilot，推出FSD，计算硬件由英伟达提供。✓

2016年初，特斯拉在内部启动计算平台

FSD（Full

Self-Driving

Computer）的研发，FSD芯片研发由传奇芯片架构师JimKeller负责。✓

2016年10月，特斯拉推出

Hardware2.0，硬件切换至英伟达，同时完善了传感器配置。✓

2017年3月，特斯拉推送Autopilot8.1，自研算法能力追平Mobileye，从此开启了其自研算法1-N的超越。同年6月，有车主发现特斯拉正通过摄像头收集路况以改进Autopilot（即影子模式）。✓

2017年4月，特斯拉推出

Hardware

2.5.图表11特斯拉Autopilot软件副总裁宣布AP更新至8.1图表12特斯拉AP2.0数据：亿欧网，汽车之心，36氪，财通证券研究所112.1.3

全面自研期：2019年-至今◆

特斯拉中央计算自HW3.0启全面自研。✓

2019年4月，特斯拉推出Hardware

3.0，自研芯片FSD芯片亮相。✓

2020年8月，马斯克宣布全新训练服务器Dojo正在开发，同年特斯拉引入BEV+Transformer架构。✓

2022年10月，特斯拉披露其

Occupancy

Network。✓

2023年3月，HW4.0低调上车，FSD芯片升级至2.0。✓

2024年1月，特斯拉FSD

v12（FSD

v12.1.2）开始正式向用户推送，将城市街道驾驶堆栈升级为端到端神经网络。图表14

HW4.0系统11个摄像头布置示意图图表13

特斯拉自研FSD中央计算数据：亿欧网，汽车之心，36氪，财通证券研究所122.2.1

特斯拉数据获取：1）影子模式◆

影子模式是特斯拉真实驾驶数据获取的核心。✓

2019年4月，特斯拉发布“影子模式”。✓

特斯拉车在行驶过程中（所有状态下），传感器会持续对决策算法进行验证——系统的算法在“影子模式”下做持续模拟决策，并且把决策与驾驶员的行为进行对比，一旦两者不一致，该场景便被判定为“极端工况”，进而触发数据回传（大幅缩小计算中心存储需求）。图表15

特斯拉发布影子模式数据：特斯拉，车东西，财通证券研究所132.2.2

特斯拉数据获取：2）数据闭环及自动标注◆

特斯拉的数据闭环：通过影子模式搜集数据，经过清洗、标注（自动标注+人工标注），与仿真数据共同构建训练集。训练集也用于车载模型的训练，完成之后更新到车上；以此往复，完成数据流的闭环。✓

2020年起，特斯拉开始研发数据自动标注系统。✓

在车辆行驶过程中，摄像头收集的路面信息，打包上传到服务器的离线神经网络大模型，由大模型进行预测性标注，再反馈给车端各个传感器，当预测的标注结果在

8个传感器均呈现一致时，则这一标注成功。图表17

自动驾驶模型训练以数据为中心图表16

特斯拉模型训练流程数据：特斯拉，深蓝学院，财通证券研究所142.3.1

特斯拉算法引领行业：1）多任务学习神经网络架构HydraNet◆

背景：传统自动驾驶目标检测采用通用网络结构，当时业内自动驾驶视觉神经网络只有一个head，在同时完成多项任务方面（如车道线检测，人物检测与追踪，信号灯检测等等视觉任务）存在效率低下的问题。◆

2018年，特斯拉做出对其自动驾驶算法的第一次革新，构建HydraNet，重构自动驾驶目标检测结构。✓

HydraNet

结构能够完成多头任务，减少重复的卷积计算，提升算法效率。图表18

HydraNet结构能够处理多头任务数据：汽车之心，特斯拉，财通证券研究所152.3.2

特斯拉算法引领行业：2）

BEV+Transformer◆

背景：传统SLAM+DL下，①融合不同传感器的采集数据，并实时输出下游所需的一系列任务结果是当时的核心挑战；②多采用后融合处理方式，每个传感器对应一个神经网络，计算量大、效率低。图表19

算法将二维图像升级到四维◆

2020年，特斯拉引入BEV+Transformer架构，后引入时序信息。✓

特斯拉认为采集后的2D图像需要升维才能实现自动驾驶，而升维的最佳表达方式是BEV（鸟瞰图）。因此引入大模型Transformer进行升维开发，实现将2D图像转换成BEV视角，形成车辆自身坐标系。✓

BEV

使得自动驾驶从后融合（或称「决策层融合」）向特征级融合（或称「中融合」）方向迈进，提升决策精准度且降低计算量。✓

特斯拉引入时空序列特征层，为自动驾驶增添短时记忆功能，从而具有推演能力，提升系统安全性。数据：深蓝学院，汽车之心，财通证券研究所162.3.3

特斯拉算法引领行业：3）

占用网络✓

背景：在现实世界里，存在着大量的极端情况（corner

case），要让算法通过标注认全所有事物不现实。◆

2022年，特斯拉对

BEV进行了升级——引入占用网络。✓

占用网络，将原本的

BEV

空间，分割成无数的体素（微小立方体），再通过预测每个体素是是否被占用。✓

算法决策时不考虑这个物体到底是什么，只需要考虑体素是否被占用，从而简化了算法逻辑，提升决策精确性。✓

在原有的BEV基础上，补充了①物体高度识别、②未经标注的障碍物的识别。图表20

占用网络数据：特斯拉，毫末智行，财通证券研究所172.3.4

特斯拉算法引领行业：4）

端到端图表21

模块化到端到端的演进✓

背景：传统的自动驾驶方案数据处理模块多、步骤多，可能出现级联误差（前级模型输出的结果有误差，会影响下一级模型的输出）。◆

2024年1月，特斯拉FSD

v12（FSD

v12.1.2）开始正式向用户推送，将城市街道驾驶堆栈升级为端到端神经网络。✓

端到端技术方案基于深度神经网络，通过摄像头采集驾驶场景的信息，将其作为深度卷积神经网络模型的输入，再不断对网络模型进行训练，得到学习好的网络参数，从而对智能车方向盘转角进行预测。更加接近最真实的人类驾驶。✓

端到端的主要弊端是：①模型可解释性差，工作原理是黑盒。②模型很难引入先验知识，系统不了解人类动作背后的规则。数据：车东西，财通证券研究所182.4

开拓FSD软件付费模式◆

特斯拉首创汽车软件付费，目前FSD(Full

Self-Drive)

在北美地区提供订阅&买断两种付费模式。✓

2019年起特斯拉乘用车标配基础版自动驾驶辅助系统，此后FSD美国买断价格自5000美元涨到目前的12000美元。✓

特斯拉的三个等级智驾产品，由低到高分别为基础版（Basic），增强版（Enhanced，EAP）和FSD。其中基础版和增强版在国内销售的车型已经落地。FSD目前只在北美地区（美国和加拿大）推出，国内仅限于付费选装。图表22

特斯拉软件付费价格图表23

特斯拉FSD价格走势（美国）150001600014000120001000080006000400020000售价名称AP功能美国订阅美国买断国内买断1200012000\\\100008000ALC、高速NOA、APA、智能召唤EAP$6,000￥32000700060005000未购买EAP：$199.00/月交通信号灯识别、FSD$12,000￥64000城市NOA已购买EAP：$99.00/月2019年4月2020年4月2021年4月2022年4月2023年4月FSD美国买断售价（美元）数据：第一风口，特斯拉官网，汽车商业评论，财通证券研究所192.4

开拓FSD软件付费模式◆

FSD北美付费意愿全球领先，主要受特斯拉当地服务、售价策略区别等方面影响。根据TroyTeslike统计，2022Q3北美付费率达14.3%，亚洲仅0.4%。✓

2019年特斯拉一方面持续提升FSD的价格，另一方面大力宣布FSD的功能，造成FSD购买率快速上升，而伴随风口过去，同时马斯克宣布将推出FSD订阅版，其购买率持续下降后保持在稳定区间。图表24

不同地区FSD的购买率（2016Q4-2022Q3）Asia-PacificEuropeNorthAmericaGlobal60%50%40%30%20%10%0%2016

2017

2017

2017

2017

2018

2018

2018

2018

2019

2019

2019

2019

2020

2020

2020

2020

2021

2021

2021

2021

2022

2022

2022Q4

Q1

02

Q3

Q4

Q1

02

Q3

Q4

Q1

Q2

Q3

Q4

Q1

Q2

Q3

Q4

Q1

Q2

Q3

Q4

Q1

02

Q3数据：TroyTeslike，财通证券研究所注：统计仅包括购买时的买断，不包括FSD订阅20目录一、特斯拉：产品框架二、汽车智能化全球领先三、软硬服务内外兼修四、投资建议五、风险提示3.1

特斯拉计算中心DOJO，为智能驾驶保驾护航◆

特斯拉自建DOJO服务器，解决海量视频视频带来的模型训练问题。✓

2021年特斯拉首次发布DOJO，2023年7月特斯拉DOJO正式量产。根据特斯拉算力发展规划，DOJO将在2024年10月达到100EFlops的超级算力。◆

此外，特斯拉通过自研软件和开源软件的结合，为

DOJO项目打造了一个专属的全栈软件系统，其中包括底层驱动软件、编译器引擎、PYTORCH

插件和上层的神经网络模型等。图表25

特斯拉算力发展规划图表26

DOJO软件规划数据：42号车库，特斯拉，财通证券研究所223.1

特斯拉计算中心DOJO，自研芯片降本增效◆

DOJO使用特斯拉自研芯片D1，目的包括：①提高效率，D1专注视频训练单一任务，相比英伟达的通用芯片效率更高。②自研芯片在大规模使用下将摊薄成本。◆

与英伟达的

A100GPU

相比，每一颗

D1芯片（配合特斯拉自研的编译器）在自动标注（auto-labeling）任务中最高能够实现

3.2倍的计算性能，而在占用网络（occupancy

network）任务中最高能够实现

4.4倍的计算性能。图表27

特斯拉D1性能对比英伟达A100图表28

D1对比英伟达、AMD的AI训练芯片数据：42号车库，特斯拉，佐思汽车研究，财通证券研究所233.2

卓越的制造能力：超级工厂、一体化压铸等◆

特斯拉在三大洲运营六家大型垂直整合工厂，包括加州、内华达、纽约、上海、得州、柏林超级工厂。◆

一体化压铸有效减轻车身重量，降本显著。✓

根据汽车之家，Model

Y采用一体式压铸后底板总成，零件数量由70个变为1个。压低车辆制造成本同时有效提升续航里程。✓

在新的制造方式中，所有制造完成的零部件都准备好后，产线才开始进行序列组装和平行组装，生产效率提升约30%。图表29

特斯拉超级工厂图表30

特斯拉“拼乐高”式制造数据：特斯拉官网，科技先生，汽车之家，财通证券研究所243.3

特斯拉超充站：解决补能焦虑◆

特斯拉超充全球突破五万桩。✓

2024年1月5日，特斯拉宣布其全球超级充电突破55000桩。2024年2月起，特斯拉将向福特和通用的电动汽车车主开放其北美的超级充电网络。✓

2022年，特斯拉超充站的平均正常运行时间超过99.95%。图表31

特斯拉超充站美国布局图表32

特斯拉超充站平均正常运行时间数据：特斯拉官网，IT之家，特斯拉2022年影响力报告，财通证券研究所253.4

其他后服务◆

特斯拉提供基于FSD安全评分的车辆保险业务。此外根据特斯拉年度报告，其Autopilot的启用有效提升驾驶安全性。◆

安全评分