(报告出品方/作者:华泰证券,宋亭亭、申建国、李思佳)
发展复盘:从汽车到能源闭环,从自动驾驶走向AI公司
特斯拉从车出发打造能源生态闭环,进军机器人和AI领域。2003年特斯拉成立,是硅谷第一家车企,也是第一家在美国上市的纯电动汽车独立制造商。公司宗旨是加速世界向可持续能源的转变,从2006年至2023年,特斯拉合计发布了“秘密蓝图”的三个篇章,将公司发展步调定义为:生产价格亲民的电动车打开市场→提高电车保有量并意图通过自动驾驶和共享业务形成稳定现金流,同时发展储能光伏等能源业务→深度发展可持续能源,包括电网、家用商用储能等。我们认为特斯拉的终局是想要实现:从车→家→人的现金流闭环:在车端,2006年公司第一款车Roadster发布,2008年实现量产,后续公司推出ModelS/X/3/Y、Cybertruck等车型,逐步覆盖汽车全市场,并通过完善充电网络和全栈自研自动驾驶,最大化汽车产品的附加值;在家端,公司通过SolarRoof太阳能瓦片、Powerwall家用储能系统等产品介入家庭能源生产与消费环节,以新能源车为基础去打造自产自用、余电上网的可持续循环商业模式;在人端,特斯拉将AI能力迁移到机器人领域,向着更高层次的人力资源解放迈进。
提出问题和解决问题是特斯拉不断挑战能力上限的基石。纵观特斯拉发展历程,公司在发展中面临研发、生产、融资等多种问题,但依靠着坚定的执行力、前瞻正确的战略、第一性原理、马斯克灵魂人物的引导,特斯拉能够挑战一个个“不可能”,从电车厂商向能源服务商向AI科技公司持续进化:(1)在研发生产上,特斯拉多次面临研发和生产困境,其通过自研核心技术、改进生产工艺、调整供应链管理策略、创新设计研发产品,总结出一套独特且可复制的量产经验。(2)在融资上,特斯拉面临多次重大的资金挑战,创始人马斯克在关键时刻的果断决策和雄厚的资金支持起到了至关重要的作用,通过积极吸引战略投资者和利用公开市场资源,有效地缓解了各发展阶段的融资难题。(3)在管理上,马斯克以其敏锐的直觉和大胆创新的决策方式著称,坚持“第一性原理”思维,经常直接参与到产品设计和技术研发中,推动公司不断突破传统汽车行业的边界。同时他倡导的高强度工作文化在一定程度上导致了部分员工压力过大而选择离职,但同时也激励了一批愿意为理想付出的员工追求极致效率和执行力。
财务复盘:20年扭亏为盈,盈利自此一路向上
交付量大幅提升和积分收入使得2020年归母净利润扭亏为盈,后续营收和利润保持高速增长。2013年时特斯拉营收仅为20.13亿美元,归母净利润-0.74亿元,销售净利率为-3.68%。之后几年特斯拉营收保持高速增长,但是销售净利率仍为负值,2017年时特斯拉年度亏损达到最高,归母净利润为-19.61亿美元。后续随着生产线改进、工厂逐渐完工、特斯拉车型交付大幅提升以及积分收入(2020年碳排放积分收入15.8亿美元)等诸多有利因素催化,2020年特斯拉实现归母净利润的扭亏为盈。2021、2022年特斯拉营收和利润取得高速增长,2023年特斯拉营业收入达到967.73亿美元,同比+18.80%,归母净利润达到149.97亿元,同比+19.44%;但受到汽车行业竞争加剧、产品降价的影响,2023年其销售毛利率为18.25%,相较于2022年的25.60%大幅下降。
研发费用不断增长,投资现金流持续为负。2013-2023年期间,除2019年研发费用略有下滑以外,其他年份特斯拉的研发费用都保持增长态势,从2013年的2.32亿美元达到2023年的39.69亿美元,期间总研发费用超过175亿美元。而在2020年之前特斯拉都处于亏损状态,高研发投入主要来自于筹资,2010年上市到2020年底,公司累计筹资净现金流高达257.41亿美元。除研发以外,特斯拉的资本性支出(包括工厂建设等)和投资购买净现金流也保持较高水平,自上市以来一直高于当年归母净利润,2023年特斯拉资本性支出净现金流达到90亿美元,投资购买净现金流高达191亿美元。
特斯拉历史上经历多次股权激励,增强管理层凝聚力。公司在2003、2010、2019年实施三次针对员工的股权激励计划,在2010和2014年实施两次针对管理层的股权激励计划,并针对CEO(马斯克)实施三次股权激励计划。在特斯拉高管的薪酬结构中,工资占比很小,主要依赖股权激励。以马斯克为例,他从未接受过他的薪水,并且从2019年5月开始,特斯拉应马斯克的要求完全取消了他的基本工资。特斯拉股权激励将CEO的利益、管理层的利益、股东的利益、和公司的业绩绑定在一起,增强了公司凝聚力,有利于形成良性激励循环。
自2009年至今,特斯拉出台了三次针对CEO(马斯克)的股权激励计划。2009年股权激励计划针对Models车型的研发和量产设定了4个阶段目标(已全部完成);2012年股权激励计划针对市值、车型研发和销售、利润率等设定了共10个阶段目标(当前完成了9/10);2018年股权激励计划针对市值和业绩设定了阶段性目标,其中市值目标有12层,从1000亿美元起步,其后每一层级增加500亿美元,最后一级是6500亿美元;业绩方面的标准包括营收和利润两个方面,各有8个层级。营收方面的目标是200亿美元起步,最终要达到1750亿美元,是特斯拉2017年营收的15倍多。利润方面的要求是息税折旧摊销前利润,第一层级是15亿美元,最高一级是140亿美元;2023年马斯克已经提前完成2018年股权激励计划的考核目标。
马斯克持股比例20.6%,仍是公司第一大股东。马斯克作为特斯拉核心人物,在公司融资方面扮演了至关重要的角色,在公司早期充当“天使投资人”并运用个人影响力吸引多轮融资,确保了特斯拉在早期能够依靠私募和风投、以及借款维持运营,并在关键时刻避免破产危机。在特斯拉上市后,经历多次股票增发、可转债发行,并且马斯克也曾多次减持,不过由于股权激励的兑现,截止2023年3月31日,马斯克持股特斯拉超7亿股,占比20.6%,仍是是公司第一大股东。
股价复盘:车型交付与技术突破为股价波动关键因素
股价受阶段性车型交付盈利情况及市场情绪影响较大。特斯拉股价波动可以2016年4月Model3的发布为分水岭:Model3发布前,早期尚未产出新车型且基本面亏损,市场情绪主导股价;ModelS/X上市后初步匹配高端电动汽车市场需求,公司基本面开始驱动股价。Model3发布后,前期规模效应尚未显现,股价受新车型交付进度引致的市场情绪波动影响剧烈。后在渗透中低端市场+推进供应链本土化带动下,基本面持续向好,叠加市场向上预期,股价凭借基本面和情绪共振迎来快速上涨。22年以来赛道玩家增多加剧竞争,加之宏观经济不确定性较大,市场情绪降温推动股价走势趋弱。
汽车做对了什么:产品+技术+生产+销售的全方位革新
市场策略:大单品引领市场,从高到低布局市场行之有效
Roadster:电动跑车切入高端市场,花式宣传提升品牌知名度。特斯拉Roadster作为旗下首款车型,基于莲花Elise打造电动跑车,以新能源环保、强动力、长续航为卖点,吸引富豪、明星购入。特斯拉借助媒体报道“小李子”等巨星车主身份,利用明星效应,快速扩张了品牌知名度,以高品牌格调切入高端赛道。ModelS/X:引领高端纯电车潮流。继Roadster之后,特斯拉延续高端战略,双电机强动力+前卫设计+软件更新成为ModelSX的核心竞争力,其中,双电机驱动性能强劲,动力超过同期大多数跑车;ModelX鹰翼门和全景挡风玻璃等美学兼顾设计为市场带来强烈冲击,ModelS首用全液晶仪表盘和大尺寸中控屏带来视觉和操作震撼。Model3/Y:高性价比稳坐中端宝座。特斯拉依靠前期积累的品牌优势,推出性价比十足、面向大众市场的Model3/Y,实现对竞争对手的降维打击,抢占中端市场份额。23年Q3公司进一步交付改款Model3,续航小幅提升,外观设计更为凌厉,驾驶体验更为激进(换挡方式改为中控屏电子操作+物理按键,转向灯、雨刮器等集成方向盘)。
Cybertruck:电动皮卡量产起步,新技术亮相前景广阔。皮卡在全球范围为小众市场,但北美渗透率较高,需求旺盛,且新能源皮卡起步较缓,而特斯拉Cybertruck进行了多项技术创新,我们看好其增长潜力:
电动化技术:三电技术领先全球,降本提能的竞争利器
新能源车时代,竞争壁垒已从发动机+变速箱转移到三电系统,车企加强自研军备竞赛,特斯拉处于领先地位。根据OliverWyman,2020年紧凑型燃油车制造总成本约10.3万元,发动机系统占比最高,约21%,同级别的纯电车型成本约高出4.6万元,主要系三电系统占比高达50%,生产费用约7万元,较燃油车发动机系统高2-3万元。在电动化大势所趋下,车企加速布局三电系统核心技术,相比其他新能源车企,特斯拉践行三电核心技术全自研,积极创新电池电芯、BMS、电机、电控等,其技术方向往往成为行业效仿的方向。
电池:4680有望成为特斯拉拉开技术代差、提能降本以冲量的利器
特斯拉率先产业化4680大圆柱电池,能量密度与成本优势再上台阶。特斯拉早期即采取大圆柱电池路线,凭借深厚的全球产业资源和领先的研发经验层层升级技术,产业化4680顺水推舟:第一代Roadster、MS/X应用产业资源多的松下18650圆柱电池→M3/Y应用能量密度更高充电速度更快的松下2170圆柱电池→未来的ModelY、Cybertruck、Semi、Roadster2或应用4680大圆柱电池,目前特斯拉第一代4680电池正极材料含镍量90%、钴和锰5%,能量密度约250Wh/kg。我们认为4680电池有望成为特斯拉拉开技术代差、降本提效冲刺销量的关键:
(1)能量密度上看,单体电池容量提升后,会提高电池组pack的空间利用率和成组效率,进而提升能量密度,根据特斯拉投资者交流日,4680较2170的电芯容量提升5倍、功率提升6倍、续航里程提升16%。(2)综合成本上看,根据特斯拉投资者交流日,4680电池可减少20%的电池制造成本、35%的设备投资成本、70%的工厂面积、较2170下降14%的每Wh制造成本:4680外型更大,减少了单体电池数量以及CTC焊接点,整车装配效率更高(ModelY续航500km版本中,1865/2170/4680电池的单体电池要7000个/4000个/960个;2170/4680的CTC的焊接点为17600个/1660个)。同时圆柱所需极片比方形和软包更小,极片占组件成本的50-60%,小型化能提高物料利用率,此外4680通过干法电极节省了工序和设备投放,对应的固定成本有减少,4680电池产线设备支出约5000~6000万元,而方形电池约1.7亿元(23H2)。
技术稳定性和量产可靠性或为4680当前重点突破的方向,4680产能爬坡或为S型曲线。4680的生产效率和良率仍待改善,制约了大批量产:23年初生产效率约85个/min,22年末良率仅92%(95%的良率才可产业化)。产能爬坡速度上,23年1月/6月/10月特斯拉分别生产100万个/1000万个/2000万个4680电池,若按90-100Wh估算,对应总产能2GWh,约能支撑每年2.4万台Cybertruck量产,而Cybertruck25万辆的年销计划要求日产100万个电池。我们认为4680产能吃紧主要系良率和设备问题:
(1)干法电极环节:干法电极要将干粉状的正负极材料均匀撒在金属箔片上,一般市售的粘结剂颗粒较大,直接用于干法电极不能均匀分散,造成良率低。为此特斯拉20年开发了干法电极粘结剂专利,但粘结剂的用量控制未能确定,23年中特斯拉4680样品的首效88%,不及量产92%的水平。此外,干法电极需改造流程工序,其滚压粘结剂至纤维化状态的量产有难度,同时辊压要多次进行,增加了调试难度,需特斯拉和设备供应商深度配合。(2)全极耳环节:特斯拉的全极耳成型采用切折技术,良率控制难,且成型后需要和集流盘焊接,而极耳焊接面积有提高,焊接工序复杂会影响良率,同时激光密封因4680外壳的材质和薄壳壁也会遇到良率问题。
特斯拉原计划24年底建造8条4680产线(特斯拉工程高级副总裁DrewBaglino),目前4680处于产能爬坡,存在几周库存产能,第4条产线调试中,24Q3开始组装(特斯拉23年业绩交流会)。23H2特斯拉从中国两家供应商处采购高镍的正极卷,烘干后运输到美国,再在美国得州工厂分切组装,我们认为,在电池合作伙伴松下24Q3大规模生产4680前,特斯拉或继续外采国产正极卷,保证产能需求,产能拐点或在设备储备充足后。
电机电控:持续向高效能和低成本迭代,MS/X→M3/Y驱动系统效率提高了6pct
感应电机→永磁同步电机:ModelS/X使用成本低功率高但体积较的感应电机,M3/Y切换到体积小布局紧凑、效率高的永磁同步电机。同时M3/Y四驱高性能版采用前感应+后永磁进行搭配互补,实现更高性能和更长续航里程。圆线→扁线:ModelY的后永磁同步电机采用扁线方案,扁线电机较圆线更节省体积、输出功率高,同时其材料使用少、可降低铜损耗,利于降低整车制造成本。水冷→油冷:油冷的散热能力和电机功率密度较高,Model3是定子冷却+转子冷却的复合式油冷,ModelY在此基础上优化了定转子细节。SiLGBT→SiCMOSFET:SiC功率器件较硅功率器件能提高电能转换效率和降低能耗,M3/Y的SiCMOSFET方案比ModelS/X的SiLGBT方案有更高的功率密度。快充技术迭代四代:特斯拉采用大电流快充技术路径,Model3搭配了水冷散热设计的超充电桩V3,最大功率可达250kW,15min可补充250km续航,而海外落地的超充电桩V4最大充电功率可达350kW。
超充:超充技术与网络迭代升级,峰值功率持续提升
电机电控:引领48V架构革命,功率输出能力更高+功率损耗更低+线束成本更低
电动汽车弱电架构以电压增加为趋势,特斯拉引领48V革命。20世纪初,汽车弱电架构为6V,适用于驱动早期电灯电风扇收音机,但随着汽车电启动技术发展以及铜线成本增加,6V无法满足需求,汽车弱电架构于1950s,由6V转变为12V,一直沿用至今,但随着汽车电路越来越复杂,以及各种车载电气化设备的出现,12V再次显得捉襟见肘,相比之下,48V弱电结构具有节省线束成本、降低能耗损失、提供更大功率输出等优点,随着特斯拉首次在Cybertruck上应用48V架构并开源48V架构,汽车弱电架构有望向48V进行转变。
电气结构由12V转变为48V,短期具有阵痛。车企需要采购供应商的芯片、电机、空调、水泵等,而整个行业的供应商都是按照12V的标准开发的零部件,切换至48V架构需要车企支付高昂的开发成本,且现在的传统车企从整车平台、开发、制造、验证标准等整个体系均是围绕12V展开的,切换到48V意味着一切要推倒重来,短期切换具有镇痛。特斯拉开源48V设计架构,Cybertruck有望引领行业变革。根据crowdsourcingdata,截止2023年9月Cybertruck预定量已超过200万辆,按6万美元的基础价格计算,则存在超1200亿美元的潜在收入,同时,依靠强大的单车效率、高控制器自产率,特斯拉能够快速切换到48V系统,快速摊薄前期的开发成本。特斯拉还向部分汽车OEM厂商发送48V车型设计的指导手册,有望引领行业变革。
智能化技术:自研FSD跃出传统汽车竞争圈
从借助Tier1力量走向核心技术自研,FSD助力跃出传统汽车竞争圈。复盘特斯拉自动驾驶系统迭代历程,我们发现,特斯拉早在2013年开始布局自动驾驶,从AP/FSD软件端和HW硬件端两条线布局,采取硬件预埋、软件先行的方式,使得特斯拉能够靠OTA技术持续升级已交付车型,从而提高了自身的保值性。在特斯拉的智驾系统发展中,特斯拉始终坚持核心能力自主可控,在发展的关键节点上均实现了成功跨越,目前已形成了芯片+算法+数据的闭环竞争优势,2023年,特斯拉在硬件端将推出HW4.0、软件端小范围测试FSDBetaV11同时V12版本呼之欲出,我们看好特斯拉实现自动驾驶的突围。
复盘:逐步实现全栈自研,2023年落地V12完成自驾惊险一跃
(1)2013-2015年:与谷歌分歧拥抱渐进式自驾路线,转向与Mobileye合作开发AP1.0。特斯拉实际较早开始了自动驾驶的布局,2013年即提出开发自动驾驶系统Autopilot。项目早期特斯拉与谷歌合作开发半自动驾驶系统Autopilot,后因特斯拉与谷歌在自动驾驶技术路线出现分歧(前者以落地半自动驾驶系统为先,后者转向开发L4-L5级自动驾驶),项目叫停。后特斯拉转向与视觉处理芯片厂商Mobileye合作,2014年10月发布基于MobileyeEyeQ3芯片的第一代Autopilot硬件HW1.0,所有车型将搭载这一硬件系统。AP1.0发布后特斯拉进行了一些OTA升级,先后开启了车道保持功能、自适应巡航、紧急自动刹车、盲点监测、侧方位泊车等辅助驾驶功能,AP1.0完整的软件功能(即V7.0版本)于2015年10月推送。
(2)2016-2017年:放弃Mobileye选择英伟达作为AP2.0过渡方案,逐步建立计算机视觉+AI+芯片的自研能力。由于特斯拉与Mobileye在数据所有权和产品进度上的分歧,双方放弃合作,特斯拉选择英伟达DRIVEPX2作为AP2.0的过渡性硬件系统,同年开始组建自身的硬件工程团队,启动自研计算平台FSD,此外特斯拉早在2015年开始自研软件算法替换Mobileye。2016年10月特斯拉推出了基于英伟达DRIVEPX2的HW2.0硬件系统,但此时AP软件端的TeslaVision未开发完成,导致AP1.0的AEB、防碰撞预警、车道保持、自适应巡航等功能为缺失状态,直到2017年3月特斯拉改进了自身算法并推送了V8.1版本,使得AP2.0追平AP1.0的功能。
(3)2018年:特斯拉自研软硬件系统不断耦合,持续提升软硬件能力为后续系统重构做铺垫。硬件上,2017年下半年,特斯拉将HW2.0更新为HW2.5,整合2颗英伟达ParkerSoC+1颗英伟达PascalGPU+1颗英飞凌TriCoreCPU,为AP系统提供更强算力、增加冗余度和可靠性。软件上,特斯拉构建并使用了多任务学习神经网络HydraNet+特征提取网络BiFPN,提升了算法效率,但此阶段特斯拉仍为小模型算法+后融合策略+数据人工标注,算法无实质性的重构。同时2018年下半年,特斯拉推送AP9.0,改善了AP8.0无法识别复杂路况的问题,提升系统的安全性。
(4)2019-2021年:自研FSD芯片上车+自动驾驶算法重构,为实现自动驾驶做好软硬件准备。2019年4月,特斯拉发布了基于2颗自研芯片FSD的HW3.0,算力达144TOPS,性能是HW2.5的12倍,硬件能力的大幅提升为后续算法重构奠基。2020年8月特斯拉AP团队重写底层代码和重构深度神经网络,并开发全新的训练计算机Dojo,完成了BEV+Transformer的算法架构、用特征级融合取代了后融合、数据自我标注取代了人工标注,实现了由小模型转向大模型。自此,特斯拉为跃迁至自动驾驶时代做好了软硬件储备。
(5)2021-2023年:落地纯视觉路线FSD,实现自动驾驶系统快速迭代。在HW4.0+FSDV12推出下,特斯拉完成自动驾驶“惊险一跃”。基于FSD芯片,特斯拉继续优化自动驾驶算法,该时期特斯拉通过增加时序信息和应用占用网络改良了BEV+Transformer架构,解决了摄像头无法测速且感知模型无短时记忆能力的问题,并在CornerCase感知问题上取得进展,同时也为特斯拉后续实现端到端模型奠基。基于卓越的软硬件能力,特斯拉自动驾驶系统快速迭代,2020年10月开始向少量早期测试者推送FSDBeta早期版本,2023年推送V11版本,将使用范围拓展到高速道路,且使用神经网络而不仅是视觉来进行导航和控制,2023年12月推送了FSDV12,采用端到端新智驾路线。硬件端上,特斯拉更高规格的HW4.0实现上车,24年1月在中国ModelY上向用户更新推送,我们认为HW4.0和FSDV12推送是特斯拉自驾完成惊险一跃的重要突破,期待后续FSD推出更高性能的自驾功能。
基于高性能的预埋硬件,特斯拉通过OTA持续升级FSD系统,历经多次版本更新迭代,FSD已贯通城市与高速NOA功能,但仍需进一步完善以覆盖更多长尾问题。近年来FSDbeta先后修复了智驾系统较重大的漏洞和误判情况,改善了复杂交通情况的智驾功能,在最新版本中将城市和高速的算法栈统一,实现了城市+高速NOA功能的双落地,智驾体验更加顺滑。但目前FSD仍然存在驾驶安全问题,如23年2月特斯拉因FSD可能导致在十字路口发生撞车事故而召回36万辆+汽车,同时北美测试者反馈最新的V11.4.1版本在狭窄道路上会误判路况进行紧急刹车,我们认为FSD系统仍需更多数据训练完善算法系统,覆盖更多CornerCase、优化智驾系统功能以提高安全冗余度。同时我们认为,FSDbeta为特斯拉自研算法和硬件竞争能力的集中体现,虽目前仍有较大完善空间,但随着FSD应用拓展、数据积累带动数据-算法飞轮效应,FSDbeta延续高频高效的功能迭代,从而进一步深化特斯拉的竞争壁垒。
北美落实FSD全开放,中国受限法律与成本商业化仍待观察。北美落地FSD全开放,渗透跑赢全球。根据TroyTeslike的数据,22Q3特斯拉FSD全球渗透率达7.4%,较19Q4近36%的渗透率有较大幅的下滑,其中北美渗透率显著高于其他地区,22Q3渗透率约14%,同时截止23年1月,已有40万北美用户在FSD取消安全评分门槛后接入了FSD,欧洲渗透约为9%,而亚太地区不到1%。我们认为当前FSD全球渗透偏低一方面是由于特斯拉Model3/Y等较低端的车型销量上量(ModelS/X此类高端车型的FSD渗透率在45%-50%,而同期价格较低的ModelY渗透率在15%左右,Model3在5%左右),且FSD暂时无大版本和革新性功能的更新,一方面系特斯拉在22年11月更新的版本开始大规模推送FSDbeta,对驾驶员不再要求安全评分(限北美地区),此前的安全评分对FSD应用拓展有一定限制。
硬件:自研FSD芯片+准中央式集中架构+自研控制器,树立行业标杆
(一)FSD芯片:早期Mobileye-英伟达过渡-自研FSD,把握了智能化底层竞争壁垒
HW4.0传感器架构升级且搭载二代FSD芯片,性能全面升级。24年2月,特斯拉官宣MY全系车系将配备HW4.0,包括超远距离双目摄像头和500万像素摄像头,且芯片算力比HW3.0提升了5倍。根据海外Greentheonly报道,HW4.0的摄像头预计从8颗提升到12颗(使用11颗,另1颗用于冗余)、新增1颗4D毫米波雷达、芯片算力或升级为7纳米的FSD2.0(总算力或提升3-5倍)、内存或从8颗LPDDR4升级到16颗GDDR6(开辟车载领域应用GDDR的先河)、CPU内核从12个增至20个。
(二)E/E架构:率先产业化准中央集成式架构+自研控制器,掌握智能化竞争利器
特斯拉是汽车产业E/E架构变革的先行者,在Model3上率先落地准中央集成式架构。整车架构分布式-域集中-中央集成架构的趋势已基本确立,特斯拉12年在MS上划分了功能域,包括动力域、底盘域、车身域、ADAS域,具有域架构的雏形,17年在M3率先落地了准中央集成架构,即中央计算+区域控制,整车分为了中央计算模块AICM+左车身控制模块LBCM+右车身控制模块RBCM+前车身控制模块FBCM,其中LBCM负责左车身便利控制+转制动+助力等,RBCM负责右车身便利控制+底盘系统+动力系统+热管理等,AICM负责自动驾驶模块+信息娱乐模块+车内外通讯,并保留个别负责外设的ECU分散布置。但严格意义上M3属于准中央集中式架构,而非真正的中央集中式架构,其通讯架构仍以CAN总线为主,中央计算模块集成了影音娱乐/自动驾驶/车内外联网模块,各模块独立运行各自的操作系统,但特斯拉的中央计算+区域控制的框架已领先其他车企6年。小鹏、蔚来、理想等新势力车企通过分布式-域集中-域融合的迭代路径向特斯拉追赶,小鹏22年和零跑23年进入跨域融合的准中央集中式架构,目前主流车企的整车架构大多为域集中+MCU。
特斯拉逐步强化自研控制器,利于掌握智能化灵魂+降低显性成本。特斯拉的整车内控制器自研比例逐步提高,MS20%→MX40%→M356%→MY61%→Cybertruck85%→下一代车型计划100%自研。其中,自研部分主要为决策层控制器,如自动驾驶域控制器、智能座舱域控制器、自动驾驶芯片等,非自研部分主要为感知层传感器,如摄像头与联创电子Aptina合作,激光雷达与Liminar合作,毫米波雷达与法雷奥等合作,超声波雷达与奥迪威合作。长期看,特斯拉自研控制器利于保持E/E架构升级的领先性,真正掌握智能汽车时代的灵魂,以及节省显性成本,保持市场的价格优势:
(1)“掌握灵魂”:一方面特斯拉自研控制器利于突破功能域,使迭代更灵活,OTA可以“常用常新”,自研率较低的传统车企OTA或只能常更新车载娱乐功能,重大功能更新仍需依赖外部供应商配合。一方面自研控制器利于把控整车架构的设计、快速推进E/E架构迭代升级,更彻底变革域集中,特斯拉升级速度和功能部署不依赖外部SOC芯片供应商,能真正把握智能汽车的灵魂。根据3IS对2021款的MY、大众ID.4、福特MachE的电子电气架构对比,MY的ECU数量和Lin总线数量均为另外两款车的一半左右,而M3域控架构的集成度较大众和福特更领先。同时特斯拉布局E/E架构领先其他车企6年,后期其自研控制器构筑的壁垒将更难以突破。
(2)降本:长期看E/E架构升级将从软件、硬件、供应链管理三方面节省显性成本。①硬件方面,集中式架构将直接减少线束和ECU成本,特斯拉MS的功能域集中架构到MY的准中央集中式架构,线束从3km缩短到1km。同时,集中过程中域控制器也在不断集成,而中央集中式架构最终导向SoC的复用,可最大化算力使用效率,进而降低域控制器和芯片成本。根据Nullmax,行泊一体域控从分离式到集成式,减少一个域控制器可降本30%,而单SoC系统较分离式域控可降本50%。②软件方面,根据高工智能汽车,E/E架构演进伴随的SOA分层式整车及数据接口设计平台,可使车载智能系统的软件适配成本降低85%。③供应链方面,管理域控、芯片的供应商数量下降,对应OEM的供应链管理成本也下降。
算法:感知模型快速迭代,持续提高感知精度和长尾问题覆盖度,奠定纯视觉路线的技术基础
2020年前特斯拉感知方案局限在二维图像数据,自动驾驶系统尚未覆盖情况复杂的城市场景,20年8月AP团队开始对FSD重写底层代码并重构算法架构,从21-22年特斯拉在AIDay公布的成果来看,其感知算法取得了较大突破,弥补了纯视觉路线在感知层的不足:
(1)2021年AP团队在感知模型加入了BEV+Transformer+VideoNeuralNet,完善了感知模型的算法能力和预测能力。通过在特斯拉的感知模型HydraNet中加入BEV+Transformer,实现了2维图像向3维空间的映射(具体而言,BEV鸟瞰图将图像通过RegNet、BiFAN提取特征后,把8个摄像头的图像组合成一个3维图像),其次将视频模块加入神经网络训练,即在加入了BEVLayer的HydraNet中加入了VideoNeuralNet,融合了时序数据后的感知模型具有了短时记忆能力,能够在实际行车过程中进行大量预测。2021年特斯拉AIDay上,AP团队的成果显示,用大量汽车和视频片段即可在RNN(循环神经网络)中构建类似高精地图的俯视图。
(2)2022年AP团队在感知算法模型加入了占用网络OccupancyNetwork和矢量地图LaneNetwork,进一步提升感知模型的精度和对长尾问题的覆盖度。具体而言,特斯拉进一步在HydraNet上加入了OccupancyNetwork,其核心在于将现实世界映射到矢量空间,具体而言,其通过预测3D空间的占用概率还原物体形状,将扫描的物体边缘划分为立方体并渲染到向量空间,最后能生成效果更好的3D地图,以弥补特斯拉未使用高精地图和雷达在长尾问题的感知不足。此外,对于摄像头无法覆盖的区域,FSD可通过AI编译器+推理引擎,预测可能出现的路缘和道路标线。同时针对特斯拉BEV空间分割得到像素级别的车道不足用于轨迹规划的问题,特斯拉引入了在线矢量地图构建模型LaneNetwork,解码了车道线的拓扑结构,能更准确判断车辆是否进入了另一条车道。
(3)2023年落地感知层和决策层的端到端大模型,再创自动驾驶新篇章。23H2马斯克展示了FSDBetaV12的端到端大模型,由端到端模型代替自动驾驶软件,FSDBetaV12将原先的30万行代码缩减到3000行。传统的自动驾驶软件是划分清晰前后关联的模块化分层,即感知定位+规划决策+执行控制,基于感知结果和既定规则,自动驾驶软件代码实现规控;而端到端大模型模糊了感知层和决策层、以及决策层和执行层的界限,神经网络自动完成感知-规控-执行,简单理解为端到端大模型的自动驾驶没有在软件代码的层面生成指令,下发到各个软件模块,让软件根据各种场景进行决策。实际是开发范式的转变,2017年特斯拉Autopilot团队主管AndrejKarpathy提出软件实现形式将由基于规则的编程转向基于神经网络的模型,先前业内已实现感知层主体变为神经网络,FSDV12的进步在于决策层主体改为神经网络。
我们认为端到端大模型利于大幅提升模型的训练效率和性能上限,或打开特斯拉L3智驾新篇章。传统自动驾驶模型需海量规则代码编写和高维护成本,而端到端大模型的规模效应更强,神经网络的规划和决策能力可通过“投喂”驾驶视频+训练中心训练,不断调整优化模型参数,车端只需把大模型部署到芯片,OTA可从刷软件转变为刷参数。同时,当模型突破某个规模节点时,大模型的性能有概率实现显著提升,出现涌现现象。
算力:超算中心为FSD训练的关键,或为特斯拉定义科技公司的基石
超算中心为训练AI模型的关键,特斯拉以自研+外采两条腿摸石头过河。2021年特斯拉在AIDay上推出Dojo超级计算机用于AI机器学习,Dojo配置了特斯拉自研的AI训练芯片D1,其单片FP32算力可达22.6TOPS,同时具有GPU级的计算能力和CPU级的连接能力,特斯拉将25个D1芯片连接组成独立的训练模块,单模块的算力高达9PFLOPs,每秒可处理9千万亿次。同时基于软硬件一体化和全栈自研的原则,特斯拉为Dojo开发了专属的全栈软件系统以及加解码和读写环节的加速器,以高效利用数据。2023年特斯拉宣布,计划在数据中心部署7个由Dojo系统机柜组成的集群,每个集群由10个Dojo机柜组成,用于处理FSD的AI模型,2024年1月特斯拉宣布耗资5亿美元,在纽约布法罗的Gigafactory建造巨型Dojo超级计算机集群。但特斯拉并未完全脱离英伟达的算力支持,24年马斯克称,特斯拉在英伟达硬件的支出将超过5亿美元。
在人工智能愈演愈进下,我们认为FSD或构筑特斯拉的核心竞争壁垒,主要系全栈自研+数据算法飞轮降本+软硬件能力迁移性强:
(1)全栈自研+形成迭代闭环,数据-算法飞轮效应释放,或推动特斯拉实现更高阶智能功能的低成本落地
自动驾驶的落地依赖数据、算力、算法的协同发展,特斯拉目前已实现全栈自研,形成了自驾功能快速迭代的闭环:数据上,当前特斯拉在仿真驾驶场景构建的成熟度较高,已实现迅速标注、可复现场景、模拟长尾场景等功能,截至2022年,特斯拉已通过仿真算法获得了31亿张图片、4.8亿标注。在模拟数据之外,特斯拉利用独创的影子模式+车队数据上传的模式,持续收集真实驾驶场景的数据,以覆盖长尾问题,叠加特斯拉推出的人工标注+自动标注方法,数据处理效率大幅提高,在可训练用数据量级与数据处理上均跑赢行业;算法上,其感知模型HydraNet快速迭代完善,近两年融合了BEV+Transformer+VideoNeuralNet+OccupancyNetwork+LaneNetwork,2023年过渡到端到端深度学习,感知精度和深度不断提升,为纯视觉路线提供了坚实支撑;算力上,特斯拉已上车自研FSD芯片的HW硬件系统,同时配备了Dojo超算系统支撑高效数据训练、快速算法迭代。
数据-算法飞轮有望实现L4级功能落地总成本的量级降低。规模化L4的落地总成本可分为数据成本+研发成本,对于特斯拉而言,其算法模型已有相当数据量级,随着数据量级继续扩大,算法模型依托大数据可自动化解决大部分研发问题,长期看可降低研发成本;对于数据成本,我们认为长尾问题的数据成本或占比更大,主要系自动驾驶的终局要求其安全水平至少与人类驾驶员相当,且根据Momenta,L4的商业化落地需千亿公里测试、解决百万长尾问题,对于特斯拉而言,一方面可通过影子模式持续积累长尾数据,一方面随着交付车型上量,在数据-算法飞轮闭环下可回收大多长尾场景数据,从而降低数据成本。
(2)FSD关键能力迁移性强,人形机器人或与FSD实现部分软硬件共用。2022年AIDay特斯拉发布了人形机器人botOptimus,我们认为人形机器人与FSD在数据调度、数据处理、算法模型等关键能力上具有较高共用性,具体而言:Optimus的硬件生产可共享特斯拉汽车的供应链;Optimus的软件架构中可应用FSD的感知算法、规划控制模型(机器人的规控场景更复杂),同时机器人涉及室内环境建模,可借鉴FSD的3D地图构建经验,综上我们认为FSD可迁移的成熟的软硬件能力或加速人形机器人商业化落地。
生产能力:高效可进化可复制的工厂+多重降本手段
我们认为特斯拉生产端的竞争力围绕两条相辅相成的逻辑,怎么搭建高效率的工厂,以及怎么最大程度地降本。特斯拉造车走出了一条正循环的路:前半场特斯拉打造灵活性高可进化的高生产效率工厂→全球产能布局→复制工厂模式→扩大规模效应,而规模效应可实现降本、获得更大的供应链话语权从而获得有利采购价格,特斯拉爬出了产能地狱并逐步降低了制造成本;下半场特斯拉进行提高国产化供应+改善工艺+技术优化→工厂相应做灵活变化→进一步降本。根据马斯克,“传统制造业的竞争即是工厂的竞争”“造车不难,关键是怎么造出福特汽车的胭脂河工厂”,特斯拉在短短十年内实现了单年180.8万辆的交付量,并持续降低汽车制造成本,我们认为正是卓越的工厂生产和管理造就了特斯拉独特的生产竞争力,纵使特斯拉的电池技术和一体压铸生产工艺持续为同行学习,也难以被对手超越。
布局高效率高灵活可复制的超级工厂,打造全球领先的生产能力
特斯拉工厂的竞争力体现为灵活生产+模式可复制+能力持续进化:灵活的生产模式助力特斯拉攻克产能制约,成为其宝贵的量产经验。传统汽车生产是流水线每个流程只重复一个工艺,机械臂等自动化设备的作用是快速生产而不是适应变化,而特斯拉为攻克产能制约,采用了以物流物料为中心组织生产,引入了工站控制StationControl:软件载体是MOS物流物料管理系统和MES生产执行系统,前者掌握物料情况,是生产的源头,后者调动人员和设备,是生产的实现,硬件载体是传感器和机械臂、AGV等设备。工站控制加快了汽车的量产效率,当某个流程零件缺失或变化,系统可以快速告知设备或工人跳过这个环节,而产线继续运转,真正实现了量产车型在线小步迭代,而且工站可以合并精简,大幅提升生产节拍、减少工位数量、提高制造速度。
目前特斯拉已有6个工厂负责汽车、三电系统、储能产品制造,其中超级工厂为内华达/纽约/上海/柏林/得州,墨西哥超级工厂处于在建状态,而负责汽车生产的主要为弗里蒙特/内华达/上海/柏林/得州,产能最高为上海(95万)。我们认为特斯拉全球建厂意义在于规避本地化保护,强化区位优势获得更低生产成本,以及面向全球市场。截止23Q4,特斯拉汽车产能合计达235万辆,支撑着180.8万辆的汽车交付量。根据马斯克计划,特斯拉需建设10-12个工厂,而原有工厂仍存在扩产空间,我们认为特斯拉新老工厂扩产或释放可观产能,将继续巩固公司全球领先的生产能力,且受益于全球化布局,特斯拉更易打开全球市场空间,同时考虑到全球化产能布局或受地缘政治、本土政策等外部不可控因素影响,我们对新老工厂爬产速度保持中性态度。
一体压铸:特斯拉逐步突破材料、设备、工艺,有望落地前后底板+电池包一体压铸,进一步提效降本
特斯拉引领行业一体压铸热潮,逐步突破材料、设备、工艺,向更高阶一体压铸进军:(1)后地板→前地板:特斯拉对一体化压铸布局从材料端出发,先实现技术和材料的专利突破,再引入大吨位压铸设备做好产能准备,继而针对下车体分部位布局一体化压铸,逐步实现白车身的一体化铸造。2020年9月特斯拉宣布计划在ModelY的后底板应用一体化压铸工艺,2022年4月,特斯拉在德州奥斯汀工厂生产的ModelY成功将前后地板由171个零部件简化为2个零部件,减少了超过1600个焊点,一体化压铸产业化进程成功拓展至前地板。同时特斯拉将一体化压铸工艺从ModelY延伸至皮卡Cybertruck上。(2)电池包:用CTC技术将电池包集成到下车体总成,形成车身与三电结合的新型一体化压铸工艺。针对三电系统较传统汽车额外增加的重量,特斯拉将电池包上盖和汽车中地板合二为一进行一体化压铸以实现减重。特斯拉ModelY4680的CTC版本计划用2-3个大型压铸件替换由370个零件组成的下车体总成,从而可实现减重10%,续航里程增加14%的轻量化效果。
(3)有望实现前后底板+电池包一体压铸,特斯拉或创新性采用3D打印+工业砂模具+超大吨压铸机。根据Insideevs,23年特斯拉尝试前后底板与装有电池的中底板的一体压铸,而大型铸造件存在Gigacastdilemma,即1.5㎡以上大型零件的模具的制造成本更高,大型金属磨具的设计成本约400万美元,重新制造需150万美元,生产中调整模具支出10万美元。为一体压铸超大型零件,特斯拉或采用3D打印+工业砂模具,其设计验证成本为金属模具的3%,验证周期至少是金属模具的1/2,且在生产中支持可多次调整模具。同时,材料和设备有相应调整:通用铸件所用铝合金在工业砂模具与金属模具的表现不同,特斯拉或需重新配置铝合金以及优化热处理工艺;设备上该大型一体压铸件需达到16000吨位。
持续改进技术、优化工艺、提高供应链国产化率,最大程度降本扩利
受益技术与工艺优化+国产化供应链+规模效应,特斯拉得以持续降本。自特斯拉车型上市以来,其多次下调大幅售价,同时保持着一定的盈利水平,我们认为主要得益于特斯拉在生产端的卓越成本控制能力,具体而言:技术与工艺大幅降本。(1)平台化造车:根据特斯拉,M3和MY共用约76%的零件(实际更偏向是共享底盘+电机+电池系统,差异化在于空间和坐姿),平台化造车利于发挥强规模效应降本。(2)践行DFA设计指南:特斯拉车型设计始终坚持DFA设计指南的“减少零件数量、简化产品设计”。如M3通过电子电器架构集中化,ECU从过去的数十个减少到十多个,零部件总数从MS的超过3万个减少到1万多个,线束长度在MS基础上减少了50%;MY进一步减少了车身零部件数量,同时进行序列组装和平行组装同时进行,减少了40%的生产占地面积、提升了30%的生产效率,资本支出和制造成本也同步下降。(3)电池技术迭代,升级到4680及CTC底盘。4680大电芯设计每千瓦时减少14%成本,生产流程简化减少了75%电池工厂投资额、节省了18%的成本。(4)持续提高核心部件自研比例,获得更低成本的硬件。
国产化供应链叠加发挥规模效应。马斯克曾公开表示特斯拉汽车降本很大程度上受益于供应链的国产化,同时其交付量起量发挥规模效应,降低单车费用分摊和单车折旧摊销的同时,也提高与供应链议价的谈判权。
销售能力:直销模式颠覆传统4S店,研产供销服一体化
不同于传统车企经销模式,特斯拉通过直销构建研产供销服一体化的完整生态链。国内主流汽车厂商普遍采用经销商4S店销售模式,而特斯拉则自建展示厅和体验店。在汽车销售的所有环节,包括研发、生产、供应、销售、售后上,特斯拉均选择自营。特斯拉的直销模式可视为将4S店一拆为三:一是直营体验店,主管售前咨询和试驾;二是服务中心,主管交付和售后;三是官网,主管销售,所有车辆均在官网线上下单,实行全国统一售价。截止23年特斯拉在北美、亚太、欧洲全球三大市场均有门店布局,以北美市场为主,亚太、欧洲为辅。北美共有375家体验店,241家服务中心,其中,美国(341家体验店,210家服务中心)占据绝大部分;亚太地区90家体验店,105家服务中心;欧洲328家体验店,230家服务中心,门店及服务中心基本覆盖了所在区域所有主要国家。
DHC模式颠覆传统车企4S店销售链条。对于特斯拉,直营可更好打造品牌效应,消除中间商差价,同时也可以向后延长利润链,增强客户粘性:
(1)从销售模式看,自营体验店提供标准专业且不以现场成交为目的的体验服务,对于消费者而言,缩短了中间环节、降低购买成本,且由于下单支付只能通过官网进行,直营店无法提供折扣让利,解决了价格不透明问题。对于特斯拉而言,订单式生产有效地降低了产品库存和资金占用,同时通过直营门店可减少与消费者之间的隔阂,更直接便捷地对消费者进行营销,也可以获得有效的信息反馈,以提高产品适应性。
(2)从产业链利润分配看,电动车直营模式让品牌得以删减不必要环节和支出,营销费用近乎为0,公司可将更多精力专注于研发和制造车辆本身,让消费者体会到“厂商提车”的便捷与实惠。其次,特斯拉将销售和售后(保养维修)结合一体,把汽车产业链下游利润池从第三方经销商和后市场转移到整车厂中,延长了利润链条。直营模式助力新能源车起量,未来体量增长或下沉市场可能拥抱经销商。我们认为传统汽车经销商在产业链中有着蓄水池的功能,可以为整车厂承担部分库存和现金流压力。而随着体量增长,新能源车企需要考虑如何兼顾销量稳定提升与满足消费体验,直营模式存在着价格刚性,长期看对车企销量和利润的调控不如经销商灵活。其次,新能源车型向低线城市渗透,对当地资源、社会网络要求较高,本地经销商代理有望助力品牌快速本土化、吸引客流。综上,我们认为特斯拉未来向低线城市加大渗透、进一步扩大体量,有一定概率向本地经销商寻求合作机会。
能源做了什么:进军光伏+储能打造能源闭环
公司能源业务正式始于2016年收购SolarCity,产品细分为太阳能发电、电池储能和能源交易平台三类。其中,太阳能发电领域主要包括电池板、光伏屋顶和逆变器;电池储能分为户用产品Powerwall与公用事业级产品Megapack;此外,公司还于2020年5月在澳大利亚成功运营自动化能源实时交易和控制平台AutoBidder,并已通过市场招标方式增强竞争以压低能源价格。
完成收购后公司能源业务驶入发展快车道,储能产品贡献主要规模增量。2017年至今,公司太阳能安装增量规模相对稳定,近年来基本保持在200-350MW/年。2023年受利率高企影响,光伏安装融资成本提高以及投资回报周期延长,太阳能需求的下行压力一直持续到2023Q4,当年太阳能安装总量同比下降36%。与之相比,Powerwall和Megapack等储能产品安装量持续增长,2017-2023年CAGR高达85.79%。得益于Megapack安装量增加,2023全年储能发电收入增加了21.3亿美元,增幅为54%。根据公司公告,随着加州储能超级工厂继续推向满负荷生产,2024年储能安装量将保持增势。
太阳能产品(电池板、屋顶等)
公司太阳能产品主要包括太阳能电池板、太阳能屋顶和逆变器。电池板和屋顶瓦片功率分别设定为400W和72W,二者均有25年的长保修年限。公司在家用发电的基础上不断拓展产品应用场景。2023年7月,特斯拉正式为部分车型提供太阳能板选装服务,从而使车主可利用太阳能为电动汽车充电,经Solar.com测算,在使用太阳能电池板为Model3充电并申请30%联邦太阳能税收减免的情况下,至25年保修期结束时将节省超过16000美元。
特斯拉太阳能电池板拥有隐藏式边缘,可进行无轨安装。公司利用前置裙板隐藏光伏电池板的硬件和边缘,从而使之看起来与屋顶齐平,大幅提高了整体美观度。此外,公司借助SolarCity在2013年时收购ZepSolar获得的无轨安装技术,提升了安装人员的工作效率,且安装后电池板更靠近屋顶,在安装速度与外观方面相较传统导轨安装方式优势显著。
太阳能屋顶面临高竞争环境挑战,安装量未达预期。特斯拉太阳能屋顶完全由太阳能瓦片制成,于2016年8月发布,直到2019Q4第三代产品发布才实现量产。针对黑色硅电池板存在的美学缺陷,公司推出了光滑玻璃砖、纹路玻璃砖、托斯卡纳玻璃砖和板岩玻璃砖四种款式的太阳能屋顶,在美观度上明显超越盖有光伏电池板的普通屋顶。在耐用性方面,太阳能屋顶的强度是标准屋顶瓦片的三倍以上,可轻松应对各种天气状况,使用寿命长于普通屋顶。但据WoodMackenzie测算,截至2023Q1,全美已安装约3000个太阳能屋顶,远低于公司每周安装1000台的既定目标,重要原因在于太阳能屋顶的渗透率较低以及产品竞争激烈,GAF等老牌屋顶制造公司具有深厚的市场势力。根据WoodMackenzie的调查结果,美国每年估计建造500万个屋顶,太阳能屋顶在2022年占整个屋顶市场的不到0.03%。
光伏电池板/屋顶&Powerwall组合保障户用电力需求,将盈利链延伸至生产端。特斯拉光伏发电业务的核心思路是通过公司产品的组合搭配满足家庭清洁能源的源头供应。公司当前有传统屋顶加装光伏发电系统的BAPV路线(光伏电池板+Powerwall)和太阳能组件与屋顶一体化的BIPV路线(光伏屋顶+Powerwall),从发电和储能两个维度综合保障家庭清洁用电的可用性和稳定性,并进一步与电动汽车、虚拟电厂等衔接,将特斯拉可持续能源经济从一次使用端(电动汽车)扩展至生产端(户用发电),拓展了能源网络并逐渐形成电力生产-一次消费-富余能源二次交易的盈利链条。
Powerwall
安装量增长速度可观,市占率保持50%左右。2020-2023三年内,公司Powerwall安装量以递增速度持续增长,在2023年6月累计安装超过50万台,为2020年4月水平的五倍。2018年以来,公司户储市占率基本稳定在50%,而LG由于起火安全事故频发引起的大规模产品召回与消费者信心受损,近年来市场份额被持续挤占。总体上,美国户用储能市场已从特斯拉与LG双寡头格局逐渐演变为“一超多强”的新格局。
Powerwall销售优势主要体现在保修和价格方面。对于同类产品GeneracPwrcell和SonnenEco,前者电池模块一旦达到7.56MWh吞吐量,后者循环计数一旦达到10000次,即使尚未达到10年保修期,其保修范围也将结束。而Powerwall2的保修条款对循环周期和吞吐量无规定,使其在保修期上存在显著优势。此外,Powerwall2价格相对较低而在容量、功率没有明显劣势,整体性价比较高。特斯拉储能系统长期采用捆绑销售模式。2021年4月,马斯克宣布特斯拉的储能系统不与太阳能分售,用户若想安装Powerwall,就必须同时安装特斯拉太阳能系统,直至2023年方被解除。即便如此,基于储能产品的定位,Powerwall的销售当前仍然依赖于公司太阳能发电(能源流出)以及电动汽车、虚拟电厂等(能源流向)产品的市场热度。
Megapack(公用事业、商业能源)
Megapack于2022年更新换代,产品性能与质保服务均有较大提升。公司最早曾在2012年推出第一批原型Powepack,为企业或电力公司的小型项目提供商业能源,但2022年7月后不再上架销售,其功能逐渐被超大型号电池储能系统Megapack合并。Megapack在2019年7月首次推出。当前在售的Megapack为2022年升级的第二代版本,其电池电芯正极材料从三元锂变为磷酸铁锂,成本进一步降低,安全性也较此前有所提升,并将保修期限从15年提高至20年。具体包括2小时储能(Megapack2)和4小时储能(Megapack2XL)两种款式,容量分别为3854kWh和3916kWh,功率分别达1927kW和979kW。
大型储能产品Megapack主要运用于公用事业和商业能源领域。在公用事业领域,Megapack应用目标主要是优化和控制电力。特斯拉电网级电池和控制软件可以存储和调度能源,让电网更稳定及可持续。应用场景主要包括稳定供应、满足需求、基础设施投资、调整电压频率等。而在商业能源领域,Megapack应用突出节约成本,应用场景主要包括在峰值负载抑制、用电负荷转换、需求响应、备用电源、太阳能自耗等,以保证商业主体在需求高峰或公用电网断电期间能够便利且低成本地获取可持续的能源。
盈利模式:对接稳定大型电网供应的基础性需求和峰谷差价套利的进阶性需求,并以成本加成方式将成本转嫁给客户。Megapack顺应大型公用电网能源稳定输送的需求,并可以通过峰谷电价差异进行套利,从而具有广泛的市场用途。当前,公司鼓励公用事业公司采用电池来满足可再生能源标准,以成本加成的方式将成本转嫁给客户。此外,公司通过不断提升人工智能功能和加强与宁德时代、比亚迪等知名电池厂商合作等,使Megapack能够更好地实时优化能源生产和消耗。根据官网,特斯拉已经在超过65个国家/地区开展业务,应用在各种不同类型的场景,如索尔多特纳(阿拉斯加州),澳大利亚Victoria项目等。
推进智能化自动化,开拓电力二级交易市场。除光伏和储能产品以外,公司近年来推出自动化实时交易和控制平台Autobidder。该平台允许特斯拉储能产品的所有者以最优惠的价格自动将多余的电力出售给电网,该软件会自动向买家出价具有竞争力的价格。当前,Autobidder管理着数百兆瓦时的资产,在全球范围内提供了千兆瓦时的电网服务,其算法能够适应新的市场和服务,并通过经验数据不断改进,以在动态的市场环境中保持较高的财务业绩。
特斯拉21年与加州的PG&E电力公司合作虚拟电厂VPP项目,电网宣告紧急状态,VPP服务的Powerwall会被远程调度给电网,居民侧利用Powerwall做VPP服务可以获得2美元/kWh的收益,每个用户平均每次参与VPP服务平均能赚20美元,23年6月加州VPP参与Powerwall的业主同比+478%至7300个+,输出能力达50MW;而22年德州电力可靠委员会批准Powerwall的VPP服务运营,在电力高峰时给德州电网放电,每台Powerwall可每月收益10美元冲抵电费账单。海外虚拟电厂的商业模式和生态链较为成熟,VPP整套流程来解决电网负荷的经济性较强,我们认为特斯拉AutoBidder的优势在于其基于自身产品体系打造了一套“车+桩+光+储+荷+智”的完整流程,产品力和用户粘性更强,且通过分布式能源产生的用能数据,特斯拉可以提供更智能的能源管理方案。
特斯拉在能源领域的布局表明了其不仅仅是一家汽车制造商,而是致力于通过创新技术推动能源转型,实现可持续发展的全面解决方案提供商。通过整合能源生成、存储和消费的解决方案,特斯拉在推动全球能源结构向更加清洁、高效的方向发展中发挥着重要作用。
机器人要做什么:AI的完美载体,发展优质生产力
机器人与自动驾驶感知决策规划原理相通,可直接复用FSD模型与数据体系,是AI的优秀载体。与市面的人形机器人不同,特斯拉机器人与自动驾驶为同一套技术体系,即以纯视觉感知路线为基础,搭建了感知-决策-运控的反馈系统,特斯拉自动驾驶底层模块能力可充分赋能机器人,如FSD算法能力的复用、感知模块的占用网络、数据体系和标注能力、仿真模拟能力、云端算力和DOJO超级计算集群。而机器人面临的工作场景更加复杂且需要调节20多个自由度,我们认为若有充分的算力支撑,机器人可通过仿真模拟测试和真实工作场景的数据积累,实现从0到1的快速迭代。
人形机器人对劳动力有强性价比,有望成为新时代优质生产力。人形机器人对劳动力有强替代性,满足应用需求或有较大市场。目前美国汽车工厂工人时薪24美元,丰田美国工厂工人时薪34.8美元,德国汽车工人时薪14.7美元。而假设机器人5年折旧、1年工作350天*24h、每年保养维修是本机价格的15%,若人形机器人定价10万美元,时薪4.2美元,若定价2万美元,时薪0.83美元。如此高性价比下,机器人能满足一定场景的性能要求,即可有较大需求。如,工厂场景,能完成熟练工的操作动作,通过自主规划实现动态行走、自由接物、攀爬、拿捏螺丝并拧入;特殊作业场景,能精细操作能力更强,外表更抗腐蚀抗老化;安保物流场景,对下肢要求不一定高,轮式即可;人机交互场景,有强交互能力,或要搭载电子皮肤;护理场景,极强极精细的运控能力,强交互能力。
汽车:从单一硬件销售走向多种变现模式
硬件销售:爆款+大单品+规模效应为王
量:发挥极致的爆款与大单品逻辑,美中欧关键市场仍存在扩量空间
1、美国市场:消费者偏好大型车,科技感+新能源接受度高
美国乘用车消费的总量与格局均稳定,特斯拉位居前十、体量超越大众:剔除皮卡,美国乘用车销量稳定在1200万辆左右,格局较为稳定,CR3和CR10稳定在41%/89%左右,其中丰田长期第一,特斯拉份额在三年内从不足2%升至5%以上,23年总销量超越大众。消费者偏好科技感+易接受新事物+强明星效应,汽车消费大型化与升级趋势明显。我们认为美国汽车消费市场呈现两大特点:(1)汽车文化偏好自由、科技感、新事物,皮卡与肌肉车为典型代表,同时汽车与日常生活强挂钩,消费者对可靠性要求更高。(2)汽车消费呈现大型化、升级趋势。近四年来,美国乘用车消费中SUV和B级及以上的大型车占比持续提高,SUVB级以上占比高达40%+。而中高端车型销量占比高,带动人均客单价上移,18-22年美国中高端车型占比提升了4pct,根据cars.usnews的美国汽车售价与Marklines汽车销量匹配计算,目前35k以上美元价格带占比近45%。
纯电车增速快,部分新能源车型24年面临补贴退坡:23年美国新能源车渗透率13%左右,其中纯电车增速较高,主要推动力来自以特斯拉为代表车企的供给推动。同时美国近年的政策尤为强调本地化保护,美国IRA法案要求23.1.1后买电车有最高3750+3750美元的补贴,需满足:汽车必须生产自北美;一定比例的关键矿物需在美国或与美国有自由贸易协定的国家中开采加工或回收;一定比例的电池组件需在北美生产(以上比例逐年提高)。24年1月起电池材料引入了FE0C条款,25年1月关键矿物将引入FE0C条款,整体看,24年IRA税收抵免退坡力度影响面较大,Model3的标准续航和长续航版本受影响。
ModelX:瞄准在80k-95k美元价格带,该市场容量大、品牌效应强、面向高端,尤其考验品牌,市场玩家主要是宝马X5、奔驰GLE-Class等老牌高端SUV燃油车,以及特斯拉、Rivian等新势力。70k美元以上的市场容量约136万辆,MX23年份额约17.6%,我们认为MX更多是竞争马斯克的品牌效应和产品参数,份额提升主要在于与RIVIAN等新势力竞争(份额约18%左右),以及蚕食尾部厂商(份额约5%左右),预计ModelX份额或提升3-5pct。ModelS:70k美元以上的C级轿车为较小众的高端市场,竞争的肥尾特征明显,ModelS年销不到2万,主要对手雪佛兰Corvette(年销3万)、凯迪拉克CT5(年销2万)、奔驰E级(年销1.6万)、奔驰S级(年销1.2万)。我们认为该市场竞争力主要在于品牌,ModelS份额扩张逻辑与ModelX相似,对标畅销车型雪佛兰Corvette,ModelS远期份额或可提升2-3pct。
2、西欧:偏好小型车与品牌价值
特斯拉潜在的欧洲市场:Model3:潜力在于40k欧元市场,竞争对手主要是大众奥迪Passat、宝马3Series、奔驰C-Class等,Model3有望凭TCO优势切走尾部日系和韩系企业的份额,以及抢夺宝马和奔驰的市场(宝马3Series和奔驰C-Class合计份额约25%,月销1万及以下市场份额约10%),看好Model3份额提升4pct左右。ModelY:我们认为ModelY为特斯拉扩大欧洲市场份额的主力,其位于定价45k-50k欧元B级SUV赛道,属于竞争激烈、车企布局新能源的主流赛道,竞争对手主要是奥迪Q5、宝马X3、现代EV6、大众ID.5、奔驰EQB等。对比年销5万以上的B级SUV,ModelY价格优势显著,有望在45k-50k欧元的SUV市场切走德系车、韩系车份额。往更广维度看,西欧40k-50k美元市场容量约140万辆,且近年西欧SUV消费趋势显著,ModelY有望凭优秀TCO、智能化定位的品牌效应切走年销5万以上的竞对份额和尾部市场份额,份额或能提升6pct+。
ModelX:西欧60k-100k欧元的市场容量约14万辆,属于品牌效应强的高端市场,且多为轿车,ModelX瞄准在95k-100k欧元的SUV市场,其竞品如宝马7系年销约3k-5k辆,我们认为长期看,ModelX份额或随市场培育加大而扩大销量,在60k-100k欧元市场的份额或可提升2pct左右,对应8k-1w的年销水平。ModelS:C级轿车销量空间约25万辆,与美国市场体量接近,属于高端市场,宝马5系/i4、大众奥迪A6/保时捷taycan、奔驰E-Class/EQE销量常年领先。考虑到欧洲消费者更在乎驾驶感、品牌力和车企历史沉淀,我们认为车企在西欧C级轿车大幅提升份额比中国和美国市场更难,ModelS在英国售价约93480欧元,在西欧C级轿车的份额2%左右,预计份额可提升1pct左右。
3、中国:汽车大型化与消费升级趋势明显,竞争最为激烈的大体量
4、Cybertruck有望点燃电动皮卡大浪潮
以产定销,空间可期。以美国市场为例,过去五年皮卡销量在275-300万辆左右,销量中枢约为285-295万辆,电动化率极低,年销过20万辆的车型几乎为燃油车,包括丰田Tacoma/StellantisRam/雪佛兰Silverado/GMCSierra/FordF-Series;从价格带分布看,我们测算美国皮卡主流消费带在65k-70k美元、55k-60k美元的价格带,其次为40k-45k美元价格带,合计对应约185万辆左右。根据Cybertruck目前售价信息,我们预计其对应价格带为65k+美元的市场,容量约110万辆,竞品主要为美国老牌的燃油皮卡品牌,如GMCSierra和FordF-Series的高配,而根据上文,Cybertruck竞争优势独特,或有较高的消费热情,我们认为其年销水平可超越同价格带的畅销车型,或达25-30万辆,但受限于早期产能不足,我们认为未来1-2年内Cybertruck为以销定产市场,经历早期市场培育后,未来年销中枢有望继续抬升。
5、低价位车型复制爆款逻辑,或开启新一放量周期
中美低价位车型存在526万辆空间,纯电渗透率均较低。根据IT之家,特斯拉ModelQ车型(Model2/Redwood)或为两厢或跨界SUV,售价或在2.5万美元(折合17.5万元人民币)。低价位车型对应着广泛的市场空间,2023年15-20万元的中国乘用车市场容量约381万辆,2.5-3万美元的美国乘用车市场容量为145万辆,中美总市场容量约526万辆。从结构看,美国低价位车年销10万以上的均为燃油,如本田Civic/雪佛兰Malibu/起亚Forte/本田HR-V/雪佛兰Trailblazer/日产Sentra/本田Accord,纯电渗透率仅有2%;中国低价位车的竞品包括比亚迪汉/深蓝S7/埃安Y/银河L7等,纯电车走势不强、渗透有限。我们认为该价格带消费者对性价比更敏感,MQ或复制爆款逻辑,以卓越TCO、创新设计取胜,有望对标美国畅销车型15-20万辆的年销水平,以及中国畅销车型24-30万辆的年销水平。
利:扩利的逻辑是规模效应+降低显性成本
规模效应:大单品策略与共平台生产赋予特斯拉汽车生产更强的规模效应,交付起量对应的固定成本摊销更少,兑现的单车盈利性越高。我们将特斯拉车型基础COGS分解为:BOM成本、人工成本、三包及其他、生产投入摊销、开发费摊销等,以佛里蒙特工厂为例,ModelY的月度交付量从2.2万辆爬升到2.6万辆,对应的单车BasicCOGS可降低约1000美元;上海工厂中,MY的月度交付量从5万辆爬升到6.5万辆,对应的单车BasicCOGS可降低600美元(佛里蒙特和上海工厂已经历较充分的规模效应释放);得州工厂处于放量阶段,成本下降更明显,我们假设M2在得州生产,早期生产成本较高,但随着月度交付量从2500辆爬升到6000辆,单车BasicCOGS或可降低4400美元左右,规模效应降本明显。
因中国市场竞争激烈、特斯拉采取以价换量策略,叠加23Q3上海工厂M3改款交付有所推迟,2023年特斯拉汽车销售单车收入与单车毛利下滑较多,22Q2-23Q4单车收入从5.61万美元降至4.42万美元,单车毛利率从25.7%降至16.6%。我们认为,当前特斯拉已经历较大幅降价、技术降本与商务降本空间有限,往后单车毛利率或趋于稳定,并随着特斯拉全球工厂产能爬坡释放规模效应下,逐步改善、回归盈利中枢。经我们测算,我们预计24-26年特斯拉汽车销量或为184/221/276万辆,剔除租赁和排放的汽车销售毛利率或在14.7%/15.6%/16.9%。
租赁业务:经济性为商业模式跑通关键点
海外租车有较深厚使用传统,短租+长租+共享汽车+出租车潜在市场空间大。以租代买为欧美用车习惯,超20%的新车流入到汽车租赁市场,22年美国每家庭在租车方面年支出约780美元,租车市场前景广阔。特斯拉电车以短租为主要模式,以价换量有望助力业务向上。特斯拉租车一般为24-36个月,我们认为其实际仍是短租模式,主要系美特斯拉的租赁模式要求长租结束后租客不可以折价购买,因此严格意义上特斯拉的租赁模式仍是一种短期租赁。特斯拉在长期租赁与短期租赁的模糊处理,以及同款车型租期越长单月租金更低,共同导致特斯拉需要降价提升租赁数量和租期,2023年10月特斯拉在Lease模式的基础上,大幅调低租赁价格,以价换量。
电车租赁市场或短期承压,长期看以价换量策略下有望回温,此外中国市场前景广阔,发展值得期待。当下特斯拉新车价格逐步下降,引发电车二手市场不景气,租赁公司主动出售电车以维稳利润预期,B端租赁业务短期受挫;各国新能源汽车补贴力度减弱,电车综合成本仍居高不下,C端短期租赁需求疲软。但就长期而言,技术进步会使特斯拉成本下探到低点,新车价格稳定→二手车折价少→租赁公司有动力长期采购特斯拉车型,规模化生产→零配件下降→维修成本有望追平燃油车,B端业务回调;特斯拉以降低租赁价格的方式拓宽Lease市场,以价换量,C端形成增量。目前国内新车融资租赁市场属于发展上升期,渗透率对标美国仍有10%的上升空间,特斯拉在国内融资租赁市场领域有望成为重要增量。
(1)2C共享出行服务模式:假设悲观/中性/乐观预期下,2030年全球自动驾驶出租车总数达到5200/6200/7200万辆,每车每天可行驶155/186/186英里,空置率为50%,单台车每年闲置可共享运行天数300/320/350天,每英里收费2美元,特斯拉Robotaxi渗透率为10-20%,抽成比例为25-30%。经测算得特斯拉Robotaxi市场空间为605/1845/2812亿美元。
(2)2B独立运营模式:2030年全球人口规模在85亿左右,城镇化率60%,则全球城市人口51亿。假设悲观/中性/乐观预期下,城市人口人均日出行里程30/40/50英里,自动驾驶出租车占出行总里程数的6%/8%/10%,特斯拉Robotaxi渗透率为10%-20%,抽成比例为25%。经测算得特斯拉Robotaxi市场空间为838/2234/4654亿美元。
汽车服务:强化客户粘性,布局全产业链
保险金融业务:强化客户粘性,拓宽变现路径。特斯拉为消费者提供在线金融服务,包括购车贷款、融资租赁及汽车保险。在购车金融服务方面,特斯拉提供自营融资租赁、合作贷款、合作融资租赁三种方案,以降低顾客负担,提高成交率。在保险业务方面,同样是出于降低客户成本、提高用户粘性的考虑。此前保险公司新能源汽车的保费处于较高水平,据ValuePenguin统计,2022年特斯拉年车均保费为3057-4956美元,而特斯拉自营车险根据用户驾驶安全分定价,90分(基础分)保费为93.15美元/月(1117.8美元/年),当安全分提升至99时,保费可降低至56.83美元/月(681.96美元/年),大大减轻车主负担。另外,保险业务可形成良好的反馈闭环,保险业务的理赔数据让公司能调整汽车的设计和软件,从而可降低维修成本。
充电蓄能业务:延伸产业链,统一充电标准。截至2023年特斯拉在美国拥有超过1万多个超级充电站,大约占全美快速充电站总数的60%以上,超级充电网络为特斯拉构筑了强大的品牌护城河,同时特斯拉逐渐向其他品牌开放超级充电站并对其他品牌用户收取更高费用。此外,特斯拉或有机会成为美国充电行业新标准。目前全球主要有北美CCS1、欧洲CCS2、中国GB/T、日本CHAdeMO,特斯拉NACS5种标准充电接口,2023年福特汽车、通用汽车、RivianAutomotive等公司宣布在充电标准方面与特斯拉保持一致。我们看好充电业务成为特斯拉的新增长极,据PiperSandler&Co.预测,到2030年特斯拉每年能够通过为其他制造商的电动汽车充电赚取高达30亿美元的收入。
多形式、多场景,提供多种付费和服务方式供消费者选择:(1)家庭充电服务包:主流充电方式。定价6800元人民币的家庭充电服务包,包含一个壁挂式充电连接器(即家用充电桩)以及基础安装服务,电压额定220V/380V,充电效率单相所有车型最高32A,7KW;三相Model3/Y最高16A,11KW,其余车型最高24A,16KW。(2)超级充电站、充电桩:V3、V4超充充电,15分钟可补充超200km以上的续航里程,可通过手机应用程序远程监控。(3)目的地充电站:在车主能停留数小时或数天的场所,如酒店、商场、写字楼、景区等,特斯拉使用合作目的地充电,将特斯拉壁挂式充电连接器插入车辆充电接口即可充电。2023年特斯拉逐步开放对其他品牌的充电桩使用权,并与福特汽车、通用汽车等巨头达成合作,预计带来较大增量空间。我们假设新能源汽车年均行驶里程为16000公里(约9942英里)、全球新能源汽车保有量约为4000万台,在悲观/中性/乐观预期下,假设特斯拉充电桩市占率为15%/20%/25%,特斯拉充电业务营收分别为7.4/9.9/12.4亿美元。
软件业务:硬件-软件-生命周期,革新汽车商业模式
我们认为,FSD或成为特斯拉跃出传统整车竞争的关键。硬件端上,特斯拉已完成核心硬件芯片,且采用了低成本的纯视觉路线,硬件端已具备成本优势;软件端上,特斯拉自研的FSD定价1.5万美元(美国),成本基本来自研发团队,具备高毛利特征。同时特斯拉可通过OTA方式延长了汽车硬件的生命周期,实现成本降低。综合看,FSD革新了传统汽车的盈利模式,有望助力特斯拉打开新盈利空间。
FSD为特斯拉软硬件核心能力的结晶,持续高频迭代已打通城市与高速NOA功能。特斯拉自动驾驶分为AP/EAP/FSD三种产品,FSD为目前最高档智驾产品,多次上调价格后分为一次性付费和按月订阅两种收费模式。AP提供免费且标配的基础L2级自动驾驶功能;EAP为AP的增强版本,增加了自动泊车、自动变道、自动导航驾驶、智能召唤功能,在中国区售价3.2万元,目前已停售;FSD为目前特斯拉自动驾驶产品的最高档,在EAP基础上可提供交通信号识别、城市道路自动转向等更高阶的智驾功能。FSD自发布后历经多次上调价格,目前在北美地区推送的FSDBeta版本,美国一次性售价为1.5万美元,按月订阅模式为199美元/月(若已购买了EAP,则为99美元/月),中国一次性售价为6.2万元,无订阅模式。
能源:盈利性受成本端和政策端影响大
光伏市场蓬勃发展,发电成本显著下降。在全球能源危机的推动和各国政策的支持下,近年来,全球可再生能源发电产能持续增长。根据SolarPowerEurope,2022年光伏发电只占全球电力生产的4.5%,占比虽较小但占比连续多年稳步增长,2020年占比3.2%、2021年的3.7%、2022年4.5%,且增速高于其他可再生能源。而在美国新增发电容量中光伏发电占比稳步提升,根据SEIA,2023年Q1-Q3光伏(PV)太阳能占2023年前三季度新增发电容量的48%。根据IRENA,从2010-2022年期间,随着技术进步以及规模效应等因素,全球光伏发电成本显著下降,从2010年的0.445美元/kwh降低到2022年的0.049美元/kwh,未来光伏发电成本有望继续下探。
关于储能市场,根据WoodMackenzie,美国储能市场自2017年以来强劲增长,2023年新增储能装机8.3GW,新增储能装机容量24.7GWh(仍以短储为主),其中电网或公用事业规模的储能规模大、是美国市场增长的主要驱动力。该机构预计未来至2027年,美国储能市场仍将保持较快增长,其中户储占比将有所提升。
而储能产业政策方面,根据特斯拉官网和美国IRA法案,自2023年起购买特斯拉Powerwall(无论是否使用太阳能)都有资格获得30%的投资税收抵免,并且将延续到2032年。并且对于满足条件的工商业储能,税收抵免额度也将提升至30%并延迟至2032年。
机器人:商业模式跑通取决于功能边界与产品定价
性能和定价决定应用边界,国产化降本间接决定市场空间
性能边界决定产业化难度,继而决定应用场景和产业化空间。按照场景的广度和深度,可以将人形机器人的商业化划分为四个象限:(a)商业空间大+商业化难度低:以扫地机器人等生活服务机器人为代表,产品力天花板低于人形机器人,目前已实现商业化;(b)商业空间小+商业化难度低:如人机交互、教育、展览送宾、商场导购等机器人;(c)商业空间大+商业化难度高:如物流运输、仓库管理、工厂协作,看护照料等机器人;(d)商业空间小+商业化难度较高:一般为特种需求机器人,如核设施维护、消防救援等;当前较有发展潜力、有望加快商业化的为广度和深度均较大的场景,如工厂协作、物流运输、安保服务等,有望在供给端和技术端齐发力下,实现量产突破。
降本与国产化是机器人产业化的加速剂
降本程度支撑有竞争力的定价。参考1688、京东、国内外各公司官网的硬件价格,我们分解特斯拉Optimus的硬件价值构成来看,在部分零件国产化和小批量生产阶段,机器人制造成本在26-33万元,成本结构上,执行器~45%;丝杠~30%;减速机~6%;一维/三维/六维力矩传感器~35%。在大多零件国产化和大批量生产阶段,机器人制造成本有望下探到10万元,其中单个大价值量环节有40%-60%的降本空间,单机存在~62%的降本空间,降本空间越大则对应越有竞争力的市场终端售价。
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