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3年產值翻倍,5大CIS廠商如何駛入車載圖像傳感的黃金賽道?

2022-05-09 17:19 物聯傳媒
關鍵詞:CIS

導讀:三年前,手機和安防市場的快速發展使圖像傳感器經歷了一輪全球需求的快速增長;三年后,智能汽車發展的提速,將帶動車載攝像頭成為圖像傳感器應用的下一個黃金賽道。

三年前,手機和安防市場的快速發展使圖像傳感器經歷了一輪全球需求的快速增長;三年后,智能汽車發展的提速,將帶動車載攝像頭成為圖像傳感器應用的下一個黃金賽道。

雖然圖像傳感器市場中手機應用方向占了八成左右,起決定性作用,但從增長潛力來看是另一番景象,伴隨著手機方向需求的飽和,更多圖像傳感器廠商不約而同地將目光投向了迅速增長的汽車市場。

01、汽車圖像傳感器的增量需求

車載攝像頭作為汽車的“眼睛”,過去主要用來實現倒車影像、行車記錄儀等基本功能。其中倒車影像已成為當下汽車的標配,一定程度上帶動了圖像傳感器在車載場景中的應用。據Frost&Sullivan市場數據,2020年全球汽車CMOS圖像傳感器的出貨量和銷售額分別達到4.0億顆20.2億美元,占總份額的5.2%和11.3%。

隨著近兩年全球汽車電動化、智能化趨勢的加快,汽車ADAS(高級輔助駕駛系統,Advanced DrivingAssistance System)加速滲透,車載攝像頭作為ADAS系統感知層核心硬件之一,其應用范圍也從過去的倒車影像、行車記錄儀,擴展到如今碰撞預警、盲點檢測、駕駛員狀態檢測等功能。

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圖片來源:網絡公開信息

當各大汽車廠商向車上導入更多攝像頭來獲取外界信息時,單車使用的圖像傳感器數量也從原先的1~2顆提升至10余顆,圖像傳感器在汽車領域迎來了新一輪增長。據Frost&Sullivan預計,全球汽車CMOS圖像傳感器銷售額將在2025年達到53.3億美元,較2020年市場規模提升160%。

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數據來源:Frost&Sullivan

面對活躍化的車載市場,各圖像傳感器廠商正加速研發投入新產品。

02、車規級圖像傳感器有哪些要求

車規級圖像傳感器產品除了耐溫(-40℃~85℃)、長壽命(8~10年)、抗震、防水、防磁等基本要求外,還在高動態范圍(HDR)、LED閃爍抑制(LFM)、和高感光度等性能上尤其重視。

高動態范圍(HDR)

汽車圖像傳感器在HDR方面的要求是120dB,其它應用大約為70dB左右。汽車行駛過程中環境光線變化劇烈且頻繁,在經過隧道或面對夜間迎面而來的車大燈照射時都會導致車內外光線劇烈變化,因此要求圖像傳感器擁有比其他應用領域更高的動態范圍,以避免出現曝光過度或暗部模糊,在高反差背光條件下,將不同亮度部分同時顯現出來,獲取高品質圖像信息。

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圖片來源:三星半導體官網

LED閃爍抑制(LFM)

交通信號燈、汽車照明與指示燈所使用的LED光源,通常采用脈沖調制(PWM)方式(頻率通常為90Hz)進行閃爍,雖然無法通過肉眼識別,但對于快門時間更短的CMOS圖像傳感器而言,LED光源閃爍往往會引起AI系統的誤判。一旦LED驅動頻率與傳感器曝光頻率不一致,就會出現曝光時間與LED開啟時間錯位的情況,從而采集到錯誤的圖像信息。對于自動駕駛車用設計而言,可能引發嚴重的系統安全性問題。

此外,LED燈閃爍現象會導致車載攝像頭捕捉到的交通標識、紅綠燈信息不完整,嚴重影響ADAS系統的識別判斷,因此車輛搭載具備LFM(LED閃爍抑制)功能的攝像頭至關重要。

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圖片來源:三星半導體官網

高感光度

由于夜間行車光線較暗,存在安全隱患。在黑暗環境下捕捉高清晰度影像、迅速精準地感應并辨別行人或其他障礙物是車載攝影頭必須具備的關鍵能力,特別是要求側視和后視攝像頭即使在晚上也能清楚地捕捉影像。

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圖片來源:索尼官網

面對上述性能要求,各家汽車圖像傳感器供應商也分別推出了不同解決方案。

03、汽車圖像傳感器有哪些玩家

目前,全球汽車圖像傳感器廠商約40家左右,其中,海外廠商包括安森美、索尼、三星、派視爾等;國產廠商有豪威科技、格科微、思特威、原相科技、比亞迪等。

▍安森美——車規級圖像傳感器的“天花板”

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安森美成立于1999年,總部位于美國菲尼克斯,是摩托羅拉將其半導體業務分拆成立的獨立公司,并在2016年收購Fairchild半導體后建立了安森美的半導體技術基礎。據公司財報顯示,2021年圖像傳感器所在的ISG業務板塊營收達到9億美元,同比增長22%。

安森美在車載圖像傳感器行業占據壓倒性地位,市場占有率達到60%,這得益于安森美的三次戰略收購。通過三次收購安森美在圖像傳感器方面積累超過2000項的成像專利、多雷傳感器產品和完整的產業鏈。

2011年,安森美收購賽普拉斯CMOS圖像傳感器業務部。2014年4月,安森美收購圖像傳感器設備制造商Truesense Imaging。2014年8月,安森美收購Aptina Imaging。TruesenseImaging擁有賴拜耳博士發明的拜耳陣列,拜耳陣列作為彩色圖像傳感器設計的基礎,給安森美提供強大的技術支持。Aptina則是全球攝像機單芯片、首款汽車專用CMOS圖像傳感器的制造商。

安森美CEO Hassane El-Khoury在媒體采訪中表示,以后公司將會專注汽車和工業市場,安森美會通過分析4000多種故障模式來保證汽車攝像頭智能感知技術的可靠性。

▍豪威科技——汽車圖像傳感器老牌廠商

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豪威科技前身是1995年成立于美國硅谷的OmniVisionTechnologies,Inc.,幾經輾轉在2019年并入韋爾股份(603501.SH)麾下,成為了一家中國半導體設計公司。據韋爾股份消息,公司2021年車載圖像傳感器實現收入約23億元,較2020年增長約85%。

豪威科技在2004年進入車載圖像傳感器市場,歷史積累深厚,目前在車載圖像傳感器市場中排名第二,產品線覆蓋30萬-830萬像素,并擁有空間域曝光技術可解決高HDR和LFM問題。豪威科技在奔馳、寶馬、奧迪等品牌汽車搭載率居行業前列,在被韋爾股份收購后,與中國汽車廠商也建立了合作關系,如理想ONE使用的車載CIS均來自韋爾股份。

基于豪威的原始積累與技術創新,豪威科技未來在車載圖像傳感器市場有望與安森美平分秋色。據悉,韋爾股份近期明顯發力車載CIS(CMOS圖像傳感器)市場,安森美在中國車載市場的訂單已經被豪威科技爭搶不少。

▍索尼半導體——全球圖像傳感器龍頭

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索尼半導體業務最早起源于1953年,總部位于日本厚木市,其CMOS圖像傳感器開發始于1996年,并于2000年發布首款商業化產品“IMX001”。隨后,索尼通過內置ADC(Exmor)、背照式CIS(Exmor R)、堆棧式CIS(Exmor RS)等一系列技術創新,使CMOS在智能手機上實現廣泛應用,替代CCD成為圖像傳感器的市場主流,同時也將索尼半導體推上了CMOS圖像傳感器市場霸主的寶座。2021財年索尼圖像傳感器銷售額9600億日元(約490億人民幣),同比增長10.07%,可見其圖像傳感器業務體量之大。

索尼在2014年宣布進軍車用CMOS市場,并推出了首款高感光度的汽車相機專用圖像傳感器產品“IMX224MQV”。作為這一市場的后來者,索尼將車載圖像傳感器定位為一大業務并推進研發,索尼于2020年公布稱:開始量產800萬像素級別的車載圖像傳感器,且應用實績穩步推移,如已經被豐田最新款ADAS“Toyota Safety Sense 2.0”采用,此外,索尼在2020年1月的CES上公布了自主研發“VISION-S”概念車,進入智能電動車市場,并在2022年宣布將于本田聯合造車,雙方將在今年年年內設立合資公司,2025年推出合作開發的純電動車,進一步打開索尼車用CMOS應用空間。

▍格科微——國產CMOS圖像傳感器先驅

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格科微創立于2003年,總部位于中國上海,是中國領先的CMOS圖像傳感器芯片、DDI顯示芯片設計公司,公司的圖像傳感器主要應用于手機、智能穿戴、移動支付、平板、筆記本、攝像機以及汽車電子等產品領域。2021年8月18日,格科微在科創板上市,2021年實現營收70億元,同比增長8.44%。

格科微在2018年開始發力非手機市場,并且其自研CMOS芯片“GC2053”持續三年成為車載和安防行業爆款。僅2021年上半年,格科微非手機業務營收已超1億美金,超過去年全年。車載領域合作伙伴包括盯盯拍、70邁、臺灣MIO、銳明等。

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圖片來源:格科微

據格科微董秘兼財務總監郭修赟介紹,格科微車載產品已經用于行車記錄儀、360度環視、后視、座艙監控等方面,并正在推進設計與制造端通過車規認證,同時在車載產品上盡快形成統一出貨規格及技術標準。

▍思特威——汽車圖像傳感器國產新銳

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思特威成立于2017年,總部位于中國上海,是國內一家專注于CMOS圖像傳感器設計研發的企業,是國內安防圖像傳感器市場龍頭,2021年公司營收突破20億。

思特威近三年開始積極向車載領域布局,于2019年設計第一顆車規級的前裝CIS芯片后,又專門設立車用芯片部門;2020年,思特威收購了深圳安芯微電子十多款車載CMOS圖像傳感器專利,以增強市場競爭力。

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圖片來源:思特威

思特威將車載圖像傳感器分為車載影像、車載感知和艙內應用三大方向,并針對不同場景的圖像性能需求進行技術研發布局。其中,思特威車載影像產品著眼于低功耗和夜視全彩推出了SC120AT,將ISP和CMOS合二為一降低功耗,并搭載了SFCPixel專利技術,擁有極佳夜視全彩成像效果。

思特威車載感知產品可以應用LED閃爍抑制技術識別交通信號,計劃2022年SC220AT送樣,并將8MP芯片研發提上日程。思特威艙內應用產品技術包括支持車載艙內視覺系統全天候成像的RGBIR技術和第二代SmartGS,SC2331AT已經量產,SC233GS預計在2022年二季度送樣。

04、車載圖像傳感器未來發展趨勢

單車裝載數目越來越多

參考手機多攝像頭發展歷程,隨著汽車ADAS的加速滲透和結構升級,車載攝像頭的單車搭載量未來將實現快速提升:

L1級車首先搭載1個前視攝像頭;

L2/L2+級開始搭載環視攝像頭,環視攝像頭一般以4個為一組共同裝配,總攝像頭數可達8個;

L3以上車型還將搭載側視攝像頭以實現更多ADAS功能,后視也將采用ADAS攝像頭,攝像頭總數高達8-12個。

2016年Tesla Model3搭載的攝像頭數量達到8個,近兩年的國內自主品牌更為激進,攝像頭數量都在10顆以上,小鵬P7/P5 14顆、蔚來ET7 11顆、極狐阿爾法S 13顆。

像素分辨率越來越高

隨著汽車ADAS系統的不斷推進,車載攝像頭被進一步細化,功能更加全面,包括道路檢測與識別等,對像素要求明顯也越來越高。2015年以前,車載圖像傳感器主要應用于倒車影像與行車記錄儀,像素在30萬-72萬之間;2016年特斯拉Model3車載攝像頭的像素提高到120萬像素。2020年后,車載攝像頭的像素得到更大幅的提升,蔚來ET7攝像頭已達到800萬像素。

車載圖像傳感器已有高清化發展趨勢,未來伴隨著汽車ADAS系統的升級,預計2024年車載攝像頭像素要求將達到800萬以上。

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