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3年产值翻倍,5大CIS厂商如何驶入车载图像传感的黄金赛道?

2022-05-10 08:40:02 物联传媒 点击量:28920
  【智慧城市网 市场分析】三年前,手机和安防市场的快速发展使图像传感器经历了一轮全球需求的快速增长;三年后,智能汽车发展的提速,将带动车载摄像头成为图像传感器应用的下一个黄金赛道。
 
  虽然图像传感器市场中手机应用方向占了八成左右,起决定性作用,但从增长潜力来看是另一番景象,伴随着手机方向需求的饱和,更多图像传感器厂商不约而同地将目光投向了迅速增长的汽车市场。
 
  01、汽车图像传感器的增量需求
 
  车载摄像头作为汽车的“眼睛”,过去主要用来实现倒车影像、行车记录仪等基本功能。其中倒车影像已成为当下汽车的标配,一定程度上带动了图像传感器在车载场景中的应用。据Frost&Sullivan市场数据,2020年全球汽车CMOS图像传感器的出货量和销售额分别达到4.0亿颗和20.2亿美元,占总份额的5.2%和11.3%。
 
  随着近两年全球汽车电动化、智能化趋势的加快,汽车ADAS(高级辅助驾驶系统,Advanced DrivingAssistance System)加速渗透,车载摄像头作为ADAS系统感知层核心硬件之一,其应用范围也从过去的倒车影像、行车记录仪,扩展到如今碰撞预警、盲点检测、驾驶员状态检测等功能。
 
  当各大汽车厂商向车上导入更多摄像头来获取外界信息时,单车使用的图像传感器数量也从原先的1~2颗提升至10余颗,图像传感器在汽车领域迎来了新一轮增长。据Frost&Sullivan预计,全球汽车CMOS图像传感器销售额将在2025年达到53.3亿美元,较2020年市场规模提升160%。

3年产值翻倍,5大CIS厂商如何驶入车载图像传感的黄金赛道?

数据来源:Frost&Sullivan

 
  面对活跃化的车载市场,各图像传感器厂商正加速研发投入新产品。
 
  02、车规级图像传感器有哪些要求
 
  车规级图像传感器产品除了耐温(-40℃~85℃)、长寿命(8~10年)、抗震、防水、防磁等基本要求外,还在高动态范围(HDR)、LED闪烁抑制(LFM)、和高感光度等性能上尤其重视。
 
  高动态范围(HDR)
 
  汽车图像传感器在HDR方面的要求是120dB,其它应用大约为70dB左右。汽车行驶过程中环境光线变化剧烈且频繁,在经过隧道或面对夜间迎面而来的车大灯照射时都会导致车内外光线剧烈变化,因此要求图像传感器拥有比其他应用领域更高的动态范围,以避免出现曝光过度或暗部模糊,在高反差背光条件下,将不同亮度部分同时显现出来,获取高品质图像信息。
 
  LED闪烁抑制(LFM)
 
  交通信号灯、汽车照明与指示灯所使用的LED光源,通常采用脉冲调制(PWM)方式(频率通常为90Hz)进行闪烁,虽然无法通过肉眼识别,但对于快门时间更短的CMOS图像传感器而言,LED光源闪烁往往会引起AI系统的误判。一旦LED驱动频率与传感器曝光频率不一致,就会出现曝光时间与LED开启时间错位的情况,从而采集到错误的图像信息。对于自动驾驶车用设计而言,可能引发严重的系统安全性问题。
 
  此外,LED灯闪烁现象会导致车载摄像头捕捉到的交通标识、红绿灯信息不完整,严重影响ADAS系统的识别判断,因此车辆搭载具备LFM(LED闪烁抑制)功能的摄像头至关重要。
 
  高感光度
 
  由于夜间行车光线较暗,存在安全隐患。在黑暗环境下捕捉高清晰度影像、迅速精准地感应并辨别行人或其他障碍物是车载摄影头必须具备的关键能力,特别是要求侧视和后视摄像头即使在晚上也能清楚地捕捉影像。
 
  面对上述性能要求,各家汽车图像传感器供应商也分别推出了不同解决方案。
 
  03、汽车图像传感器有哪些玩家
 
  目前,全球汽车图像传感器厂商约40家左右,其中,海外厂商包括安森美、索尼、三星、派视尔等;国产厂商有豪威科技、格科微、思特威、原相科技、比亚迪等。
 
  ▍安森美——车规级图像传感器的“天花板”
 
  安森美成立于1999年,总部位于美国菲尼克斯,是摩托罗拉将其半导体业务分拆成立的独立公司,并在2016年收购Fairchild半导体后建立了安森美的半导体技术基础。据公司财报显示,2021年图像传感器所在的ISG业务板块营收达到9亿美元,同比增长22%。
 
  安森美在车载图像传感器行业占据压倒性地位,市场占有率达到60%,这得益于安森美的三次战略收购。通过三次收购安森美在图像传感器方面积累超过2000项的成像专利、多雷传感器产品和完整的产业链。
 
  2011年,安森美收购赛普拉斯CMOS图像传感器业务部。2014年4月,安森美收购图像传感器设备制造商Truesense Imaging。2014年8月,安森美收购Aptina Imaging。TruesenseImaging拥有赖拜耳博士发明的拜耳阵列,拜耳阵列作为彩色图像传感器设计的基础,给安森美提供强大的技术支持。Aptina则是全球摄像机单芯片、首款汽车专用CMOS图像传感器的制造商。
 
  安森美CEO Hassane El-Khoury在媒体采访中表示,以后公司将会专注汽车和工业市场,安森美会通过分析4000多种故障模式来保证汽车摄像头智能感知技术的可靠性。
 
  ▍豪威科技——汽车图像传感器老牌厂商
 
  豪威科技前身是1995年成立于美国硅谷的OmniVisionTechnologies,Inc.,几经辗转在2019年并入韦尔股份(603501.SH)麾下,成为了一家中国半导体设计公司。据韦尔股份消息,公司2021年车载图像传感器实现收入约23亿元,较2020年增长约85%。
 
  豪威科技在2004年进入车载图像传感器市场,历史积累深厚,目前在车载图像传感器市场中排名第二,产品线覆盖30万-830万像素,并拥有空间域曝光技术可解决高HDR和LFM问题。豪威科技在奔驰、宝马、奥迪等品牌汽车搭载率居行业前列,在被韦尔股份收购后,与中国汽车厂商也建立了合作关系,如理想ONE使用的车载CIS均来自韦尔股份。
 
  基于豪威的原始积累与技术创新,豪威科技未来在车载图像传感器市场有望与安森美平分秋色。据悉,韦尔股份近期明显发力车载CIS(CMOS图像传感器)市场,安森美在中国车载市场的订单已经被豪威科技争抢不少。
 
  ▍索尼半导体——全球图像传感器龙头
 
  索尼半导体业务最早起源于1953年,总部位于日本厚木市,其CMOS图像传感器开发始于1996年,并于2000年发布首款商业化产品“IMX001”。随后,索尼通过内置ADC(Exmor)、背照式CIS(Exmor R)、堆栈式CIS(Exmor RS)等一系列技术创新,使CMOS在智能手机上实现广泛应用,替代CCD成为图像传感器的市场主流,同时也将索尼半导体推上了CMOS图像传感器市场霸主的宝座。2021财年索尼图像传感器销售额9600亿日元(约490亿人民币),同比增长10.07%,可见其图像传感器业务体量之大。
 
  索尼在2014年宣布进军车用CMOS市场,并推出了首款高感光度的汽车相机专用图像传感器产品“IMX224MQV”。作为这一市场的后来者,索尼将车载图像传感器定位为一大业务并推进研发,索尼于2020年公布称:开始量产800万像素级别的车载图像传感器,且应用实绩稳步推移,如已经被丰田最新款ADAS“Toyota Safety Sense 2.0”采用,此外,索尼在2020年1月的CES上公布了自主研发“VISION-S”概念车,进入智能电动车市场,并在2022年宣布将于本田联合造车,双方将在今年年年内设立合资公司,2025年推出合作开发的纯电动车,进一步打开索尼车用CMOS应用空间。
 
  ▍格科微——国产CMOS图像传感器先驱
 
  格科微创立于2003年,总部位于中国上海,是中国领先的CMOS图像传感器芯片、DDI显示芯片设计公司,公司的图像传感器主要应用于手机、智能穿戴、移动支付、平板、笔记本、摄像机以及汽车电子等产品领域。2021年8月18日,格科微在科创板上市,2021年实现营收70亿元,同比增长8.44%。
 
  格科微在2018年开始发力非手机市场,并且其自研CMOS芯片“GC2053”持续三年成为车载和安防行业爆款。仅2021年上半年,格科微非手机业务营收已超1亿美金,超过去年全年。车载领域合作伙伴包括盯盯拍、70迈、台湾MIO、锐明等。
 
  据格科微董秘兼财务总监郭修赟介绍,格科微车载产品已经用于行车记录仪、360度环视、后视、座舱监控等方面,并正在推进设计与制造端通过车规认证,同时在车载产品上尽快形成统一出货规格及技术标准。
 
  ▍思特威——汽车图像传感器国产新锐
 
  思特威成立于2017年,总部位于中国上海,是国内一家专注于CMOS图像传感器设计研发的企业,是国内安防图像传感器市场龙头,2021年公司营收突破20亿。
 
  思特威近三年开始积极向车载领域布局,于2019年设计第一颗车规级的前装CIS芯片后,又专门设立车用芯片部门;2020年,思特威收购了深圳安芯微电子十多款车载CMOS图像传感器专利,以增强市场竞争力。
 
  思特威将车载图像传感器分为车载影像、车载感知和舱内应用三大方向,并针对不同场景的图像性能需求进行技术研发布局。其中,思特威车载影像产品着眼于低功耗和夜视全彩推出了SC120AT,将ISP和CMOS合二为一降低功耗,并搭载了SFCPixel专利技术,拥有极佳夜视全彩成像效果。
 
  思特威车载感知产品可以应用LED闪烁抑制技术识别交通信号,计划2022年SC220AT送样,并将8MP芯片研发提上日程。思特威舱内应用产品技术包括支持车载舱内视觉系统全天候成像的RGBIR技术和第二代SmartGS,SC2331AT已经量产,SC233GS预计在2022年二季度送样。
 
  04、车载图像传感器未来发展趋势
 
  单车装载数目越来越多
 
  参考手机多摄像头发展历程,随着汽车ADAS的加速渗透和结构升级,车载摄像头的单车搭载量未来将实现快速提升:
 
  L1级车首先搭载1个前视摄像头;
 
  L2/L2+级开始搭载环视摄像头,环视摄像头一般以4个为一组共同装配,总摄像头数可达8个;
 
  L3以上车型还将搭载侧视摄像头以实现更多ADAS功能,后视也将采用ADAS摄像头,摄像头总数高达8-12个。
 
  2016年Tesla Model3搭载的摄像头数量达到8个,近两年的国内自主品牌更为激进,摄像头数量都在10颗以上,小鹏P7/P5 14颗、蔚来ET7 11颗、极狐阿尔法S 13颗。
 
  像素分辨率越来越高
 
  随着汽车ADAS系统的不断推进,车载摄像头被进一步细化,功能更加全面,包括道路检测与识别等,对像素要求明显也越来越高。2015年以前,车载图像传感器主要应用于倒车影像与行车记录仪,像素在30万-72万之间;2016年特斯拉Model3车载摄像头的像素提高到120万像素。2020年后,车载摄像头的像素得到更大幅的提升,蔚来ET7摄像头已达到800万像素。
 
  车载图像传感器已有高清化发展趋势,未来伴随着汽车ADAS系统的升级,预计2024年车载摄像头像素要求将达到800万以上。

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