1. 车载摄像头的发展和市场空间
车载摄像头,最早在车载行车记录仪、倒车影像功能中被应用。而随着汽车产业步入智能化,
360° 环 视 、 ADAS 、 智 能 座 舱 等 应 用 为 车 载 摄 像 头 带 来 了 巨 大 的 市 场 需 求 。
特 别 是 在 自 动 驾驶 、 360° 环 视 等 应 用 需 求 下 , 车 载 摄 像 头 作 为 核 心 传 感 器 迎 来 了 “ 量 价 齐 升 ” , 单 车 摄 像 头 从以往整车1-2 个摄像头的数量,大幅增加至5-15 个。
同时ADAS对于车载摄像头提出更高的要求,单价也是以往行车记录仪等应用的2-3倍。
以 国 内 的 市 场 情 况 来 看 , 2022 上 半 年 搭 载 ADAS 的 新 车 上 险 量 达 到 416.4 万 辆 , 相 比 去 年 同期 增 长 了 9.1% 。
而 ADAS 在 新 车 中 的 渗 透 率 已 经 达 到 45% , 一 个 很 明 显 的 趋 势 是 , ADAS 功能正在越来越多地被下放到中低端车型上,中高端车型则从L2向L3级自动驾驶过渡。
全 球 范 围 来 看 , ICV 的 报 告 显 示 , 2021 年 全 球 搭 载 L2 以 上 ADAS 系 统 的 车 辆 渗 透 率 已 经 达 到28.62% , 数 量 达 到 1952.94 万 辆 。
所 以 在 ADAS 的 渗 透 率 持 续 提 高 的 情 况 下 , 车 载 摄 像 头 市场规模是迎来爆发式增长的。
以 摄 像 头 的 核 心 CIS 为 例 , 受 益 于 ADAS 渗 透 率 提 高 带 来 的 单 车 平 均 摄 像 头 数 量 增 加 , 据 估 算2021 年 车 载 CIS 搭 载 量 达 1.64 亿 颗 , 相 比 2020 年 增 长 64% , 预 计 到 2026 年 车 载 CIS 搭 载 量将达到3.7亿颗。
统计了近年来主流智能汽车的摄像头数量,可以看到从数量以及摄像头规格上,都
在逐渐提高。
从 市 场 规 模 来 看 , 2021 年 全 球 车 载 CIS 市 场 总 值 为 38.1 亿 美 元 , 其 中 前 装 的 市 场 总 值 为 31.4亿 美 元 , 后 装 为 6.7 亿 美 元 。
前 装 和 后 装 市 场 的 差 异 , 一 方 面 是 来 自 ADAS 的 需 求 基 本 是 属 于前 装 , 其 次 是 前 装 车 载 摄 像 头 需 要 CIS 等 器 件 满 足 车 规 级 要 求 , 同 时 ADAS 对 于 CIS 的 性 能 需
求较高,导致车载前装CIS单价要高出不少。
预 计 到 2026 年 , 全 球 车 载 CIS 市 场 总 值 将 会 达 到 90.7 亿 美 元 , 其 中 前 装 市 场 总 值 将 达 82.8 亿美元,2022到2026年复合年均增长率接近20%
2. 车载摄像头主要部件
车 载 摄 像 头 的 主 要 组 成 部 件 有 CIS 、 镜 头 组 、 DSP/ISP 芯 片 等 。
一 般 来 说 镜 头 组 和 CIS 会 封 装到 一 个 模 块 , 成 为 镜 头 模 组 后 , 再 与 DSP 等 图 像 信 号 处 理 芯 片 封 装 成 一 个 完 整 的 摄 像 头 系统。
从 成 本 上 看 , 参 考 安 森 美 的 资 料 , 车 载 摄 像 头 模 组 的 成 本 结 构 主 要 由 CIS 、 光 学 镜 头 、 模 组 封
装 、 音 圈 马 达 、 红 外 滤 光 片 等 几 个 部 分 组 成 。
其 中 CIS 是 最 贵 的 部 分 , 在 车 载 摄 像 头 中 占 一 半
成本,另外模组封装占25%,光学镜头占14%。
所以下面主要以CIS、模组封装、光学镜头三大部分来分析下行业现状。
CIS
车 载 CIS 的 应 用 场 景 主 要 分 为 三 种 , 一 是 360 环 视 、 倒 车 影 像 、 行 车 记 录 仪 等 ; 二 是 ADAS 、自 动 驾 驶 等 ; 三 是 DMS 等 座 舱 内 应 用 。
而 未 来 的 市 场 增 长 点 主 要 是 来 自 于 ADAS 、 自 动 驾 驶
这些领域,这也是这次主要介绍到的应用。
由 于 车 载 应 用 场 景 的 特 殊 性 , 相 比 于 手 机 、 安 防 等 领 域 , CIS 的 性 能 要 求 更 加 多 样 。
综 合 编 者向 多 位 业 内 人 士 了 解 到 的 信 息 , 车 载 CIS 主 要 对 安 全 性 、 可 靠 性 以 及 图 像 质 量 中 的 低 照 度 、 动态范围和功能安全方面有更高要求,用通俗的话来说就是手机、安防的应用侧重于人眼的视觉感受,而汽车应用更注重机器视觉。
以ADAS应用为例,由于ADAS对于实时图像的判定很重要,所以既要有高动态范围(HDR,
一般在 100dB 以上),同时也不能有运动的伪影,比如在夜间行车时需要有暗态环境下的拍
摄 能 力 。
与 此 同 时 , 在 道 路 上 会 有 很 多 LED 灯 , 由 于 LED 工 作 的 原 理 , 在 拍 摄 的 时 候 , 形 成 的图 像 就 可 能 会 有 缺 失 、 有 闪 烁 等 等 , 会 影 响 到 CIS 对 信 号 灯 的 识 别 。 而 LED 闪 烁 抑 制 ( LFM )的问题解决,和宽动态的实现也是相互关联的。
根 据 快 门 曝 光 方 式 不 同 , CIS 可 以 分 为 两 大 类 : 卷 帘 快 门 和 全 局 快 门 。 卷 帘 快 门 通 过 控 制 光 敏元逐行或逐列进行曝光,扫描完成所有像素单元的曝光。
卷帘快门在感光度以及低噪声成像上较全局快门有一定的优势,但需要一定的曝光时间,因此在近距离拍摄或被摄对象移动速度较快时易出现因晃动或被拍摄物体快速移动导致的图像模糊、斜坡图形(畸变)、尾影等有损拍摄质量的情况,适用于远距离拍摄静止或移动速度较慢的对象。
全局快门可使全部光敏元像素点在同一时间接收光照。
在此过程中,快门的收集电路切断器会在曝光结束时启动以中止曝光过程,曝光在一帧图像读出后才会重启。
全局快门是高速摄影等应用场景下的最佳快门方式,但其相比于卷帘快门读出噪声较高。
针对自动驾驶的应用,目前主流的需求是高动态、低照度好的卷帘快门CIS。
另 一 方 面 , 车 载 场 景 中 震 动 、 极 端 温 度 等 恶 劣 工 况 都 需 要 CIS 具 备 更 高 的 可 靠 性 , 与 其 他 汽 车芯片一样,车载CIS也同样要经过一系列安全认证,一般进入车企的认证周期约为2-3年。
简 单 总 结 一 下 , 车 载 CIS 对 于 技 术 上 的 要 求 包 括 HDR 、 LFM 、 低 照 度 等 , 同 时 随 着 ADAS 、 自动 驾 驶 系 统 对 于 图 像 数 据 处 理 能 力 的 飙 升 , 智 能 驾 驶 用 CIS 的 像 素 从 以 往 的 100 万 , 开 始 往300万甚至800万像素发展。
目 前 车 载 CIS 的 主 要 玩 家 有 安 森 美 、 豪 威 、 索 尼 、 pixelplus 等 , 其 他 比 如 三 星 、 斯 特 威 、 格科 微 、 比 亚 迪 等 后 进 玩 家 近 年 也 在 车 载 CIS 领 域 开 始 发 力 。 根 据 ICV 的 数 据 , 2021 年 车 载 CIS市 场 前 二 玩 家 揽 下 超 过 70% 市 场 份 额 , 其 中 安 森 美 市 占 率 达 到 45% , 豪 威 市 占 率 29% 位 居 第二,索尼和Pixelplus分别占有6%和3%的份额。
光学镜头
光学镜头中的光学器件对摄像头的成像质量起到了关键作用,这里的光学器件包括光学镜片、
滤光片等。
光学镜片一般来说有玻璃和塑胶两种材质,玻璃镜片成本较高,但透光率高、热膨
胀系数低;塑胶镜片则成本较低,但透光率稍低、热膨胀系数高。
由于车载环境温度变化大,而温度会影响镜片光学性能,因此具备良好热稳定性的玻璃镜片更
适 合 车 载 镜 头 。
考 虑 到 成 本 因 素 , 同 时 采 用 两 种 材 质 镜 片 的 玻 塑 混 合 镜 头 可 以 兼 顾 成 本 和 性
能。
一些厂商通过采用特殊的塑胶材料和镀膜工艺,解决外露面塑料镜片的可靠性问题,实现
可以满足车载用途的全塑料镜头。
在 全 球 车 载 摄 像 头 光 学 镜 头 领 域 , 呈 现 “ 一 超 多 强 ” 的 局 面 , 舜 宇 光 学 已 经 连 续 十 年 稳 居 全 球 第一,2020年市场份额超过30%,而其他玩家的市场份额均不超过10%。
模组封装
早 期 车 载 摄 像 头 对 像 素 和 规 格 要 求 较 低 , Tier 1 厂 商 主 要 采 用 较 低 端 的 BGA 封 装 技 术 。 随 着ADAS 技 术 不 断 升 级 , 车 载 摄 像 头 小 型 化 、 高 像 素 的 趋 势 下 , 车 载 摄 像 头 封 装 工 艺 更 为 复杂,逐步采用COB 封装技术。
但 产 线 的 升 级 需 要 新 的 投 入 成 本 , 而 Tier1 厂 商 认 为 软 件 利 润 率 要 相 比 硬 件 更 高 , 不 再 大 规 模投入到摄像头硬件业务。
于是模组封装的工序逐渐往镜头厂转移,不少镜头厂商开始承接摄像头模组封装业务,直接向主机厂或供应摄像头模组。
过 去 的 车 载 摄 像 头 模 组 市 场 格 局 , 是 以 松 下 、 法 雷 奥 、 大 陆 等 Tier1 厂 商 主 导 。
但 随 着 镜 头 厂比如国内的舜宇、联创等的崛起,以及摄像头模组封装产业的技术升级和转移,未来车载摄像头模组封装行业格局将会迎来变革,从传统Tier1主导转变为镜头厂主导。
3. ⻋载摄像头产业链⼚商梳理
3.1中下游
光 学 镜 头 : 舜 宇 光 学 、 瑞 声 科 技 、 联 创 电 子 、 欧 菲 光 、 玉 晶 光 、 大 立 光 、 MAXELL 、 日 产 三
协、富士胶片、三力士、世高光、京瓷、理光、三星、亚洲光学
滤光片:水晶光、欧菲光、旭硝子、日本电波、奥托仑(哈威特)、田中技研、晶极光电
CIS:安 森 美 、 豪 威 、 索 尼 、 比 亚 迪 电 子 、 格 科 微 、 思 特 威 、 pixelplus 、 三 星 、 SK 海 力 士 、松下、佳能
3.2下游
摄 像 头 模 组 : 松 下 、 法 雷 奥 、 富 士 通 、 大 陆 、 麦 格 纳 、 索 尼 、 MCNE X 、 Gentex 、 日 立 、 海拉、三星、舜宇光学、欧菲光、丘钛科技、合力泰、联创电子、立讯精密
3.3 产业链重点厂商
舜 宇 光 学 : 舜 宇 光 学 2004 年 开 始 进 入 车 载 镜 头 领 域 , 市 场 第 一 地 位 目 前 无 人 撼 动 。
公 司 年 报显 示 , 2021 年 舜 宇 车 载 镜 头 出 货 量 相 比 2020 年 增 长 21% , 达 到 6798 万 件 , 进 一 步 稳 固 全 球市 场 份 额 第 一 地 位 。
2021 年 舜 宇 完 成 了 含 多 片 塑 胶 镜 片 的 200 万 像 素 和 300 万 像 素 的 玻 塑 混合 ADAS 车 载 镜 头 的 研 发 , 同 时 实 现 了 全 塑 料 后 视 车 载 镜 头 的 量 产 。
多 款 基 于 英 伟 达 、 高 通 及地 平 线 等 平 台 的 800 万 像 素 ADAS 车 载 镜 头 已 通 过 认 证 , 并 获 得 了 多 家 车 厂 的 平 台 化 项 目 , 且多 个 平 台 化 项 目 已 实 现 量 产 。
目 前 客 户 主 要 以 Tier 1 厂 商 为 主 , 包 括 博 世 、 麦 格 纳 、 法 雷奥、大陆等,与 Mobileye 等算法厂商合作密切。
联 创 电 子 : 联 创 从 2009 年 开 始 布 局 手 机 玻 璃 镜 头 业 务 , 2012 年 切 入 高 清 广 角 运 动 相 机 镜 头领 域 , 与 GoPro 、 大 疆 等 客 户 合 作 密 切 , 2015 年 通 过 车 规 镜 头 认 证 , 2016 年 进 入 特 斯 拉 供应 链 , 之 后 又 通 过 Mobileye 等 优 质 客 户 认 证 。
在 8M 车 载 摄 像 头 上 联 创 是 较 早 入 局 的 一 批 ,在 2020 年 联 创 中 标 蔚 来 ET7 车 型 , 供 应 全 车 7 颗 8M ADAS 摄 像 头 模 组 , 同 时 公 司 8M ADAS摄像头模组也通过Mobileye认证。
安 森 美 : 安 森 美 的 CIS 业 务 源 自 2011-2014 年 的 三 次 收 购 , 包 括 普 拉 斯 CMOS 图 像 传 感 器 业务 部 、 图 像 传 感 器 设 备 制 造 商 Truesense Imaging 和 Aptina Imaging , 获 得 大 量 相 关 专 利和 技 术 。
目 前 公 司 旗 下 CIS 产 品 专 注 工 业 和 汽 车 市 场 , 从 市 场 数 据 上 看 , 安 森 美 的 车 载 CIS 主要 优 势 在 于 2M 及 以 下 市 场 , 这 也 是 目 前 市 场 需 求 最 大 的 品 类 , 所 以 安 森 美 在 全 球 车 载 CIS 市场稳坐第一的位置。
而8M产品方面,安森美在2017年推出了全球首款800万像素级别的车载CIS——AR0820AT。
豪威:豪 威 科 技 早 在 2007 年 便 推 出 首 款 车 载 CIS , 2018 年 随 着 ADAS 的 需 求 , 开 始 在 市 场 份额 上 获 得 突 破 2019 年 豪 威 推 出 了 2 款 8M 车 载 CIS 产 品 , 集 成 HDR 和 LFM 两 大 功 能 , 在 技 术上 实 现 领 先 。
与 安 森 美 相 比 , 豪 威 在 高 像 素 CIS 方 面 的 布 局 更 广 , 产 品 线 更 丰 富 , 这 与 其
Fabless 的 模 式 有 一 定 关 系 。 目 前 豪 威 的 客 户 有 宝 马 、 奔 驰 、 奥 迪 、 特 斯 拉 、 吉 利 、 长 城 、比 亚 迪 、 理 想 、 Mobileye 等 , 未 来 ADAS 摄 像 头 往 5M/8M 高 像 素 发 展 , 豪 威 在 产 品 布 局 上的倾向可能更具市场优势。
三星:三 星 从 2013 年 开 始 发 力 CIS , 2018 年 首 次 推 出 了 智 能 手 机 图 像 传 感 器 ISOCELL 的 汽 车版 本 , 进 入 车 载 CIS 市 场 。
三 星 在 CIS 领 域 的 优 势 主 要 是 CMOS 工 艺 与 DRAM 工 艺 的 相 似 性 ,同 时 随 着 CIS 的 像 素 不 断 提 高 , 集 成 DRAM 的 CIS 正 在 成 为 趋 势 , 作 为 全 球 最 大 的 DRAM 制 造商 , 成 熟 的 DRAM 产 线 就 是 三 星 入 局 CIS 的 最 大 优 势 。
三 星 去 年 发 布 了 1.2M 像 素 的 ISOCELLAuto 4AC车载CIS,但参考汽车行业供应验证周期要2-3年,市场表现还难以预测。
索尼:索 尼 2014 年 推 出 了 IMX224MQV , 开 始 进 入 车 载 CIS 领 域 。
不 过 相 比 豪 威 和 安 森 美 ,索 尼 更 加 侧 重 智 能 手 机 CIS 。
在 过 去 十 多 年 里 , 智 能 手 机 的 热 潮 , 让 索 尼 在 智 能 手 机 CIS 市 场上 风 生 水 起 , 揽 下 全 球 近 半 份 额 。
但 智 能 手 机 逐 渐 看 见 瓶 颈 , 索 尼 在 2020 年 借 助 VISION-S系 列 原 型 车 , 开 始 宣 布 大 规 模 布 局 智 能 汽 车 传 感 器 , 目 前 在 800 万 像 素 车 载 CIS 领 域 上 有 望 取得突破,IMX424已经在部分汽车客户中应用。
格 科 微 : 汽 车 电 子 领 域 中 , 格 科 微 产 品 目 前 主 要 用 于 汽 车 后 装 行 车 记 录 仪 、 倒 车 影 像 、 360°环 视 、 后 视 等 方 面 。
2022 年 中 报 显 示 , 该 公 司 已 连 续 推 出 3 颗 基 于 自 有 知 识 产 权 65nm+ CIS工 艺 平 台 和 FPPI 专 利 技 术 的 智 慧 城 市 / 汽 车 电 子 系 列 新 品 。
据 公 司 创 始 人 透 露 , 格 科 微 800 万像素ADAS用CIS产品已经在研发中。
思 特 威 : 2020 年 思 特 威 收 购 了 Allchip , 拓 展 了 在 车 载 电 子 领 域 的 产 品 线 。 近 几 年 思 特 威 成立 了 车 载 芯 片 部 分 , 积 极 布 局 车 载 CIS 产 品 。
目 前 思 特 威 已 针 对 舱 外 及 舱 内 不 同 应 用 场 景 推 出了 多 元 化 的 产 品 , 已 成 功 量 产 了 9 款 前 装 车 载 图 像 传 感 器 , 并 将 于 明 年 推 出 8 款 车 载 新 品 。
公司 今 年 5 月 推 出 的 SC800AT 车 规 级 CIS 具 备 800 万 像 素 , 现 金 的 近 红 外 感 度 NIR+ 技 术 为SC800AT带来更高的量子效率,使其能实现更好的低照度拍摄效果。
4. 总结
车载摄像头单价高、市场增速前景大,在智能手机市场遭遇瓶颈后,尽管车载市场需求总量受
限 于 汽 车 市 场 , 无 法 与 智 能 手 机 应 用 规 模 相 比 , 但 摄 像 头 行 业 包 括 CIS 、 镜 头 、 模 组 等 厂 商 都在 加 速 从 智 能 手 机 等 消 费 电 子 市 场 转 向 汽 车 市 场 。
同 时 汽 车 市 场 已 经 成 为 了 目 前 CIS 行 业 的 必争之地,也将会是未来一段时间中CIS市场的最大增长点。
而 在 ADAS 需 求 下 , 车 载 摄 像 头 小 型 化 、 高 像 素 等 需 求 促 进 了 摄 像 头 模 组 制 造 从 传 统 Tier1 转向 镜 头 厂 商 , 这 不 仅 是 改 变 了 汽 车 摄 像 头 供 应 链 以 往 由 传 统 Tier1 垄 断 的 状 况 , 同 时 也 使 得 国产 供 应 链 地 位 有 所 提 高 。
像 舜 宇 、 联 创 、 豪 威 等 已 经 在 全 球 车 载 摄 像 头 供 应 链 中 占 据 主 要 地位,舜宇、豪威分别在镜头、CIS市场排名第一和第二。
从 车 载 摄 像 头 的 重 要 规 格 上 看 , CIS 的 高 像 素 、 LFM 、 HDR 、 低 照 度 等 性 能 成 为 必 需 品 , 像素 的 升 级 最 为 明 显 , 市 场 正 在 快 速 从 100 万 -300 万 像 素 升 级 至 800 万 像 素 。
但 由 于 高 像 素 为算 力 部 分 带 来 巨 大 压 力 , 业 内 主 流 CIS 厂 商 认 为 , 车 载 摄 像 头 不 会 像 手 机 一 样 , 无 止 境 地 追 求分辨率,ADAS系统的摄像头像素未来可能会提升至12-15MP,且升级的周期会相对较长