全球疫情防控政策、世界经济复苏动力不足以及俄乌局势等不确定性因素,使消费电子的增长出现放缓迹象。一时间,依托消费电子作为主要增长动力的产业,也开始了对于“后智能手机时代”如何保持发展步调的思考。曾经,用于手机摄像头的CIS(CMOS图像传感器)乘着多摄化的东风,创造了从2009年到2019年连续增长的黄金十年。而手机市场的变量,也让业界转而关注起车载CIS的发展潜力。汽车市场能够成为CIS的第二增长极吗?
智能驾驶注入动能
2021年以来,随着终端市场回归理性,以及产能被其他应用挤占等趋势,手机CIS的增长步伐也开始滞涩。群智咨询数据显示,2021年全球手机CIS出货量约为53.7亿颗,同比下滑约11.8%。在2022年第一季度,俄乌局势和全球通胀压力导致供应链不断传出手机、笔电、电视等终端厂商下调订单的风声。TrendForce集邦咨询研究显示,疫情、晶圆产能失衡尚未明显缓解,加之国际形势、通膨、能源匮乏等因素,将为2022年智能手机市场带来更多变量,不排除持续下调全年生产总量。
消费市场的疲态,让车用CIS的增长潜力受到更多关注。根据 Frost&Sullivan 统计,2020 年,汽车电子领域CIS的出货量和销售额分别为 4.0 亿颗和 20.2 亿美元,占全球CIS出货总量和销售额的比例分别为 5.2%和11.3%;预计汽车电子CMOS图像传感器出货量和销售额将在2025年达到9.5亿颗和53.3亿美元,市场份额占比将分别上升至 8.2%和 16.1%,预期年复合增长率将达到 18.89%和21.42%。
智能驾驶是车用CIS的主要增长动力。与高端手机多摄的增长机制类似,汽车自动驾驶的等级越高,单辆车搭载的CIS就越多。
麦姆斯咨询创始人兼CEO王懿向《中国电子报》记者指出,当前,CIS主要应用于L1级别至L2级别的ADAS(高级驾驶辅助系统)、倒车影像等,2021年全球生产的汽车中,平均每辆汽车的CIS使用量约为2.7颗,预计到2027年,该数字将上升至4.8颗。而高端汽车的CIS使用量非常高,通常超过10颗。L4级别及以上自动驾驶汽车的CIS使用量将超过20颗。
“车用CIS的典型用例包括前视、侧视、后视、环视摄像头系统,驾驶员监控系统和乘员监控系统、电子后视镜等。ADAS前视摄像头主要用于实现L2级别及以上汽车的自动紧急制动和车道保持辅助等功能。接下来,侧视及后视摄像头、车内摄像头将成为刚需——不仅用户的需求上涨,而且监管机构也加入其中,这些都加速以CIS为核心的摄像头在汽车中的应用渗透。”王懿说。
如果说智能驾驶推动了量的提升,汽车对安全性的重度要求则带动了CIS的均价提升。
群智咨询(Sigmaintell)创新事业部资深分析师徐晶晶向记者表示,安全性要求及算法升级促使车用CIS像素规格升级,进而提升CIS平均单价。群智咨询预测2022年全球车用前装CIS销售规模预计达到16.3亿美元,到2026年将超过29亿美元。
而国内企业,也感受到了CIS量价齐涨的蓬勃。国内CIS供应商韦尔股份在近期接待机构调研时表示,当前全球智能汽车产业正处在高速发展时期,随着自动驾驶等级的不断提升,单车使用的CIS 数量从原先的1~2 颗提升至10 余颗,公司车载CIS 将迎来量价齐升的机会。
“对公司来说,不久的将来,汽车会成为手机之后第二大业务市场。”韦尔股份表示。
技术门槛不可小觑
相比用于消费终端的CIS,车用CIS既要看得更清,也要稳定安全。
“在智能驾驶系统的构建中,车载CIS作为‘智能驾驶之眼’是其必不可少的基础传感装置,因此图像传感器的智能化也是未来发展方向。我们在汽车市场也在进一步与机器学习紧密结合,逐步覆盖智能汽车客户不同场景的应用需求,赋能智能汽车产业。”思特威汽车芯片部副总裁邵科向《中国电子报》记者指出。
在硬件架构层面,ISP、DRAM的引入,让CIS能够输出质量更高的图像,让“智能驾驶之眼”更加明亮。索尼曾推出三层堆栈式CIS,对CIS、ISP、DRAM进行整合。思特威也已成功量产集成ISP二合一功能的车规级CIS,未来将有更多“算法+芯片”深度整合的车载产品落地。
“在图像传感器中引入ISP,能够对图像的颜色、清晰度、噪点进行处理,输出高质量的影像,从而增强车载视觉系统对周边环境的感知能力与细节把控,以便智能驾驶系统作出进一步的决策,助力提高智能驾驶的安全性。”邵科说。
在算法技术层面,需要车载CIS对图像进行识别和处理,优化清晰度和细腻度,实现对环境信息的有效识别和夜视、隧道等各种环境下的可靠成像。
邵科表示,智能驾驶更看重成像的高动态范围、暗光成像能力和LED闪烁抑制。思特威通过创新HDR技术,使车载CIS能够从容应对车内外的光线变化,助力智能驾驶向更高等级发展。同时,基于LED闪烁抑制技术,能够提供无LED闪烁的清晰细腻影像,帮助智能驾驶系统有效识别LED交通信号灯,从而提升人工智能辅助驾驶系统的安全性。
王懿也表示,隧道场景对CIS的动态范围要求极高,一般在100dB以上,同时高端的车用CIS需要精准识别红绿灯信号,对于LED闪烁抑制技术要求严苛。除此之外,CIS的帧率、量子效率以及全场景的适应能力等也是重要参数。
高端领域亟待突破
虽然面临疫情、缺芯等不利因素,2021年我国汽车产销分别完成2608.2万辆和2627.5万辆,连续13年保持全球汽车产销量第一,也为CIS等车载半导体元器件催生了大量需求。但相比头部厂商,国内CIS企业仍需推动技术、制造、人才储备等资源要素的高端化,提升市场竞争力与行业话语权。
“当前,我国汽车行业的市场潜力和价值依然巨大。这使得我国成为全球重要的车用CIS消费国,巨大的市场需求有利于国内企业抓紧机遇以实现自主研发战略。同时,产业链上下游的紧密配合也有助于开发新的产品及应用,对国际CIS大厂进行赶超。”王懿表示,“相比国际领先的CIS大厂,我国在高端产品方面较为落后,亟需在制造工艺及设计领域进行技术提升。”
徐晶晶表示,国内发展车用CIS,一方面要在技术指标上持续优化,包括像素规格及解析力升级,以及对CIS感光能力及宽动态范围的提升等。另一方面,要着眼于产业链整体实力的提升。
“在相关优惠政策的支持以及车载上下游产业链逐步完善的大背景下,车载CIS企业应持续布局高端多样化产品路线,与高校强强合作引进高技术人才,逐步提升自身研发设计能力。”徐晶晶说,“同时要注意到,国内企业在上游晶圆代工产能及制程技术等方面,与海外存在一定的差距。需要提前合理布局产能,分散供应链风险。”
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