從2009年到2019年，CMOS圖像傳感器(CIS)創(chuàng)造了連續(xù)十年增長的“不敗神話”。銷售額從2009年不足50億美元，增長至2019年的184億美元，是過去10年增長最快的半導(dǎo)體產(chǎn)品。根據(jù)IC Insight預(yù)測，車用CIS在2018—2023年的年復(fù)合增長率將達(dá)到29.7%，超過CIS的平均增速，是CIS增長最快的領(lǐng)域。而ADAS(先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng))/AV(自動(dòng)駕駛汽車)，推動(dòng)車載攝像頭從僅搭載后視攝像頭的配置，向6個(gè)攝像頭以上的ADAS，乃至多達(dá)16個(gè)攝像頭的自動(dòng)駕駛發(fā)展，將極大提升CIS用量，車用CIS的前景被廣泛看好。

ADAS及自動(dòng)駕駛拉動(dòng)CIS快速增長

攝像頭是汽車的“眼睛”，是構(gòu)建汽車感知能力的基礎(chǔ)。而車載攝像頭中，CIS的成本占比在50%以上，是不折不扣的核心器件。

隨著ADAS的普及，車載攝像頭從后視發(fā)展為包含前視、側(cè)視、環(huán)視、后視、內(nèi)視的綜合方案。Yole和華泰證券數(shù)據(jù)顯示，2023年全球單車平均車載鏡頭數(shù)量將從2018年的1.7顆增加至3顆，而ADAS一般需要6個(gè)以上的攝像頭。例如特斯拉Autopilot搭載了8個(gè)攝像頭，包括窄視野、主視野、寬視野三個(gè)前視攝像頭，位于車輛兩側(cè)B柱的兩個(gè)側(cè)方前視攝像頭，監(jiān)測車輛兩側(cè)后方盲區(qū)的兩個(gè)側(cè)方后視攝像頭，以及輔助倒車的后視攝像頭。不斷上升的車載攝像頭數(shù)量將迅速提升CIS的市場體量。

在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，車用攝像頭的數(shù)量有了進(jìn)一步的提升。面向L4自動(dòng)駕駛，通用的Cruise AV搭載了16個(gè)攝像頭，華為推出的自動(dòng)駕駛車載計(jì)算中心mdc600可以處理來自16個(gè)攝像頭、6個(gè)毫米波雷達(dá)、16個(gè)超聲波雷達(dá)和8個(gè)LiDAR的數(shù)據(jù)。

安森美半導(dǎo)體智能感知部大中華地區(qū)市場總監(jiān)郗蘊(yùn)俠在接受《中國電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，車用領(lǐng)域隨著ADAS和自動(dòng)駕駛的需求日益增加，汽車智能化和自動(dòng)化程度不斷提升。因此需要利用安裝于車上不同的CIS第一時(shí)間收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行車外和車內(nèi)環(huán)境、物體的辨識(shí)和檢測，讓汽車盡快察覺潛在危險(xiǎn)以采取相應(yīng)的措施，提高汽車行駛安全。其中，攝像頭不僅在汽車智能化和自動(dòng)化進(jìn)程中擔(dān)當(dāng)了汽車機(jī)器人‘眼睛’的功用，且遠(yuǎn)超越人眼的視覺，通過安裝在汽車各個(gè)方向的攝像頭實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航控制、盲點(diǎn)檢測、緊急制動(dòng)、車道保持系統(tǒng)、泊車輔助、行人檢測、信號(hào)檢測以及艙內(nèi)駕駛?cè)藛T疲勞檢測和乘客檢測等功能。

思特威在回復(fù)《中國電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，自動(dòng)駕駛可分為四級(jí)或五級(jí)，當(dāng)?shù)燃?jí)達(dá)到L3、L4以及更高之后，自動(dòng)駕駛汽車從提升決策感知系統(tǒng)對于功能安全、信息安全的環(huán)境適應(yīng)性的要求出發(fā)，就會(huì)需要更多的視覺攝像頭，包括雙目、單目、單色、彩色攝像頭系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)前撞警告、行人觸碰預(yù)警、自動(dòng)泊車等功能。

“在國內(nèi)外自動(dòng)駕駛開發(fā)紛紛向L4、L5級(jí)別邁進(jìn)時(shí)，汽車愈發(fā)依靠更多CIS提供的準(zhǔn)確圖像數(shù)據(jù)，以判斷路況、信號(hào)標(biāo)識(shí)、緊急狀況等，從而利用人工智能算法進(jìn)行駕駛操作相關(guān)的決策。此外，其他車內(nèi)和車外視頻應(yīng)用對CIS裝載數(shù)量的需求也在不斷增加，以輔助駕駛員及乘客獲得更好的駕車乘車體驗(yàn)，并確保乘車安全和道路交通安全。”思特威相關(guān)負(fù)責(zé)人向記者表示。

車用CIS涉及多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

相比手機(jī)等消費(fèi)電子用CIS，車用CIS對性能和可靠性有著更嚴(yán)苛的要求，開發(fā)和認(rèn)證門檻更高，涉及多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。賽迪智庫集成電路研究所高級(jí)分析師麻堯斌向《中國電子報(bào)》記者表示，相比于消費(fèi)電子領(lǐng)域，車用CIS對靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍等性能有著更高的要求。車用CIS需要更出色的微光性能，相比消費(fèi)電子70dB左右的動(dòng)態(tài)范圍，車用CIS動(dòng)態(tài)范圍一般大于100dB。此外，車用CIS對近紅外、LED防抖、全局快門等技術(shù)有著更顯著的需求。在產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用上，車載CIS要滿足車規(guī)級(jí)芯片標(biāo)準(zhǔn)。例如芯片要承受-40℃～105℃的極端溫度條件等，以滿足AEC-Q100 2級(jí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

郗蘊(yùn)俠為記者詳細(xì)列舉了車用CIS的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，包括高動(dòng)態(tài)范圍、消除LED閃爍、全局快門與紅外響應(yīng)、多種優(yōu)化的色彩濾波陣列，以及可靠的封裝技術(shù)和功能、網(wǎng)絡(luò)安全。

其中，HDR是實(shí)現(xiàn)相機(jī)在特殊光照環(huán)境條件下正常工作的關(guān)鍵。例如，夜間路燈會(huì)和暗處行人形成對比，強(qiáng)光下隧道外亮處與隧道內(nèi)暗處細(xì)節(jié)形成對比。如果沒有HDR，只照顧了高光區(qū)域的曝光，暗部細(xì)節(jié)就會(huì)丟失;而照顧了暗部細(xì)節(jié)，高光部分就會(huì)曝光過度。

消除LED閃爍能避免CIS受到交通燈、車燈等LED光源的影響，導(dǎo)致采集的圖像模糊不清，進(jìn)而影響檢測的準(zhǔn)確性。因此，CIS要保證輸出兼具HDR和消除LED閃爍的高保真圖像，確保兩者同時(shí)實(shí)現(xiàn)。

全局快門及紅外響應(yīng)用于駕駛?cè)藛T檢測。駕駛員監(jiān)控相機(jī)要捕捉司機(jī)眼睛和頭部動(dòng)作，全局快門圖像傳感器可以捕捉快速運(yùn)動(dòng)，無拖影。具有紅外響應(yīng)的CIS，可以在紅外條件下清晰地看到駕駛員眼睛。

多種優(yōu)化的色彩濾波陣列用于適應(yīng)不同應(yīng)用和場景，用機(jī)器視覺的感知系統(tǒng)ADAS，實(shí)現(xiàn)更高的信噪比，以更好的檢測和識(shí)別物體。

同時(shí)，車用CIS也要滿足車規(guī)半導(dǎo)體的要求。首先，可靠的封裝技術(shù)能保證器件在汽車生命周期使用的安全性，具有高質(zhì)量的圖像傳感器芯片封裝技術(shù)可以保證整個(gè)相機(jī)系統(tǒng)在高低溫、濕度、壓力、振動(dòng)等惡劣和極端環(huán)境下的可靠性、安全性和耐久性。其次，隨著汽車行業(yè)復(fù)雜性的日益提升，人們加大了開發(fā)安全合規(guī)系統(tǒng)的力度。ADAS和自動(dòng)駕駛L2以上的設(shè)計(jì)，需要符合ISO26262相應(yīng)的ASIL標(biāo)準(zhǔn)，在功能安全方面有著更完善的安全機(jī)制，使系統(tǒng)功能安全設(shè)計(jì)更容易實(shí)現(xiàn)。再次，網(wǎng)絡(luò)安全有助于確保整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠，尤其當(dāng)車身周圍的多個(gè)攝像機(jī)連接到一個(gè)中央系統(tǒng)，數(shù)據(jù)和命令必須通過傳感器與處理器之間的線路傳輸時(shí)。為確保圖像傳感器不被黑客侵襲，網(wǎng)絡(luò)安全的機(jī)制在圖像傳感器實(shí)現(xiàn)是必不可少的。

廠商加快布局中國市場

中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的月度汽車產(chǎn)銷數(shù)據(jù)顯示，今年6月，我國汽車產(chǎn)銷分別實(shí)現(xiàn)232.5萬輛和219.4萬輛，同比增長22.5%和11.6%，創(chuàng)下6月單月銷量的歷史最好水平。高工智能產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測，2020年我國后視攝像頭滲透率為50%，前視攝像頭滲透率為30%，側(cè)視攝像頭滲透率為20%，內(nèi)置攝像頭滲透率為6%。這意味著我國車載攝像頭市場還有巨大的增長空間。

在車載CIS領(lǐng)域，安森美的市場份額最為突出，其次是豪威，三星、索尼兩個(gè)CIS大廠也在積極布局。同時(shí)，近日科創(chuàng)板上市申請獲得受理的格科微，以及思特威、比亞迪等廠商也在車載CIS領(lǐng)域積極布局。

郗蘊(yùn)俠表示，因?yàn)橐咔榈年P(guān)系，中國的汽車市場也受到比較大的影響，但是從2020年6月起有看到明顯的恢復(fù)。隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的不斷升級(jí)，相機(jī)數(shù)目在成倍的增長，所以CIS在中國車用市場有著很好的前景。后續(xù)，安森美將基于可擴(kuò)展圖像傳感器系列，讓客戶可以先用一個(gè)傳感器開始早期開發(fā)，使其算法適應(yīng)像素性能和系統(tǒng)特性，然后通過進(jìn)一步測試擴(kuò)展至更多分辨率。以縮短項(xiàng)目的上市時(shí)間，降低整體開發(fā)成本，便利客戶系統(tǒng)平臺(tái)的升級(jí)和成本控制。

“疫情的影響使得汽車智能化的趨勢將在中國加速，汽車上將需要更多的CIS。這代表著持續(xù)的CIS增長機(jī)會(huì)，安森美半導(dǎo)體將為具有創(chuàng)新性和競爭性的智能傳感提供解決方案做好充分準(zhǔn)備?！?郗蘊(yùn)俠指出。

思特威推出了基于QCell技術(shù)的LED閃爍抑制功能，并在高靈敏度、高信噪比以及夜視全彩性能、更高動(dòng)態(tài)范圍的HDR等領(lǐng)域構(gòu)建優(yōu)勢。今年6月，思特威收購了深圳安芯微電子，接下來，思特威將聚焦研發(fā)全系列高性價(jià)比的車載CMOS成像芯片，標(biāo)清同軸模擬視頻輸出，賦能倒車攝像頭和環(huán)視車載攝像頭應(yīng)用市場。

“CIS車用市場的前景巨大，國內(nèi)廠商除了依托本土車廠的選擇以外，核心競爭力還是在于對創(chuàng)新技術(shù)的突破。本土CIS廠商應(yīng)把握當(dāng)下智能車載影像市場的機(jī)遇，洞察客戶及市場需求，致力于研發(fā)及設(shè)計(jì)性能卓越的創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)品來滿足不斷復(fù)雜化、多元化的應(yīng)用需求?！彼继赝嚓P(guān)負(fù)責(zé)人向記者指出。

麻堯斌表示，汽車向電動(dòng)化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化的趨勢發(fā)展將加速汽車采用CIS來感知車內(nèi)外信息，同時(shí)我國擁有全球一半以上的電動(dòng)車銷量，CIS下游市場優(yōu)勢明顯，因此技術(shù)機(jī)遇和市場優(yōu)勢使得我國車用CIS面臨良好的發(fā)展機(jī)遇。

“在構(gòu)建差異化競爭能力方面，可利用我國本土市場優(yōu)勢，加強(qiáng)與國內(nèi)車企、Tier1廠商的互動(dòng)，加速產(chǎn)品驗(yàn)證，同時(shí)我國CIS企業(yè)可先切入較易進(jìn)入的后裝車載市場，逐步向前裝車載市場滲透?！甭閳虮笳f。