CMOS圖像傳感器連續10年增長未來車用市場將接力續航

張心怡

從2009年到2019年，CMOS圖像傳感器（CIS）創造了連續十年增長的“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年增長最快的半導體產品。根據ICInsight預測，車用CIS在2018-2023年的年復合增長率將達到29.7%，超過CIS的平均增速，是CIS增長最快的領域。而ADAS（先進駕駛輔助系統）/AV（自動駕駛汽車），推動車載攝像頭從僅搭載后視攝像頭的配置，向6個攝像頭以上的ADAS，乃至多達16個攝像頭的自動駕駛發展，將極大提升CIS用量，車用CIS的前景被廣泛看好。

ADAS及自動駕駛拉動CIS快速增長

隨著ADAS的普及，車載攝像頭從后視發展為包含前視、側視、環視、后視、內視的綜合方案。

攝像頭是汽車的“眼睛”，是構建汽車感知能力的基礎。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展為包含前視、側視、環.視、后視、內視的綜合方案。Yole和華泰證券數據顯示，2023年全球單車平均車載鏡頭數量將從2018年的1.7顆增加至3顆，而ADAS一般需要6個以上的攝像頭。例如特斯拉Autopilot搭載了8個攝像頭，包括窄視野、主視野、寬視野三個前視攝像頭，位于車輛兩側B柱的兩個側方前視攝像頭，監測車輛兩側后方盲區的兩個側方后視攝像頭，以及輔助倒車的后視攝像頭。不斷上升的車載攝像頭數量將迅速提升CIS的市場體量。

在自動駕駛領域，車用攝像頭的數量有了進一步的提升。面向L4自動駕駛，通用的CruiseAV搭載了16個攝像頭，華為推出的自動駕駛車載計算中心mdc600可以處理來自16個攝像頭、6個毫米波雷達、16個超聲波雷達和8個LiDAR的數據。

安森美半導體智能感知部大中華地區市場總監郗蘊俠在接受《中國電子報》記者采訪時表示，車用領域隨著ADAS和自動駕駛的需求日益增加，汽車智能化和自動化程度不斷提升。因此需要利用安裝于車上不同的CIS第一時間收集數據，進行車外和車內環境、物體的辨識和檢測，讓汽車盡快察覺潛在危險以采取相應的措施，提高汽車行駛安全。其中，攝像頭不僅在汽車智能化和自動化進程中擔當了汽車機器人‘眼睛的功用，且遠超越人眼的視覺，通過安裝在汽車各個方向的攝像頭實現自適應巡航控制、盲點檢測、緊急制動、車道保持系統、泊車輔助、行人檢測、信號檢測以及艙內駕駛人員疲勞檢測和乘客檢測等功能。

思特威在回復《中國電子報》記者采訪時表示，自動駕駛可分為四級或五級，當等級達到L3、L4以及更高之后，自動駕駛汽車從提升決策感知系統對于功能安全、信息安全的環境適應性的要求出發，就會.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，用于.實現前撞警告、行人觸碰預警、自動泊車等功能。

“在國內外自動駕駛開發紛紛向L4、L5級別邁進時，汽車愈發依靠更多CIS提供的準確圖像數據，以判斷路況、信號標識、緊急狀況等，從而利用人工智能算法進行駕駛操作相關的決策。此外，其他車內和車外視頻應用對CIS裝載數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，并確保乘車安全和道路交通安全。”思特威相關負責人向記者表示。

車用CIS涉及多項關鍵技術指標

相比于消費電子領域，車用CIS對靈敏度、動態范圍等性能有著更高的要求。

相比手機等消費電子用CIS，車用CIS對性能和可靠性有著更嚴苛的要求，開發和認證門檻更高，涉及多項關鍵技術指標。賽迪智庫集成電路研究所高級分析師麻堯斌向《中國電子報》記者表示，相比于消費電子領域，車用CIS對靈敏度、動態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，相比消費電子70dB左右的動態范圍，車用CIS動態范圍一般大于100dB。此外，車用CIS對近紅外、LED防抖、全局快門門等技術有著更顯著的需求。在產品開發應用上，車載CIS要滿足車規級芯片標準。例如芯片要承受-40C～105%C的極端溫度條件等，以滿足AEC-Q1002級行業標準。

郗蘊俠為記者詳細列舉了車用CIS的關鍵技術指標，包括高動態范圍、消除LED閃爍、全局快門與紅外響應、多種優化的色彩濾波陣列，以及可靠的封裝技術和功能.網絡安全。

其中，HDR是實現相機在特殊光照環境條件下正常工作的關鍵。例如，夜間路燈會和暗處行人形成對比，強光下隧道外亮處與隧道內暗處細節形成對比。如果沒有HDR，只照顧了高光區域的曝光，暗部細節就會丟失;而照顧了暗部細節，高光部分就會曝光過度。

消除LED閃爍能避免CIS受到交通燈、車燈等LED光源的影響，導致采集的圖像模糊不清，進而影響檢測的準確性。因此，CIS要保證輸出兼具HDR和消除LED閃爍的高保真圖像，確保兩者同時實現。

全局快門及紅外響應用于駕駛人員檢測。駕駛員監控相機要捕捉司機眼睛和頭部動作，全局快門圖像傳感器可以捕捉快速運動，無拖影。具有紅外響應的CIS，可以在紅外條件下清晰地看到駕駛員眼睛。

多種優化的色彩濾波陣列用于適應不同應用和場景，用機器視覺的感知系統ADAS，實現更高的信噪比，以更好的檢測和識別物體。

同時，車用CIS也要滿足車規半導體的要求。首先，可靠的封裝技術能保證器件在汽車生命周期使用的安全性，具有高質量的圖像傳感器芯片封裝技術可以保證整個相機系統在高低溫、濕度、壓力、振動等惡劣和極端環境下的可靠性、安全性和耐久性。其次，隨著汽車行業復雜性的日益提升，人們加大了開發安全合規系統的力度。ADAS和自動駕駛L2以上的設計，需要符合ISO26262相應的ASIL標準，在功能安全方面有著更完善的安全機制，使系統功能安全設計更容易實現。再次，網絡安全有助于確保整個系統運行的安全可靠，尤其當車身周圍的多個攝像機連接到一個中央系統，數據和命令必須通過傳感器與處理器之間的線路傳輸時。為確保圖像傳感器不被黑客侵襲，網絡安全的機制在圖像傳感器實現是必不可少的。

廠商加快布局中國市場

汽車向電動化、智能化和網聯化的趨勢發展將加速汽車采用CIS來感知車內外信息，

中國汽車工業協會發布的月度汽車產銷數據顯示，今年6月，我國汽車產銷分別實現232.5萬輛和219.4萬輛，同比增長22.5%和11.6%，創下6月單月銷量的歷史最好水平。高工智能產業研究院預測，2020年我國后視攝像頭滲透率為50%，前視攝像頭滲透率為30%，側視攝像頭滲透率為20%，內置攝像頭滲透率為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領域，安森美的市場份額最為突出，其次是豪威，三星、索尼兩個CIS大廠也在積極布局。同時，近日科創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領域積極布局。

郗蘊俠表示，因為疫情的關系，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。隨著自動駕駛技術的不斷升級，相機數目在成倍的增長，所以CIS;在中國車用市場有著很好的前景。后續，安森美將基于可擴展圖像傳感器系列，讓客戶可以先用一個傳感器開始早期開發，使其算法適應像素性能和系統特性，然后通過進一步測試擴展至更多分辨率。以縮短項目的上市時間，降低整體開發成本，便利客戶系統平臺的升級和成本控制。

“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。這代表著持續的CIS增長機會，安森美半導體將為具有創新性和競爭性的智能傳感提供解決方案做好充分準備。”郗蘊俠指出。

思特威推出了基于QCell技術的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、更高動態范圍的HDR等領域構建優勢。今年6月，思特威收購了深圳安芯微電子，接下來，思特威將聚焦研發全系列高性價比的車載CMOS成像芯片，標清同軸模擬視頻輸出，賦能倒車攝像頭和環視車載攝像頭應用市場。

“CIS車用市場的前景巨大，國內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新技術的突破。本土CIS廠商應把握當下智能車載影像市場的機遇，洞察客戶及市場需求，致力于研發及設計性能卓越的創新技術產品來滿足不斷復雜化、多元化的應用需求。思特威相關負責人向記者指出。

麻堯斌表示，汽車向電動化、智能化和網聯化的趨勢發展將加速汽車采用CIS來感知車內外信息，同時我國擁有全球一半以上的電動車銷量，CIS下游市場優勢明顯，因此技術機遇和市場優勢使得我國車用CIS面臨良好的發展機遇。

“在構建差異化競爭能力方面，可利用我國本土市場優勢，加強與國內車企、Tier1廠商的互動，加速產品驗證，同時我國CIS企業可先切人較易進人的后裝車載市場，逐步向前裝車載市場滲透。”麻堯斌說。