一、车载镜头市场保持“一超多强“格局
车载镜头的主要作用是将被摄物体反射过来的光经折射后聚焦到CIS上。从摄像头产业链来看,车载镜头的上游企业主要包括:镜片企业、滤光片企业、保护膜企业,其主要业务为原材料加工,并制成镜片、滤光片、保护膜等基础硬件;下游厂商主要包括:Tier1供应商、摄像头模组封装企业。
目前,车载镜头模组市场呈现“一超多强”的格局,即国内厂商舜宇光学占据龙头,日、韩、中国其他厂商竞争第二梯队。
“一超”即车载镜头龙头企业舜宇光学,其全球车载镜头市场份额已连续多年保持第一。2021年舜宇车载镜头出货量达6798万件,2022年车载镜头出货量7891万个,其市占率稳定保持在30%以上。
“多强”即数个头部二线厂商,主要是日、韩、中国其他厂商,市占率在2%-10%之间。传统“多强”以日、韩、中国台湾光学企业为主,包括麦克赛尔(日本)、电产三协(日本)、世高光 (韩国)、大立光电(中国台湾)等。如麦克赛尔,其2021年在全球车载镜头市场的市占率达到了8%。
同时,中国企业联创电子、欧菲光等企业开始跻身“多强”行列。
联创电子2022年车载镜头出货量约800-900万个,主要客户有Valeo、Continental、Aptiv、ZF、Magna等Tier1。欧菲光2018年收购富士胶片切入车载镜头业务。截止目前,其已量产有5M前视镜头、3M和8M周视镜头、1M和2.5M环视镜头,2M电子外后视镜镜头、1M和2M舱内DMS/OMS镜头等。2022年,欧菲光车载镜头出货量约400万个。
此外,凤凰光学、宇瞳光学等老牌光学企业也已布局车载市场。其中,凤凰光学已推出了十余种车载镜头,而安防镜头领域的龙头宇瞳光学则于2022年收购了玖洲光学20%的股份,这也是其进入车载镜头市场的布局之一。未来,这些老牌光学企业也会进一步抢夺车载镜头市场的份额。
二、车载CIS性能持续提升,已达8M分辨率和140dB HDR
CIS,即CMOS图像传感器,其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。
从摄像头产业链来看,CIS的上游厂商包括:CIS IP企业,主要业务为CIS的设计,以IP形式出售给CIS企业;晶圆企业,主要业务为提供硅晶片;封测企业,主要业务为将加工好的晶圆进行切割封装。下游厂商则与车载镜头一样为Tier1供应商和摄像头模组封装企业。
在汽车智能化的趋势下,摄像头像素持续提升,也对CIS提出了更高技术要求。由于车载摄像头追求小型化、轻量化,因此减小像素尺寸、升级架构就成了最常见的选择。
以豪威科技的CIS工艺迭代为例:在OmniPixel®3-HS、OmniBSI™、PureCel®Plus 等工艺的发展迭代中,像素大小由原来的4.2um减小到了2.1um。而从具体产品来看,豪威科技2021年发布的OX08B40,支持800万像素分辨率,采用了PureCel®Plus-S像素架构,该技术采用堆叠架构,可以以更小晶片尺寸实现高分辨率。
豪威科技CIS工艺迭代历程

来源:豪威科技
除分辨率外,HDR也是CIS的重要技术参数之一。按摄像头类型来分,前视/周视摄像头已经开始搭载140dB HDR CIS,后视/环视摄像头则仍停留在120dB阶段。
前视/周视摄像头作为高级AD的核心传感器,需要在高速行驶时,快速识别不同光照条件下的明暗细节,准确捕获图像,因此覆盖120dB HDR是基本要求,而覆盖140dB HDR是当前趋势,并且140+dB HDR也已有厂商在布局,如安森美在2022年10月就宣布推出150dB HDR车载CIS,计划到 2024 年开始量产。未来ADAS用CIS将可能达到150+dB HDR。
后视/环视摄像头则仍以120dB为主,未来将向140dB发展,如豪威科技2023年发布的环视/后视用CIS OX01E20,支持140dB HDR、130万像素分辨率、LED闪烁抑制(LFM)。
部分头部CIS厂商产品

来源:公开资料整理
三、车载ISP方案多元化,AI ISP将成为发展趋势
ISP即图像信号处理器,在车载摄像头的组成模块中,ISP是起到图像调整作用的核心部件。同时,为实现理想的成像效果,对ISP进行调试也是必不可少的步骤,这个步骤被称为ISP Tuning。
目前主流的ISP方案除传统的ISP芯片外,还有集成ISP的CIS、集成ISP的自动驾驶SoC两种,其方案呈现多元化。
ISP方案的多样性加上ISP Tuning的必要性,使得ISP在摄像头产业链中的众多环节均有涉及。
ISP方案对比

来源:公开资料整理
ISP的重要性以及其对固定硬件架构的低需求性使得ISP成为各领域头部厂商争夺的高地,各厂商通常布局1-2种方案。
比如,富瀚微专注于ISP芯片产品;思特威则已推出了多款集成ISP的CIS;豪威科技布局“ISP芯片+集成ISP的CIS”;NXP、Nextchip布局“ISP芯片+集成ISP的自动驾驶SoC”;此外,Mobileye、Nvidia、黑芝麻智能等自动驾驶SoC企业也推出了集成ISP的自动驾驶芯片。
除方案多样化外,AI ISP亦是ISP未来的重要发展方向。
ISP涵盖了数十种图像信号处理算法,但众多算法协同需要大量调试工作。目前,视觉ADAS系统开发仍然依赖于对ISP的人工调教,如特斯拉、蔚来等OEM仍在大量招聘图像质量调教工程师。但人工调教过程时间长,且对ISP Tuning工程师的专业水平有很高要求。
近年来,利用 AI 进行图像增强逐渐成为行业研究新热点并取得了显著的进展。应用AI进行实时调优,特别是在端侧算力环境下高效实现 AI ISP 功能,可以获得相比传统ISP更优的效果。
比如,安霸就已推出了AI图像信号处理器(AISP),使用神经网络技术来增强硬件ISP集成到SoC中的图像处理能力,可以在极低的照度和最小的噪声下实现低光下的彩色成像,比主流ISP性能提升10倍以上,并具有更自然的颜色再现和更高的动态范围处理能力。
而安霸的AI域控制器芯片CV3系列就已搭载AISP,等效算力高达500TOPS,可同时支持20路以上摄像头通过MIPI VC方式连接,并且可以满足高性能双目立体视觉引擎和稠密光流引擎的要求。
集成AISP的安霸CV3

来源:安霸