智能驾驶 | 汽车CMOS图像传感器有哪些厂商和产品?

来源: 芯查查资讯 2024-04-15 09:05:55
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自动驾驶技术快速发展和电动汽车市场繁荣,促进ADAS(高级驾驶辅助系统)和自动驾驶等级的提升,也将带动汽车CIS需求。

得益于AI算法的突破,汽车自动驾驶系统可以选择基于视觉的感知解决方案,放弃LiDAR技术,采用CMOS图像传感器(下文简称CIS)和毫米波雷达降低系统硬件成本。然而,纯视觉解决方案需要先进的算法能力和海量数据进行训练,检测精度容易受到天气和环境因素的影响。因此,多传感器融合感知方案仍然是现阶段大多数汽车制造商的首选,下面仅讲述CIS的主要厂商和产品。


自动驾驶提升CIS使用量,800万像素是主流

 

高级自动驾驶系统倾向于选择2-3个前视摄像头、4个侧视摄像头、4个环视摄像头和1个后视摄像头。作为自动驾驶摄像头中的传感器之一,汽车CIS主流规格是800万像素(8MP),随着自动驾驶和ADAS逐渐升级,车载8MP摄像头的数量迅速增加。

与1-2MP相比,8MP汽车CIS提供更长检测距离、更宽视野和更高图像质量。目前,高速公路NOA系统主要采用8MP摄像头,此外,随着360°环视监控(AVM)系统日益受到关注,环视CIS使用数量显著增加。

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图注:部分车型自动辅助驾驶使用的摄像头数量


除了8MP之外,具有良好光学元件的、更高分辨率的CIS正在被研发出来,例如,索尼发布了为汽车摄像头量身定制的IMX735 CIS,具有17.42百万有效像素;舜宇光学成功开发了针对17百万像素功能进行优化的专用镜头组。

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图注:ADAS中的图像传感器将向更高分辨率发展(图源:YOLE)


为了提高成像性能,驱动技术也正在兴起,Sheba Microsystems和MEMS Drive等公司正在研发自动对焦技术,从长远来看,可见光CIS还可以与红外技术相辅相成,有助于应对夜间和恶劣天气条件带来的挑战。

同时,原始设备制造商直接与供应商合作,促使包括舜宇光学和欧菲光等镜头和光学器件供应商改变战略,从仅提供光学器件过渡到开发完整的相机系统。


短波红外CIS或是关注点之一

 

红外光可识别可见光谱之外的物体,因此,短波红外(SWIR)图像传感器或将是汽车CIS的另一个关注点。高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统对环境感知的准确性要求极高,SWIR传感器可以帮助系统更好地检测行人、自行车骑行者以及其他车辆,尤其是在复杂的光线条件下,可以弥补可见光和近红外传感器的不足,可让汽车在夜间行驶、雨和雾天气状况下中捕捉图像。

SWIR图像传感器与雷达技术的强大组合将使汽车能够快速准确确定周围环境,提升汽车安全性。目前,高昂的成本阻碍了该技术广泛采用,但豪威和Trieye等公司正在力求降低成本普及该技术。

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图注:国内外汽车CIS主要厂商和产品示例


安森美和豪威主导汽车CIS市场

 

自动驾驶促使汽车制造商开始引入“eyes-off”功能(在某些预设条件和限定环境下,驾驶员无需关注前方道路状态),更高速的汽车自主能力将需要更复杂的CIS。预计每辆车的平均CIS数量将从2022年的2.7个增加到2028年的4.4个,这吸引了许多厂商开始关注其中的机会。

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图注:汽车CIS的主要厂商(图源:YOLE)


目前汽车CIS主要厂商为豪威和安森美,其他厂商也开始布局汽车领域,例如,格科微正在积极扩大生产能力,从低端手机和行车记录仪产品上进行扩展。比亚迪半导体正在开发图像传感器件。思特威着眼于其CIS销售增长。针对中国国内汽车市场,意法半导体正在扩大其用于车内监控应用的图像传感器解决方案和产品组合。

过去,相比索尼、三星等资金实力强大的企业则采用IDM模式,国内CIS设计厂商一般采取Fabless模式,将设计方案提供给晶圆代工厂以委托其进行制造加工,加工完成的产品交由封装测试厂商进行芯片封装和性能测试。

然而,高像素产品对工艺研发的要求较高,IDM企业能够利用自有产线进行更为高效的内部研发协同,因此,国内厂商开始Fabless向IDM过度。例如,格科微自有产线建设进展顺利,2023年9月项目已完成首批设备的安装调试,顺利产出了良率符合预期的合格产品,12月举行临港工厂投产仪式,并推出了3款新品。

安森美:领跑汽车CIS市场


安森美在汽车CIS领域具有较高市场地位,该业务在2023财年实现了10亿美元的收入,设计中标同比增长50%以上,其800万像素图像传感器以及汽车LED照明产品一直在强劲增长,有分析认为,假设安森美的图像传感器业务在24财年增长30%,它将为整体营收增长贡献3.6%。

安森美CIS产品领先优势体现在分辨率、像素大小、HDR等方面,例如AR0820AT是安森美车规级830万像素(8.3MP,3840Hx2160V)图像传感器,高分辨率使得单个摄像头可以支持多种应用(如视觉和感知),并且能够更好地进行物体探测。此外,针对大小像素技术会导致图像质量下降、暗噪声增加以及性能降低的问题,安森美提出超级曝光技术,在像素内增加了一个区域,用于容纳大信号或电荷溢出的部分。

图片图注:安森美汽车图像传感器发展趋势(图源:安森美)


豪威:2024年部分地区汽车CIS市场份额继续提升

根据2023年10月的机构调研显示,豪威的汽车CIS出货量在欧美市场2023年第二、三季度均同比增长10%以上,其主要原因一方面为缺货缓解,另一方面为主流车型销量增多,例如环视、L2的ADAS、舱内驾驶员监控等产品放量明显所致。豪威称,汽车CIS正在爬坡和上量的过程中,预计2024年的部分地区汽车CIS的销售量还会体现地更加明显,市场份额预计也将继续提升。

在技术上,豪威推出最新SinglePixel LOFIC技术,以超高动态范围捕捉能力大量应用在汽车行业自动驾驶的车载摄像系统上,应对穿越隧道、夜景灯光等复杂场景。此外,全局快门(Global Shutter)技术在汽车、AR/VR、IoT等领域均有着非常大的需求,豪威不仅拥有最小的2.2um的全局快门产品,同时拥有三层堆叠技术等,会综合产品性价比的考虑,在小尺寸、低功耗领域,把该技术的优势充分发挥。

思特威:进入汽车CIS市场多年

思特威的优势在安防监控领域,也布局车载电子领域,已实现智能车载系列化产品,应用场景涵盖智能车载前装和后装的应用,产品涉及倒车后视、360度环视、车内监控和驾驶员疲劳检测,能够适应不同的应用场景和技术需求。2021年,基于ISP片上集成二合一技术的新产品销售增加,同时有产品达到车规级标准,进入车载前装市场,高端产品占比的进一步提升带动智能车载电子领域毛利率提升。思特威的核心技术包含车载LED闪烁抑制(LFS)专利技术,该技术可通过多次曝光、片内多帧合成同时借助四元像素技术的加持,可有效抑制LED闪烁抑制功能,同时可提供高达120dB以上的HDR,减小视频影像因LED信号灯频闪造成的错误判断,并能够实现日间车内场景和车外场景两种剧烈光线反差下的明暗细节呈现。

格科微:2M、4M、8M等主力产品的需求均将得到提升

格科微一直在安防、工业领域有着较为扎实的布局,近年来也在开始向汽车领域突破,2M、4M、8M等主力产品的需求均将得到提升。业绩公告显示,格科微首次公开发行股票募集资金投资项目“12英寸CIS集成电路特色工艺研发与产业化项目”(以下简称“募投项目”)已达到预定可使用状态,部分产线转固开始,逐步对产线计提折旧,对当期利润影响较大。

格科微CMOS图像传感器采用了自主研发的N型衬底技术、低光高灵敏度像素技术、低噪声像素技术等高性能Pixel设计等创新技术,以及一系列独创的特色制造工艺,有助于实现产品在性能、性价比上的全面优势,从而保障与品牌客户长期、稳固的合作。
 

小结

 

自动驾驶技术快速发展和电动汽车市场繁荣,促进ADAS(高级驾驶辅助系统)和自动驾驶等级的提升,也将带动汽车CIS需求。高级别自动驾驶对环境感知精度和实时性也有苛刻要求,包括更好的低光环境表现、更高的分辨率、更快的帧率和更强的抗干扰能力等,这些是CIS厂商在进入汽车领域要解决的难题。

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