智能車載電子領域中國CIS廠商的「芯」機遇

2020-12-23 電子工程專輯

經過多年的發展,以及市場與技術的起伏,儘管自動駕駛技術依然停留在≤L3,還沒有完全跨越進入L4,然而這種狀況並沒有阻止自動駕駛成為人類駕駛技術的展望,相反,哪怕受到疫情等全球因素的影響,科技行業對於技術的創新與推動依然充滿著激情與信心,特別是在其核心領域之一:CIS(CMOS Image Sensor)。

2020年6月28日,在《電子工程專輯》、《電子技術設計》、《國際電子商情》三大媒體聯合舉辦的「2020年中國IC領袖峰會」上,思特威電子科技有限公司副總經理歐陽堅簡明而深刻的闡述了CIS的市場前景、技術挑戰和「芯」機遇。

在CIS領域,思特威2018年的市場份額超過25%,全球安防市場排名第一;2019年出貨量超過一億顆,按照數據推算市場份額將達到30-40%。上周思特威正式宣布收購深圳安芯微,將重點在汽車車載領域拓展。

汽車市場需求下降產生的「危」與「機」

汽車市場原來一直是突飛猛進,特別是中國市場的增速非常快。但是到2019年,突然一下子經濟等各方面遇到瓶頸,整個汽車市場的需求開始下降。到2020年因為疫情等各方面的因素影響,導致需求下降更加厲害,目前大家判斷下來可能說,汽車今年可能總的銷量會下降12-20%,中國市場可能只有2000萬臺,這個對整個汽車行業來說打擊是比較大的,特別是做傳統零部件等。但是從另一個角度來看,儘管這是一個比較大的「危」險,但同時也是一個比較大的「機」會,那就是整個汽車行業在做非常大的變革:

第一,電動化,新能源的趨勢越來越明顯。所以會出現寧德時代等龍頭公司發展起來,同時,新能源電池產業鏈的前景也越來越廣闊。

第二,智能化,也是最深刻的變革。智能化帶來的改變將非常大,電動車帶動的智能化,對半導體行業的影響也非常大。

中國的在電動車市場基本上佔據全球的半壁江山,在這個巨大的市場裡面可以看到,當電動化,智能化給汽車領域的半導體帶來非常可觀的新的增量時,其中的核心領域之一:CIS的機會尤為明顯。

CIS需求猛增

CIS(CMOS Image Sensor)圖像傳感器晶片可以說是機器的眼睛,我們看到手機上的攝像頭從單攝到雙攝,到三攝、四攝,越來越多。

同樣,車載攝像頭從原來幾乎沒有,到現在越來越多,以特斯拉為例,最少有四個環視攝像頭。前面用於ADAS的最少兩到三個攝像頭,總共七個,如果前面還安裝一個車艙內用來關注乘客和駕駛員的攝像頭,那就是8個。而且現在有很多國家,譬如日本的很多法規裡面規定,未來兩個後視鏡將全部換成電子攝像頭,那就又要增加2個。

因此,車載攝像頭的增量是一個指數級的增長,目前全球車載攝像頭市場將從35億美金增長到80億美金,在一輛車上面配七八個攝像頭,將成為以後的標配。這個智能化的趨勢不僅僅在新能源車方面,同時,所有的傳統車BBA,寶馬奔馳奧迪等所有車都在增加自動駕駛,自動泊車等ADAS技術,每一個都是CIS的剛需,而且非常強,數量增長也非常快。自動駕駛分四級,當做到L3,L4以後,這個時候不僅僅需要毫米波雷達、雷射雷達,而且還需要攝像頭,這是一個多傳感器融合的場景。

在這種逐漸成為趨勢的電動化以及智能化的自動駕駛中,CIS視覺已經在扮演一個很重要且必不可少的角色,譬如其中最重要的功能是一定要能看清紅綠燈,無論是毫米波還是雷射雷達能探測到物體,但是判斷不了紅綠燈,因此,攝像頭的需求是非常強勁的。

CIS應用場景與核心技術

CIS的應用場景非常多,無論是新能源車還是傳統燃油車,其中的輔助駕駛ADAS功能,譬如車道偏移,行人預警,自動剎車AEB每一個應用基本上都是靠攝像頭來支撐的,只不過是攝像頭採集到數據以後,第一時間把數據傳到後面的CPU,來馬上執行後面的操作。但是最核心一點,CIS攝像頭是機器的眼睛,是汽車的眼睛,所以這個應用場景非常廣泛。可能在車內還會做一些人臉相干的東西,檢測人有沒有酗酒,有沒有打磕睡,這種3D應用場景非常多,包括手勢識別,可能用深度像機識別,這裡面都是要用到攝像頭。這些領域我們都有很多產品的儲備和應用。

CIS高端技術匯合

對於這些,包括環視,包括變道輔助其實對技術有很多共性的。與安防比較相近,晚上開車的時候一定要能看清楚路面,黑暗情況下感光一定要做的好。由於大燈的影響,外面環境燈的影響,這時候環境是明暗不同,有的地方很亮,有的地方很暗,一定要是暗的地方能看到細節,亮的地方不能過曝,過曝就拍不到該要的東西了,所以這個時候對HDR要求非常高,運動時候速度非常快,不能產生拖尾,這些基本上都是CIS一些高端技術匯合,這也是思特威為什麼從安防做完以後,來做車載的一個比較順理成章的理由,我們在安防行業積累這麼多年,很多技術都已經做了很長時間,安防也是一樣,在車上面做一些特殊應用。

CIS在HDR中的應用

還有一個固定場景,大家可以看到技術方面一些特定的訴求。譬如HDR(高動態範圍)典型應用,我們去拍一個風景照片,最右邊天特別藍,曝光曝過頭了,看不到任何細節,曝光曝的不好,天是藍的,房子所有細節沒了,中間這張還可以,很多色彩度不夠了,這時候其實就需要HDR很多應用場景。我們對HDR技術研究非常深,有很多HDR應用角度和方式,可以根據客戶不同需求,採取不同的HDR技術的實現疊加。右邊效果是好幾種HDR合成效果,效果非常符合大家的要求。

LED抑制閃爍技術

再舉一個例子,這個例子比較直觀,我們在開車的時候會看到紅燈、綠燈會有多少秒閃爍,我們看到紅燈是不動的,但這個紅燈是一個LED的燈,它是一個高頻閃動的燈。如果我們用一般的相機(三色)拍攝就會左邊的照片,04是看不到的,0隻能看到一半,4也看到一半。因為它是一個高頻閃爍的燈,當我們曝光時間太短時抓不到全部的圖片效果。這時候我們就用LED,我們這個技術叫做LED抑制閃爍技術。我們會實現一個長曝光,把LED的圖片抓下來,但我們用另外一種曝光形式,把車窗座椅方面的感光也抓下來,最後把長曝光和多種曝光用算法合成以後讓你看到燈沒有閃爍,車細節也看的很清楚。

HDR+LED閃爍抑制

假如車輛從隧道開出去,碰到左右四個紅綠燈,用攝像頭自動拍攝的話,會看到LED抑制的效果和HDR的效果,特別是光亮度上面一排車輛要開出去的瞬間,你會發現左左邊是拍不到4個綠燈的。右邊的隧道出口是有4個綠燈的,大家可以想像一下,如果你拍不到4個綠燈的時候,如果你把這個圖片交給自動駕駛的時候,它看不到紅綠燈就不知道是不是應該剎車,所以這些數據都是對安全駕駛和自動駕駛非常核心的:最起碼要採集到的圖像和數據是我們眼睛能看到的,一定不能失真、出錯,這個出了錯就是關係到生命安全的,所以這個技術要求非常高,這就是HDR應用+LED閃爍抑制的雙合成效果這種技術在汽車的輔助駕駛和自動駕駛方面是很大的剛需

這種技術的門檻也是很高的,技術要求的細節也很多。思特威公司在這方面會持續推出新產品、新技術,希望能夠把這些新產品、新技術帶到行業裡面,也為車載行業的國產化晶片多做一些貢獻。因為這個行業目前為止大部分的出貨量都是歐美和日本供應的,中國的本土公司還沒有完全涉足這個行業,我思特威可能是一個先行者。

思特威

思特威電子2011年由徐陳博士從美國回來成立的,2012年開始運作,主營業務是在安防監控領域和機器視覺領域,總部在上海,全國各地都有研發中心和服務中心,目前主要是在北京上海深圳,還有其他海外也有相關的機構。

2016年,思特威在圖像傳感器安防領域,實現了累計出貨5千萬顆,到2017年,公司累計出貨超過一億顆,在2017年獨立第三方安防出貨量報告裡面已經排到全球安防出貨量第一名。

2018年思特威繼續維持了第一名,2018年的數據應該是超過25%的市場份額。2019年出貨量超過一億顆,儘管目前排名還沒出來,按照數據推算應該達到30-40%的份額,意味著在安防行業裡面目前大家所有的安防像機裡面每十個裡面,有三到四顆都是思特威的CIS。

2019年思特威有一個比較重大的突破,在ISSCC——固態電路全球國際論壇,思特威是中國唯一一個發表了CIS論文文章的公司,且開題報告就是思特威做的。在那篇論文中,思特威做了一個在BSI工藝下全局曝光的一個革命性創新,這個產品後來被大規模的應用,目前非常多的高端無人機,還有很多人臉識別方案裡面用的全是我們這個產品,這個產品在行業裡面是一個比較大的顛覆。

責編:Challey

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