經(jīng)過多年的發(fā)展,,以及市場與技術(shù)的起伏,,盡管自動駕駛技術(shù)依然停留在≤L3,,還沒有完全跨越進入L4,,然而這種狀況并沒有阻止自動駕駛成為人類駕駛技術(shù)的展望,,相反,,哪怕受到疫情等全球因素的影響,,科技行業(yè)對于技術(shù)的創(chuàng)新與推動依然充滿著激情與信心,,特別是在其核心領(lǐng)域之一:CIS(CMOS Image Sensor)。
2020年6月,,在《電子工程專輯》,、《電子技術(shù)設(shè)計》、《國際電子商情》三大媒體聯(lián)合舉辦的“2020年中國IC領(lǐng)袖峰會”上,,思特威電子科技有限公司副總經(jīng)理歐陽堅簡明而深刻的闡述了CIS的市場前景,、技術(shù)挑戰(zhàn)和“芯”機遇。
在CIS領(lǐng)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(shù)據(jù)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(lǐng)域拓展,。
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(jīng)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(dǎo)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(yè)來說打擊是比較大的,特別是做傳統(tǒng)零部件等,。但是從另一個角度來看,,盡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(yè)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(xiàn)寧德時代等龍頭公司發(fā)展起來,同時,,新能源電池產(chǎn)業(yè)鏈的前景也越來越廣闊,。
汽車市場需求下降產(chǎn)生的“危”與“機”
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(dǎo)體行業(yè)的影響也非常大。
中國的在電動車市場基本上占據(jù)全球的半壁江山,,在這個巨大的市場里面可以看到,,當(dāng)電動化,智能化給汽車領(lǐng)域的半導(dǎo)體帶來非??捎^的新的增量時,,其中的核心領(lǐng)域之一:CIS的機會尤為明顯。
CIS需求猛增
CIS(CMOS Image Sensor)圖像傳感器芯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(xiàn)在越來越多,,以特斯拉為例,最少有四個環(huán)視攝像頭,。前面用于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(nèi)用來關(guān)注乘客和駕駛員的攝像頭,,那就是8個,。而且現(xiàn)在有很多國家,,譬如日本的很多法規(guī)里面規(guī)定,未來兩個后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(shù)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,將成為以后的標(biāo)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(tǒng)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(shù),,每一個都是CIS的剛需,,而且非常強,數(shù)量增長也非???。自動駕駛分四級,當(dāng)做到L3,,L4以后,,這個時候不僅僅需要毫米波雷達、激光雷達,,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(jīng)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,無論是毫米波還是激光雷達能探測到物體,,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(yīng)用場景與核心技術(shù)
CIS的應(yīng)用場景非常多,,無論是新能源車還是傳統(tǒng)燃油車,其中的輔助駕駛ADAS功能,,譬如車道偏移,,行人預(yù)警,自動剎車AEB每一個應(yīng)用基本上都是靠攝像頭來支撐的,,只不過是攝像頭采集到數(shù)據(jù)以后,,第一時間把數(shù)據(jù)傳到后面的CPU,來馬上執(zhí)行后面的操作。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(yīng)用場景非常廣泛,??赡茉谲噧?nèi)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(yīng)用場景非常多,包括手勢識別,,可能用深度像機識別,,這里面都是要用到攝像頭。這些領(lǐng)域我們都有很多產(chǎn)品的儲備和應(yīng)用,。
CIS高端技術(shù)匯合
對于這些,,包括環(huán)視,包括變道輔助其實對技術(shù)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,。由于大燈的影響,,外面環(huán)境燈的影響,這時候環(huán)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(jié),,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?qū)DR要求非常高,,運動時候速度非??欤荒墚a(chǎn)生拖尾,,這些基本上都是CIS一些高端技術(shù)匯合,,這也是思特威為什么從安防做完以后,來做車載的一個比較順理成章的理由,,我們在安防行業(yè)積累這么多年,,很多技術(shù)都已經(jīng)做了很長時間,安防也是一樣,,在車上面做一些特殊應(yīng)用,。
CIS在HDR中的應(yīng)用
還有一個固定場景,,大家可以看到技術(shù)方面一些特定的訴求。譬如HDR(高動態(tài)范圍)典型應(yīng)用,,我們?nèi)ヅ囊粋€風(fēng)景照片,,最右邊天特別藍,曝光曝過頭了,,看不到任何細節(jié),,曝光曝的不好,天是藍的,,房子所有細節(jié)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(yīng)用場景,。我們對HDR技術(shù)研究非常深,有很多HDR應(yīng)用角度和方式,,可以根據(jù)客戶不同需求,,采取不同的HDR技術(shù)的實現(xiàn)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(shù)
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只能看到一半,,4也看到一半,。因為它是一個高頻閃爍的燈,當(dāng)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(shù)叫做LED抑制閃爍技術(shù)。我們會實現(xiàn)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,,最后把長曝光和多種曝光用算法合成以后讓你看到燈沒有閃爍,,車細節(jié)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(fā)現(xiàn)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,大家可以想象一下,,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(yīng)該剎車,,所以這些數(shù)據(jù)都是對安全駕駛和自動駕駛非常核心的:最起碼要采集到的圖像和數(shù)據(jù)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(guān)系到生命安全的,,所以這個技術(shù)要求非常高,這就是HDR應(yīng)用+LED閃爍抑制的雙合成效果,,這種技術(shù)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(shù)的門檻也是很高的,技術(shù)要求的細節(jié)也很多,。思特威公司在這方面會持續(xù)推出新產(chǎn)品,、新技術(shù),希望能夠把這些新產(chǎn)品,、新技術(shù)帶到行業(yè)里面,,也為車載行業(yè)的國產(chǎn)化芯片多做一些貢獻。因為這個行業(yè)目前為止大部分的出貨量都是歐美和日本供應(yīng)的,,中國的本土公司還沒有完全涉足這個行業(yè),,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(yè)務(wù)是在安防監(jiān)控領(lǐng)域和機器視覺領(lǐng)域,總部在上海,,全國各地都有研發(fā)中心和服務(wù)中心,,目前主要是在北京上海深圳,還有其他海外也有相關(guān)的機構(gòu),。
2016年,,思特威在圖像傳感器安防領(lǐng)域,實現(xiàn)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里面已經(jīng)排到全球安防出貨量第一名。
2018年思特威繼續(xù)維持了第一名,,2018年的數(shù)據(jù)應(yīng)該是超過25%的市場份額,。2019年出貨量超過一億顆,盡管目前排名還沒出來,,按照數(shù)據(jù)推算應(yīng)該達到30-40%的份額,,意味著在安防行業(yè)里面目前大家所有的安防像機里面每十個里面,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(tài)電路全球國際論壇,思特威是中國唯一一個發(fā)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(chuàng)新,,這個產(chǎn)品后來被大規(guī)模的應(yīng)用,,目前非常多的高端無人機,還有很多人臉識別方案里面用的全是我們這個產(chǎn)品,,這個產(chǎn)品在行業(yè)里面是一個比較大的顛覆,。