經過多年的發展,以及市場與技術的起伏,盡管自動駕駛技術依然停留在≤L3,還沒有完全跨越進入L4,然而這種狀況并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,科技行業對于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,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。
汽車市場原來一直是突飛猛進,特別是中國市場的增速非???。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,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。
汽車市場需求下降產生的“?!迸c“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,對半導體行業的影響也非常大。
中國的在電動車市場基本上占據全球的半壁江山,在這個巨大的市場里面可以看到,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,到現在越來越多,以特斯拉為例,最少有四個環視攝像頭。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里面規定,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??臁W詣玉{駛分四級,當做到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,只不過是攝像頭采集到數據以后,第一時間把數據傳到后面的CPU,來馬上執行后面的操作。但是最核心一點,CIS攝像頭是機器的眼睛,是汽車的眼睛,所以這個應用場景非常廣泛??赡茉谲噧冗€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,這里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
對于這些,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。由于大燈的影響,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???,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,我們在安防行業積累這么多年,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(高動態范圍)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,采取不同的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:最起碼要采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,這個出了錯就是關系到生命安全的,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、新技術帶到行業里面,也為車載行業的國產化芯片多做一些貢獻。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里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,盡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,這個產品后來被大規模的應用,目前非常多的高端無人機,還有很多人臉識別方案里面用的全是我們這個產品,這個產品在行業里面是一個比較大的顛覆。