国产车载CIS厂商的机遇与挑战

20世纪60年代以来，摄像头的发明和普及在全球范围内深刻改变了人们的生活：拍照和摄像不再是少数人的特权，普通人也可以利用身边的设备随时记录生活。

作为摄像头的核心部件，图像传感器的全球市场规模曾连续十余年录得两位数扩张。法国市场研究与战略咨询公司Yole发布的报告显示，2021年全球CIS图像传感器的销售额达213亿美元，较2016年增长超100%。

与此同时，这个领域正在发生结构性变化：近年来，伴随智能电动车和智能驾驶产业的快速发展，车载CIS成为日益重要的增量市场。

现在尚属智能电动车产业发展的早期阶段，在接下来的数十年中，全球车载CIS产业仍具备广阔的成长空间。

而与智能手机CIS市场格局已基本尘埃落定有所不同，车载CIS这个增量市场虽已呈群雄逐鹿之势，但胜负未分，国产CIS厂商有望实现弯道超车。

一、确定性机遇

一般而言，车载摄像头模组由镜片、红外滤光片、图像传感器CIS、前壳、保护膜、支架等零部件构成。其中，图像传感器的性能要求最高，成本占比也达到50%以上。

图像传感器的历史最早可追溯至上世纪60年代。1969年，美国贝尔实验室发明出第一代半导体固态图像传感器CCD（Charge-coupled Device，电荷耦合元件），首次实现将光信号转化为电信号。1973年，仙童公司将CCD图像传感器推向商用。

而上文提到的CIS，全称是Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor，即采用CMOS（互补金属氧化物半导体）技术路线的图像传感器，它是继CCD之后人类发明的第二代图像传感器。

CIS的应用范围涵盖智能手机、汽车、安防、数码相机、工业、PC/平板等领域。市场研究机构Counterpoint数据显示，智能手机由于产业成熟、出货量大，已连续十余年稳居CIS第一大使用场景，全球市场份额占比高达70%。而汽车领域电动化、智能化变革的推进，尤其是ADS/ADAS技术的应用，推动汽车成为CIS第二大使用场景，其全球市场份额占比已接近10%，且在逐年提升。

车载CIS市场份额的增长，与全球新能源汽车出货量的快速增长关系密切。诚然，传统燃油车也存在倒车影像等需要加装车载摄像头的应用场景，但其单车往往仅需要搭载1-2颗图像传感器，而智驾、智舱技术的快速迭代，使得新能源汽车单车搭载图像传感器的数量大幅增加。

具体而言，在新能源汽车当中，为了达到更佳的图像识别功能，车载CIS的应用范围已经从过去通过前、后置摄像头实现可视化倒车和行车记录仪等功能，扩展到如今包括辅助驾驶、360度全景成像、路障检测、盲区监测、驾驶员/乘客监测在内的多重功能。此外，随着智能驾驶级别的不断提高，为提升测距精确度，前视摄像头又进一步向双目、三目等方向发展。

数据显示，2011年至2022年，全球智能手机年出货量由5.21亿部增长至13.27亿部，年均复合增长率约为9%，而全球新能源汽车同期年销量则由5万辆增长至1009万辆，年均复合增长率高达63%。

对于智能手机CIS和车载CIS市场份额此消彼长的关系，有业内人士分析称：一方面，全球智能手机出货量在2017年见顶后，平均每部手机摄像头数量的增加已经不足以弥补整体出货量下降造成的CIS装机量损失。另一方面，倘若汽车领域的电动化、智能化变革推进顺利，二十年以后，全球每年预计可销售8,000万至1亿辆电动车，每辆车平均搭载8-10颗摄像头，届时车载市场有望成为与智能手机等量齐观的CIS应用市场。

因此可以说，车载市场将是继智能手机之后，CIS产业最具确定性的增长机遇。

二、头部厂商

相较于消费级CIS，车载CIS市场的进入门槛更高，这主要体现在三个方面：

• 产品质量：由于要伴随汽车全生命周期的使用，车载CIS在耐高温、防磁、抗震、长使用寿命等方面有着更严苛的要求，更强调产品的可靠性、稳定性和一致性，不允许由于零部件损毁导致整车性能下降，甚至发生召回事件。
• 产品规格：基于功能安全的考量，车载CIS芯片需要设置一定的冗余。此外，随着车联网的发展，车载CIS芯片还需要有加密能力，以防止黑客入侵，满足网络安全的要求。
• 市场准入：如果想要获得主机厂的量产订单，车载CIS厂商需要通过IATF 16949（汽车质量管理体系标准规范）、AEC-Q100（车规电子元器件可靠性评估规范）、ISO 26262（电子电气系统功能安全评估规范）三项车规级认证，合计用时保守估计在一年以上。

因为车载市场的要求严苛，即使是手机CIS领域的龙头企业要进入车载CIS市场，下游客户也依然需要通过大量实验和测试来证明其产品质量。视主机厂客户的要求不同，验证周期短则半年以上，最长可达数年。

上述高门槛已对进入车载CIS领域的厂商数量构成限制。现阶段，在中国汽车市场，具备量产出货能力的车载CIS厂商只有4家，按全球市占率排序分别为安森美、豪威、索尼和思特威。其中：

安森美成立于1999年，于2005年开发出全球首款车规级CMOS图像传感器。2011年至2014年，安森美先后收购半导体制造商Cypress图像传感器业务部、图像传感器设备制造商Truesense Imaging和Aptina Imaging。公司较早与Mobileye等自动驾驶方案供应商达成深度合作，现已成为车载CIS领域的龙头企业，约占全球车载CIS市场份额的45%。

豪威于1995年由一个华人团队创建，2000年在纳斯达克上市，从2008年开始量产车载CIS，2019年被中国半导体厂商韦尔股份收购。豪威是小米、OV、华为等安卓手机CIS产品的主力供应商，在中国手机CIS市场的份额接近50%。近年来，豪威开始加大对车载市场的拓展力度，出货量已在中国车载CIS市场排名第一，约占全球车载CIS市场份额的26%。

索尼成立于1946年，作为老牌日本数码厂商，此前主攻消费级CIS市场，其产品主要应用在手机和数码相机上。直到2015年，索尼以190亿日元收购东芝的CMOS业务资产，进入车载CIS领域并主打高端市场，其客户以日系车企为主，在车载CIS市场的全球市占率约为17%。

思特威成立于2017年，在全球4家主要车载CIS厂商中发展时间最短。思特威从安防监控市场起家，在取得一定市场份额后加快向智能手机和车载领域渗透。2022年以来，其在车载领域的新品推出节奏明显加快。

除上述四家企业外，在全球范围内，意法半导体、三星、格科微、思比科和比亚迪半导体等厂商也在车载CIS领域有所布局，但其产品或仍未通过车规级认证，或只有零星数款产品实现量产，总体市场占有率不高。

市场研究机构潮电智库数据显示，在中国市场，多数头部主机厂将安森美作为车载CIS的主要供应商，并引入豪威作为第二供应商。但在当前阶段，较少有头部车企引入索尼或思特威作为车载CIS供应商。

对于厂商之间的竞争态势，以及主机厂的选择，车载镜头龙头企业舜宇光学的一位研发工程师对《建约车评》解释称，这主要是因为车载CIS存在一定的技术壁垒，国内厂商还有很多难关及课题没有攻克。此外，国内厂商缺乏产品大面积使用的数据，汽车市场又以安全为主，主机厂不能随便第一个吃螃蟹。

三、面临的挑战

佐思汽研最新数据显示，2022年1-12月，中国乘用车新车摄像头安装量达4956.4万颗，同比增长28.3%。除后视摄像头安装量出现约12.5%的同比负增长外，前视、环视、DMS和行车记录仪安装量的同比增幅均在29%以上，其中DMS的同比增长率最高，达到155.8%。

考虑到新能源渗透率还在快速提升，中国车载CIS的增量市场将十分可观，但机遇的另一面则是挑战。

在产品和品牌积累不够深厚的情况下，国产车载CIS厂商如果想要在这个市场占据一席之地，甚至挑战安森美的龙头地位，发力点主要在于三个方面：一是产品性价比，二是供货稳定性，三是敏捷开发能力。

在产品性能方面，韦尔股份总经理王崧此前曾表示，客户对车载CIS产品的核心诉求就是需要在各种复杂的光线条件下都能精确识别出物体，这对CIS的技术指标主要有两方面要求。

“一是宽动态，即在极暗和极亮的状态下都能抓取目标；二是LED防闪烁，即在车灯和路灯不同频率频闪的情况下，准确抓取图像、避免干扰。”但王崧坦言，这两个核心诉求是相互冲突的，想要做到抗干扰，就很难做到宽动态，两者之间需要不断协调。

相较于国际大厂，国产车载CIS厂商由于更贴近中国市场，在研发上也更加注重以客户真实需求为导向。思特威汽车芯片部副总裁邵科对《建约车评》表示，思特威已经针对一些细分场景的特定需求进行了针对性研发。

例如，对于舱内成像应用，近红外灵敏度是保障DMS/OMS系统影像感度及清晰度的一个关键参数，因此思特威自研LightBox IR技术，它能够有效提升图像传感器近红外感度，从而在微光车内环境下获取清晰的驾驶员及舱内图像。

在产品价格方面，高工智能汽车2022年4月发布的数据显示，单颗100-200万像素CIS芯片的量产价格在3-8美金左右，单颗800万像素CIS芯片的量产价格在10美金以上。

头部厂商安森美曾经是一家在价格策略上非常激进的公司，这一度让索尼在进入车载CIS领域时感到不适应。对此，索尼半导体部门负责人Terushi Shimizu曾表示，“我们不想被卷入单纯的价格战，我们的技术更好，希望我们的传感器能被（下游厂商）使用。”

不过，受新冠疫情、全球性芯片短缺以及下游需求快速增长等影响，自2021年年中以来，安森美已经多次调涨CIS产品售价，这也给更多凭借性价比取胜的国产车载CIS厂商留下一定的市场空间。

除了产品性价比，主机厂对于车载CIS厂商的大规模供货能力同样十分关注。

2020年下半年，CIS芯片在全球范围内缺货，三星全线满产，索尼一度因为产能不足，将部分订单外包给台积电。2021年，受疫情等因素影响，车载CIS芯片更是一度成为中国车企除MCU之外最紧缺的芯片之一。在此期间，凭借与台积电的深度合作，豪威车载CIS产能充足，供货稳定性高，全球市场份额得以保持稳定。

台积电和豪威两家企业颇有渊源，台积电座落于台湾，而豪威的联合创始人吴日正同样来自台湾。早在21世纪初，豪威就已经是台积电的客户，那时公司还没有被韦尔股份收购。2003年，双方还合资成立了CIS后段制程服务商采钰。截至目前，台积电仍然是豪威最大的晶圆代工合作厂商。

与豪威依靠台积电不同，安森美的车载CIS晶圆产能此前主要依靠总部位于意大利的晶圆代工厂Lfoundry。而Lfoundry自2016年以来被中资企业收购后，已将产能重心逐步转向IGBT等功率器件。2020年至2021年，Lfoundry受疫情影响产能利用率不高，而安森美在台积电的产线和自建产能不足以满足客户需求，导致其丢失了部分订单，全球市场份额接连大幅下滑。

值得一提的是，在汽车产业变得越来越“卷”的当下，车载CIS厂商也需要提升产品开发的敏捷性，以更好地适应下游客户的产品推出节奏。在这方面，国产车载CIS厂商由于决策流程短、更加贴近客户，可能会具备一定优势。

CIS芯片的主要作用是，将物理世界的连续信号（光信号）转化为数字世界的不连续信号（电信号）。其结构较为复杂，除数字电路和模拟电路外，还集成了像素晶体管（Pixel Transistor）、光电二极管（Photodiode）、彩色滤波器阵列（Color Filter Array）、微透镜阵列（Microlens Array）等与光相关的器件，比一般的半导体器件多出四层。而在研发和生产端，CIS芯片同样遵循半导体产业的共同规律。

国产模拟芯片厂商纳芯微创始人兼CEO王升杨对《建约车评》表示，在传统燃油车时代，一颗车规级芯片的量产是非常漫长的过程。而在新能源汽车时代，由于市场竞争更加激烈、技术演进更加迅捷，整个汽车产业链的节奏有所提速。

“在过去，车规级芯片产品从开始研发到最终量产装车的周期长达3到5年，这主要是因为汽车各个链条的开发是彼此独立的。芯片厂商、Tier 1厂商还有主机厂的一些验证环节其实是重复性的，而且大家是在串行地做很多工作。”

王升杨表示，现如今，行业内不同环节的厂商正在把验证工作前置。例如，在芯片的研发过程中，借助事先的沟通和对齐，芯片厂商已经可以提前知道主机厂或Tier 1厂商对于这颗芯片的具体要求。在这之后，上下游厂商也可以并行地做A样、B样、C样产品的测试，器件级的可靠性验证可以与零部件级的可靠性验证同步进行，从而将整车的开发周期缩短至24-36个月。而一颗芯片从开始定点到批量装车，推进速度快的项目可以在一年之内完成。

横向比较来看，2022年年初以来，豪威、思特威这两家国产车载CIS厂商分别陆续推出多款新品，不仅产品规格存在明显区隔，节奏也明显快于外资CIS厂商。

一位接近安森美的人士对《建约车评》表示，安森美目前主要推行大客户策略，“不怎么（直接）面向市场，所以市面上少有（关于安森美的）产品发布消息。”

四、竞逐800万像素

上述接近安森美的人士表示，安森美目前主推高分辨率摄像头类的产品，以800万像素为主，兼顾500万像素。而公司前些年推出的120万像素低分辨率产品，早期直供特斯拉，但现阶段占安森美车载CIS出货量的比例已经较小。

是否具备高分辨率，是衡量车载CIS产品性能的关键指标之一。一般来说，摄像头的像素越多，成像质量越好，整车厂商/自动驾驶厂商可以得到的信息越多。

受高速NoA、城市NoA等高阶智驾技术快速演进的影响，高分辨率摄像头成为行业一大关注点。其中，800万像素产品是各CIS厂商的兵家必争之地。2017年10月以来，索尼、安森美、豪威和思特威先后推出800万级高分辨率的车载CIS产品，意图在产品性能上占领制高点。

然而，800万高分辨率CIS在为车载摄像头带来更清晰图像的同时，也不可避免地存在一些待克服的问题。

智能驾驶研发商福瑞泰克的创始人兼董事长张林对《建约车评》表示，将摄像头升级到800万像素，肯定可以带来感知能力的提升。“尤其是我们现在希望摄像头看到的是车辆、行人，还有路上的桩桶。同样的一个桩桶，在100万像素的情况下，可能需要在60-70米远处才能分辨，但如果是800万像素摄像头，可能在120米远处就能分辨。如果道路上突然出现被临时封闭的情况，安全性会大幅提升。”

现阶段，各家车载CIS厂商的研发重点并不在于继续提高摄像头分辨率，这主要有以下几点原因：

首先，提高分辨率会导致单颗CIS芯片的面积增大，带动版面、镜头等都要变大，这一方面可能会导致制造成本上升过快，主机厂无法接受；另一方面，在智能化时代，产品的发展趋势是越来越小巧，车载CIS厂商需要考虑如何在分辨率增加的同时，做到更小的尺寸，确保成像效果并搭载更多的功能。

目前，厂商主要通过使用“小像素”技术，来让车载CIS芯片实现体积减小、分辨率提高。

2017年5月，豪威推出像素大小为4.2μm、分辨率为130万像素的侧视CIS芯片OX01A10，到2019年1月，得益于小像素技术的积累，豪威已经开始推出像素大小为2.1μm、分辨率达800万像素的前视CIS芯片OX08B40。相较于OX01A10，OX08B40在像素大小缩减50%、芯片面积扩大60%的情况下，实现分辨率提升约5.4倍。

在车载摄像头应用刚开始兴起的2017年，主流厂商一般采用6.0μm的像素尺寸；现阶段，行业头部公司已经将像素尺寸做到1.0μm上下。

在不牺牲成像性能的前提下，采用“小像素”技术意味着需要搭配更高密度的模拟电路、数字电路设计，以及更高水准的封装技术，这对厂商提出了更严格要求。据业内人士预估，在车载CIS领域，“小像素”技术还有一定的发展潜力。

其次，提升摄像头分辨率意味着消耗更多的算力。张林表示，从100万像素到800万像素，车载摄像头对算力的需求同样大幅提升，“可能以前需要几个TOPS，现在需要十几个TOPS”。

最后，提高分辨率后带来的传输成本提高。一方面是带宽成本，张林表示，“分辨率提升带来的数据量巨大，也就是它传输过程中的带宽得大，否则带宽不够的话，它也不能实时性地传输。”另一方面则是线束成本，车用传感器不同于手机传感器，摄像头到ECU（电子控制单元）之间需要使用与车身长度相当的lvds同轴线来传输，同时传输线也需要更好的抗EMI/EMC干扰，提高分辨率会导致整体线束成本上升。

有业内人士进一步表示，实际上，由高分辨率摄像头采集来的高质量图像现阶段并不能直接应用于ADAS或者辅助驾驶中，因为算法需要很多层的迭代，大图像的质量最后也需要降下来。

上述舜宇光学的研发工程师认为，随着800万像素摄像头被更多的主机厂大规模使用，其成本将会大幅度降低。不过，目前能大规模生产800万摄像头模组的厂商较少，其难点主要在Active Alignment（主动对齐）及内参标定方面。

他还表示，采用800万高分辨率摄像头模组，视觉感知算法还需要不断的提升，国内厂商在这方面的研发也需要跟上。“目前，在视觉感知这块，全世界的标杆厂商是Mobileye，我们还有很长的学习和提升过程。”

一家造车新势力智能驾驶研发人员对《建约车评》总结称：摄像头的像素是重要的，但是从整个感知的技术栈来讲，摄像头像素的提高本身不一定意味着感知能力的提升，而需要和技术栈的其他设计配合，从工程角度综合考量，比如光学镜头的匹配，以及平台的算力。

邵科进一步对《建约车评》表示，当前，对800万像素高分辨率摄像头需求最迫切的应用场景是前视。言外之意便是，除前视外，车上其他位置摄像头对于分辨率的要求并未达到800万像素这么高。

结语

最近二十余年，全球半导体产业总体呈现出螺旋上升发展的态势。在不同时期，驱动半导体产业发展的力量表现为：2001年至2010年个人电脑（PC）的普及、2011年至2017年智能手机的普及，以及2018年以来电动车产业的发展。

汽车产业的电动化、智能化势不可挡，车载CIS产业迎来高速成长期。在市场快速发展阶段，哪家车载CIS厂商能够更好地满足国内主流新能源整车厂商的供货需求，谁就能够在中国市场脱颖而出。中国本土厂商面临的机遇总体上大于挑战。

产业发展阶段的不同，也造就了不同的上下游关系。现如今，在智能手机CIS领域，为最大程度提升产品摄像性能，上下游厂商（例如小米和索尼）之间已经达成产品定制或联合研发关系。但据《建约车评》向多位产业人士了解，国内主机厂当前尚无暇顾及与车载CIS厂商之间的联合研发。

展望未来，当智能驾驶技术发展得更加成熟，主机厂和自动驾驶公司对于图像传感器性能提出更高要求时，产业链上中下游厂商之间的关系会更紧密，类似智能手机产业链的联合研发也可能在车载领域出现。

文章转载自公众号：建约车评