汽車是繼手機(jī)之后的又一大智能終端賽場(chǎng),車載攝像頭作為汽車感知外界的重要媒介,它提供的信息是汽車和駕駛員行動(dòng)的重要依據(jù)。
視覺(jué)是人類駕駛汽車獲取環(huán)境信息最主要的途徑,攝像頭獲取的信息更為直觀,更接近人類的視覺(jué),對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車而言,攝像頭取代了人類視覺(jué),成為了汽車獲取外界信息的重要來(lái)源。車載攝像頭在汽車領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。從早期用于行車記錄、倒車影像、泊車環(huán)視逐步延伸到駕駛員記錄、停車輔助、夜視、座艙監(jiān)控以及 ADAS 輔助駕駛等功能。根據(jù)攝像頭位置的不同,可以將攝像頭分為前視覺(jué)、后視、環(huán)視、側(cè)視以及倉(cāng)內(nèi)攝像頭。
車載高清攝像頭三大應(yīng)用發(fā)展
來(lái)源:舜宇光學(xué)公告
增速迅猛
平均數(shù)量已達(dá)10顆以上
汽車智能化趨勢(shì)下,車載攝像頭是 ADAS 系統(tǒng)的重要感知部件,受益 ADAS 滲透率提升以及智能駕駛等級(jí)的提升,單車攝像頭搭載數(shù)量快速增加,尤其是造車新勢(shì)力品牌在全車感知硬件的裝配上更為激進(jìn),小鵬 P7/P5、蔚來(lái) ET7、極狐阿爾法 S HI 板的攝像頭數(shù)量都在 10 顆以上。
部分新能源品牌車型視覺(jué)感知硬件配置
來(lái)源:各品牌官網(wǎng)
ICVTank 預(yù)測(cè), 2025 年全球車載攝像頭市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 273 億美元, 2015~2025 年 10 年 CAGR 為 16.0%,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)預(yù)計(jì)在 2022 年突破百億元, 2025 年達(dá)到 237 億元,年復(fù)合增速 32.7%,高于全球增速。
全球車載攝像頭市場(chǎng)規(guī)模及 CAGR
來(lái)源:ICVTank
從各家最新發(fā)布的車型搭載方案來(lái)看,造車新勢(shì)力的單車搭載攝像頭數(shù)量平均已超過(guò) 10 顆。2021 年最新發(fā)布的蔚來(lái) ET7 共搭載了 11 顆攝像頭,小鵬計(jì)劃于 2022 年量產(chǎn)的 G9 車型預(yù)計(jì)將搭載 12 顆攝像頭,極氪 001 更是搭載了 15 顆攝像頭,各家車企不斷增加前視、環(huán)視、后視和內(nèi)視等各方位的攝像頭,為了高階輔助駕駛的落地創(chuàng)造了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
特斯拉 Model 3 的感知系統(tǒng)包括了 8 個(gè)攝像頭+12 個(gè)超聲波雷達(dá)+1 個(gè)毫米波雷達(dá)。該感知系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在 250 米半徑內(nèi)提供 360 度的視野,可以在一定距離內(nèi)探測(cè)軟硬物體,而且精度幾乎是以前系統(tǒng)的兩倍。包括 1 個(gè)前視窄視野長(zhǎng)焦攝像頭( FOV 25 度、最大測(cè)距 250 米), 1 個(gè)前視主視野中焦攝像頭( FOV50 度、最大測(cè)距 150 米), 1 個(gè)前視寬視野廣角攝像頭( FOV 150 度、最大測(cè)距 60 米), 2 個(gè)側(cè)方前視攝像頭(最大測(cè)距 80 米) 、 2 個(gè)側(cè)方后視攝像頭(最大測(cè)距 100 米) 和 1 個(gè)后視攝像頭(最大測(cè)距 50 米) 。
Mobileye 的純攝像頭 ADAS 解決方案包括了 12 顆攝像頭的子系統(tǒng)。在 CES 2020上, Mobileye 也發(fā)布 12 個(gè)攝像頭組成的純攝像頭解決方案,包括 2 顆前視攝像頭( FOV 120 度),一顆前視窄視野長(zhǎng)焦攝像頭( FOV 28 度), 1 顆后視攝像頭( FOV 60 度), 4 顆側(cè)視攝像頭( FOV 100 度), 4 顆停車輔助攝像頭,1 顆 DMS 內(nèi)視攝像頭。
新能源汽車代表車型搭載攝像頭與雷達(dá)數(shù)量
來(lái)源:各公司官網(wǎng)
隨著高階輔助駕駛功能滲透率的不斷提升,平均單車攝像頭的數(shù)量也在不斷提升。對(duì)于 L2.5 和 L3 級(jí)的單車而言,平均車載攝像頭有望從 6-7 顆提升到 2030年的 10 顆。隨著 ADAS 攝像頭和高清攝像頭的滲透率逐漸提升,將會(huì)帶動(dòng)單車攝像頭價(jià)值量的不斷提升。預(yù)計(jì)到 2025 年全球車載攝像頭市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 1178 億元,復(fù)合增長(zhǎng)率 21.9%,全球車載攝像頭的搭載量有望突破 2.45 億顆,復(fù)合增長(zhǎng)率 19.2%。在中國(guó)市場(chǎng)方面,預(yù)計(jì)到 2025 年,中國(guó)車載攝像頭市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 457 億元, 車載攝像頭搭載量有望突破 9600 萬(wàn)顆。
全球車載攝像頭搭載量(百萬(wàn)顆)
來(lái)源:Yole
車載攝像頭供應(yīng)鏈拆解
車載攝像頭各部分拆解
來(lái)源:TriEye
車載攝像頭的硬件結(jié)構(gòu)包括光學(xué)鏡頭(光學(xué)鏡片、濾光片、保護(hù)膜)、圖像傳感器、圖像信號(hào)處理器( ISP)、串行器、連接器等器件。成本結(jié)構(gòu)成上,圖像傳感器成本占比最高,成本占比達(dá)到 50%, CMOS 圖像傳感器具有讀取信息方式簡(jiǎn)單、輸出信息速率快、耗電少、集成度高、價(jià)格低等特點(diǎn),成為目前目前主流的車載圖像傳感器。
車載攝像頭上游主要供應(yīng)商
來(lái)源:頭豹研究院
在上游材料中, 光學(xué)鏡片、濾光片和保護(hù)膜等用于制造鏡頭組, 晶圓用于制造 CMOS 芯片和 DSP 信號(hào)處理器;在中游環(huán)節(jié):鏡頭組、 CMOS 芯片和膠合材料等組裝成模組,并和 DSP 信號(hào)處理器封裝成下游的攝像頭產(chǎn)品。而隨著 “去芯化、高清化” 趨勢(shì), 攝像頭定位將轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩9D像采集”, 其產(chǎn)業(yè)鏈也正處于“光學(xué)升級(jí)”階段,其價(jià)值分布將迎來(lái)重塑機(jī)會(huì),根據(jù) SystemPlus 對(duì)單個(gè)攝像頭 BOM 的拆解, 圖像傳感器( CIS)、 鏡頭、車載模組或?qū)⒄紦?jù)整個(gè)攝像頭成本的 90%左右。
車載攝像 BOM 拆解
來(lái)源:SystemPlus
根據(jù) Yole 數(shù)據(jù), 作為車載攝像頭模組的核心感光芯片, CIS 占據(jù)單個(gè)車載攝像頭模組物料成本的 52%。
CIS 占據(jù)車載攝像頭模組物料成本的 52%
來(lái)源:Yole
中國(guó)大陸 CMOS 圖像傳感器產(chǎn)業(yè)鏈完善, 有望緊抓車載 CIS 發(fā)展機(jī)遇協(xié)同成長(zhǎng)。芯片設(shè)計(jì)方面, 根據(jù) Counterpoint, 韋爾、 格科微、 思特威為全球第三、 第四和第八大 CIS 設(shè)計(jì)公司, 皆進(jìn)入汽車 CIS 領(lǐng)域;中芯國(guó)際、 華虹集團(tuán)旗下華力微和華虹宏力、 晶合集成提供多種 CIS 制程晶圓代工;晶方科技為大陸最大 CIS 芯片封測(cè)企業(yè)。
中國(guó)大陸 CMOS 圖像傳感器產(chǎn)業(yè)鏈
來(lái)源:各公司官網(wǎng)
攝像頭模組、鏡頭
及CIS芯片玩家盤點(diǎn)
車載攝像頭主要由 CIS 圖像傳感器、模組封裝、光學(xué)鏡頭、紅外濾光片和音圈馬達(dá)構(gòu)成,成本占比分別為 50% 、25%、14%、6%、5%。從車載攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看,根據(jù)價(jià)值占比我們主要分為攝像頭模組、攝像頭鏡頭、CIS芯片三大部分來(lái)進(jìn)行市場(chǎng)分析:
首先是攝像頭模組。全球車載攝像頭模組封裝市場(chǎng)相對(duì)較為分散,且主要以國(guó)外廠商為主。
根據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù),前五大廠商分別為松下、法雷奧、富士通、大陸、麥格納,全球市占率分別為 20%、11%、10%、9%、9%,合計(jì)占比為 59%。國(guó)產(chǎn)廠商方面,歐菲光通過(guò)收購(gòu)富士集團(tuán)天津工廠和車載鏡頭相關(guān)專利加大在車載攝像頭模組方面的布局,目前已取得上汽、北汽、廣汽等超過(guò) 20 家優(yōu)質(zhì)車廠的供應(yīng)商資質(zhì)。
丘鈦科技也是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的模組供應(yīng)商之一,在車載攝像頭模組領(lǐng)域也有布局,總投資 6 億美元的高清攝像頭模組及汽車攝像頭模組項(xiàng)目已落地昆山,未來(lái)在汽車攝像頭模組領(lǐng)域有望逐步實(shí)現(xiàn)突破。同時(shí),在系統(tǒng)集成方面,德賽西威已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高清車載攝像頭和環(huán)視系統(tǒng)的量產(chǎn),產(chǎn)品已進(jìn)入吉利、廣汽和奇瑞等國(guó)產(chǎn)品牌汽車,公司自動(dòng)泊車系統(tǒng)以及夜視系統(tǒng)等攝像頭也在吉利星越、奇瑞捷途等車型中得到了應(yīng)用。華域汽車和華陽(yáng)集團(tuán)作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的汽車零部件企業(yè)之一,在車載攝像頭領(lǐng)域也有深度布局,已有量產(chǎn)產(chǎn)品供貨給國(guó)內(nèi)主流車廠。
車載攝像頭成本構(gòu)成
來(lái)源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院
全球車載攝像頭模組市場(chǎng)份額
來(lái)源:國(guó)融證券研究與戰(zhàn)略發(fā)展部
汽車是攝像頭光學(xué)鏡頭。在車載攝像頭鏡頭領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)已經(jīng)占據(jù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。根據(jù) ICVTank 數(shù)據(jù),舜宇光學(xué)、世高光、關(guān)東辰美、富士全球市占率分別為 34%、18%、14%、12%,合計(jì)占比達(dá)到 78%。舜宇光學(xué)于 2004 年開(kāi)始進(jìn)入車載鏡頭領(lǐng)域,全球出貨量穩(wěn)居第一,市場(chǎng)占有率高達(dá) 34%,目前公司的車載鏡頭產(chǎn)品已涵蓋前視、后視、環(huán)視、側(cè)視和內(nèi)視鏡頭,下游客戶覆蓋奔馳、寶馬、奧迪、豐田等眾多海外及國(guó)內(nèi)一線汽車廠商。韓國(guó)世高光、日本關(guān)東辰美、日本富士占絕行業(yè)前四名,前四名市占率超過(guò) 80%。
聯(lián)創(chuàng)電子在國(guó)內(nèi)廠商中僅次于舜宇光學(xué),2015 年進(jìn)入車載鏡頭并實(shí)現(xiàn)了突破性發(fā)展,目前公司已有 2 顆鏡頭產(chǎn)品通過(guò) MobileyeEyeQ4 認(rèn)證,8 顆鏡頭產(chǎn)品通過(guò) MobileyeEyeQ5 認(rèn)證,產(chǎn)品獲得法雷奧、麥格納、安波福等核心 Tier 1 廠商認(rèn)可,并進(jìn)入奔馳、寶馬、特斯拉、蔚來(lái)等一線知名車企供應(yīng)鏈。
全球車載攝像頭鏡頭市場(chǎng)份額
來(lái)源:ICVTank
最后是價(jià)值量占比最高的CIS圖像傳感器。該寡頭壟斷格局較為明顯。安森美深耕汽車電子領(lǐng)域,是全球車載 CIS 傳感器龍頭,市場(chǎng)占有率超過(guò) 60%。韋爾股份旗下豪威科技和索尼兼顧手機(jī)和汽車市場(chǎng),在車載 CIS 傳感器領(lǐng)域已有所突破,全球市占率約 29%,僅次于安森美。索尼在手機(jī)領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì),目前已開(kāi)始加大在車載 CIS 傳感器領(lǐng)域的布局,當(dāng)前市占率達(dá) 6%。索尼和三星作為手機(jī) CIS 的龍頭,進(jìn)入車載市場(chǎng)較晚,正在快速切入。
此外,比亞迪半導(dǎo)體也推出了 2018 年國(guó)內(nèi)首款 130 萬(wàn)像素車規(guī)級(jí)圖像傳感器,格科微車載 CIS傳感器產(chǎn)品在行車記錄儀、車內(nèi)攝像頭、360 度環(huán)視、倒車后視和駕駛員疲勞檢測(cè)等場(chǎng)景中也開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用。目前,國(guó)內(nèi)外廠商在車載 CIS 圖像傳感器領(lǐng)域差距較小,未來(lái)均有望享受行業(yè)增長(zhǎng)紅利。
全球車載攝像頭 CIS 傳感器市場(chǎng)格局
來(lái)源:Yole
聚焦車載攝像頭三大技術(shù)趨勢(shì)
目前來(lái)看,車載攝像頭面臨三大技術(shù)趨勢(shì):
去芯化
以寶馬 X5 采用的采孚三目前視攝像頭和特斯拉在 Model 3 中所使用的三目前視攝像頭進(jìn)行成本比較。寶馬 X5 中的采孚 S-Cam4 三目前視攝像頭是由豪威( OmniVision)的 CMOS 圖像傳感器實(shí)現(xiàn)圖像采集, Mobileye 的 EyeQ4 實(shí)現(xiàn)視覺(jué)處理。而特斯拉在 Model3 中 所 使 用 的 三 目 前 視 攝 像 頭 , 其 攝 像 頭 模 塊 是 基 于 安 森 美 ( On Semiconductor) 120 萬(wàn)像素的 CMOS 圖像處理器,并沒(méi)有安裝計(jì)算功能模塊,圖像處理功能則由 Autopilot 來(lái)實(shí)現(xiàn)。
短期來(lái)看,“去芯化” 或使攝像頭的成本下降。從特斯拉現(xiàn)有車型 Model Y 觀察,其三目前視攝像頭方案尤其注重圖像采集能力和性價(jià)比,主動(dòng)剝離了計(jì)算功能( 未配置 SoC、 MCU 等計(jì)算功能模塊), 而是將圖像處理功能交由 Autopilot 控制器完成,每個(gè)鏡頭則各自匹配一顆 CMOS 芯片,并將 3 塊 CMOS 芯片集成在一塊 PCB 板上。根據(jù) SystemPlus 的數(shù)據(jù),基于傳統(tǒng)方案的采埃孚 S-Cam4 三目攝像頭的總成本約為 165 美元,而特斯拉的三目攝像頭總成本約為 65 美元,相比傳統(tǒng)方案減少了約 60%,由此看來(lái),“去芯化” 將帶來(lái)前視攝像頭總成本的下降。
特斯拉三目前視攝像頭與采孚三目前視攝像頭的對(duì)比
來(lái)源:SystemPlus
在特斯拉的視覺(jué)方案中, 8 顆攝像頭均采用安森美的 CMOS 圖像傳感器,并且均為 120 萬(wàn)像素,這使得其前視、側(cè)視、后視等攝像頭成本構(gòu)成趨同。
根據(jù) SystemPlus 測(cè)算,特斯拉 Model 3 的三目前視攝像頭的 BOM 成本 65 美金左右,而采孚 ZF S-Cam4 三目前視攝像頭的 BOM 成本在 165 美金左右, 特斯拉在剝離了計(jì)算功能后,攝像頭 BOM 成本下降了約六成。
高清化
攝像頭作為最成熟的車載傳感器,或?qū)⒂瓉?lái)高速發(fā)展的“黃金時(shí)代”。在此期間,其定位將由原先的“圖像采集+視覺(jué)處理”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩9D像采集”,朝著“去芯化、高清化”演變。具體來(lái)看, 在數(shù)量上:汽車智能化的浪潮將推升車載攝像頭的搭載量;在價(jià)格上:在中短期內(nèi), 因集中化架構(gòu)的延展導(dǎo)致的“去芯化”或?qū)?dòng)其價(jià)格有所下降,但長(zhǎng)期看,借由“高清化” 或仍將推動(dòng)其價(jià)值再度升維。
高像素 CIS 優(yōu)勢(shì)明顯
來(lái)源:Sony
智能汽車在提升感知能力的訴求下,攝像頭清晰度的升級(jí)將是趨勢(shì),這也將助推攝像頭單體價(jià)格的提升。但需要注意的是,高清化帶來(lái)數(shù)據(jù)量的井噴,將對(duì)主機(jī)廠的算力、算法帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn),即,數(shù)據(jù)處理量成倍的增長(zhǎng)帶來(lái)算力需求的提升,進(jìn)而使得主機(jī)廠需對(duì)底層芯片升級(jí),以預(yù)留更多計(jì)算資源;在算法層面,不同像素鏡頭因“探測(cè)距離、視角”不同導(dǎo)致數(shù)據(jù)包含信息不一致,進(jìn)而使得原有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練算法模型并不能完全復(fù)用,需修改協(xié)同以提高綜合性能。因此,主機(jī)廠并不會(huì)盲目追求“完全升級(jí)”為超高清像素,而是選擇關(guān)鍵攝像頭進(jìn)行升級(jí)。
集中化
EEA 架構(gòu)的集中化會(huì)促使算力集中化,進(jìn)而加速傳感器的硬件簡(jiǎn)化。以特斯拉為例, Model 3 的電子電氣架構(gòu)已經(jīng)進(jìn)入準(zhǔn)中央架構(gòu)階段,由中央計(jì)算模塊( CCM)、左車身控制模塊( BCMLH)、右車身控制模塊( BCMRH)三個(gè)部分組成,特斯拉的準(zhǔn)中央 E/E 架構(gòu)已帶來(lái)了線束革命, Model S/Model X 整車線束的長(zhǎng)度是 3 公里, Model 3 整車線束的長(zhǎng)度縮短到了 1.5 公里, Model Y 進(jìn)一步縮短到 1 公里左右,特斯拉最終的計(jì)劃是將線束長(zhǎng)度縮短至 100 米。整個(gè)架構(gòu)的不斷集中化,也帶動(dòng)了整個(gè)控制和算力的集中化,也避免了過(guò)往各 ECU之間的算力冗余,進(jìn)一步簡(jiǎn)化邊緣端傳感器,從而帶動(dòng)邊緣段硬件成本的進(jìn)一步下探。
此外,攝像頭向“去芯化、高清化”演變,定位簡(jiǎn)化為“專攻圖像采集”。為了減少不同計(jì)算模塊數(shù)據(jù)處理后的差異,盡可能地保留原有信息,以及考慮到自身散熱、信號(hào)傳輸抗干擾性等問(wèn)題, 攝像頭中的 ISP、 SoC 等模塊將逐漸后移至中央計(jì)算平臺(tái)之中。即, 將圖像處理、數(shù)據(jù)分析等任務(wù)從攝像頭中剝離, 使其僅用于圖像采集的任務(wù)。這一方案將極大程度減少算力浪費(fèi),使得算力向中央計(jì)算平臺(tái)集中。同時(shí), 隨著高級(jí)別自駕對(duì)周圍環(huán)境感知要求的提升, 攝像頭將向“高清化”演變,以實(shí)現(xiàn)其圖像采集功能的提升,及探測(cè)距離、視場(chǎng)角的“擴(kuò)充”。
總結(jié)
從各車企最新車型的搭載方案來(lái)看,單車搭載攝像頭數(shù)量均高于特斯拉的 8 顆,多數(shù)已超過(guò)10 顆,甚至搭載激光雷達(dá)的車型也并未減少攝像頭配置數(shù)量。在此現(xiàn)象的背后,是特斯拉等造車新勢(shì)力打亂了傳統(tǒng)車企的節(jié)奏,倒逼車廠在新車設(shè)計(jì)上進(jìn)行智能化革新,而攝像頭作為單體價(jià)值較低,卻又具備明顯感知能力的硬件脫穎而出,成為了各大主機(jī)廠體現(xiàn)其智能化、差異化的直觀看點(diǎn)。
由于車載攝像頭需要在震動(dòng)、 高溫、 雨霧、 低溫、 光線變化劇烈等惡劣環(huán)境中為計(jì)算平臺(tái)和駕駛員提供穩(wěn)定、 精準(zhǔn)、 及時(shí)的視覺(jué)感知信息。與手機(jī) CIS 以超高像素滿足分辨率、 清晰度、 美觀度和全場(chǎng)景不同, 車載 CIS 更加注重暗噪聲變化、高動(dòng)態(tài)范圍、 對(duì)抗 LED 閃爍、 幀率、 量子效率、 高溫工作性能等, 同等分辨率的車載 CIS 的像素尺寸是手機(jī) CIS 兩倍甚至數(shù)倍, 動(dòng)態(tài)范圍、 幀率需求超過(guò)兩倍, 感光度最高超過(guò)六倍, 再疊加芯片車規(guī)要求形成更高技術(shù)壁壘。汽車產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈封閉且形成較為穩(wěn)定的供應(yīng)體系,產(chǎn)品進(jìn)入時(shí)認(rèn)證周期又比較長(zhǎng),因此該領(lǐng)域?qū)τ谛逻M(jìn)入者有著極高的門檻。
目前來(lái)看,以舜宇為代表的的本土攝像頭廠商正在大力從手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈向汽車產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)型,但這個(gè)時(shí)間周期可能很長(zhǎng),或?qū)⒚媾R一段時(shí)間的陣痛期。