愛伊米

集微諮詢:價量同步提升的車用CIS 新老巨頭環伺的新聚寶盆

對於CMOS影象感測器(以下簡稱CIS)來說,未來幾年依然是風景這邊獨好。但是在智慧手機市場增長放緩的背景下,汽車正在成為CIS未來的主要成長引擎。

集微諮詢(JW insights)認為,隨著汽車智慧化程度的不斷提高,單車中平均搭載的CIS數量正在成倍增長,並且由於車載攝像頭在高溫、防震、防水等方面有更高的要求,CIS的單顆價值也將獲得大幅提升。無論是國際巨頭還是國內新星都在紛紛入局,車用CIS正成為CIS行業的新高地。

CIS的驅動力將發生轉換

通常,攝像頭模組(CCM)由三大核心部件組成:CIS、光學鏡頭和音圈馬達。其中,CIS是攝像頭產品價值量佔比最大的關鍵零部件,據Yole Développemen統計,CIS在攝像模組中的價值佔比已接近5成。

多年來,CIS製造流程得到了顯著的改進,該行業已經從FSI(前照式)工藝過渡到BSI(背照式)工藝,現在又轉向堆疊式BSI工藝。在堆疊式BSI技術工藝中,TSV(矽通孔)技術被用來連線感測器陣列和邏輯晶片。該技術的應用提升了CIS的高速拍攝能力,相比於傳統的感測器速度提升了4倍。同時,該技術還提升了畫素層在晶片中的面積佔比,使得CIS的物理尺寸大幅下降。

集微諮詢:價量同步提升的車用CIS 新老巨頭環伺的新聚寶盆

集微諮詢:價量同步提升的車用CIS 新老巨頭環伺的新聚寶盆

由於智慧手機中多攝像頭的應用,CIS在過去幾年一直保持了高速增長的態勢。根據Yole Développement的統計,CIS行業的規模由2015年的102億美元增加到了2020年的207億美元,年複合增長率為15。1%,佔到了全球半導體產業(產值4400億美元)的4。7%,而到2026年,整個市場規模將達到315億美元。

少數企業掌控了整個CIS市場,根據Yole Développement的統計,排名前十的廠商共佔據了93%的市場份額。其中,索尼的市佔率最大(為40%),三星的市佔率為22%,豪威(已併入韋爾股份)的市佔率為12%。

未來幾年,手機仍將是最大的CIS細分市場,但汽車將成為最有活力的市場領域。據IC Insights最新報告,到2025年,汽車CIS複合年增長率預計有33。8%,增幅遠高於手機CIS 6。3%。

車用CIS大躍進

驅動車用CIS市場爆發有兩大原因:搭載攝像頭的數量和畫素數量的增加。根據Yole Développement統計,2020年全球平均單車攝像頭用量為2。2顆,隨著自動駕駛等級的提升,對攝像頭的需求也越來越大。

舉例來說,L4/L5 級自動駕駛汽車需在艙外搭載 8-11 顆攝像頭(4顆成像攝像頭+4~7顆感知攝像頭),需在艙內搭載 3-4 顆(2-3顆艙內監控攝像頭+1顆行車記錄儀),即 L4/L5 級汽車共需搭載 11-15顆攝像頭。

車用CIS的畫素數也在大幅提升,將從VGA~2M提升到8M。目前市面上的後視攝像頭一般為VGA~1M級別,前視攝像頭在1M~2M(M百萬)之間,例如特斯拉Model系列攝像頭畫素為120萬,小鵬P7車載攝像頭畫素為200萬。2021年的新發車型開始採用8M攝像頭,以達到更好的資訊採集準確度,例如蔚來ET7攝像頭畫素為800萬,理想ONE SUV車載攝像頭畫素為800萬。

與手機CIS相比,車用CIS的技術門檻更高,因為車用工作條件比較苛刻,需要透過車規認證,還需要適應不同功能安全的要求。設計理念也有所不同,需要有冗餘和保護,這是基於功能安全的考量。

通常情況下,車用CIS要求具備120-140dB的高動態範圍,能在-40-+105°C下正常執行,具備較好的夜視能力並解決交通訊號燈識別、LFM和偽影等問題。因為對模組體積限制不大,車用CIS多采用BGA封裝,而手機CIS則選用了CSP封裝。此外,兩者在技術發展路徑上也各有側重。

集微諮詢:價量同步提升的車用CIS 新老巨頭環伺的新聚寶盆

車用CIS要實現800萬畫素,感測器尺寸會比較大,大概1。1/7寸或者1。1/8寸,成本很高。因此同畫素的情況下,車用CIS 本身價格即高於手機 CIS,1-2M 單顆價格在 3-8美元左右,8M 的量產單價在15-20美元左右。單顆汽車 CIS 價值較高,也是吸引廠商們參與的主要原因。

據集微諮詢(JW insights)觀察,CIS整合ISP正成為趨勢,尤其是在1M畫素存量市場,而在2M,乃至更高的8M領域,與機器學習的緊密結合更為流行。

不過,AI演算法模型的發展需要建立在由大量測試資料支援的機器學習之上,這也就要求CIS產品能夠配合演算法開發商進行大量的路面測試,以收集大量資料。這對於CIS廠商而言,是一個較大的挑戰。

誰主市場沉浮

在汽車CIS領域,前三大廠商為安森美、豪威(已併入韋爾股份)、索尼,共佔據了90%以上的市場份額,市場集中度更高。

領頭羊安森美無手機CIS 產品,缺少小畫素技術積累,無法實現大小畫素曝光技術。儘管2019 年汽車CIS 市場中安森美還是一家獨大,但大小畫素技術積累的缺失是硬傷,隨著其他廠商在三合一(感測器、邏輯電路與DRAM)融合技術方案上的優勢逐漸顯現,安森美的汽車CIS市場份額有可能逐漸降低。不過,也有看法認為,對於安森美來說,這不是技術上的困難,而是選擇最優路線的問題。安森美採用的是超級曝光的技術,最終的產品一定是多種技術的融合。

豪威在汽車領域佈局很早,其CIS晶片當前主要用於歐美汽車品牌,在車用CIS市場佔據20%以上份額。而且,產品在持續升級,2020年6月推出全球首款汽車晶圓級攝像頭,尺寸僅為6。5mm×6。5mm。2021年加入英偉達自動駕駛汽車開發生態系統,未來在鞏固拓展歐美市場的同時,有望在亞太市場獲得顯著增量。

相比之下,索尼和三星進入汽車市場較晚,雖然也推出過很具特色的產品,但是在整個汽車CIS市場存在感較低。不過,看到汽車市場潛力的索尼和三星也正在調動資源來重新佈局。

有業內人士指出,索尼和三星都在高階CIS產品領域有很深的技術積累,再加之以它們對產能的調動能力,如果未來向汽車CIS方向大幅傾斜,對於安森美半導體和豪威科技而言都不是好訊息。

目前,8M市場主要以安森美為主,豪威和索尼也都有8M產品和後續規劃。

國內的後起之秀也在緊密佈局之中。比如,思特威在2020年收購深圳安芯微電子,實現車載產品線的拓展,並憑藉 SC100AS 及 SC1330AS 兩顆產品開啟前裝夜視影像市場。

從市場競爭格局來看,1M的車用CIS市場以豪威為主,2-3M以豪威、索尼為主,8M以安森美為主。整個車用CIS主要出貨以1M產品居多,2-3M以及8M還沒有大批量出貨。據不完全統計,近三年車用CIS在環視上的應用増長很快,已經有300-400多萬輛的覆蓋率。

對於CIS廠商來說,目前最大的挑戰還是產能緊缺。由於整個CIS市場都供不應求,使得佔比較多的車用CIS會面臨更多的產能分配問題。而這個問題也將在很長時間內困擾著整個CIS行業。

最後,汽車電子化的程序只是剛剛開始,車用CIS還有更多尚待發掘的機會。因此,集微諮詢(JW insights)認為,隨著技術的演進,車用CIS會繼續衍生出很多新的需求,所以無論是對已入場者還是後來者,機會都將是均等的。(校對/薩米)