每周一三五，为您精选硬核ICT文章√

作者：Pukin

编辑：Eva徐晓燕

车载摄像头誉为“自动驾驶之眼”，是通过镜头和图像传感器实现图像信息采集，超过80%的自动驾驶技术都会运用到摄像头，或将摄像头作为一种解决方案。采集到的数据经AI处理分析传递到控制中心，控制中心经过一定判断后再将之反馈到汽车或者驾驶员。

一、车载摄像头工作过程

车载摄像头主要包括镜片、滤光片、CMOS、PCBA、DSP和其他封装、保护材料等。不同于手机摄像头，车载摄像头的模组工艺难度较大，主要因为车载摄像头需要在高低温、湿热、强微光和震动等各种复杂工况条件下长时间保持稳定的工作状态。整体而言，车载摄像头的技术壁垒明显高于手机摄像头。

如上图所示：车载摄像头工作过程核心有6项：

①聚光和折射：当光线通过镜头时，经过透镜组的集中和矫正的折射之后，将光线正确地投射在了传感器之上。距离越远的物体其经过镜片组后,在线性传感器成像的视野会越小。物体越靠近传感器，所成像的视野就会越大。

②过滤：通过彩色滤波列阵也就是CFA进行彩色过滤，让可见光进入。

③光/电转换：过滤完之后光子进入光电二极管进行光/电转换。当在感光组件的电极上加个正电压时,则会在硅基板表面产生一个正电位，此正电位形成势阱。电极上所加的正电压越大,势阱就越深,对电子的吸引力也就越大。打个比方，若将光信号视为雨滴,小水盆视为光传感元件,输送带可视为信号传送闸。所以势阱就好像水盆集水一样,平面上每一点的雨量(光信号)集中在水盆中。每地方的光信号强度不同,当然每一个水盆所承载的水量也不同。之后再透过平移位将水盆一列一列地经由传送带传出去,光信号就如此一步步地存储下。

④放大信号：光子产生的电荷很小，需要放大器来放大信号。

⑤A/D转换：经过模拟处理器简单处理后再进行数/模转换，即A/D转换，将模拟信号转换成数字信号。（通常CMOS每个像素都包含3、4、5）

⑥图像处理：ISP（ImageSignalProcessor，特殊的处理图像的DSP）主要作用是对前端图像传感器输出的信号后期处理，主要有线性纠正、噪声去除、坏点去除、颜色插值（由于图像是连续变化的，因此一个像素点的R、G、B的值应该是与周围的像素点相联系的，因此可以利用其周围像素点的值来获得该点其它两个通道的值。目前最常用的插补算法是利用该像素点周围像素的平均值来计算该点的插补值。）、白平衡、自动曝光控制，色彩空间转换RGB转换为YUV，在YUV色彩空间上彩噪去除与边缘加强、色彩与对比度加强，中间还要进行自动曝光控制等，然后输出YUV或RGB格式的数据，再通过I/O接口输出到车载数据处理中心处理。

二、车载摄像头行业情况

（一）车载摄像头种类及功能

按照用途不同，摄像头可分为成像类摄像头、感知类摄像头（ADAS摄像头）。成像摄像头用于被动安全，并将所拍摄的图像存储或发送给用户。ADAS摄像头用于主动安全，需要准确捕捉图像。年全球汽车单车搭载成像类0.6颗，成像+感知类0.2颗，感知类1.3颗。

根据位置不同，车载摄像头可分为前视摄像头、侧视摄像头/环视摄像头、后视摄像头及舱内摄像头。1）前视摄像头用以实现多种ADAS功能（防撞预警、车道偏离预警等），任务繁重、规格最高。2）侧视摄像头用以监测侧前方或侧后方场景，实现盲点监测。环视摄像头采用广角镜头，在车四周装配后获取车身°图像并拼接，实现全景泊车，若加入算法可实现道路线感知。3）后视摄像头采用广角镜头，用以倒车辅助。4）舱内摄像头用以监测驾驶员状态，实现疲劳提醒功能。

其中后视渗透率最高，前视、环视、舱内渗透率较低。1）年全球汽车单车搭载前视0.6颗、环视0.6颗、后视0.85颗、舱内0.01。2）参考市面上主流车型，

一般智能车单车搭载前视3颗、环视4颗、后视1颗。对应估算前视渗透率达22%、环视渗透率达16%、后视渗透率达85%以上，舱内渗透率达1.8%。

（二）随着ADAS渗透率提升，车载摄像头单价及数量同时提升

根据欧菲光董秘访谈，车载摄像头目前已从元/辆提升至最高可达2万/辆（含算法）的水平，假设年ADAS渗透率为50%，即万辆，单车摄像头平均价值量为0元，市场空间达亿，支撑依据如下：

①出货量增速快，过去十年CAGR达30%，预计随着ADAS渗透率和单车数量提升，车载摄像头增速将进一步提升。

年全球车载摄像头出货量已达1.65亿颗，其中中国大陆万颗，过去十年CAGR达30%，单车搭载摄像头数量达2.1颗。目前市面上主流智能车型普遍搭载摄像头数量在5~8颗。

其中，L2/L2+级开始搭载环视摄像头，环视摄像头一般以4个为一组共同装配，总摄像头数可达8个；L3以上车型还将搭载侧视摄像头以实现更多ADAS功能，后视也将采用ADAS摄像头，摄像头总数高达8-12个；L4/L5级自动驾驶级别摄像头数量有可能达到15-20个。这些还不包括车内摄像头。

②高阶辅助驾驶要求摄像头的像素和算法进一步提升，对生产厂商而言价值量进一步提高

ADAS摄像头一般采用高像素级别的高清图像传感芯片，目前领先水平为万像素，相比原万像素，在FOV更大的情况下，感知距离依然能够翻三倍，接近米，感知内容却更加精细，且要求具有HDR、LED闪烁抑制等功能。

③严苛的车规级要求及召回制度，厂商普遍不愿意降价换取市场

车载摄像头通常要经过1-3年的车型测试，一旦定型，主机厂通常不会冒险更换。同时，不同于消费电子行业的摄像头，只需应对1-2年的使用寿命。据工信部《汽车用摄像头行业标准》（）车载摄像头要求能在-40℃到85℃的环境中持续工作，能不受水分浸泡的影响，防磁抗震，使用寿命需达8~10年。车载摄像头生产商需要计提部分成本应对10年内可能的质量问题。

三、车载摄像头产业链

车载摄像头产业链主要包括上游（价值量20%）光学镜片供应商、滤光片供应商、保护膜供应商、晶圆供应商等；中游（价值量52%）涉及CMOS芯片供应商、DSP芯片供应商（部分需求）、镜头组供应商、胶合材料供应商等；下游（价值量19%）涵盖模组供应商、系统集成商等。

（一）、产业链上游

（1）光学镜片供应商

车载摄像头所采用的光学镜头，基本都是全玻璃镜片，方能满足车规级要求：手机摄像头多采用塑料镜头或玻塑镜头，其优点在于成本低、工艺难度低，适合大批量生产。然而受限于本身材质，塑料镜片在透光率、折射率、色散等性能上均存在天花板，相较于玻璃镜片的物理性能差太多，无法满足车规级要求，因此车载镜头大多采用性能更好、量产难度更大的玻璃镜片。

代表性企业有舜宇光学、玉晶光电、亚洲光学、关东辰美、瑞声科技（玻璃晶圆级镜头(WLL)）、日本豪雅、联创电子等。

（2）滤光片供应商

滤光片是用于选取所需辐射波段的光学器件，可改善摄像头所拍摄图像的质量。应用于车载摄像头的滤光片主要为红外截止滤光片。海外滤光片供应商包括旭硝子、大真空、日本电波、Optrontec等，主要分布于日韩地区。国内滤光片供应商主要包括水晶光电、欧菲光、激埃特等，其中水晶光电和欧菲光为A股上市企业，在市场中处于领先地位。

（3）保护膜供应商

保护膜供应商以海外厂商为主，主要包括3M、LG、蔡司等，国内厂商主要涉及水晶光电等。

（4）晶圆供应商

晶圆是制造CMOS芯片和DSP芯片的关键原材料，晶圆由二氧化硅矿石经高纯度提取而成，生产难度大，具有高技术壁垒。根据SEMI数据，全球硅片前五大制造厂商（CR5）市场占有率高达92%。其中，信越化学市占率为28%，为全球第一大硅片制造商，其余厂商依次为SUMCO、环球晶圆、Silitronic、SKSiltron。从我国来看，国内硅片制造商主要包括中环股份和硅产业集团，两家企业市场占比合计约3%，在全球市场占比较低。

（二）、产业链中游

（1）CIS芯片供应商

CIS（CMOSImageSensor）作为其中的核心部件，就需要解决包括HDR、LFM、低照等,技术升级推升载CIS的单位价值。相较于手机端CIS单价一般在1-10美金，汽车CIS单颗价值可能高达20美金以上。CIS芯片供应商主要涉及索尼、三星、豪威科技、安捷伦、安森美、格科微电子等。据全球咨询公司毕马威的数据，至年全球汽车图像传感器市场将达到亿美元以上，全球图像传感器市场将超过亿美元。

（2）ISP芯片

ISP内部包含了CPU、SUPIP（各种功能模块通称，对图像进行各自专业的处理）、IF等，可以认为ISP是一个SOC。

其中外置架构的ISP，代表供应商有ARM、豪威科技、安森美、富瀚微、阿里达摩院、北京君正收购的北京矽成。内置架构（集成在CIS上）的ISP代表供应商有索尼、豪威科技和安森美。

（3）胶合材料供应商

用于车载摄像头的胶合材料主要为UV胶，UV胶是一种需通过紫外线光照射进行固化的胶粘剂，广泛应用于电子电器、医疗用品等领域。在车载摄像头产业链中，UV胶主要用于模组封装环节。目前UV胶材料厂商众多，涉及爱普生、道康宁、恒诚伟业、日本精工等，市场竞争较为激烈。

（4）镜头组供应商

镜头组属于车载摄像头的核心组成部件，产品性能主要由焦距、视场角、相对照度、分辨率等指标所决定。该领域主要由舜宇光学、SEKONIX、关东辰美、Fujifilm、欧菲光五家企业占据，前四大公司占据全球78%市场份额，其中舜宇光学市占率为34%，为全球第一大车载摄像头镜头组供应商，舜宇光学于4年进入车载镜头领域，自年开始其出货量已稳居全球首位。

（三）、产业链下游

（1）模组供应商

车载摄像头模组封装市场格局相对分散，其中麦格纳、松下、索尼占据市场前三位，分别占比16%、12%和9%。国内的模组封装厂商主要包括舜宇光学和欧菲光，两家厂商在手机摄像头模组封装领域发展迅速，并逐步拓展业务范围，进入车载摄像头模组封装领域。此外，我国非上市公司如苏州智华、深圳豪恩、联合光学等模组封装厂商发展步伐也逐步加快，但整体而言仍与国外头部厂商存在明显差距。

考虑到未来ADAS所需的车载摄像头安全要求严格，需具备更高的光轴准确性、气密性、稳定性、兼容性等。光学技术沉淀更深厚的镜头厂商将更多参与模组部分的机会，更具成本优势，舜宇、联创、欧菲光等车载镜头厂商有望深度受益。

（2）系统集成商

车载摄像头系统集成环节技术要求较高，目前在系统集成领域传统Tier1供应商占据主导，国外厂商如索尼、松下、法雷奥、大陆等在车载摄像头前装市场优势明显。近年来，国内企业也在积极布局，德赛西威、苏州智华、辉创电子、同致电子等企业纷纷进入该市场。

四、车载摄像头核心部件技术说明

（一）光学镜片的制造

光学镜片的制造工序包括铣磨、精磨、清洗、镀膜、胶合等，制造过程较为复杂。制造商主要集中于我国江浙和台湾地区。

加工工艺路线：

①传统冷加工路线：1、超精密加工。2、光学机械加工需透过人工磨制。

②简化经济的热加工路线：模具制压技术（又称为模造技术）。技术门槛较高。相比前两种冷加工的方法，模造技术属于热加工，对模具和材料特性要求更高，目前只有日本豪雅、联创电子等少数光学厂商掌握该工艺。

（二）CIS芯片

CIS芯片全称CMOS图像传感器，是一种将光学影像转换为电子信号的设备。通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成，并且这几部分被集成在同一块硅片上。

CMOS工作原理：图像传感器中，电荷转换成电压的工作是在每一像素上进行。CMOS图像传感器芯片在像素级把电荷转换成电压，而大部分的功能则集成进芯片。这样所有功能可通过单一电源工作，并能够实现依照感兴趣区域或是开窗灵活读出图像。

①车载摄像头采用CMOS型芯片原因：

首先，影像采集快速。主动驾驶辅助系统所用传感器应具有的首要特性是：速度快。特别是在高速行驶场合，系统必须能记录关键驾驶状况、评估这种状况并实时启动相应措施。本质上，CMOS是种更快的影像采集技术—CMOS传感器内的单元通常是由3个晶体管主动控制和读出的，这就显着加速了影像采集过程。目前，基于CMOS的高性能相机能达到约5，帧/秒的水平。

其次，图像处理方便，大量生产的系统成本低。CMOS传感器还具有数字图像处理方面的优势。CCD传感器通常提供模拟TSC/PAL信号，也许必须采用额外的AD转换器对其进行转换、或是CCD传感器要与带数字影像输出的逐行扫描方法一起工作。无论哪种方式，让采用CCD的照相机提供数字影像信号都显着增加了系统复杂性；而CMOS传感器可直接提供LVDS或数字输出信号，主动驾驶辅助系统内的各组成部份可直接、无延迟地处理这些信号。而且，为了达到这样的目标，车载摄像头厂家就必须考虑使用成本较低的CMOS传感器。并且，在有强光射入时，CMOS传感器不会产生使用CCD时会出现的Smear噪声。这将会减少因操作失误所导致的调整时间。

PS：CCD采用NMOS技术，因而能够通过如双层多晶硅、抗晕（anTIblooming）、金属屏蔽和特定起始物料互相覆盖等特定工艺实现性能。而CMOS是基于用于数字集成电路的标准CMOS工艺技术生产，再根据客户要求加入成像功能（如嵌入式光电二极管）。CCD的工作原理：将光子信号转换成电子包并顺序传送

动电路而无需重新设计图像传感器芯片。

②车载摄像头CIS芯片核心技术要求

高动态范围HDR：车载CIS需要能够将低照和高亮的区域都表现出来，动态范围要超过dB,达到dB-dB之间。

LED闪烁抑制LFM：LED灯亮和灭的频率人眼无法分辨，但图像传感器可以，容易捕捉到LED熄灭的状态。车规要求输出的图像要和人眼看到的图像一致以准确地读取标志。

温度范围：车载CIS温度要求能适应极冷极热的温度差，能够在-40℃-℃的条件下正常工作。

低照：在较低光照的条件下，仍然可以摄取清洗图像，需要在夜间街道检测到行人、周边路况和环境。

③车载摄像头CIS发展趋势

量子点红外CIS：不同于现有的红外摄像机，由于红外线的能量比可见光的能量要小，所以捕捉红外线的难度更高，目前的红外摄像机是依次地放置多层的半导体来制造的。这种棘手且容易出错的工艺，使得它的价格昂贵。量子点是一种尺寸仅为几个纳米的微型纳米颗粒，通过将颗粒调整至特定尺寸来控制这些特性。在这种情况下，量子点经过调整后能捕获到红外线的波长。基本过程是：量子点红外探测器受到光场辐射就会在其导带上产生跃迁，从而产生光电离效应以及自由电子。当电子注入发射极时，就会被量子点俘获或者是直接漂移到量子点探测器的收集极。其中，在量子点探测器有源区有红外辐射时，量子点就会通过光电离效应就会使得相关的电子向收集极，从而达到形成光电流的目的。与其他的探测器相比，量子点红外探测器具有垂直入射光响应便捷、器件成本低、工艺较简单、调谐能级间隔参数多、抗辐射能力强等优势以及特点。在空间环境中，对于探测器的温变特性、辐射特性等方面的要求都比较高，而量子点红外探测器可以在很大程度上满足空间环境的要求，所以说量子点红外探测器在空间光电系统中的应用比较广泛。但目前量子点材料的研发还任重道远。详细资料可见：

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkyy/492.html