?車載攝像頭,光學廠商們的下一個戰場?![]() 5月11日下午,360集團創始人、董事長周鴻祎在360大廈的報告廳內宣布,360已確定領投哪吒汽車的D輪融資,并將一躍成為哪吒汽車的第二大股東。接下來,360也將深度參與到哪吒汽車的造車環節。 隨著各大科技企業紛紛入局,當前的智能造車局面就像群雄爭霸,誰能殺出重圍還需拭目以待。造車過程中需要納入考量的因素眾多,不過核心邏輯無論是車路協同還是單車智能,都繞不開車載攝像頭。 車載攝像頭被譽為“自動駕駛之眼”,應用在智能汽車感知層中的環境監測部分。主要工作原理為鏡頭進行圖像采集,而后攝像頭內部的感光組件電路及控制組件會對圖像進行處理,并轉化為有效的數字信號。 本文將圍繞三個方面對車載攝像頭進行解讀: 拆解車載攝像頭 車載攝像頭在ADAS中扮演的角色 車載攝像頭的市場空間 拆解 車載攝像頭的核心硬件包括鏡頭組(由光學鏡片、濾光片和保護膜等組成)、CMOS圖像傳感器、UV膠等單元構成,加上算法芯片,再由攝像頭集成商進行系統集成,最終交付整車廠進行輸出。 而未來,傳感器硬件簡化、算力向中央集成,汽車 E/E 架構控制集中化趨勢或將成為汽車行業的共識。無論是特斯拉發布的 HW2.0 駕駛輔助硬件方案還是華為提出“計算+通信”的 CC 架構,都印證了這一趨勢。 (資料來源:蓋世汽車研究院,中金公司研究部 ) 除去算法芯片,單從攝像頭產業鏈來看,涉及到的主要部件為: 1、鏡頭組中的光學器件(主要包括鏡片、濾光片、保護膜)對攝像頭所生成的圖像質量方面起到了關鍵作用。鏡頭主要用于將圖像聚焦到傳感器上,為此,鏡頭需要具備照亮整 個攝像頭傳感器區域的能力,以免所生成的圖像出現陰影或漸暈。 2、CMOS 圖像傳感器(CIS)是攝像頭模組的核心部件,相較早期的的 CCD 圖像傳感器,具備成本低、功耗小等諸多優點,隨著設計水平及生產工藝的不斷成熟,其性價比優勢顯現,成為了圖像傳感器的主流。根據咨詢機構Frost&Sullivan 的統計,2019 年 CIS 出貨量為 63.6 億顆,市場規模達 165.4 億美元。據格科微招股說明書預計,2024 年智能手機、汽車電子及平板/筆電的 CIS 銷售額占比將為 68.8%、14.1%、8.0%。在車載 CIS 領域,根據咨詢機構 Yole 的統計,安森美和豪威占據了較大的市場份額, (資料來源: Frost&Sullivan, 格科微招股說明書,信達證券研發中心) 3、模組封裝方面,車載攝像頭模組的封裝工藝難度高于手機,車規級攝像頭應滿足耐高溫、防 磁、抗震、長使用壽命等特性。 耐高溫:苛刻的溫度要求,使用溫度為 -40℃~85℃ 抗震:保證在顛簸的路況下正常工作 防磁:車輛啟動時會產生極高的電磁脈沖,需要極高的防磁性能 使用壽命:使用壽命與車輛壽命匹配,至少為8-10年才能滿足需求 而以上細分部件組合到一起成為車載攝像頭之后,在智能駕駛中扮演什么角色? 角色 智能汽車中,ADAS (高級駕駛輔助系統)負責實現主動判斷和預防措施功能,是自動駕駛的基礎。此系統利用安裝在車上各式各樣的傳感器(毫米波雷達、激光雷達、單\雙目攝像頭以及衛星導航),在汽車行駛過程中隨時來感應周圍的環境,收集數據,進行靜態、動態物體的辨識、偵測與追蹤,并結合導航地圖數據,進行系統的運算與分析,從而預先讓駕駛者察覺到可能發生的危險,有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。即出現緊急情況時,汽車自動智能的在駕駛員主觀反應之前做出主動判斷和預防措施,來達到預防和輔助的作用。 一般來說,一輛汽車所搭載的傳感器數量的多寡,直接決定了其智能化水平的高低。目前,普通家用轎車中約配有數十個傳感器,高檔轎車中則多達 100 多個。 傳感器的具體功能如下: 超聲波傳感器作為整套視覺系統的補充,可探測到柔軟或堅硬的物體; 毫米波雷達通過發射冗余波長的雷達波,能夠穿越雨、霧、灰塵,甚至前車的下方空間進行探測,為視覺系統提供更豐富的數據 激光雷達是相對較新的傳感器,其特點是可以實現三維的高精度測量,而且不受環境光的影響。 而作為ADAS的核心傳感器,車載攝像頭的優勢在于能夠識別物體的多種特性,可以實現車道偏離警告(LDW)、車距檢測(HMW)、交通標志識別(TSR)等功能。 (車載攝像頭主要分布區域) 車載攝像頭的工作用途決定了其與手機攝像頭的側重點不同。 和手機攝像頭相比,前者的主要功能是拍照和交互,隨開即用,連續使用時間短,偏重于高像素、調用及時性與設計小型化;后者的主要功能是保證駕駛安全,需要在駕駛期間始終保持工作狀態,且必須能夠適應較差的工作環境,偏重于工作穩定性、防磁、耐高溫性以及長使用壽命等,對制造工藝要求更為嚴苛。 從硬件參數的角度來看,自動駕駛系統不追求高像素,但對弱光、強光等各種光線環境下的成像能力有特殊要求,所以一般使用像素較大且具備超高動態范圍(120dB+)的 CIS。以特斯拉 Model 3 為例,根據 systemplus 的拆解,特斯拉采用的 8 顆攝像頭,其 CIS 來自安森美 2015 年推出的產品,雖然像素僅為 120 萬,但單個像素尺寸達 3.75μm。同時隨著自動駕駛級別的提升,車載攝像頭的像素數也有升級的趨勢,近期蔚來發布的 ET 7 所采用的 CIS 就達到了 8MP,相較 1.2MP 攝像頭,感知范圍擴大三倍。此外,CIS 的濾光片也不是常規的 RGGB 拜耳陣列,而是使用了 RCCB 陣列,以提高弱光下的性能表現(RCCB 的 C 意為 Clear,即所有顏色的光均可通過,這種排列的優點在于透過的光更多,圖像信噪比更高)。 從車載攝像頭對ADAS的重要程度來看,隨著智能汽車市場的逐漸火爆,車載攝像頭的市場空間幾何? 市場空間 一輛智能汽車需要幾個車載攝像頭? 目前來看尚無定論。從長期需求來看,多攝像頭能夠推動全新駕駛體驗,可有效減輕駕駛員負擔,為其提供360°視角、監控車內人員狀況、提升駕駛安全度、釋放傳統部件功能,催生車體設計空間等優點。 可以作為參考的是特斯拉推出的 Autopilot Hardware 2.0,在該套方案中配置了 8 個攝像頭傳感器, 8 個攝像頭包括 3 個前視攝像頭(1 顆長焦、1 顆廣角、1 顆中距)、2 個側方前視攝像頭、2 個側方后視攝像頭和1 個后視攝像頭,實現在 250 米半徑在汽車周圍提供 360 度可視性。近期蔚來發布的 ET 7 則是搭載 11 顆攝像頭。成為了其汽車智能化方案中的重要硬件支撐,并對行業形成了一定的示范效應。 中金公司在《車載攝像頭:揚帆汽車智能化浪潮,部署迎來量速齊升》研報中預測,國內乘用車的單車攝像頭數量將從 2020 年的 0.9 顆提升至 2025 年 6.0 顆,而高端智能車型搭載的攝像頭數量可達 8-12 個。 安森美(其在汽車圖像傳感器市場的市占率達到 46%)預測,自動駕駛所需攝像頭數量將達到 9 個,其中前置與后置各 2 個,側視4 個,內置 1 個,用來實現輔助泊車、車道偏離預警、行人碰撞預警、疲勞駕駛預警等功能。 車載攝像頭的市場空間有多大? 一方面是智能汽車市場的火爆,一方面是搭載攝像頭數量增長,未來幾年車載攝像頭市場規模也將獲得較快增長。根據前瞻產業研究院數據,2019 年全球車載攝像頭市場規模為 112 億美元水平,首次突破 100 億美元,中國市場規模為 47 億元;2020 年預計全球市場將達到 130 億美元規模,中國市場達到 57 億元規模。預計到 2025 年全球車載攝像頭市場規模將達到 270億美元,5 年 CAGR 為 16%;中國車載攝像頭市場規模有望突破 230 億元,5 年CAGR 為 32%。 回到開頭,除了360造車,在4月過去的上海車展上,專注無人機領域的大疆也在車展期間正式亮相了旗下智能駕駛業務品牌——大疆車載。目前推出的有智能駕駛解決方案,視覺感知傳感器、智能駕駛域控制器、駕駛行為識別預警系統、激光雷達、衛星導航系統、高精度地圖等核心零部件。 無人機與智能汽車看似風馬牛不相及,但其在視覺信息處理領域的先進技術與智能駕駛有著共通之處。早前大眾宣布與其合作,在視覺信息處理領域開發自動駕駛技術,計劃于2023-2024 年搭載上車。大疆的入局也從側面印證了車載視覺對智能汽車的重要性。 牽一發動全身,智能駕駛的崛起影響的絕不只是下游科技企業。近日,中國信通院發布數據,2021年4月國內手機市場總體出貨量2750萬部,同比下降34.1%。手機攝像頭作為光學廠家們的一大客戶需求量正在減少,未來,車載攝像頭或將是光學廠商們的下一個市場爆發契機。
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