产研:车载摄像头传感器­——CIS芯片(一)

360影视 欧美动漫 2025-05-06 11:06 2

摘要:车载摄像头是ADAS(高级辅助驾驶系统)感知层的核心传感器之一,因其具备识别交通标志、车道线、行人等具体物体属性的能力,被誉为“自动驾驶之眼”。相比毫米波雷达与激光雷达,摄像头技术成熟、成本低,率先实现规模量产并广泛上车,是实现超80%自动驾驶功能的关键器件。

车载摄像头是ADAS(高级辅助驾驶系统)感知层的核心传感器之一,因其具备识别交通标志、车道线、行人等具体物体属性的能力,被誉为“自动驾驶之眼”。相比毫米波雷达与激光雷达,摄像头技术成熟、成本低,率先实现规模量产并广泛上车,是实现超80%自动驾驶功能的关键器件。

车规级摄像头的行业门槛通过采集车辆周边的实景图像,摄像头可提取场景特征信息,用于形状、颜色等属性识别,在感知精度和信息丰富性方面优势显著,尤其在补足雷达类传感器的物体识别不足方面具有不可替代性。它不仅提供360°视觉覆盖,还是最贴近人类视觉机制的感知方式。 按用途与安装部位分类,车载摄像头主要分为前视、侧视、后视、环视及内置摄像头五类。其中,前视摄像头应用最广泛,用于前向碰撞预警、车道偏离警告、交通标志识别等;侧视摄像头正逐步替代传统后视镜,用于盲区检测;环视摄像头通过布设四周广角镜头,拼接全景俯视图,实现辅助泊车;后视摄像头用于倒车影像,内置摄像头则支持驾驶员疲劳检测与行为识别。 按结构与功能划分,摄像头可分为单目、双目和多目三种。单目摄像头主要通过图像匹配和物体尺寸估算实现距离测量,成本低,是L2/L3级自动驾驶的主流选择;双目摄像头则通过视差计算实现更精确的深度感知,适用于高端ADAS系统;多目摄像头通过多个镜头协同感知更复杂场景,目前多见于部分高阶智能车型。 此外,摄像头在结构设计上也呈现出单镜头与立体镜头两种形态。立体结构摄像头通过双镜头协同,不仅提升立体信息识别能力,还可增强测距精度和环境感知,进一步支持更高级别自动驾驶系统的部署。

不同类型车载摄像头功能,来源:大大通、与非研究院整理

相较于工业和手机摄像头,车载摄像头需在高低温、湿热、强光弱光、强震等复杂环境中长期稳定运行,对安全等级和工艺性能要求更高,认证门槛也更高。汽车厂商倾向选择具备成熟技术和稳定品质的零部件供应商,车载系统的导入周期通常需2-3年,具备长期准入壁垒。 从硬件性能来看,车载摄像头像素通常在30-120万之间,但对探测范围和角度要求更严苛:前视摄像头通常为40-70度视角,环视和后视则需135度以上的广角镜头。随着L2/L3智能驾驶推进,摄像头数量从5颗提升至8-13颗,像素也正从VGA、1MP逐步升级至8MP乃至12MP。高像素有助于提升识别精度和探测距离,目前豪威等厂商已推出8MP车载CIS,单价超过10美元,而1-2MP产品价格在3-8美元之间。 车载摄像头需满足严格的车规标准。根据工信部发布的《汽车用摄像头行业标准》,其需在-40℃至85℃温度范围内稳定工作,同时具备防磁、抗震、防水等能力,设计寿命需达8至10年。这一系列要求也决定了其成本远高于消费电子级摄像头。普通摄像头模组价值为150-200元,ADAS专用模组因搭载高清图像传感器、玻璃镜头、HDR、高动态范围及LED闪烁抑制等功能,价值可达300-500元。 从应用方案看,自动驾驶系统主要分为“视觉派”和“多传感融合派”两种路线。前者以特斯拉、Mobileye为代表,摄像头为主,辅以雷达或其他传感器,如特斯拉Model 3使用8颗摄像头、1个毫米波雷达和12个超声波雷达。Mobileye则曾展示全摄像头感知的无人驾驶方案。后者则融合激光雷达、毫米波雷达与摄像头,形成更高感知冗余性,主流整车厂正逐步采用。

部分主流车型摄像头搭载方案(2022),来源:各公司官网、与非研究院整理

智能驾驶技术的演进,尤其从L2向L3/L4过渡,正在显著提高整车对摄像头的搭载数量和像素等级要求。目前主流车型平均搭载摄像头数量为4–6颗,高阶智能车型则在11颗以上。例如蔚来ET7搭载11颗800万像素高清摄像头,极氪001搭载14颗摄像头,其中7颗为800万像素。

车载摄像头用量随算力提升,来源:工信部《汽车驾驶自动化分级》,与非研究院整理

摄像头CIS数量与像素的提升,必须依赖更强大的算力平台支持。从特斯拉自动驾驶硬件演进可以看到,HW1.0阶段仅支持单摄像头,至HW3.0已扩展至8颗摄像头,并将算力从2.5 TOPS提升至144 TOPS。HW4.0预计将进一步增强对高像素多镜头方案的支持。

比亚迪天神之眼方案摄像头数量,来源:与非研究院整理

值得关注的是,比亚迪在2025年发布的海鸥智驾版(6.98 万元起)作为 10万元以下车型,标配 12 个摄像头,打破行业“低价车低配置”惯例,首次将高阶智驾传感器下沉至 A00 级市场。

40%成本,车载CIS为何这么贵?

车载摄像头模组成本占比,来源:与非研究院整理

一颗车载摄像头模组主要由光学镜头(包括光学玻璃、滤光片、保护膜等)、CIS芯片、图像信号处理器(ISP)、SerDes传输芯片、电源管理芯片(PMIC)及连接器等构成。其中,CIS芯片价值最高,占比约40%;光学镜头约占16%;SerDes芯片占比10%;封装成本为18%。 车载图像传感器主要分为CCD和CMOS两大类。自90年代以来,CMOS因其低功耗、高集成度优势逐渐成为主流,市场份额从2007年的54%提升至2017年的89%,目前已超过90%,在车载应用中全面取代CCD。CMOS图像传感器(CIS)作为摄像头模组的核心组件,负责将光信号转换为电信号,并进一步数字化处理,对图像质量起到决定性作用。在智驾普及的背景下,车载摄像头的爆发增长使得CIS芯片成为直接受益环节。 与手机CIS相比,车载CIS需具备以下关键技术指标: 高动态范围(HDR):用于应对明暗对比强烈的场景(如进出隧道、夜间城市街道),车载CIS需达120-140dB动态范围,显著高于手机CIS的60-70dB。LED闪烁抑制(LFM):为避免信号灯、LED灯牌等以90Hz频率闪烁造成图像采集干扰,CIS需具备LFM技术。当前路径包括安森美采用的“超级曝光”方案,以及豪威、索尼采用的“大小像素”技术,均旨在提高AI识别的准确性。低照度敏感性:夜间行车虽仅占总交通量的25%,却造成近一半事故,因此CIS需具备夜视能力。当前主流方案涵盖微光夜视、主动/被动红外夜视等,要求在400nm至1100nm的宽光谱范围内实现图像捕捉。极端温度适应能力:车载摄像头需在-40℃至105℃下长时间运行,并通过包括1000小时温度循环、水浸测试等严苛验证,保障模组稳定性与封装可靠性。防护等级要求:为适应雨雪、冲洗等环境,车载摄像头需达到高防护等级,常用标准为IEC60529-2001中的IP69K等级,代表其可承受高压冲水及高温蒸汽,无起雾问题。

国产崛起,OV反超安森美成为车载CIS全球第一根据Sigmaintell数据,2023年全球汽车CIS出货量达3.54亿颗,收入达19.25亿美元;预计到2029年出货量将增至7.55亿颗,市场规模提升至30.96亿美元,年复合增长率分别为13.46%和8.24%。伴随车载摄像头在数量与像素规格上的持续升级,单颗CIS价值也呈增长趋势,目前约为5美元。按照此估算,仅2025年新增摄像头需求将带来约15亿美元的市场增量,预计届时全球市场规模将达到50亿美元。Yole数据显示,至2027年,单车摄像头数量有望达到20颗,而CIS芯片约占摄像头模组总成本的50%,是决定整套模组性能和成本的关键因素。 2022年中国车载CIS市场规模达到11.28亿美元,占全球比重超40%。随着20万元以下车型普及L2级辅助驾驶,中国市场对中高端CIS产品的需求迅猛增长,成为全球最大单一市场。NE时代预测,2025年中国市场将新增车载摄像头需求约5130万颗,全球则增加1.45亿颗,占当年出货量的72.6%。这将直接推升CIS芯片出货,驱动市场进一步扩容。未来五年,车载CIS市场将持续高速扩容,2025年全球市场规模有望达到50亿美元,到2030年更将迈过百亿美元门槛。

车载摄像头CIS芯片市占率(2021),来源:ICV Tank,与非研究院整理

在全球汽车CIS芯片领域,此前长期由安森美(ON Semiconductor)与索尼主导。根据ICV Tank数据,2021年安森美市占率达45%,豪威科技(韦尔股份子公司)为29%,索尼为6%,CR3超过80%,集中度极高。以豪威科技为代表的中国企业已从追赶者转变为引领者,车载视觉感知市场的主导权正在逐步转向中国。2023年,豪威科技全球车载CIS出货量达1.03亿颗,占比43%,首次超越安森美,跃居全球第一。根据潮电智库数据,2025年国产厂商在全球车载CIS市场的份额预计将超过50%。

车载摄像头CIS主要玩家

车载CIS主要玩家,来源:各公司官网、与非研究者整理

安森美(Onsemi):市占率曾经超过45%,为全球车载CIS市场的领导者。安森美虽具备技术与先发优势,尤其在高像素CIS市场推出了行业首款800万像素产品,但受限于产能和价格因素,其市场份额逐年流失。豪威科技(韦尔股份子公司):2023年,豪威科技全球车载CIS出货量达1.03亿颗,占比43%,首次超越安森美,跃居全球第一。豪威科技2023年推出了采用TheiaCel技术的800万像素CIS——OX08D10,具备高动态范围与低光照性能,已与高通Snapdragon Ride平台、Ride Flex SoC和Snapdragon Cockpit平台完成预集成,率先布局智能驾驶中高端市场。索尼(Sony):近年来加快从手机CIS向车载CIS的战略迁移,2023年推出IMX735芯片支持行业最高分辨率与HDR,主攻L3+级别自动驾驶市场,但目前没有量产上车案例。三星(Samsung):凭借ISOCELL Auto系列迅速切入车载市场,主打舱内监控与环视摄像头场景,将手机领域的先进技术进行跨界融合。比亚迪半导体:早在2018年就推出了国内首款130万像素车规级CIS传感器,具备早期量产能力。格科微:主要发力后装市场,其产品已广泛应用于倒车影像、舱内监控、360°环视等系统。

车载CIS芯片产品竞对分析,来源:与非研究院整理

“看得清、看得全、看得准”,车载CIS的技术趋势随着智能汽车和高级辅助驾驶系统(ADAS)的广泛普及,车载摄像头正从基础影像采集工具演变为整车智能化感知系统的“眼睛”。新一轮技术演进聚焦在图像清晰度、成像稳定性、夜间识别能力及人机交互等多个关键维度,推动了从硬件到软件的全栈优化。

车载CIS技术趋势,来源:与非研究院整理

随着智能驾驶加速向L3/L4级演进,车载摄像头技术正经历一轮以“高像素、高动态范围、安全认证、集成化、环境适应性”为核心的全方位升级。其中,8MP摄像头已成为ADAS的基础配置,豪威、安森美、索尼等企业纷纷推出超8MP产品,推动车载CIS迈向12MP+。与此同时,HDR与LED闪烁抑制技术(LFM)快速成为标配,应对强光与复杂光源干扰,安森美AR0823AT率先实现150dB动态范围量产。 在安全性方面,AEC-Q100与ISO 26262认证正成为车规CIS的入门门槛,ASIL等级逐渐向C/D拓展。国产厂商如思特威与格科微凭借本地认证速度快、客户响应快等优势,快速切入比亚迪、上汽等车企供应链,使得国产CIS市场占有率从2021年29%提升至2023年43%。此外,晶方科技等封装厂带动封装线技术革新,为高像素CIS量产提供成本与产能保障。 最后,低光环境适应性和极端温区稳定性成为摄像头可靠性新标准。通过BSI、堆栈式Sensor、近红外增强等手段,车载摄像头的夜视性能显著增强,满足全天候智能感知需求。夜间感知能力方面,微光、近红外、远红外等多技术路线正并行发展。微光技术依赖CMOS传感器和图像算法,适合有限光源环境;而红外夜视通过红外发射/接收原理,支持完全无光环境识别,是未来L3级以上自动驾驶所需的基础传感能力之一。总体来看,车载CIS正从“看得见”迈向“看得清、看得全、看得准”,成为智能驾驶系统的核心感知基石。

来源:与非网

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