自动驾驶时代,车载CIS芯片行情来了?
2022年两会期间,多位汽车行业人大代表提出了包括建立法律规范体系、打造操作系统生态、保护汽车数据隐私、推动国产车规级芯片产业化等多项智能网联汽车相关议案提案。构建智能网联汽车体系化优势,已成为汽车产业人的共同愿景和汽车产业发展的远景目标。对智能网联汽车产业体系的强力推动,也将使车用传感器迎来快速发展的重大机遇期。
汽车自动化系统五个等级
根据美国汽车工程师学会(SAE)最新标准,汽车驾驶自动化系统可分为六个等级:L0级(无自动驾驶)、L1级(驾驶辅助)、L2级(部分自动驾驶)、L3级(有条件的自动驾驶)、L4级(高度自动驾驶)、L5级(完全自动驾驶)。
目前90%的新能源汽车可以达到L2级(部分自动驾驶)级别,少数新能源汽车可以达到L3级。而从L4级开始则进入真正意义上的无人驾驶,该级别目前仍限制行驶区域;到了最高的L5级,车辆可以在任何区域自动行驶。
ADAS(Advanced Driver Assistance System,高级驾驶辅助系统)是智能驾驶的核心载体,ADAS正处在由L2向L3迈进的窗口,2022年预计将是L3发展元年,将有多款L2+及以上的智能车型上市,预计2030 年全球 L2、L3 和 L4/L5 级别的渗透率将分别达到 30%、35%和 20%。
车载摄像头,“自动驾驶之眼”
目前用于环境感知的主流车载传感器包括激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、摄像头等;用于车内人员感知交互的传感器主要有驾驶员监控摄像系统、语音识别传感器等。而车载摄像头被誉为“自动驾驶之眼”,是ADAS系统、汽车自动驾驶领域的核心传感设备。可以实现 360°全面视觉感知,弥补雷达在物体识别上的缺陷,是最接近人类视觉的传感器。
车载摄像头主要的硬件结构包括光学镜头(其中包含光学镜片、滤光片、保护膜等)、图像传感器(CCD、CMOS、CIS)、图像信号处理器ISP、串行器、连接器等器件,在制造工艺及可靠性要求方面也要高于工业摄像头和商用摄像头,其结构如图所示:
如上图所示:车载摄像头工作过程核心有6项:
360度环视摄像头,车载CIS市场的新突破口
从现有市场布局来看,各大厂商的车载摄像头芯片品类相对集中,随着汽车自动化程度增加和视觉感知技术的升级,车载环视摄像头有望成为一个新的突破口。
目前一线汽车品牌如理想、蔚来、奔驰、宝马、雷克萨斯等,已在部分L2车型中应用多颗环视摄像头,据Yole预计,在L3等级的车型中,一辆车会使用到7颗摄像头,其中包括2颗前视摄像头、1颗其他摄像头和4颗环视摄像头,环视摄像头在单车摄像头中使用数量占比最高。
其中,图像传感器作为环视摄像头的发展基石,其性能直接影响着摄像头拍摄出来的图像质量,同时,各主机厂已在部署L3/L4级别自动驾驶车型量产,原厂也在竞逐车用CIS市场,头部厂商如安森美、豪威、斯特威等已相继推出满足车规级应用的360°环视图像传感器,助力高阶智能辅助驾驶的发展。
未来,汽车对图像传感器的依赖也将更高,单辆车搭载的CIS芯片也会更多,市场规模也将更高,ICV Tank预测26年全球车载CIS市场规模从2021年的38.1亿美元增长至90.7亿美元(CAGR 18.9%)。
车载CIS需求量预测(附部分车型参考)
当前CIS主要应用于L1级别至L2级别的ADAS及倒车影像等。一辆L2汽车,对CIS的需求大概8-12颗,与消费级CIS相比,车载CIS对于价格相对没有那么敏感,在同等性能之下,车载CIS的价格会更高。
据统计数据表示,2021年全球平均每辆汽车的CIS使用量约为2.7颗,预计到2027年,该数字将上升至4.8颗。而高端汽车的CIS通常超过10颗,使用量非常高:L4级别及以上自动驾驶汽车的CIS使用量将超过20颗;高级别自动驾驶汽车装配的环境感知传感器数量普遍在30颗左右。据中国传感器和物联网联盟副秘书长朱佳骐预测,“如果以新型传感器的增长来判断,预计每年会有10%以上的增长”。
来源:佐思汽研《2022年汽车传感器芯片产业研究报告》
图片来源:思特威
车载CIS厂商
目前车载CIS的市场几乎寡头垄断,安森美占据近60%市场份额,索尼、三星等传统的手机摄像头CIS切入了车载市场,韦尔股份旗下的豪威科技市占率也在不断提升。
与MCU、ADC这样的芯片不同,CIS的特殊性在于其是模拟电路和数字电路的合集。CIS企业既需要熟悉模拟电路设计的工程师,也需要数字电路设计工程师。CIS的设计需要资深ISP算法工程师,负责图像处理相关算法的原型设计,CIS的制造也需要工艺集成工程师的参与。同时,CIS设计还要匹配光学镜头设计。
以上这些特性,决定了CIS很难“速成”,尤其是高端的CIS更是需要全产业链丰富的设计经验,而这些经验需要靠时间的累积。目前拥有优势的大厂做图像传感器由来已久。图像传感器是索尼的看家业务,豪威更是CIS的鼻祖级企业,而安森美布局车载CIS还要从2005年算起。
先行者往往具有先发优势,而这种先发优势最直接的体现就是专利。多年的沉淀让以上这些企业,拥有的专利超过了2000多项。另一方面,在巨头的成长中,往往会出现并购,安森美的王者地位是通过不断并购而来的。
2011-2014年间,安森美分别通过收购Cypress image、柯达图像传感器业务和原本隶属美光的Aptina Imaging一举在车载CIS市场建立了强大的防线。
除了安森美之外,索尼于2015年也以1.55亿美元收购了东芝旗下的CMOS图像传感器业务(后来德淮重金挖来了东芝出走的CIS团队,这属于另一个话题),这让原本富裕的索尼,变得更加富裕。
虽然我国的半导体发展比较晚,但国内的CIS企业创始人几乎都有很强的技术背景。这些行业资深技术专家,有着丰富的从业经验,可以带领国产CIS开辟更多的专利和技术创新。
比如思特威的创始团队,创始人徐辰博士深耕CIS领域二十余年,在美国工作期间就拿下了20多项美国专利,创立思特威后,又成功申请超过20项美国专利与50项中国专利。思特威的首席技术官莫要武博士曾亲手主持设计的近百款CMOS 图像传感器,若列一份CIS专家榜的话,这位元老级人物至少能位于前十,其首席运营官马伟剑是国产射频龙头卓胜微的联合创始人。
另一家企业格科微,其创始人赵立新董事长在创业之前,就先后在新加坡特许半导体公司、美国ESS公司、UT斯达康从事传感器相关工作。
不止传感器,车规级芯片还在成倍涨
今年2月份起,安森美需求开始火热,尤其是汽车物料非常缺货,市场价格也居高不下,像NCVXXXX、NVMFXXXX系列都很热门。CMOS图像传感器需求旺盛,像是MT9XXX、AR1335XXX系列,需求很多。业内人士预测安森美供应状况短期内不会缓解,可考虑提早备货。
附:其他汽车芯片厂商情况
受产能、疫情、国际局势影响,近期全球车用芯片持续呈现供货紧俏,因为成本上升,疫情加大物流成本等各种外在因素,车规级芯片涨价情况在第二季度将持续。
继2月Infineon发布涨价函之后,STM更宣布将于2022年第二季产品线全面调涨,后续微处理器、功率半导体业者将跟进调涨报价,可确认目前已有Renesas、Toshiba、NXP等决定在第二季调涨车用芯片达10~20%。
TI市场需求3月有所回落,但供应量依旧很少
三月下旬,由于TI 原厂近期交付了一大批量物料,加之以前缺货的客户已经找到替代方案,导致TI本月的市场需求量有所回落,一些此前紧缺的热门物料价格也有所下降。目前,原厂对于大部分型号都有一定量的现货供应,故市场整体的需求量都有所放缓,客户基本都处于观望状态。另外,据了解,原厂将在5月份交付个别紧缺型号物料,但供应量依旧很少,目前市场上已有一些囤货商趁价格较低时囤货。
受华东疫情影响,英飞凌缺货加重
近日,英飞凌的缺货依然集中在MOS和车规物料上,SAK系列的车规MCU需求也十分强劲。虽然英飞凌目前的交期紧张,但原厂每周还是能向部分大型终端客户供应一定数量的现货物料。据知情人士透露,英飞凌的缺货至少持续到今年年底。
ST欲持续涨价热潮
自三月以来,ST就不断被爆出要涨价的消息,想再次延续涨价热潮。部分紧缺物料的价格呈不断上涨的趋势,F4和F7系列由于市场现货量稀少,价格一直居高不下。交期方面,从代理商处了解到ST原厂的订单已经排到了2023年底,故交期至少要在2023年才会有明显缓解。据悉,原厂会减少部分附加产品的产能排期,另外对于一些常用物料会优先保证大型代工厂的现货供应,而其他小型客户分到货的几率就非常小了。
收购世健,ADI市场发展再壮大
ADI近日的需求都十分旺盛,一些常规物料的产品价格都有明显的涨幅。昨日,IC分销巨头文晔宣布收购世健,同时也使得ADI的代理商分布更加集中。三月中旬,ADI原厂已经加强代理商管控,禁止代理商出货给贸易商,并且也会优化整合部分代理商,此后ADI的出货管控只会更加严格。受疫情影响,ADI目前的交期也不容乐观,大部分产品交期都在一年以上,部分型号甚至延长到了90周以上,也就意味着ADI近一年内的缺货情况都无法得到缓解。
MICROCHIP自涨价后需求量不减反增
自MICROCHIP在3月1日宣布涨价后,市场需求量不见反而猛增,但大部产品的交期都还保持在50周以上,很多车规类物料都是缺货的状态,市场的现货价格更是高到离谱,比正常价格暴涨了几十甚至几百倍。
受晶圆限制,海思缺货严重
海思方面,受华积电晶圆供应的影响,导致目前海思的芯片基本处于停产状态。但近期客户的需求量又有所增加,加市场现货难寻,价格有所上涨,客户对于价格的接受度较低。
小结
虽然面临疫情、缺芯等不利因素,2021年我国汽车产销分别完成2608.2万辆和2627.5万辆,连续13年保持全球汽车产销量第一,也为CIS等车载半导体元器件催生了大量需求。未来,智能驾驶技术及汽车安全的重要性必将带动车用CIS芯片的量价提升。
而国内企业,也感受到了CIS量价齐涨的蓬勃。“越来越多的车企在加速与国产CIS设计企业的合作,这个产业曙光初现”一位深耕CIS产业的资深人士如此表示。
但相比头部厂商,本土企业在高端产品方面较为落后,亟需在制造工艺及设计领域进行技术提升。国内CIS厂商仍需推动技术、制造、人才储备等资源要素的高端化,提升市场竞争力与行业话语权。