车载摄像头是新能源汽车的眼睛,图像传感器则是车载摄像头里技术和价值最高的核心器件。智能驾驶级别越高,车载摄像头需求数量越多,从最早的用于后视的1个摄像头,到环视的4个摄像头,从用于ADAS前视的1个摄像头,到车上周边用于辅助驾驶的7~8个摄像头,另外还有舱内监控包含驾驶员监控和乘客监控的摄像头等,一个L2+的汽车配备11个以上的摄像头是非常普遍的,有的车企甚至采用高达18个摄像头,而L4级别以视觉为主的方案中多达20多个摄像头。下图1里特斯拉成本65美元的三目摄像头用的3颗CIS芯片来自安森美,采埃孚成本165美元的则来自豪威。

图1、特斯拉和采埃孚摄像头对比(图源:System Plus)
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图1、特斯拉和采埃孚摄像头对比(图源:System Plus)

根据Yole数据显示,2023年全球汽车摄像头市场规模已达57亿美元,其中汽车图像传感器市场规模达到了23亿美元,汽车镜头市场规模17亿美元。预计2027年单车摄像头用量有望达到20颗,在汽车图像传感器市场,美国的安森美继续保持龙头地位,市场份额占比在33%以上,中国的豪威集团是榜眼,日本的索尼是探花。车载传感器当前以CIS(CMOS图像传感器)为主流,另一种CCD几乎可以忽略不计。

图2、全球汽车摄像头市场规模(图源:Yole)
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图2、全球汽车摄像头市场规模(图源:Yole)

这篇文章我们盘点一下汽车电子CIS品牌及其产品。

1、安森美

安森美的830万像素AR0823AT和300万像素AR0341AT是车规级图像传感器,采用了Hyperlux技术,拥有2.1µm超级曝光像素,具备行业领先的150dB HDR LFM性能以及增强的图像质量。凭借卓越的HDR性能,Hyperlux能够提供色彩鲜艳、锐利且充满细节的图像,由于其极其稳定且不受温度或光照条件变化影响的特性,这为更高安全性的设计奠定了基础。这使得单个摄像头可以支持多种应用(如视觉和感知),并且能够更好地进行物体探测。Hyperlux像素技术无需自动曝光控制操作,可显著减少依赖于场景的关键汽车系统中的延迟,从而实现更快、更安全的数据收集和决策。

图3、安森美CIS(图源:安森美)
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图3、安森美CIS(图源:安森美)

2、豪威

豪威的500万像素CMOS图像传感器OX05D10,采用TheiaCel™技术,该产品可在不牺牲图像质量的前提下提供业界领先的LED闪烁抑制(LFM)功能。OX05D10图像传感器非常适合需要高动态范围(HDR)、低光性能和LFM功能的汽车应用场景。

图4、豪威OX05D10(图源:豪威)
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图4、豪威OX05D10(图源:豪威)

豪威不断革新,已经迭代了四代工艺,依次是OmniPixel®3-HS、OmniBSI™、OmniBSI™-2、PureCel®Plus,像素尺寸由原来的4.2μm发展到2.1μm。豪威的ASIL C全系列解决方案包括OX08D10、OX08B40、OX03F10和OX03C10等多款产品,涵盖了ADAS/AD、环后视等多个应用领域。同时,豪威集团还提供了ASIL B全系列解决方案,如OX05B1S、OX03J10、OX03D4C和OX01F等。针对舱外(泊车辅助、行车辅助、CMS)和舱内(DMS、OMS)等细分应用场景,豪威提供相对应的CMOS图像传感器解决方案,产品线涵盖1.3MP/1.7MP/2MP/3MP/8MP等不同规格。

图5、豪威OX08D10(图源:豪威)
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图5、豪威OX08D10(图源:豪威)

3、索尼

索尼的1742万像素CMOS图像传感器IMX735,该传感器大小为1/1.17英寸,最大支持3AD 45fps或4AD 40fps的帧率。该产品采用索尼专有的的像素结构和独特的曝光方式,提升了饱和照度范围,即使同时采用HDR和LED闪烁抑制功能,也能实现106dB的宽动态范围。IMX735与传统的CMOS不同,采用逐列水平输出信号的方式,更容易与激光雷达同步,这对于前视摄像头+前视激光雷达的配置来说,可提高整个自动驾驶系统的检测和识别能力。

图6、索尼IMX735(图源:索尼)
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图6、索尼IMX735(图源:索尼)

4、三星

三星的车载图像传感器包括ISOCELL Auto 1H1、ISOCELL Auto 3B6和ISOCELL Auto 4AC等。ISOCELL Auto 1H1是专为提高ADAS/AD安全性而设计的单曝光HDR图像传感器,拥有830万像素和120dB HDR,采用深沟隔离技术,为下一代汽车的像素革新提供了强大支持。ISOCELL Auto 1H1采用专为汽车图像传感器设计的独特像素结构CornerPixel™,能够在高对比度环境中可靠地感知更多信息,减少闪烁,让驾驶员能够获得清晰的环视路况。ISOCELL Auto 3B6和ISOCELL Auto 4AC分别适用于高性能SVM摄像头和SVM/RVM摄像头,具备120dB HDR和LED闪烁抑制功能,可满足各种光照条件下的安全驾驶需求。

图7、三星ISOCELL Auto 1H1(图源:三星半导体)
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图7、三星ISOCELL Auto 1H1(图源:三星半导体)

5、思特威

思特威的130万像素车规级图像传感器SC130AT,凭借更大的靶面尺寸(3.75μm),SC130AT能够在低光照条件下捕捉更多的光线,提高图像的亮度并减少杂乱噪点。该背照式(BSI)图像传感器集卓越的夜视成像性能、出色的高动态范围(HDR)功能、升级的自研Raw域算法于一体,SC130AT符合AEC-Q100 Grade 2等级要求,可凭借出色的图像品质赋能高端车载环视影像应用。

图8、思特威SC130AT(图源:思特威)
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图8、思特威SC130AT(图源:思特威)

思特威的500万像素车规级RGB-IR全局快门图像传感器SC533AT,该背照式全局快门图像传感器搭载先进的SmartGS®-2 Plus技术,集高分辨率、高快门效率、低噪声、卓越的色彩表现、优异的近红外灵敏度五大性能优势于一身,为高端驾驶员监控系统(DMS)、乘客监控系统(OMS)带来了更精确、可靠的舱内视觉感知能力。作为思特威Automotive Sensor (AT) Series系列全新力作,SC533AT符合AEC-Q100 Grade 2及功能安全ISO 26262 ASIL B等级要求,以高性能和高可靠性推动更高级别的智能驾驶发展。

图9、思特威SC533AT(图源:思特威)
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图9、思特威SC533AT(图源:思特威)

思特威已发布了11款车规级图像传感器产品,涵盖影像类、ADAS感知类、舱内应用三大系列,分辨率覆盖100-800万像素,基本实现车载应用的全场景覆盖。

6、意法半导体

意法半导体的全局快门图像传感器VB56G4A,充分利用背照式3D堆叠(BSI-3D) 图像传感器先进制造技术。与第一代DMS常用的传统前照式(FSI)传感器相比,背照式解决方案的感光更灵敏,尺寸更小,可靠性更高,让驾驶员监控安全系统经济又可靠。该传感器的量子效率(QE)很高,在940nm近红外波长达到27%,线性动态范围高达60dB,因此可以用一个简单的低功率的不可见光LED发射管为传感器提供充足的光源。在白天或夜间驾驶以及在明亮或阴暗条件下,可见光谱之外成像还可以确保图像传感器的光谱响应一致性。该传感器的高量子效率结合仅2.6µm的像素尺寸,有助于降低总功耗和摄像头尺寸。此外,集成的自动曝光控制功能可以最大限度地减少系统与传感器的交互,降低传感器的使用难度,简化应用软件设计。

图10、意法半导体DMS传感器(图源:ST)
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图10、意法半导体DMS传感器(图源:ST)

意法半导体的VB1940、VD1940是具有卷帘快门和全局快门模式的510万像素汽车级图像传感器,可实现NIR和RGB的全图像分辨率和性能。在卷帘快门模式下,VB1940、VD1940通过MIPI CSI-2接口,将短曝光和长曝光结合起来,产生单个HDR彩色帧输出。此外,用户还可以激活将RGB NIR模式转换为RGGB格式的功能。RGGB格式与任何标准汽车ECU(电子控制单元)都兼容。在全局快门模式下,RGB像素将NIR图像放大到全分辨率。通过独立显示NIR和RGB像素,可实现NIR信息的创新应用。

7、派视尔

派视尔的230万像素CMOS图像传感器PK5210K,具有高动态范围的1/2.7英寸。它是一个拜尔传感器,有效像素阵列为1960(宽)×1120(高)。PK5210K可以通过MIPI串行接口或DVP(数字视频并行)12位接口生成10位RGB原始Bayer数据,最大帧率为30FPS。片上传感器的功能可以通过I2C接口控制,适用于车载后视应用。

图11、派视尔PK5210K(图源:小森智能)
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图11、派视尔PK5210K(图源:小森智能)

8、比亚迪半导体

比亚迪半导体的BF3063CS是一款单芯片输出方案,采用3.6μm的像素尺寸,集成了公司最新一代的ISP算法和DAC模块,内部集成ISP、TV Encoder和多段多色可调的Overlay,支持标准的PAL/NTSC 制式的信号输出。内置了倒车参考线,支持三段多色可调,极大的简化了汽车后视应用的开发,针对汽车应用还加强了其在低光环境下的成像亮度。产品主要应用于后装汽车后视摄像头。

图12、比亚迪半导体BF3063CS
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图12、比亚迪半导体BF3063CS

比亚迪半导体的BF3149IM是国内首款130万像素星光级车规图像传感器芯片,图像输出清晰、锐利,色彩鲜艳,120db的宽动态范围,超高的灵敏度,使产品达到星光级夜视效果,-40°~125°宽温度范围更适合于车载应用,普遍应用于倒车影像、全景影像、行车记录、ADAS智能辅助驾驶等。

图13、比亚迪半导体BF3149IM
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图13、比亚迪半导体BF3149IM

比亚迪半导体已成功开发车规级BSI 1080P、960P图像传感器。未来车载摄像头芯片将向高清、高速和智能方向发展,探索和丰富图像传感器芯片在汽车领域的应用场景。

9、锐思智芯

锐思智芯的ALPIX-Eiger™搭载独创的Hybrid Vision™ 融合视觉专利技术,达到800万像素分辨率和1.89μm×1.89μm像素尺寸。作为一款主要针对高端成像应用的融合式视觉传感器,在专利化的芯片架构和像素设计基础上,引入先进的3D堆叠和BSI背照式工艺,融合了事件传感器和图像传感器的优势,支持同步输出高质量图像信号和事件信号,可实现图像去模糊、HDR、慢动作、智能触发,并为DMS、SLAM、ADAS等场景升级蓄力,在智能汽车领域应用前景广阔。

图14、锐思智芯ALPIX-Eiger
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图14、锐思智芯ALPIX-Eiger

10、元视芯

元视芯的MAT Series系列CMOS图像传感器,将覆盖1.3MP(型号:MAT130),3MP(型号:MAT330),8MP,14+MP等各分辨率,可应用于电子后视镜、360°全景成像、高级辅助驾驶(ADAS)等车载应用领域。在自研的超低噪声及功耗读取电路、独有的MTSEx高动态HDR等技术的加持下,为智能车载应用提供低功耗、高感光度、高动态范围、高帧率的车规图像传感器。

图15、元视芯CIS
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图15、元视芯CIS

11、晶相光电

晶相光电的JX-A05是一款1/2.7英寸、3.0µm、90fps@12bit的车规级200万像素图像传感器。JX-A05拥有三段曝光HDR 30fps技术,实现高达120dB的高动态范围。汽车在夜间行驶复杂多变恶劣的光线环境下,JX-A05拥有优异的夜视全彩成像性能。JX-A05具有大尺寸像素设计、低噪声、高灵敏度,适用于倒车后视摄像头、360°全景环视、行车记录仪、智能车载摄像头等车载前装应用领域。

图16、晶相光电JX-A05
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图16、晶相光电JX-A05

12、微光集电

微光集电的MIA1301图像传感器采用aCSP-36封装,3um×3um像素尺寸的优化设计,支持1280x960@30fps的10bit DCG+VS,动态范围120dB,适应不同光照条件和应用需求。该传感器尺寸仅为4.644mm×4.217mm,这种小型化设计使得传感器易于集成到空间受限的车载系统中,同时保持了高性能。HDR技术的加入,显著提升了MIA1301在各种光照条件下的成像质量,尤其是在动态变化的环境中,驾驶员能够获得可靠、全面的视觉信息,提升驾驶安全性。

图17、微光集电MIA1301
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图17、微光集电MIA1301

13、格科微

格科微的图像传感器产品主要覆盖后装的行车记录仪、360度环视、后拉、DMS等。满足AEC-Q100的车规级前装产品计划在2024年量产。2022年汽车CIS实现2亿元后装市场收入,车规认证完成后有望迅速进入汽车前装CIS市场。

每一款进入汽车电子前装市场的图像传感器,首先得通过国际汽车电子协会(Automotive Electronics Council,简称AEC)的车规验证标准AEC-Q103(传感器),AEC-Q系列认证完成全部测试,平均最低时间也需要大概6个月左右。其次ASIL 等级评估是 ISO 26262标准对 E/E 系统进行功能安全评判时非常重要的步骤之一,主要从严重度 S、暴露度 E 和可控性 C 三个维度进行具体评估,根据综合得分可将 ASIL 划分为 ASIL-A、B、C、D 四个等级,其中 ASIL D 是安全保障的最严苛等级。汽车半导体严苛的AEC-Q 检测标准和ASIL认证,除了耗时较长成本也不低,能劝退不少想要闯入的CMOS图像传感器原厂。

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