CIS作為攝像頭核心部件，對光線感知與圖像質(zhì)量起關(guān)鍵作用

CIS（CMOS Image Sensor，即CMOS 圖像傳感器）是攝像頭模組的核心元器件，對攝像頭的光線感知和圖像質(zhì)量起到了關(guān)鍵的影響。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，CIS占據(jù)單個(gè)車載攝像頭的成本達(dá)52%。

CIS主要采用感光單元陣列和輔助控制電路獲取對象景物的亮度和色彩信號，并通過復(fù)雜的信號處理和圖像處理技術(shù)輸出數(shù)字化的圖像信息。CIS芯片根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可分為前照式結(jié)構(gòu)（FSI）和背照式結(jié)構(gòu)（BSI）兩種類型。

前照式結(jié)構(gòu)是CIS芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要優(yōu)勢是工藝簡單，成本低廉，但在制備高性能CIS方面存在一定局限性。前照式結(jié)構(gòu)自上而下分別是微鏡、濾色片、金屬電路層以及光電二極管，其中光電二極管是真正發(fā)生光電效應(yīng)的感光部分。由于金屬的透光率有限且會(huì)反光，光在通過金屬電路層后，到達(dá)光電二極管僅有70%左右，同時(shí)反射光也會(huì)串?dāng)_到旁邊像素以致顏色失真。

前照式結(jié)構(gòu)與背照式結(jié)構(gòu)CIS

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背照式結(jié)構(gòu)通過將金屬電路層移至光電二極管后面，可改善以上前照式結(jié)構(gòu)的缺陷，避免光線因?yàn)殡娐穼拥恼趽鹾头瓷鋷頁p失，具有高感光度、像素串?dāng)_低、高成像品質(zhì)、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，但其相較前照式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝難度較大且成本較高。

而根據(jù)快門曝光發(fā)式不同，CIS又可被分為卷簾快門（RS）和全局快門（GS）。

卷簾快門是感光單元從上至下逐行實(shí)現(xiàn)感光，其優(yōu)點(diǎn)是任何時(shí)候只捕捉少量的圖像數(shù)據(jù)，簡化了數(shù)據(jù)處理和傳輸，RS CIS尺寸可以更小，成本更低，但在快速移動(dòng)的場景中，畫面容易失真或模糊，因此更適用于遠(yuǎn)距離拍攝靜態(tài)或緩慢移動(dòng)的對象。

全局快門是所有的感光單元同時(shí)實(shí)現(xiàn)感光，通常 GS CIS相較RS CIS 尺寸更大、更感光，是高速攝影等場景下最佳的快門方式，但其成本較高且且最大幀率可能低于類似的卷簾快門傳感器，特別是具有高分辨率的傳感器。

手機(jī)市場低迷，車載CIS成關(guān)注熱點(diǎn)

2021年以來，受宏觀經(jīng)濟(jì)下行，疫情對供應(yīng)鏈的巨大沖擊，手機(jī)產(chǎn)品創(chuàng)新亮點(diǎn)不足，用戶換機(jī)周期普遍延長等多重因素影響，智能手機(jī)市場表現(xiàn)低迷，手機(jī)CIS面臨較大下行壓力。據(jù)群智咨詢數(shù)據(jù)顯示，2021年全球手機(jī)CIS出貨量約為53.7億顆，同比下滑約11.8%。

消費(fèi)市場的疲態(tài)，讓更多的目光投向了車載CIS的成長潛力。攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等傳感器是輔助駕駛（ADAS）與自動(dòng)駕駛（AD）感知層的關(guān)鍵器件，其中搭載CIS的各類型車載攝像頭可用于實(shí)現(xiàn)預(yù)警、全景泊車、盲點(diǎn)監(jiān)測和疲勞提醒等ADAS功能。

車載攝像頭類型及功能特點(diǎn)

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相較消費(fèi)端CIS，車載CIS技術(shù)相通，但路線不同，綜合需求更加多樣化。手機(jī)CIS主要用于拍攝，偏重人眼的視覺感受。車載CIS除了用于倒車影像、行車記錄之外，還用在機(jī)器視覺所需的ADAS與AD，自動(dòng)駕駛的感知系統(tǒng)利用圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行物體識別，計(jì)算距離、速度等信息，再傳遞給控制系統(tǒng)進(jìn)行操作。

考慮到ADAS攝像頭特殊的使用環(huán)境，如低光照、高速運(yùn)動(dòng)、震動(dòng)、雨霧、高溫、光線劇烈變化等，車載CIS產(chǎn)生了一些特殊需求，如高動(dòng)態(tài)范圍（一般在 100dB 以上），使車輛在進(jìn)出隧道等環(huán)境快速變化時(shí)能夠呈現(xiàn)良好的成像品質(zhì)；耐高溫，能夠應(yīng)對高溫天氣的連續(xù)工作；LED閃爍抑制，避免道路上LED燈工作時(shí)形成的圖像有缺失、閃爍等，保證車載CIS精準(zhǔn)識別交通信號；強(qiáng)大的低光照成像性能，滿足夜間開車的成像需求；全局快門技術(shù)，改善高速運(yùn)動(dòng)對象的變形問題。

ADAS加速市場滲透與高階化發(fā)展并行，車載CIS迎來十年黃金發(fā)展期

我國將自動(dòng)駕駛分為五個(gè)階段，分別是輔助駕駛階段（DA）、部分自動(dòng)駕駛階段（PA）、有條件自動(dòng)駕駛階段（CA）、高度自動(dòng)駕駛階段（HA）和完全自動(dòng)駕駛階段（FA）。2020年發(fā)布的《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線圖2.0》中提出：

到2025年，PA、CA級智能網(wǎng)聯(lián)汽車市場份額超過50%，HA級智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)限定區(qū)域和特定場景商業(yè)化應(yīng)用；

到2030年，PA、CA級智能網(wǎng)聯(lián)汽車市場份額超過70%，HA級智能網(wǎng)聯(lián)汽車市場份額達(dá)到20%，并在高速公路廣泛應(yīng)用、在部分城市道路規(guī)模化應(yīng)用；

到2035年，中國方案智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)和產(chǎn)業(yè)體系全面建成、產(chǎn)業(yè)生態(tài)健全完善，整車智能化水平顯著提升，HA級智能網(wǎng)聯(lián)汽車大規(guī)模應(yīng)用。

未來我國自動(dòng)駕駛發(fā)展目標(biāo)

來源：《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線圖2.0》

根據(jù) Yole 預(yù)測，至2031年全球運(yùn)營車輛中 49%將配置 ADAS功能，相較2021年12.3%滲透率顯著提升，預(yù)計(jì)到2050年ADAS滲透率將達(dá)到95%。

全球ADAS持續(xù)滲透

來源：YOLE

ADAS持續(xù)向高階化發(fā)展，推動(dòng)攝像頭單車搭載量提升。受軟硬件成熟度、法規(guī)、用戶接受度等限制，L2級別ADAS短期內(nèi)仍為主流，L2+、L2++逐步替代L0-L2是主要趨勢，單車攝像頭配置數(shù)量也隨之提升，從原先的1~2顆提升至10余顆。

自動(dòng)駕駛級別發(fā)展趨勢

來源：YOLE

車載CIS使用場景及需求數(shù)量

來源：韋爾股份

近兩年國內(nèi)自主品牌較為激進(jìn)，推出的眾多車型都搭載了10顆以上攝像頭，比如蔚來ET5/ET7 11顆、小鵬P5/P7 14顆、吉利極氪001 15顆。隨著未來ADAS由L2級別向L3/L4/L5發(fā)展，單車攝像頭搭載量將進(jìn)一步提升。根據(jù) Yole數(shù)據(jù)，L3 級別隨著前視 ADAS 攝像頭升級為多目攝像頭，引入駕駛員監(jiān)控、側(cè)視、e-mirror 等，攝像頭總數(shù)量將達(dá)到 20 個(gè)。

近年來電動(dòng)車型搭載攝像頭數(shù)量及特點(diǎn)

來源：DT新材料整理

自動(dòng)駕駛級別與攝像頭搭載量

來源：YOLE

汽車智能化不斷深入，ADAS攝像頭像素升級將大幅提升車載CIS價(jià)值量。隨著汽車智能化不斷深入，自動(dòng)駕駛級別的提升，功能和應(yīng)用場景的擴(kuò)展，車載攝像頭從最開始的30萬像素升級到100多萬像素，又發(fā)展到現(xiàn)在的200萬像素，甚至很多車企，如蔚來、吉利、長城等，都已開始采用800萬像素?cái)z像頭，以滿足對更遠(yuǎn)目標(biāo)的準(zhǔn)確識別和監(jiān)測，這也直接帶動(dòng)了車載CIS ASP的持續(xù)提升。

單車攝像頭性能、搭載量和ASP迎來大幅提升，推動(dòng)了車載CIS市場快速發(fā)展。據(jù)Frost&Sullivan統(tǒng)計(jì)，2020年全球汽車電子領(lǐng)域CIS的出貨量和銷售額分別為4.0億顆和20.2億美元，預(yù)計(jì)到2025年汽車電子CIS出貨量和銷售額將達(dá)到9.5億顆和53.3億美元，年復(fù)合增長率將達(dá)到18.89%和21.42%，而中國車載攝像頭的市場規(guī)模可以從2021年的76.3億元增長到2025年的231.6億元，年均復(fù)合增長率達(dá)32.0%。

審核編輯 ：李倩