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传感器芯片研究:车载传感器进入技术迭代周期,芯片国产化机遇到来

时间:2022-3-18 10:42:00
摘要: 汽车传感器芯片,可以为自动驾驶汽车获取外部环境数据,提升自动驾驶的安全性,是自动驾驶汽车不可或缺的部分。随着自动驾驶等级的提高,车辆对传感器芯片需求量会不断攀升,同时对产品的性能要求也越来越高。

汽车传感器芯片,可以为自动驾驶汽车获取外部环境数据,提升自动驾驶的安全性,是自动驾驶汽车不可或缺的部分。随着自动驾驶等级的提高,车辆对传感器芯片需求量会不断攀升,同时对产品的性能要求也越来越高。

车载摄像头需求快速增长,国内外生产商竞逐车用CIS市场


自动驾驶技术快速发展,车用摄像头数量逐渐提升,自动驾驶等级越高,对摄像头的需求量越大,目前各主机厂都在积极部署L3/L4级别自动驾驶车型量产,车载CIS芯片需求空间巨大。

部分车型车载摄像头需求量

来源:佐思汽研《2022年汽车传感器芯片产业研究报告》

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山猫体育直播市占率也在不断提升。

索尼:2015年切入车载CIS领域,已量产IMX490,IMX324等车用CIS。英伟达在2021年推出的DRIVE Hyperion 8.1平台可能采用索尼的两款CIS,IMX728用于前视摄像头;IMX623用于鱼眼摄像头。

除了CIS,索尼也切入了激光雷达芯片市场。2022年上半年索尼计划推出应用于汽车激光雷达的SPADToF式距离传感器IMX459 1/2.9型(对角线6.25毫米)。该传感器采用堆栈式结构,背照式SPAD像素芯片(上)和搭载测距处理电路的逻辑芯片(下)之间通过Cu-Cu连接实现各个像素的导通。

三星:2021年7月,三星推出车载ISOCELL Auto 4AC图像传感器,该产品1.2MP组件尺寸为1/3.7 英寸,其所使用的CornerPixel技术会在一个像素区内嵌入两个光电二极管。其中一个3.0μm的大像素会被用于暗光成像,还有一个1.0μm小像素则是用来在明亮环境中拍摄。

ISOCELL Auto 4AC应用

来源:三星

近两年CIS一直处于缺货状态,且还将持续一段时间。面对外资企业缺芯,产品涨价等问题,中国本土企业迎来发展机遇。

韦尔股份(豪威山猫体育直播):2022年国际消费电子展上,豪威山猫体育直播首次演示了 800 万像素汽车前视摄像头系统,系统采用新一代 OX08B40CMOS图像传感器,由赛灵思 MPSoC 和 Motovis IP 协助打造,将助力豪威山猫体育直播冲击800万像素高端市场,与安森美展开竞争。

豪威山猫体育直播 800 万像素汽车前视摄像头系统

来源:网络

思特威:2021年底,思特威推出了面向车载应用的集成了ISP和TX功能的三合一图像传感器SC101AP,该传感器光学尺寸为1/4.2英寸,像素尺寸为2.9μm。支持分辨率为1MP,每秒30帧的影像录制与拍摄。新产品的感光度提升了53%,量子效率提升了31%。同时,思特威2022年将发布多款车用产品,800万像素的ADAS产品也在研发中,计划2023年实现量产。

思特威图像传感器SC101AP

来源:思特威

格科微:车用CIS产品已应用于行车记录仪,360度环视,座舱监控。
技术发展趋势方面:CIS和ISP芯片都是车用摄像头的重要芯片,ISP负责将CIS传来的图像信号进行分析处理,ISP二合一车规级CMOS图像传感器正逐渐成为市场主流。豪威山猫体育直播的OX03D SoC 集成CMOS和ISP SoC;思特威的片上ISP二合一图像传感器SC120AT,可对RAW图数据进行优化处理并输出优质的YUV 422格式视频影像。

4D毫米波雷达兴起,产品迭代周期开启,芯片市场格局有望重塑

目前,毫米波雷达芯片供应商主要来自国外,市场份额基本被NXP,英飞凌,TI等占据。随着自动驾驶的不断发展,高分辨率雷达,4D毫米波雷达应运而生,毫米波雷达芯片正式进入技术迭代周期,国产厂商可能迎来“弯道超车”机会,市场格局将出现一定变化。

汽车毫米波雷达芯片市场竞争格局

来源:佐思汽研《2022年汽车传感器芯片产业研究报告》

01,传统毫米波雷达芯片厂商推进技术升级,产品降本

传统芯片厂是毫米波雷达芯片市场的主力军,尤其是在4D毫米波雷达芯片市场上,目前市场上的4D毫米波雷达绝大部分都是采用TI的芯片方案。

近两年,传统芯片厂商在积极提升产品性能,并进一步寻求成本的控制,致力于为更多雷达厂提供标准化的产品方案。

恩智浦:2020年发布的首款专用16nm的成像雷达处理器S32R45将于2022年上半年量产,S32R45实现64倍标准处理器的计算性能,应用超分辨率雷达软件算法实现小于1度的角度分辨率,同时应用高级MIMO波形设计支持多个天线通道同时工作,从而实现雷达传感器性能的提升。

S32R45雷达处理器是公司第6代汽车雷达芯片组系列中的旗舰产品,主要面向高级别自动驾驶技术,与TEF82xx收发器组成NXP新一代成像雷达解决方案。

德州仪器:2022年1月推出的新产品AWR2944适用于角雷达和远距离雷达,AWR2944的尺寸比现有的毫米波雷达传感器小约30%,分辨率比现有的毫米波雷达传感器高约33%,可在探测距离比之前远40%的条件下感知迎面驶来的车辆。

02,国产毫米波雷达芯片厂商企业加快技术布局

本土厂商在毫米波雷达芯片市场上处于劣势,但随着产品技术的迭代,国产厂商也在趁势追赶,积极部署芯片技术。
加特兰微电子:2021年10月推出汽车毫米波雷达芯片新产品——Alps-Mini系列产品,达到车规标准,满足AEC-Q100及功能安全ISO 26262 ASIL-B等级要求。在上一代的基础上增加的网络安全单元,尺寸缩小40%,成本节省超20%。

润积电:2021年8月推出77GHz毫米波雷达芯片RF77TR34,采用RFCMOS工艺,集成了收发机(3T4R),PLL,VCO等,预计2022年向客户提供评估样品。

03,汽车Tier 1开始切入上游毫米波雷达芯片市场

大部分传统的毫米波雷达Tier1厂商主要是采用第三方芯片,近两年Tier1也开始寻求改变,希望能通过芯片自主化实现产品的差异化竞争。

博世:2021年与芯片晶圆代工厂GlobalFoundries达成合作,共同开发用于自动驾驶的雷达芯片。博世会采用格芯的22FDX射频解决方案,工作频率更高,探测目标更远,比目前主流的低频雷达芯片准确性更高。

Tier 1拥有自己独特的技术和核心知识产权(IP)将有利于提升自身竞争力。

激光雷达已实现装车量产,芯片进入快速降本通道


目前,量产车型中对激光雷达的需求较小,成本高是激光雷达上车的主要难点之一。对于降低成本,芯片化是有效的方式之一;此外芯片自主化也可以有效降低生产成本并形成差异化竞争。

01,片上激光雷达

将激光器,探测器,光束导向,数据处理全部集成到一颗芯片上,形成片上激光雷达,既可以有效缩小产品尺寸,还能进一步降低成本。

洛微山猫体育直播:2021年9月推出新一代FMCW OE和OPA OE产品,这两款芯片光引擎将会应用于洛微山猫体育直播硅光芯片级FMCW 4D LiDAR产品中。

第二代FMCW SoC芯片相比第一代芯片,并行的FMCW计算单元数目提高4倍,高达128通道,此外芯片上同时集成其他关键的光信号处理单元,是目前集成度最高的硅光芯片之一。

02,汽车Tier 1厂商布局上游激光雷达芯片产业

目前,华为,英伟达,禾赛山猫体育直播,Ouster等激光雷达Tier1厂都在积极布局芯片业务,通过投资芯片厂商或自研芯片,打通激光雷达产业链。

Ouster:自研激光雷达芯片,2021年10月推出L2X芯片,使得公司的激光雷达性能成功翻倍。此外Ouster还于2021年10月收购了Sense Photonics,扩充了激光雷达芯片产品线。

华为:积极部署激光雷达产业链,通过旗下哈勃投资了纵慧芯光,南京芯视界等芯片企业,部署了VCSEL,SPAD等芯片技术。此外,华为分别于2012年,2013年收购了英国光子集成公司CIP,比利时硅光技术开发商Caliopa 两家公司,确保了其在光芯片领域的自研能力,提前进行了硅光芯片级FMCW技术布局。

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