环境感知传感器是汽车之“眼”,是未来无人驾驶智能感知系统的基础。环境感知传感器是在汽车安全技术从被动安全向主动安全演进的过程中产生的。环境感知传感器捕捉外界信息并提供给汽车计算机系统用于规划决策,主要包括激光雷达、车载摄像头、毫米波雷达、超声波雷达等,是汽车之“眼”,是未来无人驾驶智能感知系统的基础。
1、前景分析
在科技发展、政策支持等方面的推动下,汽车产业电动化、网联化、智能化、共享化的“四化”趋势已初步显现,在自动驾驶的目标驱动下,单个汽车环境感知传感器使用数量呈上升趋势。2021年中国汽车市场总销量为2627.5万辆、同比增长3.81%,其中乘用车2148.2万辆、同比增长6.45%,新能源车352.1万辆、同比增长157.01%。据中国汽车工业协会预计,2025年中国汽车总销量有望达到3000万辆,其中新能源车销量有望达到900万辆。自动驾驶的目标驱动与汽车市场销量兴旺的趋势使汽车传感器市场具备放量的先决条件。
随着驾驶自动化水平升级,单车搭载的环境感知传感器的数量持续增加。L0向L2级的自动驾驶发展主要是使汽车具备更多的ADAS(advanced driver assistance system,高级驾驶辅助系统)功能以实现更多驾驶辅助场景,需安装车载摄像头、超声波雷达、毫米波雷达。L2步入L3级的方式目前有两种:1)“弱硬件强算法”的视觉方案,硬件上车载摄像头+毫米波雷达的搭配、不配备激光雷达;2)“强硬件弱算法”的激光雷达方案,硬件上配备车载摄像头+毫米波雷达+激光雷达。L3向L5级别的发展或需配置更多的车身感知传感器以实现完全自动驾驶。当下部分车企的自动驾驶技术已从L2升级至L3级,实现了在自动驾驶场景中从“人主导、车辅助”发展到“车主导、人辅助”的过渡,而目前市场中的多数汽车依然处在L2级以下。
2、车载摄像头:受益于汽车行业高景气度,CIS和车载镜头有望持续扩张
车载摄像头以感光成像的方式为ADAS功能提供输入。车载摄像头是监控汽车内外环境、将光学信号转换成电信号并呈现图像以辅助驾驶员行驶的设备,通常分为单目摄像头、双目摄像头、广角摄像头,安装在汽车的前视、环视、后视、侧视、内置等各个部位。摄像头的主要功能是感知外界环境,为碰撞预警、行人检测等ADAS功能实现提供视频信号输入。
(1)市场规模
受益于汽车智能化发展自2017年以来车载摄像头市场在数量和规模上呈现上升趋势,据OFweek数据,2017年至2020年中国车载摄像头市场出货量从1690万颗增长至4263万颗,CAGR为36.13%,市场规模从25亿元增长至57亿元,CAGR为31.62%,市场规模化效应已显现。
(2)产业链
车载摄像头主要由镜头组、图像传感器(CIS)、数字图像信号处理(DSP)组成,其中CIS成本占比最高。
上游分为光学镜片、滤光片、保护膜、晶圆等。其中“光学镜片+滤光片+保护膜”是镜头组的上游;晶圆是CMOS和DSP芯片的上游。
中游包括图像传感器、模组封装、镜头组、胶合材料与图像信号处理器,其中图像传感器的成本占比可达50%,模组封装和镜头组占比分别为25%、14%。图像传感器是车载摄像头核心技术。
镜头组、胶合材料、图像传感器经封装构成镜头模组,镜头模组将光电信号传递至DSP进行图像信号处理;DSP将模拟信号转化为数字信号,并与镜头模组封装集成,形成下游终端系统。
1)CIS是手机、汽车等领域的主流图像传感器
我们知道,图像传感器的最大应用市场在智能手机领域。随着智能手机市场趋于饱和,图像传感器芯片厂商也开始转战蓬勃兴起的智能汽车市场。汽车智能化的发展,对摄像头需求量剧增,预计2025年中国市场乘用车摄像头搭载量将超过1亿颗。巨大的需求也带动了汽车图像传感器的增长,并衍生出更多细分市场。
据ICV TANK 预测,汽车用CIS的市场规模将在2027年达到74亿美元。
按应用场景,汽车CIS可以细分为三类:ADAS用CIS、座舱用CIS、图像用CIS(主要用于人眼看,如环视后视)。根据Yole预测,到2026年,ADAS用CIS将达到1亿片,汽车图像用CIS(如环视后视)将达到1.82亿片,座舱用CIS将达到0.82亿片。一般最新的ADAS用CIS已经达到800万像素,动态范围开始达到140 dB,如下图所示:
部分ADAS用CIS参数对比表
来源:佐思汽研《2022年汽车图像传感器(CIS)芯片产业研究报告》
座舱用CIS一般帧率较高(60fps以上),往往采用全局快门,集成化技术使得驾驶员监控和乘员监控系统无需两个摄像头,只需一个摄像头就能有效运行。
环视后视类(图像类)CIS一般在100-300万像素,动态范围多数在120 dB,少数达到140 dB。
2)受益于车载镜头需求增长,车载镜头市场有望持续扩张
光学镜头是光学成像系统中的必备组件,直接影响成像质量和算法实现效果。根据镜片特性光学镜头主要分为塑胶镜头、玻璃镜头、玻璃塑胶混合镜头,其中玻璃塑胶混合镜头折射率高、光学性能稳定,多用于汽车领域作为车载镜头。
据TSR,2018-2022年全球光学镜头市场收入有望从59.16亿美元增长至88亿美元,其中车载镜头营业收入有望达到16.13亿美元;2017-2022年全球车载镜头出货量有望从11738.4万件增长至23468.9万件。
(3)相关公司
(4)竞争格局
海外企业把持传感器、模组等高价值量领域,国内厂商在车载镜头领域份额领先。图像传感器方面按照出货量、销售额两个口径分别统计,2020年,索尼、三星、豪威科技、格科微、SK海力士占据全球CIS业务的主要市场份额,中国厂商已具备国际化的实力;据安森美,其在汽车CMOS图像传感的全球市场市占率达到60%、在ADAS领域市占率达80%,在全球市场居主导地位。车载镜头方面,国内厂商凭借成本以及响应优势,在全球具备一定的领先地位,其中舜宇光学2020年全球市场份额排第一。
(5)未来展望
ADAS加速渗透下车载摄像头有望量价齐升。L2及以下等级的汽车普遍搭载不超过8颗摄像头,L3搭载8-12颗,L4、L5搭载12颗甚至更多数量的摄像头。目前市场中智能汽车的渗透度不高并且普遍处于L0-L2级,摄像头的单车搭载数量普遍较低。2021年至2022年ADAS功能加速普及,随着多种L3级车型的乘用车上市并交付,智能驾驶逐渐从L2向L3迈进,单车搭载摄像头数量有望增加。未来L4、L5成为主流车型后,单车摄像头的平均数量有望进一步提升。伴随自动驾驶化不断升级,车载摄像头在像素、探测距离等方面的技术需求提高,技术工艺有望迭代升级。根据前瞻经济学人,2020年中国车载摄像头市场规模较去年增长21.28%,高于同期出货量14.87%的增速,预计车载摄像头的单颗价值有望持续上升。
高像素CIS有望在汽车上普及。在2015年之前,车载CIS主要用于倒车影像与行车记录仪,对像素要求不高,普遍在30-72万之间;2015年之后,随着自动驾驶、ADAS技术的兴起,单个汽车摄像头的安装数量不断增加,同时在高灵敏度、高动态范围、消除LED闪光等性能上有了更高的需求,价值量不断提升。考虑蔚来ET7搭载11颗800万像素高清摄像头,未来高像素的CIS有望在汽车上普及。