2.車載攝像頭產業鏈分析

2.1 產業鏈結構圖

      站在CMOS芯片以及鏡頭廠商的角度，車載攝像頭的整個產業鏈可梳理為：

      - 上游：光學鏡片、濾光片、保護膜以及晶圓等原材料廠商

      - 中游：鏡頭、膠合材料、串行器芯片、PMIC芯片、CMOS芯片、計算處理芯片等廠商

      - 下游：攝像頭模組供應商和系統集成商

      - 下下游：主機廠

2.2 上游產業分析

       車載鏡頭的上游企業主要包括：光學鏡片、濾光片和保護膜的生產制造企業，他們的主要業務為原材料加工，并分別制成鏡片、濾光片、保護膜等基礎組件；CMOS芯片、計算處理芯片、PMIC芯片、串行器芯片上游的原材料是硅晶圓。

2.2.1光學鏡片

1）基礎介紹

      光學鏡片按材質可分為：塑料鏡片和玻璃鏡片。

      塑料鏡片膨脹系數大，耐磨性和耐熱性差。在惡劣環境下，鏡片容易變形，影響成像質量。優點是鏡片重量輕、價格便宜。綜合考慮性能和成本，車載鏡頭廠商通常采用塑料鏡片和玻璃鏡片混合的形式，做成玻塑混合鏡頭。

      玻璃鏡片具有透光率高、耐熱和耐磨性強等優點，但成本較高，且量產難度大。

圖表11. 玻璃鏡片和塑料鏡片特點對比

信息來源：公開資料整理

      光學鏡片按形狀又可分為：球面鏡片和非球面鏡片。當前，車載鏡頭所使用的塑料鏡片的形狀基本都是非球面；對于玻璃鏡片，球面和非球面兩種類型，車載鏡頭都在應用。

      球面鏡片：設計簡單，但光學性能較差，存在像差問題，即從鏡片中央射入的光線與鏡片邊緣射入光線的焦點不一致，進而導致成像模糊。多枚鏡片組合使用可以減小像差。

       非球面鏡片：精度要求高，工藝復雜，但成像效果佳，可消除像差問題，即通過改變鏡片的曲率，使光線匯聚到固定焦點。

      非球面塑料鏡片采用注塑成型工藝，非球面玻璃鏡片是采用熱模壓工藝進行生產。目前，國內具備車載攝像頭非球面玻璃鏡片生產能力的企業有：舜宇光學、聯創電子、藍特光學等。

2）主流企業分布

       主流的光學鏡片廠商主要集中在中國以及日韓等國家。

       日韓：亞洲光學（韓國）、關東辰美（日本）等；

       臺灣：大立光電、玉晶光電等；

       國內：舜宇光學、歐菲光、聯創電子、晶華光學、宇瞳光學、富蘭光學、藍思旺、瑞豐光電、中潤光學、三景科技、瑞鼎光電、藍思光電、新旭光學、寧波峰梅等。

2.2.2 紅外截止濾光片（IR Filter）

1）基礎介紹

      紅外截止濾光片（IRCF）利用精密光學鍍膜技術在白玻璃、藍玻璃或樹脂片等光學基板上交替鍍上高低折射率的光學膜，從而允許可見光波段（400~700nm）的光線透過，紅外光線被截止，從而消除紅外光對成像的影響，進而提高圖像色彩還原度，使其更接近人眼看到的效果。

圖表12. 紅外截止濾光片工作原理

信息來源：公眾號-博頓光電

      紅外濾光片基板材質主要有三類：白玻璃、藍玻璃和樹脂材料。

      其中，以白玻璃和樹脂材料為基板的濾光片屬于反射式濾光片，它是通過在基板表面鍍IR膜來有效反射紅外線和部分其它光線，但容易出現被反射光的二次成像，形成光暈和鬼影現象。因此，使用這兩種材質制成的紅外截止濾光片一般應用在低像素攝像頭。

      以藍玻璃為基板的濾光片屬于吸收式濾光片。藍玻璃本身是一種特殊的光學吸收型材料，玻璃中的銅離子對紅外線有吸收作用，且不存在較大反射，避免因光線在鏡片組件中進行反射、折射而形成鬼影和光斑的現象發生。以藍玻璃為基板的紅外截止濾光片一般應用于高像素攝像頭。

2）主流企業分布

      紅外濾光片的生產廠商主要集中在日韓以及中國地區。

      日韓：旭硝子、大真空、日本電波、田中技研、奧托侖等；

      中國：歐菲光、水晶光電、五方光電、晶極光電等。

2.2.3保護膜

1）基礎介紹

      車載光學鏡頭通常由4~7片鏡片組成。光線進入鏡頭通過多層鏡片時，會發生多次的反射和折射，不僅會導致光線量的損失，最后還可能導致眩光和鬼影。通過在鏡片上鍍保護膜，可以增加鏡片表面光線的穿透量，盡量減少光線的反射和折射，避免眩光及鬼影現象的產生。

      當前，先進鍍膜技術有：SWC亞波長結構鍍膜和ASC空氣球形鍍膜。

圖表13. 兩類先進鍍膜技術原理示意圖

信息來源：公眾號-薄膜材料前沿

• SWC（亞波長結構鍍膜）：鏡頭表面形成大量小于可見光波長的楔形顯微結構，該結構能夠持續改變折射率，從而消除折射率突然改變的邊界，實現比蒸氣鍍膜更理想的抑制反射效果。

• ASC（空氣球形鍍膜）：鍍膜層可以分成上下兩部分——下層為傳統蒸汽鍍膜層，上層為在圖層內部注入低折射率氣泡的低折射率層。在低折射率層有規律地平鋪著小于可見光直徑數十納米的微小空氣球，能夠有效抑制光線的反射。

2）主流企業分布

      保護膜企業主要是以國外主，包括3M、LG、耐司、蔡司等；國內主要是水晶光電、天津海泰環保等企業。

2.3 中游產業分析

2.3.1 CMOS圖像傳感器

1）基礎介紹

      CMOS圖像傳感器是攝像頭的核心部件，負責把從鏡頭傳輸過來的光信號轉換為電信號。從結構上看，它一般包含：微透鏡、彩色濾光片（CF）、金屬排線和光電二極管（PD）等幾個重要組成部分。按技術架構的不同，CMOS圖像傳感器可劃分為：前照式（FSI）、背照式（BSI）、堆棧式（Stack）三大類型。堆棧式結構是在背照式架構基礎上的改良方案，它將感光元件層分離出來作為上層，將線路層向下集成到另一塊板上，再將二者堆疊起來，形成堆棧結構。目前，車載CMOS圖像傳感器多采用背照式（BSI）技術架構。

圖表14. 兩種不同類型的CMOS：前照式（FSI）和背照式（BSI）

圖表15. CMOS圖像傳感器核心技術指標

信息來源：公開資料整理

      CMOS圖像傳感器快門曝光模式主要有兩種：卷簾曝光（Rolling Shutter）和全局曝光（Global Shutter）。

      卷簾曝光（RS）：在曝光開始時，感光組件會逐行或逐列進行掃描并曝光，直至感光組件上所有像素點都完成曝光為止，但是每行或每列之間的曝光存在一定的時間差。

      全局曝光（GS）：在曝光開始時，感光組件上所有的像素點在同一時間開始曝光，曝光結束后，光線收集電路自動切斷，也就是說所有像素點之間的曝光沒有時間差，同一時間曝光整幅場景。

圖表16. 兩種曝光方式特點對比

信息來源：公開資料整理

      卷簾模式成本相對較低，且能夠實現較高的動態范圍。目前行車輔助攝像頭（前視/側視/后視）、泊車輔助攝像頭（環視/倒車后視）和CMS攝像頭等艙外應用主要采用卷簾曝光模式；

      DMS和OMS等艙內應用的攝像頭多采用全局曝光模式。因為艙內攝像頭需要能夠迅速捕捉眨眼等快動態信息，但動態范圍要求相對不高，所以多選用全局曝光模式。

2）CMOS芯片商業運作模式

      CMOS芯片商業運作模式主要可分為：IDM、Fab-lite 和Fabless 三種模式；其中，IDM 模式是主流，Fabless 模式更靈活。根據Garner報告數據顯示，在CMOS芯片領域中，IDM 模式占比超過80%。

圖表17. CMOS芯片三種不同的商業運作模式

信息來源：公開資料整理

3）主流企業分布

      在車載CMOS市場，安森美占據龍頭地位。根據Yole發布的圖表顯示，2022年，排名第一的安森美市場占有率為40%；排名在第二位的是豪威科技，市場占有率為26%，前兩家企業占了整個市場2/3的份額。車載CMOS芯片的主流企業主要分布在歐美、中國以及日韓等。

       歐美：安森美、ST意法半導體等；

       中國：豪威、思特威、格科微、比亞迪半導體等；

       日韓：索尼、三星、派視爾、SK海力士等。

4）發展趨勢

      - 分辨率越來越高：車載攝像頭正從成像應用延伸到感知應用，尤其是應用在行車ADAS場景中的前視攝像頭，不僅需要能夠識別和探測到更遠距離的車輛和行人等目標物體，而且還要能夠捕捉到更多的細節信息，進而才能為智能駕駛系統提供更精確的感知數據。

      - CMOS像素尺寸逐漸變?。?/span>通過設計更高密度的模擬電路、數字電路，以及搭配使用更高水平的封裝技術，通過“小像素”的方式來達成更高的分辨率目標或者更小的CMOS靶面尺寸。

      - 高動態范圍（HDR）：在車輛快速行駛時，ADAS行車攝像頭需要能夠在復雜且實時快速變化的光線條件下快速識別出明暗細節，并準確捕獲圖像，比如夜間行駛、駛出隧道等場景。

      - CMOS與ISP二合一：相比于在模組中集成獨立ISP芯片的形式，CMOS芯片上集成ISP模塊的形式有助于攝像頭小型化和輕量化，同時具有低延時、擴展兼容性及可配置能力強等特點。缺點在于ISP的處理能力偏弱。

2.3.2光學鏡頭

1）基礎介紹

      光學鏡頭通常由多片鏡片構成，按鏡片的材質可分為三種類型：塑膠鏡頭、玻塑混合鏡頭和玻璃鏡頭。由于車載鏡頭有高耐用性和高穩定性等要求，故車載鏡頭通常會選用玻塑混合鏡頭或玻璃鏡頭。

      目前前視和側視、后視（行車）以及CMS類鏡頭大多采用6~7片玻璃鏡片。通常采用1~3片非球面玻璃鏡片，其余選用球面玻璃鏡片。具體數量由鏡頭的應用及需求決定。

       環視、倒車后視以及艙內攝像頭所用鏡頭大多采用5~6片玻塑混合鏡片，即非球面塑料鏡片和球面玻璃鏡片混合搭配。通常會用到3~4片非球面塑料鏡片，其余采用球面玻璃鏡片，具體數量也是由鏡頭的應用和需求決定。

2）車載鏡頭重要參考指標

      鏡頭作為車載攝像頭的核心元件，其核心參數指標為：

       - 光學指標：焦距、光圈、視場角、分辨率、相對照度和畸變；

       - 環境信賴指標：溫飄，防水，抗振等。

圖表18. 車載鏡頭核心參考指標

信息來源：公開資料整理

3)主流企業分布

      從全球分布來看，車載鏡頭廠商主要集中在中國、日本以及韓國等亞洲國家。

圖表19. 全球主要車載鏡頭企業

信息來源：公開資料整理

4) 發展趨勢

• 車載鏡頭逐漸標準化：對于任何硬件產品，只要發展成熟到一定程度，自然會逐漸的標準化。對于下游的模組廠商而言，他們可直接選用標準的鏡頭去使用，既縮短了開發周期，又節省成本。

• 玻塑混合類鏡頭的比例會逐漸提升：現在車載攝像頭越來越高清化，為了滿足高可靠性要求，目前對于ADAS類攝像頭通常會選用玻璃鏡頭，但是隨著產品的迭代和技術能力的提升，玻塑混合鏡頭的可靠性也會獲得較大的提升。未來，在一些要求相對不太高的場景中，高性價比的玻塑混合類鏡頭會被廣泛應用。

• 車載鏡頭產品認證周期不斷縮短：隨著產品的標準化和工藝技術成熟度的提升，車載鏡頭的認證速度也在不斷加快。從最開始的3年慢慢縮短到2年，現在1年就可以完成，更成熟的車載鏡頭產品甚至幾個月內可以完成認證。

2.3.3 膠合材料

1）基礎介紹

      車載攝像頭模組封裝中使用的膠合材料主要為 UV 膠（Ultraviolet Rays）。它是一種需要通過紫外線光照射進行固化的膠粘劑，大致可分為熱固化粘合劑、雙重固化粘合劑、快速固化膠粘劑三種類型。

圖表20. 車載攝像頭模組封裝主要用膠點及用膠類型

信息來源：公開資料整理

2）主流企業分布

      目前UV膠合材料廠商眾多，市場競爭較為激烈，主流廠商主要分布在歐美和日本，比如歐美的漢高、道康寧、陶氏杜邦、巴斯夫、3M等企業；日本的日東、日本精工、愛普生等企業。

      國內UV膠合材料廠商有上海昀通電子科技有限公司（AVENTK）、上海漢司實業有限公司、深圳市天翔科技有限公司等。

2.4 下游產業分析

2.4.1 車載攝像頭模組

1）基礎介紹

      車載攝像頭模組由鏡頭、CMOS圖像傳感器、PMIC芯片、串行器芯片、連接器、外殼體等硬件組裝而成。車載攝像頭模組廠商的工作一般包括攝像頭結構設計、硬件設計（原理圖設計、PCB設計、結構框圖設計等）、ISP調校和模組生產（AA制造流程、可靠性驗證等）等。

      其中，結構設計和硬件設計決定了車載攝像頭模組產品的性能和功能，ISP的調校決定了圖像的輸出質量。通過ISP參數調整使得輸出的圖像滿足不同應用、不同客戶的差異化需求。AA制造流程是確保鏡頭與CMOS圖像傳感器精準組裝的核心，將會影響攝像頭最終的測試良率，是整個模組組裝環節中品質保障的最重要一步。

圖表21. AA制造流程示意圖

信息來源：艾利光科技

2）主流企業分布

      國內供應車載攝像頭模組廠商主要可分為三種類型：傳統Tier1、具有光學背景的攝像頭模組企業以及從手機領域跨入到汽車領域的攝像頭模組廠商。

      光學背景的模組廠商：舜宇智領、歐菲車聯、殷創科技、華銳捷等；

      國際Tier1：麥格納、大陸、博世、采埃孚、法雷奧、電裝等；

      國內Tier1：德賽西威、經緯恒潤、豪恩汽電、華陽通用、同致電子、?？灯?、智華科技、縱目科技、福瑞泰克等；

      手機攝像頭模組跨行企業：丘鈦科技、三贏興、信利國際、合力泰等。

3）發展趨勢

      功能安全要求逐步提升

      目前，以成像應用為主的環視攝像頭對功能安全的要求偏低。前視和側視等ADAS行車應用的攝像頭模組對功能安全的要求較高，通常需要達到ASILB。對于攝像頭模組硬件本身來講，它功能安全的要求是各種異常情況的檢測，比如，能夠自動檢測像素壞點，以及丟幀的檢測。功能安全要求的提升意味著對硬件規格會提高，成本要增加。 

       封裝工藝逐漸升級

       隨著車載攝像頭模組不斷地向高清化、小型化趨勢發展，車攝像頭模組封裝工藝也在逐步升級。目前，車載攝像頭模組還是以CSP封裝模式為主，即通過表面貼裝（SMT）工藝將芯片貼裝在模組基板上。綜合技術需求和成本因素的考量，對于5MP及以上的高分辨率攝像頭，車載攝像頭模組廠商會逐步采用通過金屬線綁定將芯片貼裝在模組基板上的COB封裝技術。

轉自焉知汽車