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图像处理芯片潜力无限 中国表现如何?
栏目:平台快讯 发布时间:2024-10-25
 IM电竞IM电竞我们平时说的百万像素(Mega Pixels,缩写为MP)是指有“一百万个像素”,通常用于表达相机的分辨率。例如,我们说一个摄像头有1200

  IM电竞IM电竞我们平时说的百万像素(Mega Pixels,缩写为MP)是指有“一百万个像素”,通常用于表达相机的分辨率。例如,我们说一个摄像头有1200万像素分辨率,拍摄出的最高像素图片一行大约4000个像素,一列大约3000个像素,合计约为4000×3000=12,000 ,000 像素,即12MP。现在主流电视一般支持1080P片源。

  转换为电信号的过程。在数字摄像的过程中,外面的光通过透镜打到传感器芯片,传感器芯片把图像分解成百上千万个像素,传感器测量每个像素的色彩与亮度,并把它转化为数字信号作为代号,例如“010101010……”。这样,实际图像就变成一系列数字的集合。由于原始图片尺寸通常很大,为了传输方便,视频处理芯片再对其继续进行压缩编码等处理,以方便传输储存等。摄像处理流程:

  随着后来CMOS成像技术不断提升,CIS借其低功耗、体积小、高帧数(有利于拍摄动态影像)等优势,逐步在民用消费电子等领域占领市场,而CCD则由于图像质量有优势,在专业领域如在卫星、医疗等领域仍有一席之地,但已经逐步丢失大部分市场份额。

  芯片作为最高端的电子元器件,一直是靠技术迭代驱动,而CIS又是属于芯片中相对高端的一类产品,故此一直是得技术者得天下,且龙头效应愈发明显。索尼公司凭借在摄像领域强大的技术储备与领先程度,近几年一直处于龙头地位而且在CIS市场份额一直在扩大,从2015年的38%上升到2016年的42%。CIS主要分为传统(前照式)CIS、背照式(Back-illuminated)CIS。

  传统的前照式CIS光线射入后依次经过片上透镜、彩色滤光片、金属线路最后光线才被光电二极管接收。由于金属线路会对光线产生影响,最后被光点二极管吸收的光只有80%或者更少,折旧影响了图像质量。

  改变了架构,把金属线路与光电二极管位置调换,让光线依次经过片上透镜、彩色滤光片、光电二极管。这样减少金属线路对管线的干扰,从而增加进光量,减少噪度,对于光线不足场景有比较明显效果。Sony公司平衡了量产工艺与成本的问题,于2009年将背照式CIS商用化。

  在背照式CIS的基础上,各家公司纷纷开发新的技术:2013年,为了解决相邻像素模块互相干扰问题,

  开发了ISOCELL技术,在相邻像素模块中间插入金属隔离层,这样每个像素模块可以吸收更多光线,大幅度提高图像质量。随后三星在ISOCELL基础上推出升级版ISOCELL Plus,把金属隔离层改成日本

  提供的特殊材料,进一步减少金属对于光线的干扰,可以将感光度提升15%。目前ISOCELL PLUS技术主要应用在大像素产品上,例如分辨率20MP以上的传感器。

  2017年,在背照式CIS之后索尼发明了业界第一款三层堆叠式stacked CIS。这款传感器在传统堆叠式传感器的感光层(光电二极管)与金属线路之间增加了一层DRAM存储层。增加DRAM存储层用来临时存储数据,作用类比计算机的内存,可以整体提高数据读写速度,对于高速动态物体的抓拍有很好的效果。

  。传统的CIS需要一行一行读取传输感光模块,这就造成了图像焦面扭曲。索尼新产品在传统感光层下面平铺一层ADC层,可以同时读取感光模块,完美的解决了图像扭曲问题。在感光层与ADC之间,用铜-铜Cu-Cu连接,在一款传感器中最多用了300万个铜-铜连接器。

  。半导体制造方面也需要有足够的工艺水平来配合设计的构想,故此索尼与三星在CIS方面都是

  通过技术方面的不断探索,索尼与三星逐步占领了CIS市场份额前两位,目前两个巨头市场份额超过60%。2.2 CIS市场概况

  ,详情请看2.3节。CIS市场集中度较高,龙头(索尼)份额进一步加大。2016年前四大公司占有全球76%的市场份额,

  (12%)、安森半导体(6%)。前几大厂的侧重点各不一样,索尼与三星主要是消费电子应用占主导,安森半导体则在汽车电子有优势。2.3 下游需求仍将保持旺盛

  过去十年,对于CIS最大的拉动莫过于智能手机的普及。未来十年,我们认为多摄像头手机、无人驾驶汽车、安防、医疗、机器人等行业应用占比将逐步升高,继续拉动下游需求。

  虽然智能手机出货量已经趋于稳定,但是双摄甚至多摄摄手机再一次拉动了CIS的需求。目前配备双摄的主要是2000元以上手机。根据第三方数据,2017年全球双摄手机渗透率达到了8%-10%,我们估计未来3年有望达到50%渗透率甚至更高。即绝大部分2000元机以及相当比例千元机会标配双摄。仅此一项,按年出货15亿部手机计算,未来三年即可额外拉动7亿颗CIS需求

  2018年华为已经率先推出搭配3摄的P20 Pro旗舰手机。而国外厂商Light已经推出配备9个摄像头的原型机。在智能手机创新不足的情况下,摄像头是为数不多可以做文章的突破口。

  3D感测是未来人机交互的重要入口之一。根据AMS公司预测,2017年3D感测市场规模为1亿欧元,未来5年3D感测市场CAGR=44%,2022年将达到8亿欧元。目前由于成本与技术的原因,大部分3D sensing 应用在工业领域。随着产品技术的不断发展,未来4年电子/汽车/工业领域CAGR分别为74%/45%/13%。到2022年预计超过60%的下游应用在消费电子领域。

  。2017年全球车载摄像头出货量约为1.2亿台,汽车产量约为9700万辆,平均全球每台车装备摄像头数目约为1.23个。随着各个国家对于交通安全的重视(例如美国要求在2018年5月开始所有新产轿车必须装备后视摄像头,到2019年范围扩大到所有卡车与公交车)以及ADAS的渗透率提升,未来 车均摄像头数目有望持续增加。

  综上所述,我们预测了对于CIS拉动最大的三架马车:即智能手机多摄、3D 感测、无人驾驶汽车(前装市场),对于CIS的需求未来三年将达到34亿、39亿、45亿颗,YoY分别为12%、15%、15%。

  目前估计全球视频处理芯片市场规模约为30亿美金,其中安防领域5亿美金左右。预计到2022年整体将达到55亿美金,4年CAGR约为16%,其中汽车占比最高(74%),将达到41亿美金;安防占比其次(20%),将达到11亿美金。

  安防领域,我们估计2017年全球网络摄像机芯片出货量达到1亿台左右,其中专业安防占70%,消费级安防占30%,估计未来安防市场CAGR=15%,到2022年预计网络摄像芯片整体数目将达到2.01亿台。

  例如,现在视频芯片普遍从H.264编码格式升级到H.265编码方式。相比H.264,H.265只需原先H.264编码的一半带宽即可传输相同质量的视频,同样存储方面也会节省一半的空间。

  在个人消费领域,消费者会随时把视频从终端传到智能手机或者社交网站分享,而在专业领域,视频会被传输到云端储存、分析。

  具有计算机视觉模块的视频处理芯片将会逐步占领主流市场,目标领域是边缘端。把计算机视觉处理能力放在边缘端可以1)降低减少带宽需求2)降低云端存储成本3)加快反应时间

  从传感器尺寸、有效像素、帧率等三个主要参数看,索尼仍然在CIS领域领先全球。例如索尼2018年7月最新发布的IMX586具有业界最高水平的 4800 万像素,并且传感器尺寸为 1/2 英寸,在高达4800万像素图像下,仍然可以达到每秒30帧的水平,性能相当强悍。三星与豪威

  CSEL(应用于3D感测核心部件)、电视投影仪芯片、OLED等。其多次发布革命性CIS技术,如3D堆叠(具体见2.1节),牢牢占据摄像领域高端市场。

  2018年7月14日,韦尔股份公告拟以现金收购北京豪威1.97%的股权,本次收购价格预计为人民币2.6-3.0亿元,我们预期以后韦尔会提高其持股。

  中国资本收购豪威,有助于补中国在CIS领域的空白。被收购前,豪威是属于CIS第一集团,市占率仅次于索尼、三星。从豪威专利数量也可以看出豪威的技术储备,而且在国外的专利数量(我们分析主要是中国)已经超过美国本土。如果中方资本能够利用好豪威的技术储备,背靠中国的大市场,豪威在中国半导体的产业链中将占有重要一环。

  安霸新产品C2主要卖点在于配备神经网络(DNN)的计算机视觉功能,可以在边缘端领域自动识别物体;被英特尔收购的Movidius

  富瀚微在高清视频处理方面颇又有竞争力,已经成功进入国内一流安防市场,并且积极进行汽车前装领域的验证。华为海思——专业安防芯片领域市占率超过50%

  海思半导体作为中国大陆半导体设计公司龙头,2017年营收达到387亿人民币,同比增长27.7%.海思已经深耕半导体行业20多年,有超过200种芯片和专利数量超过5000。在以智能手机代表的移动通信领域,海思麒麟系列芯片已经成功跻身国际一线芯片行列,无论是从处理器速度、基带(全网通模式,上\下行)、工艺制程等参数均不输于国外一线大厂。

  安全性与系统开发迭代速度角度看都有较大优势的。2)掌握未来发展的入口:人工智能。未来安防向着智能化方向发展。而华为已经率先在自家芯片试验人工智能模块,例如应用于旗舰机Mate10的麒麟970芯片。虽然麒麟970的人工智能功能不是很明显,可以看做是一次试水,我们更期待今年发布麒麟980芯片在人工智能方面的表现,但是这个证明华为已经在未来科技入口处开始布局,并且是从芯片、软件、系统、产品全方位布局,可以推断华为会将人工智能应用从智能手机

  A 股为数不多的安防芯片优质标的。公司成立于2004年,是国内最早进入安防视频监控相关领域的企业之一,公司主要产品为安防视频监控多媒体处理芯片。其中,图像信号处理(ISP)芯片产品种类覆盖度高,2016年模拟摄像机ISP芯片市场份额超过60%;网络摄像机芯片(IPC SoC)的市场份额由于与安防巨头海康威视的深度合作得以快速提升,2017年度IPC SoC 芯片在安防领域实现从零到一的增长。

  1)逐步向汽车前装市场渗透。公司现在已经有1颗芯片进入国内主流厂商前装验证环节,目标是360度环视系统。

  公司一直在走“小而美”路线。深耕晶圆级封装技术,相对于同行业,毛利率净利率一直领先三大封测厂。

  摩尔精英是领先的芯片设计加速器,重构半导体基础设施,让中国没有难做的芯片。主营业务包括“芯片设计服务、流片封测服务、人才服务、孵化服务”。覆盖半导体产业链1500多家芯片设计企业和50万工程师,掌握集成电路精准大数据。目前员工200人且快速增长中,在上海、硅谷、南京、北京、深圳、西安、成都、合肥、广州等地有分支机构和员工。