摄像头被称为汽车的“眼睛”,是实现高水平自动驾驶不可缺少的一部分。据中国行业研究报告网统计,2016年全球汽车摄像头出货量约为4019万台,2020年将达到8277万台,复合年增长率为19.8%。
车载摄像头模块主要由光学成像系统(镜头)、图像传感器和ISP图像处理器三部分组成。IC Insights认为,自动车辆技术的不断进步将加速车载图像传感器的增长,特别是CMOS图像传感器(CIS)市场。CIS具有光敏性和动态性的优点,可以有效地识别黑暗环境中的不同物体,识别亮度差异较大环境中的亮暗场景。再加上成本优势,CIS已经成为车载摄像头的主流。
根据IC insights 2016的报告数据,2016年全球图像传感器市场规模约为116亿美元,预计到2021年将达到170亿美元,CAGR为10.3%。根据郭进证券研究所发布的数据,预计到2021年,车内CIS在所有应用中的比重将从2015年的3%上升到14%,是增幅最大的下游应用。同时,市场调节机构Counterpoint认为,2023年对车载CIS的需求预计将翻倍至2.3亿,复合年增长率为19%。全球所有分析师都对车载CIS的未来持乐观态度。
CIS是一种典型的固态成像传感器,通常由图像传感单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等组成。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分和读出。虽然结构和原理简单,但CIS是一个门槛高、技术壁垒高的行业。得益于之前国内资本的疯狂并购,虽然车载CIS的大部分市场由美国、日本、韩国等发达国家的厂商主导,但中国资本收购的豪科技也占有一定的市场份额。
车辆信息系统的主要参与者
从目前的市场情况来看,车内CIS市场将是未来BIG4厂商的竞争对手,分别是安塞尔米半导体、豪威科技、索尼和三星。这四家公司中,安塞尔米半导体和豪威尔科技长期部署在车辆CIS市场,并取得了不错的成绩,占据市场前两位;索尼是全球CIS市场的龙头企业,拥有绝对的技术优势;三星在全球CIS市场排名仅次于索尼,得益于自身工厂生产能力的高度自由度,对车辆CIS虎视眈眈。
安森美半导体拥有“半个国家”
根据市场调研机构Yole Développement的统计,2017年,安塞尔米半导体在汽车CIS市场的份额达到43%,远超排名第二的豪威尔科技。得益于汽车相机市场的高速增长和上述更全面的产品线,安塞尔米半导体在汽车CIS中的市场份额仍在扩大。根据安塞尔美半导体官方工作人员的描述,该公司在车辆CIS中的市场份额已经超过50%。
这一成就归功于安塞尔米半导体的三次前瞻性战略收购。
2011年2月27日,安塞尔米半导体以3140万美元完成了对赛普拉斯CMOS图像传感器业务单元的收购。2014年4月30日,安塞尔米半导体以9200万美元现金收购了图像传感器设备制造商TRUESENSE。这两项收购使安森美半导体巩固了其在汽车CIS市场的领先地位,并扩大了其人才库。
2014年,阿森松半导体以约4亿美元收购了阿普蒂娜成像公司。安塞尔米半导体总裁兼首席执行官基思·杰克逊(Keith Jackson)当时表示,收购Aptina Imaging使安塞尔米半导体在将战略目标扩展到汽车、工业和智能手机等终端市场方面向前迈出了一步。
目前安塞尔米半导体官网上的CIS产品有155种,总销售额占CIS市场的6%,但在整车CIS市场中仍占50%以上。另外,目前安塞尔米半导体是唯一能提供100/200/800万像素板载CIS元器件的公司。随着未来汽车CIS吸引更多玩家的进一步爆发,安塞尔米半导体能否承受老对手豪厄尔和“新对手”三星、索尼的冲击,值得关注。
郝伟科技受到双方的攻击
Omnivision (OV)成立于1995年,专门开发高度集成的CMOS成像技术。豪科技最初是美国企业的半导体企业。2015年接受中国私募股权财团(成员包括清新华创投资管理有限公司、中信资本控股有限公司、金石投资有限公司)私有化收购,成交价格约19亿美元。目前,它是北京郝伟的主要商业实体。从统计数据来看,豪科技目前在全球CIS市场排名第三,市场份额为11%。
豪科技较早进入车辆图像传感器,并于2007年推出第一款HDR-SOC传感器。在汽车CIS市场,豪科技目前仅次于安塞尔米半导体。
豪科技的优势是技术专利储备稀缺,而且由于其中国背景,可以借中国汽车行业更多的市场优势。然而,豪科技不得不面对它受到双方攻击的局面。目前在全球市场,索尼和三星的份额越来越大,其他厂商的生存空越来越小。豪科技在汽车CIS市场上没有安塞尔米半导体的主导地位,需要被竞争对手小心煮开。
独联体霸主索尼“跨界”
索尼的CIS产品是目前日本半导体行业最具竞争力的产品,可以说是日本半导体最后的荣耀。根据Yole的统计,2017年CIS市场达到139亿美元,仅索尼一家就占据了42%的市场份额,这说明索尼CIS在非汽车领域有很强的统治力。
但索尼CIS虽然强大,但收入主要来自便携产品、消费产品和计算产品。在汽车CIS市场,索尼只是挑战者,不是冠军。据《日本经济新闻》(Nihon Keizai Shimbun)此前报道,索尼将在未来三个财年(截至2021年3月)投资6000亿日元,重点发展智能手机和汽车图像传感器等半导体业务。由此可见,索尼这种“双管齐下”的公司,并不想错过自动驾驶时代CIS的爆发。
其实早在2015年底,索尼就开始布局车辆CIS了。2015年12月,索尼重组负责电子零部件业务的集团,新设“汽车业务”、“模块业务”、“产品开发业务”三个部门。考虑到电子零部件业务的主要产品是CIS,索尼扩大汽车CIS市场份额的意图不言而喻。
2017年,随着相机成为高端汽车的标配,ADAS和自动驾驶日趋激烈,索尼决定进一步增加这个市场。2017年,索尼发布了IMX324,这是当时业界分辨率最高的1/1.7英寸堆叠式CMOS传感器,用于高级驾驶辅助系统的前视传感器摄像头。官方数据显示,该产品在技术上领先于当时的竞争对手,显示了索尼在CIS方面的强大技术实力。
统计显示,索尼目前占车载CIS市场的份额不到10%,落后于安塞尔米半导体和豪威尔科技。但业内人士认为,索尼在汽车市场进展相对缓慢的主要原因是,其主要消费产品(包括智能手机和相机)占据了其大部分产能。目前,车载CIS消耗的8英寸晶圆继续缺货。从上游材料制造商的行动来看,没有解决办法。所以索尼想把技术优势释放给板载市场,直到12寸晶圆省下来。
三星不愿意成为“追逐者”
和索尼类似,三星也是车内CIS领域的“追逐者”。根据研究机构的统计报告,三星在全球CIS市场份额中仅次于索尼,以20%的市场份额排名第二。根据TSR发布的数据,索尼和三星在移动CIS中的比例从2016年的56.3%上升到2017年的61.8%(索尼31.5%,三星30.3%)。据韩国业界相关人士介绍,目前三星在全球移动CIS市场的市场份额已经超过30%。考虑到未来不断增长的市场需求,华成11生产线转产CIS后,三星会考虑其他生产线转产CIS,扩大CIS在非移动领域的市场份额,其中汽车CIS的优先级更高。
2018年,三星正式成立传感器事业部,负责三星大规模集成电路事业部CIS图像传感器业务,系统大规模集成电路开发办公室负责人朴永仁担任组长。移动设备目前是CIS传感器的最大市场,但在未来几年,自动车辆和安全监控市场对CIS图像传感器的需求将继续增长。三星不想一直排在索尼之后,所以“变道超车”是个好办法。
索尼和三星都在用堆叠式3层CIS攻击市场。堆叠3层CIS就是把传感器、逻辑电路、DRAM堆叠成一个产品,可以加快图像处理速度。目前只有索尼和三星将这项技术商业化。但是,这并不意味着三星拥有和索尼一样的绝对技术优势。索尼已经成为高端CIS市场的主导公司,苹果、华为甚至三星的高端旗舰手机都在使用索尼的CIS。三星的优势在于产能自由。如果三星未来靠更多产能生产CIS来扩大汽车市场份额,对安盛半导体和豪威尔科技来说都不是好消息。
其他玩家介绍
除了上述四大厂商的核心战场,面对汽车CIS的巨大市场机遇,还有其他急于尝试的CIS厂商,包括国内厂商格克威、韦斯特等。我们来看看这些玩家的情况。
意法半导体
意法半导体(ST)集团成立于1988年6月,由意大利SGS微电子公司和法国汤姆逊半导体公司合并而成。2017年意法半导体实现净利润83.5亿美元,可见企业实力不差。在2017年CIS市场份额的统计中,意法半导体以5%的市场份额排名第四。
在汽车CIS市场,意法半导体的优势在于其在汽车半导体领域的领先地位。据统计,意法半导体是世界第五大汽车半导体制造商。随着车内CIS市场的爆发,意法半导体势必要精简更多的资源。
日本松下公司
松下早期叫国民,1986年逐渐改为松下,2008年10月1日起全部统一为松下。松下在2017年全球CIS市场份额排名第六,占比3%。与索尼的崛起不同,松下在走下坡路,其核心业务家电行业问题频发。质量控制使市场对它失去了信任。除此之外,日本厂商一直比较慢,松下在车辆CIS市场上也应该起到“边缘化”的作用。
普通法规
佳能成立于1937年,是日本生产视频和信息产品的全球领先综合集团。其核心业务包括个人产品、办公设备和工业设备。2016年下半年,由于相机市场持续下滑,佳能相机的CIS业务已经无法靠集团部门的订单维持,于是决定对外开放CIS销售,优先考虑机器人和汽车相关厂商。佳能的CIS市场份额逐年下降,从2015年的5%下降到2017年的3%。虽然已经切入汽车的CIS市场,但是从目前的效果来看并不理想。
SK Hynix
Hynix是最初的现代记忆,2001年更名为Hynix。2012年被韩国财团SK收购,正式更名为SK Hynix。SK Hynix在CIS中的份额也在下降。由于公司专注于内存产品,CIS市场从2015年的第六位上升到2017年的第八位。SK Hynix在CIS市场的退步,与其战略有关。2016年SK Hynix将DRAM从利川M10生产线移到M14生产线时,M10生产线的空闲置并没有让公司下定决心扩大CIS市场份额。如果想在1300万像素以上的高像素产品上盈利,只能用12寸的晶圆,显然不如DRAM有诱惑力。2017年年中,SK Hynix下定决心要进攻CIS市场,但起点低,难以进入核心战场。
智能感知(智能感知)
公司成立于2011年8月,业务范围包括R&D、半导体芯片的生产和销售以及集成电路领域的技术开发。史迪威于2014年推出首款产品(130万像素高清CIS芯片),自此受到业界的关注。2018年7月,Stevie发布了全球首款基于BSI(背照式)像素工艺的商用级30万像素Global Shutter CMOS图像传感器——SC 031 GS;2019年1月,Stevie发布了最新的400万像素1/3英寸CMOS图像传感器-SC4238。可见Stevie在CIS方面进步很快。然而,由于豪科技对国内市场的重视,两家公司开始了一场专利权保护战,这对史蒂夫来说并不是一件好事。目前公司在安防领域处于领先地位,主要服务Hikvision和大华,也在积极部署车辆CIS市场。
格克威
格科威成立于2003年,经营范围是设计、开发和销售高品质的具有成本优势的CMOS图像传感器芯片。2004年2月,格克威推出了中国首款0.25微米CMOS图像传感器,工艺10万像素,这是一个历史性的突破。目前各科威的主要市场是移动终端,但是市场份额在下降。根据TSR的数据,格科威在移动CIS中的市场份额从2016年的11.3%下降到2017年的10.2%。面对索尼和三星的压迫,立足中低端市场的格克威转向汽车CIS市场是一个不错的选择。
西伯利亚
思比克是由归国留学生创办的国家级高新技术企业,专业从事CMOS图像传感器芯片的设计、生产和销售。根据官网公布的应用范围,斯派克已经开始布局汽车市场。目前,思比克的产品主要供应给大型手机ODM厂商、深圳中小模块厂商和海外厂商,产品多为低端产品。未来希望穗能在车辆CIS上有所突破。
比亚迪股份有限公司
比亚迪是中国汽车品牌,成立于1995年,主要生产商用车和家用车以及电池。作为汽车制造商,比亚迪也在开发自己的CIS。2003年前后,比亚迪通过比亚迪微电子参与集成电路和功率器件的开发,其芯片矩阵已经初具规模。比亚迪的CIS类似于它的电池、材料等业务,都是对外销售,现在正在享受全球CIS涨价带来的好处。
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在板载CIS市场,考虑到目前的产能问题和板载市场长期的验证和置换,安塞尔米半导体的领先地位将持续一段时间,通过集聚效应进一步扩大市场优势的可能性非常大。从位置安排来看,豪威尔科技虽然排在第二位,但很难对安塞尔米半导体产生很大影响。总体来说,安塞尔米半导体未来在车辆CIS市场的竞争对手很可能是索尼或者三星,一个有技术优势,一个有轻微的技术优势,还有产能自由的优势。
从产品分布来看,国内CIS厂商还是有国内半导体厂商的“通病”,混在低端市场,几乎没有竞争力。未来借助国内替代的态势和国产车崛起的“地理优势”,国内厂商有望在车辆CIS市场上有更多的挑战和话语权。
正文/半导体行业观察吴子鹏
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今天是《半导体工业观察》第1863期。请注意。
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