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2.车载摄像头家当链剖析

2.1 家当链构造图

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站在CMOS芯片以及镜头厂商的角度，车载摄像头的全体家当链可梳理为：

上游：光学镜片、滤光片、保护膜以及晶圆等原材料厂商中游：镜头、胶合股料、串行器芯片、PMIC芯片、CMOS芯片、打算处理芯片等厂商下贱：摄像头模组供应商和系统集成商下下贱：主机厂

图表10. 车载摄像头家当链构造图

2.2 上游家当剖析

车载镜头的上游企业紧张包括：光学镜片、滤光片和保护膜的生产制造企业，他们的紧张业务为原材料加工，并分别制成镜片、滤光片、保护膜等根本组件；CMOS芯片、打算处理芯片、PMIC芯片、串行器芯片上游的原材料是硅晶圆。

2.2.1光学镜片

1）根本先容

光学镜片按材质可分为：塑料镜片和玻璃镜片。

塑料镜片膨胀系数大，耐磨性和耐热性差。
在恶劣环境下，镜片随意马虎变形，影响成像质量。
优点是镜片重量轻、价格便宜。
综合考虑性能和本钱，车载镜头厂商常日采取塑料镜片和玻璃镜片稠浊的形式，做成玻塑稠浊镜头。

玻璃镜片具有透光率高、耐热和耐磨性强等优点，但本钱较高，且量产难度大。

图表11. 玻璃镜片和塑料镜片特点比拟

镜片类型

玻璃镜片

塑料镜片

优点

透光率高

耐热性强

热膨胀系数小

耐磨性强

机器强度高

重量轻

本钱低

工艺难度低

适宜大批量生产

缺陷

量产难度大

良率低

本钱高

透光率稍低

耐热性差

热膨胀系数大

耐磨性差

机器强度低

信息来源：公开资料整理

光学镜片按形状又可分为：球面镜片和非球面镜片。
当前，车载镜头所利用的塑料镜片的形状基本都是非球面；对付玻璃镜片，球面和非球面两种类型，车载镜头都在运用。

球面镜片：设计大略，但光学性能较差，存在像差问题，即从镜片中心射入的光芒与镜片边缘射入光芒的焦点不一致，进而导致成像模糊。
多枚镜片组合利用可以减小像差。
非球面镜片：精度哀求高，工艺繁芜，但成像效果佳，可肃清像差问题，即通过改变镜片的曲率，使光芒汇聚到固定焦点。

非球面塑料镜片采取注塑成型工艺，非球面玻璃镜片是采取热模压工艺进行生产。
目前，海内具备车载摄像头非球面玻璃镜片生产能力的企业有：舜宇光学、联创电子、蓝特光学等。

2）主流企业分布

主流的光学镜片厂商紧张集中在中国以及日韩等国家。

日韩：亚洲光学（韩国）、关东辰美（日本）等；台湾：大立光电、玉晶光电等；海内：舜宇光学、欧菲光、联创电子、晶华光学、宇瞳光学、富兰光学、蓝思旺、瑞丰光电、中润光学、三景科技、瑞鼎光电、蓝思光电、新旭光学、宁波峰梅等。

2.2.2 红外截止滤光片（IR Filter）

1）根本先容

红外截止滤光片（IRCF）利用精密光学镀膜技能在白玻璃、蓝玻璃或树脂片等光学基板上交替镀上高低折射率的光学膜，从而许可可见光波段（400~700nm）的光芒透过，红外光芒被截止，从而肃清红外光对成像的影响，进而提高图像色彩还原度，使其更靠近人眼看到的效果。

图表12. 红外截止滤光片事情事理

信息来源："大众号-博顿光电

红外滤光片基板材质紧张有三类：白玻璃、蓝玻璃和树脂材料。

个中，以白玻璃和树脂材料为基板的滤光片属于反射式滤光片，它是通过在基板表面镀IR膜来有效反射红外线和部分其它光芒，但随意马虎涌现被反射光的二次成像，形成光晕和鬼影征象。
因此，利用这两种材质制成的红外截止滤光片一样平常运用在低像素摄像头。

以蓝玻璃为基板的滤光片属于接管式滤光片。
蓝玻璃本身是一种分外的光学接管型材料，玻璃中的铜离子对红外线有接管浸染，且不存在较大反射，避免因光芒在镜片组件中进行反射、折射而形成鬼影和光斑的征象发生。
以蓝玻璃为基板的红外截止滤光片一样平常运用于高像素摄像头。

2）主流企业分布

红外滤光片的生产厂商紧张集中在日韩以及中国地区。

日韩：旭硝子、大真空、日本电波、田中技研、奥托仑等；中国：欧菲光、水晶光电、五方光电、晶极光电等。

2.2.3保护膜

1）根本先容

车载光学镜头常日由4~7片镜片组成。
光芒进入镜头通过多层镜片时，会发生多次的反射和折射，不仅会导致光芒量的丢失，末了还可能导致眩光和鬼影。
通过在镜片上镀保护膜，可以增加镜片表面光芒的穿透量，只管即便减少光芒的反射和折射，避免眩光及鬼影征象的产生。

当前，前辈镀膜技能有：SWC亚波长构造镀膜和ASC空气球形镀膜。

图表13. 两类前辈镀膜技能事理示意图

信息来源：公众年夜众号-薄膜材料前沿

SWC（亚波长构造镀膜）：镜头表面形成大量小于可见光波长的楔形显微构造，该构造能够持续改变折射率，从而肃清折射率溘然改变的边界，实现比蒸气镀膜更空想的抑制反射效果。
ASC（空气球形镀膜）：镀膜层可以分成高下两部分——下层为传统蒸汽镀膜层，上层为在图层内部注入低折射率气泡的低折射率层。
在低折射率层有规律地平铺着小于可见光直径数十纳米的眇小空气球，能够有效抑制光芒的反射。

2）主流企业分布

保护膜企业紧张因此国外主，包括3M、LG、耐司、蔡司等；海内紧张是水晶光电、天津海泰环保等企业。

2.3 中游家当剖析

2.3.1 CMOS图像传感器

1）根本先容

CMOS图像传感器是摄像头的核心部件，卖力把从镜头传输过来的光旗子暗记转换为电旗子暗记。
从构造上看，它一样平常包含：微透镜、彩色滤光片（CF）、金属排线和光电二极管（PD）等几个主要组成部分。
按技能架构的不同，CMOS图像传感器可划分为：前照式（FSI）、背照式（BSI）、堆栈式（Stack）三大类型。
堆栈式构造是在背照式架构根本上的改良方案，它将感光元件层分离出来作为上层，将线路层向下集成到另一块板上，再将二者堆叠起来，形成堆栈构造。
目前，车载CMOS图像传感器多采取背照式（BSI）技能架构。

图表14. 两种不同类型的CMOS：前照式（FSI）和背照式（BSI）

图表15. CMOS图像传感器核心技能指标

CMOS紧张参数指标

大略先容

像素

图像传感器的最小感光单元，像素阵列排列在一起构成图像传感器的感光区域

像素尺寸（μm）

CMOS芯片感光区域上的每个像素（最小感光单元）的实际物理尺寸，例如1.2μm、3.0μm等。
像素尺寸越大，单位韶光内吸收光子的数量就越大，同光照条件和曝光韶光内产生的电荷也越多。

有效像素（个）

CMOS图像传感器中能够进行有效光电转换并输出图像旗子暗记的像素

靶面尺寸（inch）

CMOS图像传感器靶面的对角线长度，常日用英制单位表示，比如1/4inch，1/3inch，1/2.3inch等

帧率（fps）

图像传感器在处理图像时每秒钟能够更新的次数，即单位韶光记录图像的帧数，决定了CMOS图像传感器录像的流畅程度和抓拍能力

动态范围（dB）

输出真个旗子暗记峰值电压与均方根噪声电压之比。
由CMOS图像传感器的旗子暗记处理能力和噪声决定，反响了CMOS图像传感器的事情范围

信噪比（dB）

旗子暗记电压相对付噪声电压的比值，表示了CMOS图像传感器对旗子暗记的掌握能力，信噪比越高，噪声抑制的效果越好

感光度（V/lux'sec）

对付CMOS图像传感器来说，常日采取电流灵敏度来反响相应能力，即单位光功率所产生的旗子暗记电流

信息来源：公开资料整理

CMOS图像传感器快门曝光模式紧张有两种：卷帘曝光（Rolling Shutter）和全局曝光（Global Shutter）。

卷帘曝光（RS）：在曝光开始时，感光组件会逐行或逐列进行扫描并曝光，直至感光组件上所有像素点都完成曝光为止，但是每行或每列之间的曝光存在一定的韶光差。
全局曝光（GS）：在曝光开始时，感光组件上所有的像素点在同一韶光开始曝光，曝光结束后，光芒网络电路自动割断，也便是说所有像素点之间的曝光没有韶光差，同一韶光曝光整幅场景。

图表16. 两种曝光办法特点比拟

曝光模式

卷帘曝光（RS）

全局曝光（GS）

优点

比较于全局快门，在感光度和低噪声成像上具有上风

所有像素点同时曝光，能够实时精准捕捉和识别目标物体

缺陷

由于须要一定的曝光韶光，以是近间隔拍摄或者被拍摄物体移动速率较快时易涌现图像模糊、畸变、尾影等情形

读出噪声较高

适宜场景

更适用于远间隔拍摄静止或者移动速率较慢的工具

适宜拍摄快速移动的物体

信息来源：公开资料整理

卷帘模式成本相对较低，且能够实现较高的动态范围。
目前行车赞助摄像头（前视/侧视/后视）、停车赞助摄像头（环视/倒车后视）和CMS摄像头等舱外运用紧张采取卷帘曝光模式；

DMS和OMS等舱内运用的摄像头多采取全局曝光模式。
由于舱内摄像头须要能够迅速捕捉眨眼等快动态信息，但动态范围哀求相对不高，以是多选用全局曝光模式。

2）CMOS芯片商业运作模式

CMOS芯片商业运作模式紧张可分为：IDM、Fab-lite 和Fabless 三种模式；个中，IDM 模式是主流，Fabless 模式更灵巧。
根据Garner报告数据显示，在CMOS芯片领域中，IDM 模式占比超过80%。

图表17. CMOS芯片三种不同的商业运作模式

模式类型

基本先容

模式特点

代表企业

IDM

集芯片设计、制造、封装和测试等多个家当链环节于一体的运作模式

优点：

1）供应链掌握能力更强

2）能够实现工艺协同优化，支持新技能更快落地

缺陷：

资产太重，不适宜初创企业

索尼，三星等

Fablite

芯片自己设计，但在芯片制造、封装、测试环节采取自行建厂和委外加工相结合的办法

介于IDM 和Fabless 模式中间，能够结合两者的上风，同时兼顾生产效率与产品质量

安森美、松下等

Fabless

设计厂商仅卖力芯片设计和发卖，而芯片制造、封装、测试等业务全部外包

轻资产运营，生产安排更加灵巧

豪威科技、思特威、派视尔等

信息来源：公开资料整理

3）主流企业分布

在车载CMOS市场，安森美霸占龙头地位。
根据Yole发布的图表显示，2022年，排名第一的安森美市场霸占率为40%；排名在第二位的是豪威科技，市场霸占率为26%，前两家企业占了全体市场2/3的份额。
车载CMOS芯片的主流企业紧张分布在欧美、中国以及日韩等。

欧美：安森美、ST意法半导体等；中国：豪威、思特威、格科微、比亚迪半导体等；日韩：索尼、三星、派视尔、SK海力士等。

4）发展趋势

分辨率越来越高：车载摄像头正从成像运用延伸到感知运用，尤其是运用在行车ADAS场景中的前视摄像头，不仅须要能够识别和探测到更远间隔的车辆和行人等目标物体，而且还要能够捕捉到更多的细节信息，进而才能为智能驾驶系统供应更精确的感知数据。
CMOS像素尺寸逐渐变小：通过设计更高密度的仿照电路、数字电路，以及搭配利用更高水平的封装技能，通过“小像素”的办法来达成更高的分辨率目标或者更小的CMOS靶面尺寸。
高动态范围（HDR）：在车辆快速行驶时，ADAS行车摄像头须要能够在繁芜且实时快速变革的光芒条件下快速识别出明暗细节，并准确捕获图像，比如夜间行驶、驶出隧道等场景。
CMOS与ISP二合一：比较于在模组中集成独立ISP芯片的形式，CMOS芯片上集成ISP模块的形式有助于摄像头小型化和轻量化，同时具有低延时、扩展兼容性及可配置能力强等特点。
缺陷在于ISP的处理能力偏弱。

2.3.2光学镜头

1）根本先容

光学镜头常日由多片镜片构成，按镜片的材质可分为三种类型：塑胶镜头、玻塑稠浊镜头和玻璃镜头。
由于车载镜头有高耐用性和高稳定性等哀求，故车载镜头常日会选用玻塑稠浊镜头或玻璃镜头。

目前前视和侧视、后视（行车）以及CMS类镜头大多采取6~7片玻璃镜片。
常日采取1~3片非球面玻璃镜片，别的选用球面玻璃镜片。
详细数量由镜头的运用及需求决定。

环视、倒车后视以及舱内摄像头所用镜头大多采取5~6片玻塑稠浊镜片，即非球面塑料镜片和球面玻璃镜片稠浊搭配。
常日会用到3~4片非球面塑料镜片，别的采取球面玻璃镜片，详细数量也是由镜头的运用和需求决定。

2）车载镜头主要参考指标

镜头作为车载摄像头的核心元件，其核心参数指标为：

光学指标：焦距、光圈、视场角、分辨率、相对照度和畸变；环境相信指标：温飘，防水，抗振等。

图表18. 车载镜头核心参考指标

车载镜头核心参考指标

指标定义

光学

指标

焦距

平行光入射时从透镜光心到光聚拢的焦点之间的间隔

光圈

光圈F的值即是镜头焦距除以镜头直径(F=f/D，f为镜头焦距，D为镜头直径)。
焦距一定情形下，光圈的数值越小，意味着镜头的开口越大，进光量就越多

视场角

成像的角度范围，像素不变的情形下，焦距越小，视场角越大

分辨率

光学系统能分辨开两个物点或像面上两个像点之间的最小间隔的能力

相对照度（RI）

光学系统成像在边缘处的亮度相对付中央区域亮度的比值，一样平常哀求RI＞50%

畸变

物体所成的像相对付物体本身的失落真程度，紧张分为光学畸变和TV畸变；光学畸变是指光学理论上打算所得到的变开度，TV畸变则是指实际拍摄图像时的变形程度

环境相信指标

温漂

温漂是为了验证镜头中镜片的表面形状、尺寸和折射率是否会在极限温度下发生改变，进而影响景深，对定焦的车载镜头的成像系统有较大影响

防水

对付车外运用的摄像头，镜头的防水等级要须要达到IPX9K的等级

抗振

车辆在运动的振动会通报到摄像头，镜头作为一个刚性物体，须要能够在繁芜极度路况永劫光的振动情形下依然能够保持事情的稳定性

信息来源：公开资料整理

3)主流企业分布

从环球分布来看，车载镜头厂商紧张集中在中国、日本以及韩国等亚洲国家。

图表19. 环球紧张车载镜头企业

地区

企业

海内

大陆地区

舜宇光学、欧菲光、联创电子、弘景光电、特莱斯光学、宇瞳玖洲光学、凤凰光学、前辈光电、中山联合光电等。

台湾地区

亚洲光学、大立光、玉晶光电、大立光电等。

国外

麦克赛尔、富士胶片、电产三协、世高（Sekonix）、京瓷、理光等。

信息来源：公开资料整理

4) 发展趋势

车载镜头逐渐标准化：对付任何硬件产品，只要发展成熟到一定程度，自然会逐渐的标准化。
对付下贱的模组厂商而言，他们可直接选用标准的镜头去利用，既缩短了开拓周期，又节省本钱。
玻塑稠浊类镜头的比例会逐渐提升：现在车载摄像头越来越高清化，为了知足高可靠性哀求，目前对付ADAS类摄像头常日会选用玻璃镜头，但是随着产品的迭代和技能能力的提升，玻塑稠浊镜头的可靠性也会得到较大的提升。
未来，在一些哀求相对不太高的场景中，高性价比的玻塑稠浊类镜头会被广泛运用。
车载镜头产品认证周期不断缩短：随着产品的标准化和工艺技能成熟度的提升，车载镜头的认证速率也在不断加快。
从最开始的3年逐步缩短到2年，现在1年就可以完成，更成熟的车载镜头产品乃至几个月内可以完成认证。

2.3.3 胶合股料

1）根本先容

车载摄像头模组封装中利用的胶合股料紧张为 UV 胶（Ultraviolet Rays）。
它是一种须要通过紫外线光照射进行固化的胶粘剂，大致可分为热固化粘合剂、双重固化粘合剂、快速固化胶粘剂三种类型。

图表20. 车载摄像头模组封装紧张用胶点及用胶类型

序号

车摄像头模组封装紧张用胶点

紧张用胶类型

镜头与基座固定胶

低紧缩率光学级UV胶、低温快速固化胶和UV加热双固化胶等

滤光片与基座固定胶

UV固化胶和低温快速固化胶

镜座支架与PCB基板固定胶

低温快速固化胶和UV加热双重固化胶

CMOS传感器与PCB基板固定胶

低温快速固化胶

柔性线路板补强胶

低温快速固化胶或者UV胶

信息来源：公开资料整理

2）主流企业分布

目前UV胶合股料厂商浩瀚，市场竞争较为激烈，主流厂商紧张分布在欧美和日本，比如欧美的汉高、道康宁、陶氏杜邦、巴斯夫、3M等企业；日本的日东、日本精工、爱普生等企业。

海内UV胶合股料厂商有上海昀通电子科技有限公司（AVENTK）、上海汉司实业有限公司、深圳市天翔科技有限公司等。

2.4 下贱家当剖析

2.4.1 车载摄像头模组

1）根本先容

车载摄像头模组由镜头、CMOS图像传感器、PMIC芯片、串行器芯片、连接器、外壳体等硬件组装而成。
车载摄像头模组厂商的事情一样平常包括摄像头构造设计、硬件设计（事理图设计、PCB设计、构造框图设计等）、ISP调校和模组生产（AA制造流程、可靠性验证等）等。

个中，构造设计和硬件设计决定了车载摄像头模组产品的性能和功能，ISP的调校决定了图像的输出质量。
通过ISP参数调度使得输出的图像知足不同运用、不同客户的差异化需求。
AA制造流程是确保镜头与CMOS图像传感器精准组装的核心，将会影响摄像头终极的测试良率，是全体模组组装环节中品质保障的最主要一步。

图表21. AA制造流程示意图

信息来源：艾利光科技

2）主流企业分布

海内供应车载摄像头模组厂商紧张可分为三种类型：传统Tier1、具有光学背景的摄像头模组企业以及从手机领域跨入到汽车领域的摄像头模组厂商。

光学背景的模组厂商：舜宇智领、欧菲车联、殷创科技、华锐捷等；国际Tier1：麦格纳、大陆、博世、采埃孚、法雷奥、电装等；海内Tier1：德赛西威、经纬恒润、豪恩汽电、华阳通用、同致电子、海康汽车、智华科技、纵目科技、福瑞泰克等；手机摄像头模组跨行企业：丘钛科技、三赢兴、信利国际、协力泰等。

3）发展趋势

功能安全哀求逐步提升

目前，以成像运用为主的环视摄像头对功能安全的哀求偏低。
前视和侧视等ADAS行车运用的摄像头模组对功能安全的哀求较高，常日须要达到ASILB。
对付摄像头模组硬件本身来讲，它功能安全的哀求是各种非常情形的检测，比如，能够自动检测像素坏点，以及丢帧的检测。
功能安全哀求的提升意味着对硬件规格会提高，本钱要增加。

封装工艺逐渐升级

随着车载摄像头模组不断地向高清化、小型化趋势发展，车摄像头模组封装工艺也在逐步升级。
目前，车载摄像头模组还是以CSP封装模式为主，即通过表面贴装（SMT）工艺将芯片贴装在模组基板上。
综合技能需求和本钱成分的考量，对付5MP及以上的高分辨率摄像头，车载摄像头模组厂商会逐步采取通过金属线绑定将芯片贴装在模组基板上的COB封装技能。

图表22. 三类不同封装工艺特点比拟

封装工艺

CSP

COB

定义

通过表面贴装（SMT）工艺将芯片贴装在模组基板上

将芯片贴装在模组基板上，通过金属线绑定完成电气连接

芯片倒装，芯片正面朝下与基板表面相连接的封装，无需引线键合

特点

上风

1）封装段由前段制程完成，由于有玻璃覆盖，对清洁度哀求较低

2）制程韶光短