智能駕駛的發展將大幅提升對傳感器的需求量。 超聲波雷達、毫米波雷達和多攝像頭系統已經在高端汽車上應用;隨著智能駕駛發展勢如破竹,環境感知技術將快速發展,進一步發揮協同作用。雖然傳感器僅僅是自動駕駛汽車的一部分,但是市場前景十分廣闊。
據法國權威市場分析機構 Yole Développement 的統計,智能駕駛主要通過攝像頭(長距攝像頭、環繞攝像頭和立體攝像頭)和雷達(超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達)實現感知的;當前最先進的智能汽車采用了 17 個傳感器(僅指應用于自動駕駛功能),預計 2030年將達到 29 個傳感器。
根據國外相關機構(HIS/MarketsandMarketsResearch/PlunkedtResearch/MicroMarketMonitor 等)的測算以及我們的判斷,預計到 2020 年左右全球車載攝像頭、毫米波雷達和夜視系統等市場都將進入快速成長期。
其中車載攝像頭:2015 年市場規模為 62 億人民幣, 2020 年將達 133 億人民幣,年復合增長率達 16%;
毫米波雷達: 2015年市場規模為 229 億人民幣, 2020 年將達 576 億人民幣,年復合增長率達 20%;
夜視系統: 2015 年市場規模為 293 億人民幣, 2020 年將達 514 億人民幣,年復合增長達12%。
攝像頭:智能駕駛之慧眼
車載攝像頭是實現眾多預警、識別類 ADAS 功能的基礎。 在眾多 ADAS 功能中,視覺影像處理系統較為基礎,對于駕駛者也更為直觀,而攝像頭又是視覺影像處理系統的基礎,因此車載攝像頭對于智能駕駛必不可少。車道偏離預警(LDW)、前向碰撞預警(FCW)、交通標志識別(TSR)、 車道保持輔助(LKA)、行人碰撞預警(PCW)、全景泊車(SVP)、駕駛員疲勞預警等眾多功能都可借助攝像頭實現,有的功能甚至只能通過攝像頭實現。
1、攝像頭可實現的ADAS功能
車載攝像頭價格持續走低,未來單車多攝像頭將成為趨勢。 攝像頭成本相對低廉,價格也從 2010 年的 300 多元持續走低,到 2014 年單個攝像頭價格已降低至 200 元左右。相對于車載雷達等傳感器價格更加低廉,易于普及應用。 特斯拉 Autopilot 2.0 的硬件系統中就包含 8 個攝像頭,未來單車多攝像頭將成為趨勢。根據不同 ADAS 功能的要求,攝像頭的安裝位置也不盡相同。按攝像頭的安裝位置不同,可分為前視、側視、后視和內置四個部分。未來要實現全套 ADAS 功能,單車需配備至少 5 個攝像頭。
2、車載攝像頭的價格不斷走低
前視攝像頭使用頻率最高,單一攝像頭可實現多重功能。 通過算法開發優化,單一前視攝像頭可以實現多重功能,如行車記錄、車道偏離預警、前向碰撞預警、行人識別等。未來也有望通過算法整合,實現更多 ADAS 功能。前視攝像頭一般為廣角鏡頭,安裝在車內后視鏡上或者前擋風玻璃上較高的位置,以實現較遠的有效距離。 特斯拉 Autopilot 2.0 的硬件系統中有 3 個前視攝像頭,分別為正常、長焦、廣角攝像頭, 3 個攝像頭可覆蓋更遠距離和更寬的視野范圍,探測精準度還安全性將大大提高。特斯拉的這種做法也有望被后來者效仿。
汽車后視鏡盲區
側視攝像頭代替后視鏡將成為趨勢。 由于后視鏡的范圍有限,當另一輛在斜后方的車位于這個范圍之外就“隱身”,這個范圍之外的部分就叫做盲區。因為盲區的存在,大大增加了交通事故發生的幾率。而在車輛兩側加裝側視攝像頭可以基本覆蓋盲區,當有車輛進入盲區時,就有自動提醒駕駛員注意,這就是盲區監測系統。
目前還出現了新的潮流,那就是使用側視廣角攝像頭取代后視鏡,這樣既能降低風阻,同時又可以獲得更大更廣的視角,避免在危險的盲區發生意外, 寶馬 i8 Mirrorless 概念車就采用如此設計。 日本也已修改修改法規,允許無后視鏡的車輛上路,鼓勵用側視攝像頭取代后視鏡,美國國家公路交通安全局近期也承諾將修改法規,取消無后視鏡的車輛不允許上路的限制。 我們認為,側視攝像頭取代后視鏡不僅可以降低風阻,還可以覆蓋盲區,更加安全,未來將成為發展趨勢。
全景泊車系統的圖像拼接技術
全景泊車系統調用車身周圍多個攝像頭,助泊車開啟“上帝視角”。 全景泊車系統通過安裝在車身周圍的多個超廣角攝像頭,同時采集車輛四周的影像,經過圖像處理單元矯正和拼接之后,形成一副車輛四周的全景俯視圖,實時傳送至中控臺的顯示設備上。駕駛員坐在車中即可以“上帝視角”直觀地看到車輛所處的位置以及車輛周報的障礙物,從容操縱泊車入位或通過復雜路面,有效減少刮蹭、碰撞等事故的發生。
3、車載攝像頭市場規模預測
車載攝像頭應用廣泛且價格相對低廉,是最基本最常見的傳感器,未來市場空間將超百億人民幣。 攝像頭對于多個 ADAS 功能必不可少,未來單價也有望繼續走低,將帶動車載攝像頭市場空間快速增長。根據 HIS 的估算,全球車載攝像頭出貨量將從 2014 年的 2800萬枚增長到 2020 年的 8300 萬枚,復合增長率達 20%。據此估算,全球車載攝像頭市場規模將從2015年的 62億人民幣增長到2020年的133億人民幣,年復合增長率將達16%。消費區域主要在美洲、歐洲、亞太等地,其中亞太地區將成為增長最快的市場。
預計 2020 年國內車載攝像頭需求量將達 4,200 萬顆,市場規模達 60 多億元。 2015 年國內車載攝像頭需求量大約 1,300 萬顆。對國內車載攝像頭市場規模簡單測算如下:
1)假設臺灣乘用車銷量保持 5%的年復合增長率,那么到 2020 年乘用車銷量將達 2699 萬輛;
2)假設到 2020 年,前視攝像頭(1 顆)滲透率接近 40%;側視攝像頭(2 顆)滲透率 20%;后視攝像頭(1 顆)滲透率為 50%;內置攝像頭(1 顆)為 5%;
3)考慮到國內龐大的汽車保有量,后裝市場也不可忽視。假設后裝僅考慮前視攝像頭(1 顆)和后視攝像頭(1 顆),滲透率都為 10%,那么后裝市場每年將新增需求 400 多萬顆。根據以上假設,可以估算出到2020 年國內車載攝像頭市場新增需求約 4200 萬顆,按照單價 160 元人民幣計算,市場規模將達 67 億元人民幣。
攝像頭產業鏈主要有鏡頭組、 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,即互補性金屬氧化物半導體)、 DSP(Digital Signal Process 即數字信號處理器)、模組封裝等環節組成。近幾年,智能手機的高速增長帶動了攝像頭市場的蓬勃發展,但是從 2014年開始智能手機的增速已轉緩,手機攝像頭未來的增長率也必將放緩。隨著車載攝像頭市場的興起,手機攝像頭產業鏈各個環節的產能將向車載攝像頭產業轉移,預計未來CMOS、鏡頭、 模組封裝等產業鏈環節將繼續保持高增長。
CMOS 是攝像頭的核心部件,廣泛應用于車載攝像頭上。 CMOS,是攝像頭的感光元件,相比 CCD(Charge-coupled Device,即電荷耦合元件)感光元件成像質量稍差一些,但是成本更低,也更加省電,在像素要求不高的車載攝像頭領域應用十分廣泛。另外 CMOS相對于 CCD 也有兩個重要優勢:
1)速度快。 CMOS 光電傳感器采集光信號的同時就可以取出電信號,還能同時處理各單元的圖像信息,速度比 CCD 電荷耦合器快很多,高性能的 CMOS 攝像頭影像采集速度能高達 5,000 幀/秒;
2)高動態范圍。在車輛高速行駛時,光線條件變化劇烈且頻繁, COMS 即使在亮度差別較大的環境中仍能快速識別周邊物體。CMOS 價值約占到攝像頭成本的三分之一,基本被外資品牌把控。 Sony、 Samsung 和OmniVision 三家企業的市場份額超過 60%。
Sony 在全球 CMOS 傳感器領域常年占據市場份額第一的位置,憑借其在 CMOS 積累的深厚技術,加上收購了 Toshiba 影像傳感器業務,其市場份額有望進一步擴大。 CMOS 市場基本被外資品牌把控,國產品牌的話語權較弱。OmniVision 是國內 CMOS 封裝企業晶方科技的大股東之一,也是晶方科技的大客戶。因此晶方科技有望在 CMOS 需求量大幅增長的情況下受益。
鏡頭也是攝像頭的一個重要部件,國內自主品牌企業有明顯優勢。根據 TSR 的研究報告,2015 年全球攝像頭鏡頭廠商中,臺灣企業大立光電的出貨量仍保持第一,占據全球約三分之一的市場份額。而國內舜宇光學以微弱優勢超過玉晶,排名上升至第二。 而在車載攝像頭鏡頭市場,舜宇光學的鏡頭出貨量居全球第一位,市場占有率達 30%左右,已進入各大車企(寶馬、奔馳、奧迪)前裝市場。
車載攝像頭模組組裝工藝復雜,市場壁壘較高,但國內已有廠商進入。 相對于手機攝像頭等消費級電子,車載攝像頭安全等級要求高,工藝也更加復雜,市場壁壘較高,Panasonic、Sony、 Valeo、 Fujitsu-ten 等廠商占據較大份額。車載攝像頭模組封裝的市場集中度也高于手機攝像頭,國內舜宇光學、歐菲光等廠商在手機攝像頭封裝領域市場份額居前,現也已全面進入車載攝像頭模組封裝制造中。
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