自動(dòng)駕駛攝像頭，它如何稱王？

“汽車市場(chǎng)是唯一的例外”。

模擬芯片巨頭TI早前發(fā)布一季度業(yè)績(jī)預(yù)告時(shí)明確表示，幾乎所有市場(chǎng)都出現(xiàn)了需求疲軟的跡象，只有汽車市場(chǎng)除外。無獨(dú)有偶，數(shù)字芯片如CMOS圖像傳感器（CIS）領(lǐng)域，也在上演著類似故事。

國(guó)內(nèi)包括韋爾、思特威等CIS頭部公司都預(yù)告2022年度業(yè)績(jī)，凈利同比將大幅下滑。

根據(jù)IC Insights發(fā)布的報(bào)告，受消費(fèi)電子需求銳減、高通脹以及俄烏沖突導(dǎo)致的能源成本飆升等多因素影響，2022年全球CIS市場(chǎng)銷售額預(yù)計(jì)將出現(xiàn)13年來的首次下跌，總出貨量同比下滑11%至61億顆。

不過事物總有兩面性。好的方面是，汽車ADAS和高階自動(dòng)駕駛功能持續(xù)滲透，有望成為繼手機(jī)后CIS又一個(gè)新的著陸點(diǎn)。上述公司也強(qiáng)調(diào)稱，汽車CIS屬于高ASP、高增速細(xì)分賽道，未來將持續(xù)貢獻(xiàn)增量。

CIS與自動(dòng)駕駛的“共生”

人眼與CIS響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)比；圖片來源：SK 海力士

如果將攝像頭比做汽車的眼睛，CIS便是視網(wǎng)膜一般的存在，捕捉圖像信息，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為（電信號(hào)）數(shù)字信號(hào)，決定成像的最終質(zhì)量。一顆攝像頭搭配一顆CIS，后者大約占到攝像頭模組價(jià)值量的50%。

從市面上主流的電動(dòng)車型來看，主打智能駕駛的新車所配備的攝像頭數(shù)量至少5顆起跳，即涵蓋前視、環(huán)視和后視。一般可以實(shí)現(xiàn)前車碰撞預(yù)警（FCW）、軌道偏移預(yù)警（LDW）、變道輔助預(yù)警（LCW）和泊車輔助等功能。

Yole早些時(shí)候的報(bào)告指出，L1～L2級(jí)自動(dòng)駕駛功能僅需前后兩顆攝像頭即可，L2+級(jí)則需要引入ADAS前視感知攝像頭，加上4顆環(huán)視，共計(jì)需要5顆攝像頭。目前，一些L2+級(jí)自動(dòng)駕駛功能乘用車還會(huì)內(nèi)置一顆用于駕駛員監(jiān)控（DMS）的攝像頭。

而攝像頭的上車速度，實(shí)際要比預(yù)期快。例如，特斯拉Model 3搭載9顆高清攝像頭；蔚來ET7有11顆高清攝像頭，包括7顆800萬像素ADAS攝像頭、4顆300萬像素環(huán)視攝像頭；

小鵬P7 XPILOT 3.0版本配備了13顆攝像頭，9顆高感知攝像頭里有4顆ADAS攝像頭，另外還有4顆環(huán)視攝像頭；去年上市的G9 則有12顆攝像頭，其中前視雙目攝像頭均為800萬像素，4顆側(cè)視攝像頭290萬像素；

至于理想L9的硬件方案，則是7顆ADAS感知攝像頭里，分別有6顆800萬像素和1顆200萬像素的環(huán)視攝像頭；極氪001的15顆攝像頭中，有7顆800萬像素?cái)z像頭。而除了這些中高端車型，甚至10萬級(jí)車型如Aion Y 、哪吒U·智等也都紛紛上了5顆攝像頭的規(guī)格。

單車攝像頭配置遠(yuǎn)超本級(jí) ADAS所需的攝像頭數(shù)量，一定程度上可以為后續(xù)OTA升級(jí)留出更多的冗余。

圖片來源：頭豹研究院

就像在自然界中，生物之間有一種緊密互利的依存關(guān)系，名為“共生”。CIS和自動(dòng)駕駛之間大抵如此。更“AI”的汽車，看得更清楚的“眼睛”，無一不對(duì)車載CIS提出更高要求。正因如此，對(duì)更多且更佳的自動(dòng)駕駛功能的追求，讓攝像頭走上了一條“堆量”的路。

只是現(xiàn)階段，行業(yè)尚沒有交出一份令人滿意的自動(dòng)駕駛答卷，CIS仍有許多“疑難雜癥”待解決。

800萬像素：“新”“舊”的分水嶺

要說CIS最直接、最大的痛點(diǎn)，毋庸置疑當(dāng)屬分辨率問題。

車端CIS主要分成三大類：影像類，如后視和360度環(huán)視；感知類，如前視和側(cè)視；艙內(nèi)In-cabin應(yīng)用，如DMS、OMS（乘客監(jiān)控系統(tǒng)）、DVR（行車記錄儀）等。其中，前視攝像頭作為ADAS功能實(shí)現(xiàn)的主攝像頭，對(duì)技術(shù)要求更高一些。包括探測(cè)距離更遠(yuǎn)，感知圖像更加精細(xì)準(zhǔn)確。

過去，前視攝像頭一般是1.2MP像素左右。直到近年來，行業(yè)積極開發(fā)并部署8MP像素?cái)z像頭。從公開資料看，8MP像素?cái)z像頭的識(shí)別距離大約是1.2MP攝像頭的3倍，最遠(yuǎn)探測(cè)距離可達(dá)250米，甚至更遠(yuǎn)。

通常視場(chǎng)角（FOV）固定的情況下，隨著攝像頭分辨率提高，圖像清晰度提升，最遠(yuǎn)探測(cè)距離也將隨之?dāng)U大。相應(yīng)地，分辨率越高，探測(cè)距離固定，視場(chǎng)角可以越大。換句話說，視野更好，對(duì)車道識(shí)別、車輛和行人檢測(cè)等效果更佳，汽車安全性也大大提升。

CIS的技術(shù)發(fā)展一直在向人眼看齊，后者對(duì)靜止圖像中心部分的分辨率約為5.76億像素，而對(duì)移動(dòng)圖像的分辨率約是8MP像素。因此行業(yè)普遍認(rèn)為8MP像素是自動(dòng)駕駛的一個(gè)關(guān)鍵分水嶺。然而，拋開采購(gòu)成本的差異不談，8MP像素?cái)z像頭“上車”既要面對(duì)功耗和發(fā)熱問題，又要克服算力的潛在瓶頸。

“對(duì)于汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)而言，如果車載芯片功耗較高，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)熱量增加，從而給車輛行駛會(huì)帶來隱患?！彼继赝矫姹硎?，“8MP像素?cái)z像頭一方面對(duì)模組的散熱、鏡頭的規(guī)格等提出了更高要求，另一方面也要看產(chǎn)線的模組生產(chǎn)是否具備相配套的技術(shù)能力?！?/p>

相比于1MP～2MP像素?cái)z像頭，8MP像素?cái)z像頭有著更高的功率，產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)超前者。而這里面，CIS是主要發(fā)熱源。

CIS發(fā)展早期，業(yè)內(nèi)廠商通過將圖像信號(hào)處理器（ISP）內(nèi)置其中，實(shí)現(xiàn)節(jié)約空間和降低功耗的雙重目的。但眼下，行業(yè)開始嘗試低功耗電路設(shè)計(jì)，或是將ISP從CIS中移除，包括但不限于將ISP直接集成到自動(dòng)駕駛主控SoC中，以限制攝像頭的熱量產(chǎn)生。

不僅如此，隨著CIS分辨率不斷提高，車端8MP像素?cái)z像頭數(shù)量增加，自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)處理數(shù)據(jù)的難度也會(huì)增大，加上要處理雷達(dá)所采集的數(shù)據(jù)，芯片算力需求進(jìn)一步提升。

尋求更多“破局”的CIS

2021年，智能手機(jī)攝像頭正式突破1億像素。行業(yè)預(yù)測(cè)，未來幾年，車載攝像頭也將由800萬像素向1200萬像素和1600萬像素過渡升級(jí)。同時(shí)艙內(nèi)攝像頭將升至500萬像素和 800萬像素。

區(qū)別于手機(jī)攝像頭可以獨(dú)立使用，車載ADAS/AD攝像頭幾乎是同時(shí)工作，來確保足夠的冗余性。比如側(cè)視攝像頭，主要用于盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)（BSD），對(duì)可探測(cè)距離沒有過高要求，因而分辨率普遍低于前視攝像頭。如果要升級(jí)到更高分辨率，前提一定是具備讓人無法拒絕的成本優(yōu)勢(shì)。

除了分辨率，決定一款CIS成像性能的還關(guān)乎高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）、微光性能和LED 燈閃爍抑制（LFM）等技術(shù)參數(shù)。

以HDR為例，汽車行駛環(huán)境復(fù)雜多變，車載攝像頭需要應(yīng)對(duì)進(jìn)出隧道、地下車庫(kù)等光線劇烈變化的場(chǎng)景。要想使目標(biāo)物體在黑暗情況下清晰可見，需要放大來自微弱光線的信號(hào)，同時(shí)盡可能剔除非光信號(hào)，也就是噪點(diǎn)。反之，要想在強(qiáng)光下看得清楚，就需要接收大量的強(qiáng)光并加以區(qū)分。

圖片來源：三星

另外，由于前視、環(huán)視、側(cè)視、后視攝像頭的作用有所區(qū)別，所需CIS的規(guī)格不盡相同，這給360度拼接算法處理帶來不小挑戰(zhàn)。據(jù)思特威指出，其中主要的挑戰(zhàn)在于，不同方向攝像頭在重疊的區(qū)域亮度或是顏色等可能會(huì)不一致，導(dǎo)致拼接后過渡區(qū)圖像質(zhì)量變差。

因此HDR是衡量ADAS攝像頭成像效果的重要指標(biāo)。搭載高動(dòng)態(tài)范圍CIS的ADAS攝像頭能夠適應(yīng)不同角度攝像頭由于受光面不同而產(chǎn)生的光線差異，保障不同光照條件下的明暗細(xì)節(jié)呈現(xiàn)效果。

基于以上行駛安全的要求，汽車CIS芯片對(duì)HDR的要求通常在120dB～140dB，遠(yuǎn)高于手機(jī)。如思特威2022年推出的兩款車規(guī)級(jí)圖像傳感器產(chǎn)品SC320AT與SC850AT，其HDR分別能實(shí)現(xiàn)120dB和140dB。

事實(shí)上，傳感器規(guī)格、數(shù)量堆砌的背后，配套的測(cè)試和算法需求同樣不可忽視。此外，行業(yè)探索方向還包括，在更小的傳感器體積之上實(shí)現(xiàn)更低功耗，既能提升性能，又能保證美觀。汽車何時(shí)能夠消除頭上的犄角，也是消費(fèi)者所關(guān)心的。

總而言之，車載CIS仍是一份“在答”的試卷，它關(guān)乎ADAS，也決定著自動(dòng)駕駛技術(shù)能否更上一層樓。