未來趨勢明顯 CMOS圖像傳感器市場地位迅速崛起
[導讀]隨著中國視頻監(jiān)控市場的發(fā)展，圖像傳感器芯片和處理器芯片的市場份額將分別從2013年的28%增至2015年的72%以及2012年的70%增至2015年的88%.縱觀整個市場，行內(nèi)預測，未來五年，全球電子安防市場將保持8%的年均增長率，
隨著中國視頻監(jiān)控市場的發(fā)展，圖像傳感器芯片和處理器芯片的市場份額將分別從2013年的28%增至2015年的72%以及2012年的70%增至2015年的88%.縱觀整個市場，行內(nèi)預測，未來五年，全球電子安防市場將保持8%的年均增長率，并在2017年達到3220億美元。
而安防市場的增長主要來自兩個方面：視頻監(jiān)控總額增長12%和亞洲高端安防市場的需求。據(jù)了解，全球視頻監(jiān)控市場在過去的十年內(nèi)快速發(fā)展。而中國設備制造商在市場中扮演著越來越重要的角色。許多國際品牌也通過中國工廠生產(chǎn)安防產(chǎn)品，以供給海外市場的銷售。對于為視頻監(jiān)控設備提供核心半導體元器件的公司，中國正在成為他們最重要的區(qū)域市場。
《IHS中國視頻監(jiān)控設備制造報告2013版》指出，中國視頻監(jiān)控制造市場在2012年的產(chǎn)量約為70M.其中前端設備如模擬攝像機、網(wǎng)絡攝像機和模擬高清攝像機占87.3%，DVR、NVR和模擬高清DVR等后端設備占12.7%.更為重要的是，越來越多的業(yè)界人士開始意識到，高品質(zhì)的視頻成像效果是一個系統(tǒng)化的工程，圖像質(zhì)量已成為市場關注的焦點。
畫面質(zhì)量成為關注CMOS圖像傳感掀開發(fā)熱潮
“高清監(jiān)控代表著巨大的數(shù)據(jù)量和更快的處理速度，無論圖像采集單元、圖像處理單元，還是傳輸、顯示和儲存單元等都必須具備高速的處理能力，當元器件高速化之后，就很容易受外界噪聲的干擾，如ESD、Surge等瞬時噪聲?！本ъ涂萍脊煞萦邢薰緞?chuàng)辦人/設計研發(fā)部副總經(jīng)理姜信欽從電子元器件的角度分析道，尤其是針對前端攝像機的兩大關鍵部件——成像芯片和圖像處理，深圳比亞迪微電子有限公司副總經(jīng)理兼總工程師馮衛(wèi)更為直接地指出，高清監(jiān)控任務要靠整個系統(tǒng)來完成，很多情況下難以把圖像處理和成像芯片的問題分開。
對于圖像傳感器芯片廠商而言，需要借助感光技術(shù)的進步，通過工藝、感光單元、電路設計、封裝等方面的提升，提高圖像清晰度和低光成像效果。而作為后端圖像處理方案，則需要有充足的適應能力，要求芯片廠商加快技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)出工作頻率更快、芯片功耗更低、性價比更佳的產(chǎn)品方案。
CMOS傳感技術(shù)效果凸顯節(jié)省廠家研發(fā)投入
2012年CMOS圖像傳感器受到市場青睞重要原因在于過去大大低于CCD的靈敏度問題由于使用了新的傳感器技術(shù)，如背照式CMOS，逐步得到解決。和CCD傳感器相比，CMOS傳感器具有更好的量產(chǎn)性，而且容易實現(xiàn)包含其他邏輯電路在內(nèi)的SoC（SystemonChip）產(chǎn)品，而這在CCD芯片中卻很難實現(xiàn)。尤其是CMOS傳感器不像CCD芯片那樣需要特殊的制造工藝，因此可直接使用面向DRAM等大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)設備。
這樣一來，CMOS圖像傳感器就有可能形成完全不同于CCD圖像傳感器的成本結(jié)構(gòu)，同時也為CMOS傳感器高度集成化開辟了新的發(fā)展方向。早期市場上就曾經(jīng)推出過CMOS傳感器自帶ISP處理器，內(nèi)含2A（AE、AWB）控制算法。而發(fā)展至今，這樣的產(chǎn)品極受市場的歡迎和青睞。
眾多不具備ISP圖像處理器/ISP算法研發(fā)能力的小企業(yè)可以使用自帶2A處理的CMOS傳感器來制造高清攝像機。傳統(tǒng)的高清攝像機架構(gòu)中，從前端到后端一般分為幾個組成部分：圖像傳感器SENSOR、ISP圖像傳感器，壓縮/信號轉(zhuǎn)換處理；而如果使用集成ISP的CMOS傳感器，中間部分使用FPGA芯片實現(xiàn)的ISP單元就可以省去，這樣既有效的降低設備整體BOM成本，又繞過了ISP算法的研發(fā)門檻。目前市場上價格較為低廉的720P高清網(wǎng)絡攝像機大多都使用此類方案。
集成Real幀級寬動態(tài)的超寬動態(tài)高清背照式CMOS傳感器，與之前的集成2A功能的CMOSSENSOR不同，這款產(chǎn)品使用了傳感器廠家拿手的幀級寬動態(tài)技術(shù)。我們知道，對于高清攝像機的圖像處理，尤其是ISP部分依靠的不僅僅是研發(fā)實力，也依靠對于圖像處理調(diào)試的豐富經(jīng)驗積累。那么一款自帶幀級寬動態(tài)功能的背照式CMOS傳感器產(chǎn)品，不僅將傳感器的動態(tài)范圍提升至120dB以上，也為攝像機生產(chǎn)廠家節(jié)省了研發(fā)投入。
未來趨勢明顯CCD圖像傳感器市場地位迅速崛起
近兩年，無論是在模擬監(jiān)控市場，還是網(wǎng)絡監(jiān)控市場，一個共同的發(fā)展變化就是：CMOS圖像傳感技術(shù)的迅速崛起，使得監(jiān)控前端從過去CCD傳感技術(shù)一統(tǒng)天下的格局，快速轉(zhuǎn)向CMOS圖像傳感技術(shù)。一批廠商紛紛在市場上掀起了一股以CMOS圖像傳感器為核心的監(jiān)控攝像機開發(fā)熱潮。
與CCD圖像傳感器相比，CMOS在低光條件下的成像效果以及高動態(tài)范圍的性能表現(xiàn)，一直是市場人士詬病的主要問題。對此，Aptina公司汽車、工業(yè)和醫(yī)療（AIM）事業(yè)部高級市場總監(jiān)AlvinWong介紹道，傳感器的低光照性能對于準確地呈現(xiàn)圖像和保持圖像的真實色彩是至關重要的。然而，低光照性能的一個關鍵因素是像素尺寸，因為它與靈敏度直接相關，即使像素技術(shù)在不斷進步，較大像素尺寸具有較高靈敏度的準則仍然適用，但對于給定的分辨率，較大的像素尺寸由于需要使用成本較高的透鏡，這通常也意味著較高的系統(tǒng)成本。
而在另一方面，更高的動態(tài)性能是指圖像傳感器必需具備同時準確捕獲極亮和低光照場景的能力，即保證明亮和黑暗場景能夠同時適當曝光。但高動態(tài)功能也增加了系統(tǒng)的成本和復雜性，一般都需要附加的傳感器存儲器和更復雜的圖像處理程序。因此，目前各家圖像傳感器供應商面對的同一個挑戰(zhàn)是——既要滿足低光照和高動態(tài)性能要求，又不能有太高的總體系統(tǒng)成本。
而安防市場的增長主要來自兩個方面：視頻監(jiān)控總額增長12%和亞洲高端安防市場的需求。據(jù)了解，全球視頻監(jiān)控市場在過去的十年內(nèi)快速發(fā)展。而中國設備制造商在市場中扮演著越來越重要的角色。許多國際品牌也通過中國工廠生產(chǎn)安防產(chǎn)品，以供給海外市場的銷售。對于為視頻監(jiān)控設備提供核心半導體元器件的公司，中國正在成為他們最重要的區(qū)域市場。
《IHS中國視頻監(jiān)控設備制造報告2013版》指出，中國視頻監(jiān)控制造市場在2012年的產(chǎn)量約為70M.其中前端設備如模擬攝像機、網(wǎng)絡攝像機和模擬高清攝像機占87.3%，DVR、NVR和模擬高清DVR等后端設備占12.7%.更為重要的是，越來越多的業(yè)界人士開始意識到，高品質(zhì)的視頻成像效果是一個系統(tǒng)化的工程，圖像質(zhì)量已成為市場關注的焦點。
畫面質(zhì)量成為關注CMOS圖像傳感掀開發(fā)熱潮
“高清監(jiān)控代表著巨大的數(shù)據(jù)量和更快的處理速度，無論圖像采集單元、圖像處理單元，還是傳輸、顯示和儲存單元等都必須具備高速的處理能力，當元器件高速化之后，就很容易受外界噪聲的干擾，如ESD、Surge等瞬時噪聲?！本ъ涂萍脊煞萦邢薰緞?chuàng)辦人/設計研發(fā)部副總經(jīng)理姜信欽從電子元器件的角度分析道，尤其是針對前端攝像機的兩大關鍵部件——成像芯片和圖像處理，深圳比亞迪微電子有限公司副總經(jīng)理兼總工程師馮衛(wèi)更為直接地指出，高清監(jiān)控任務要靠整個系統(tǒng)來完成，很多情況下難以把圖像處理和成像芯片的問題分開。
對于圖像傳感器芯片廠商而言，需要借助感光技術(shù)的進步，通過工藝、感光單元、電路設計、封裝等方面的提升，提高圖像清晰度和低光成像效果。而作為后端圖像處理方案，則需要有充足的適應能力，要求芯片廠商加快技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)出工作頻率更快、芯片功耗更低、性價比更佳的產(chǎn)品方案。
CMOS傳感技術(shù)效果凸顯節(jié)省廠家研發(fā)投入
2012年CMOS圖像傳感器受到市場青睞重要原因在于過去大大低于CCD的靈敏度問題由于使用了新的傳感器技術(shù)，如背照式CMOS，逐步得到解決。和CCD傳感器相比，CMOS傳感器具有更好的量產(chǎn)性，而且容易實現(xiàn)包含其他邏輯電路在內(nèi)的SoC（SystemonChip）產(chǎn)品，而這在CCD芯片中卻很難實現(xiàn)。尤其是CMOS傳感器不像CCD芯片那樣需要特殊的制造工藝，因此可直接使用面向DRAM等大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)設備。
這樣一來，CMOS圖像傳感器就有可能形成完全不同于CCD圖像傳感器的成本結(jié)構(gòu)，同時也為CMOS傳感器高度集成化開辟了新的發(fā)展方向。早期市場上就曾經(jīng)推出過CMOS傳感器自帶ISP處理器，內(nèi)含2A（AE、AWB）控制算法。而發(fā)展至今，這樣的產(chǎn)品極受市場的歡迎和青睞。
眾多不具備ISP圖像處理器/ISP算法研發(fā)能力的小企業(yè)可以使用自帶2A處理的CMOS傳感器來制造高清攝像機。傳統(tǒng)的高清攝像機架構(gòu)中，從前端到后端一般分為幾個組成部分：圖像傳感器SENSOR、ISP圖像傳感器，壓縮/信號轉(zhuǎn)換處理；而如果使用集成ISP的CMOS傳感器，中間部分使用FPGA芯片實現(xiàn)的ISP單元就可以省去，這樣既有效的降低設備整體BOM成本，又繞過了ISP算法的研發(fā)門檻。目前市場上價格較為低廉的720P高清網(wǎng)絡攝像機大多都使用此類方案。
集成Real幀級寬動態(tài)的超寬動態(tài)高清背照式CMOS傳感器，與之前的集成2A功能的CMOSSENSOR不同，這款產(chǎn)品使用了傳感器廠家拿手的幀級寬動態(tài)技術(shù)。我們知道，對于高清攝像機的圖像處理，尤其是ISP部分依靠的不僅僅是研發(fā)實力，也依靠對于圖像處理調(diào)試的豐富經(jīng)驗積累。那么一款自帶幀級寬動態(tài)功能的背照式CMOS傳感器產(chǎn)品，不僅將傳感器的動態(tài)范圍提升至120dB以上，也為攝像機生產(chǎn)廠家節(jié)省了研發(fā)投入。
未來趨勢明顯CCD圖像傳感器市場地位迅速崛起
近兩年，無論是在模擬監(jiān)控市場，還是網(wǎng)絡監(jiān)控市場，一個共同的發(fā)展變化就是：CMOS圖像傳感技術(shù)的迅速崛起，使得監(jiān)控前端從過去CCD傳感技術(shù)一統(tǒng)天下的格局，快速轉(zhuǎn)向CMOS圖像傳感技術(shù)。一批廠商紛紛在市場上掀起了一股以CMOS圖像傳感器為核心的監(jiān)控攝像機開發(fā)熱潮。
與CCD圖像傳感器相比，CMOS在低光條件下的成像效果以及高動態(tài)范圍的性能表現(xiàn)，一直是市場人士詬病的主要問題。對此，Aptina公司汽車、工業(yè)和醫(yī)療（AIM）事業(yè)部高級市場總監(jiān)AlvinWong介紹道，傳感器的低光照性能對于準確地呈現(xiàn)圖像和保持圖像的真實色彩是至關重要的。然而，低光照性能的一個關鍵因素是像素尺寸，因為它與靈敏度直接相關，即使像素技術(shù)在不斷進步，較大像素尺寸具有較高靈敏度的準則仍然適用，但對于給定的分辨率，較大的像素尺寸由于需要使用成本較高的透鏡，這通常也意味著較高的系統(tǒng)成本。
而在另一方面，更高的動態(tài)性能是指圖像傳感器必需具備同時準確捕獲極亮和低光照場景的能力，即保證明亮和黑暗場景能夠同時適當曝光。但高動態(tài)功能也增加了系統(tǒng)的成本和復雜性，一般都需要附加的傳感器存儲器和更復雜的圖像處理程序。因此，目前各家圖像傳感器供應商面對的同一個挑戰(zhàn)是——既要滿足低光照和高動態(tài)性能要求，又不能有太高的總體系統(tǒng)成本。
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