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AI安防下半场,五大主流安防芯片的国产崛起赛道

2021-08-16 08:31 来源:慧聪物联网编辑部作者:东方

       当下,困扰全球多达数百个行业的缺芯问题仍在发酵,随着平安城市、智慧城市等需求回升,安防领域芯片供应同样面临挑战,6月份以来,由于受供应端芯片涨价的影响,行业龙头海康威视、大华股份等均调整部分终端产品价格。

此前,慧聪物联网已经综合报道过关于安防芯片涨价的情况(AI安防缺芯背后现状:大厂齐涨、囤货炒货、国产替代……),颇受业内人士关注的安防缺芯,到底有哪些芯片?今天,我们来扒一扒安防主流芯片的发展情况。

随着技术的进步和社会需求提升,安防行业进入到新的发展阶段,成为AI科技与社会生活深度融合落地的领域之一,其中视频监控领域占据重要地位。据慧聪物联网数据统计,2020年安防产品(供应端)市场约为2432元,增长0.91%,其中监控产品1145亿,占47.08%。

AI安防下半场,五大主流安防芯片的国产崛起赛道

在安防视频监控领域,摄像头(包括IPC网络摄像机)、硬盘录像机、各类服务器、交换机等设备都需要芯片。除了核心部件感光芯片(图像传感器)以外,通常分为以下4大类型芯片:模拟监控系统前端和后端主要是ISP芯片、DVR SoC芯片;网络监控系统的前端和后端分别是IPC SoC芯片、NVR SoC芯片。

 

AI安防下半场,五大主流安防芯片的国产崛起赛道

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CMOS图像传感器:

从国际双雄称霸到国产品牌崛起

安防行业发展近数十年,经历了几大发展阶段,从模拟到高清,从被动到主动都是为了看得清、看得远和看得懂。感光芯片(图像传感器)作为安防摄像机的核心部件,按元件原理不同主要分为CCD和CMOS两大类型图像传感器。

在视频监控模拟时代,自上世纪70年代图像传感器市场打开以后,日产企业索尼、惠普等便占据摄像机CCD高端芯片的大半壁江山。

进入网络高清时代以后,CCD图像传感器产品逐渐被淘汰,CMOS图像传感器凭借其功耗和成本的极大优势成为主流。首先在高清网络摄像机方面得到普遍应用,起初除索尼之外,德州仪器、安霸、飞利浦、镁光等占据市场较大份额。

但随着技术的发展,CMOS图像传感器的国产化替代逐渐成熟,目前较为代表性的有思特威、格科威等。美国豪威是CIS全球第三大企业,仅次于索尼和三星。2018年上海韦尔半导体股份有限公司(603501)收购了北京豪威科技有限公司的绝大部分股权,北京豪威的主营业务通过“美国豪威” Omni Vision Technologies,Inc.,开展。思比科也于2019年7月被韦尔股份收购。

从全球方面来看,CMOS图像传感器供应商主要有三星、索尼、豪威科技、格科微等。2019年,全球图像传感器市场规模增长至198.7亿美元,而CMOS图像传感器占比增长至83.2%,CCD图像传感器占比16.8%。CMOS图像传感器在智能手机方面占据较大市场份额,在安防设备领域约占4.1%。豪威科技、思比科、思特威与锐芯微的CMOS 图像传感器主要用于安防领域。

根据2020年 Frost&Sullivan 数据统计,索尼 CMOS 图像传感器销售收入达到 70.1 亿美元,位列市场第一;出货量达到16.0亿颗,位列市场第二。北京豪威 CMOS图像传感器销售收入达20.3亿美元,位列市场第三;出货量达10.0亿颗,位列市场第四。格科微 CMOS 图像传感器销售收入达8.5亿美元,位列市场第四;出货量达 20.4 亿颗,位列市场第一,不过格科微的产品主要用于手机。

值得注意的是,在安防监控领域,2020年国产企业思特威公司实现1.46亿颗CMOS图像传感器出货,出货量位居全球第一。

目前来看,国产企业在监控CMOS芯片领域与日韩企业在高端产品仍有一定差距,但国内越来越多本土企业不断发力,从中低端做起再往高端转型,这需要一个过程来赢得全球CMOS芯片市场的认可。

2

IPC SoC 芯片:

禁令之下众多国产厂商吃红利

从数字化、高清化再到智能化,在安防视频监控中,模拟摄像机的核心部件包括一颗图像传感器和一颗ISP芯片,网络摄像机的核心部件包括一颗图像传感器和一颗 IPC SoC 芯片。

由此来看,前端的芯片,模拟摄像机一般为ISP,网络摄像机则集成了包括ISP芯片、CPU、编码模块及其他功能模块的IPC SoC系统级芯片。

据中信证券预计,全球安防ISP芯片+IPC SoC需求约为3亿颗/年。

在ISP芯片领域,富瀚微早在2010年前后开发出基于CMOS图像传感器的ISP芯片,通过华南地区的中小安防监控设备厂商占据了一定的市场,后继其产品大多供应于海康威视,进一步替代了国外厂商(例如Nextchip)的份额。在IPC SoC领域,华为海思曾以其全球70%的市场份额堪称市场霸主。2010年,任正非将手机业务升级为公司三大业务板块之一,放出豪言要做到世界第一。不久之后安防领域AI萌芽,德州仪器和华为都整起了买芯片送车牌识别算法的打法,随后海思SoC开始大规模供应于海康威视。

但随着华为受到美国相关制裁,导致海思无法更好地向市场供应芯片。为了快速解决海思IPC芯片供应短缺问题填补“空窗期”,国内IPC芯片企业纷纷加快IPC SoC布局,如富瀚微、国科微、北京君正等不断有新产品落地。

其中,针对AI 安防,星宸科技发布了22nm的降龙2.0系列IPC芯片,搭载NPU智能处理器;北京君正推出安防人工智能芯片T40;富瀚微推出面向2M、5M、8M专业网络摄像机的IPC SoC;国科微发布多款轻智能IPC SoC产品,具有更高画质、更低码率和更低功耗优势。

后海思时代,随着国科微、北京君正、富瀚微等IPC SoC 产品相继布局,一场安防IPC市场的格局重塑正式拉开序幕,谁将最终拔得头筹,且拭目以待。

3

NVR SoC芯片:

高清监控将成行业应用大势所趋

DVR的核心功能是模拟音视频的数字化、编码压缩与存储。早期的DVR核心芯片为模数转换(A/D)芯片和视频编解码芯片,这种组合不仅对开发人员的专业性要求较高,也拉长了产品的开发周期,而系统级SoC的出现很好地破解该难点。

DVR SoC芯片将CPU处理器、内存、DSP、ASIC、外设接口等进行整合,集合录像机、画面分割器、云台镜头控制、报警控制和网络传输等功能于一身,具有接口丰富、功耗低、可靠性高等显著特点。在DVR SoC芯片上,主要有海思、德州仪器,其中海思占据接近70%的市场份额。

随着安防监控逐步进入网络化时代,网络视频录像机(NVR)系统以其灵活布线、成本低等优势开始普及。随着IPC+NVR方案组合渐成主流,NVR芯片也迎来了高速的增长,且对NVR芯片支持的接入路数、清晰度等提出了更高的要求,部分还集成了智能分析能力。

目前主流NVR芯片解决方案厂商包括海思、德州仪器、Marvell等,三家几乎包揽了NVR芯片的市场,而国内仅有海康威视比较少的高端产品使用德州仪器的芯片,大部分的NVR均用的海思芯片。

由于NVR系统构建监控系统时,具有前端设备选择范围更广、适应网络能力更强的优点。可以预计,在不远的将来,监控系统对于NVR系统的需求将会越来越广泛。在此情况下,高清化、网络化、智能化也将成为监控系统未来发展的方向,未来基于NVR系统的高清监控必将成为行业应用的趋势。

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总结:

当前,安防行业正处在高清向智能化的过渡阶段,网络摄像机占据大部分市场,智能摄像机比例不足10%,预计未来智能摄像机将成为安防行业在新的主要增长点。

目前安防相关核心芯片的AI化也正在向各环节渗透,但高性能AI芯片仍以国外为主导。短时间内终端摄像机产品价格由于芯片供应链风波出现一定上涨,但长期来看,随着芯片产能恢复及国家监管政策出炉,国产企业正迎来一个新的崛起赛道。



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