科技猎CMOS图像传感器厂商开辟新战场
【编者按】半导体跨行进行横向扩张早已不是什么新鲜事，尤其是在人工智能时代的大变革下，破圈进军新领域或许不仅能够为企业带来新的发展机会，也可能为企业原有的业务带来新的生机。
本文转自“半导体行业观察”，作者蒋思莹。经亿欧编辑，仅供业内人士参考。
受惠于近些年来手机市场和安防市场的发展，CMOS图像传感器也迎来了属于它的爆发期。在这个过程中，索尼、三星、豪威科技等一众CIS厂商乘势而起，在手机和安防领域得以大放异彩。但是，伴随着手机和安防市场的饱和，使得CIS厂商开始寻找下一个爆品。从近期CIS厂商的动作来看，他们不约而同地将目光聚焦于汽车领域，并投身于汽车激光雷达的开发。
这些厂商们为什么关注激光雷达
在今年CES展会中，激光雷达的发展成为了半导体行业最关注的亮点之一。无论是“索尼终于要造车了”还是“安森美LiDAR技术获CES 2020奖项”，这其中都涉及到了激光雷达在汽车中的应用。 根据这些消息来看，CIS厂商是否已经将其之间的竞争引入到了新的领域？为什么这些厂商会破圈关注激光雷达的发展？
从市场趋势中看，根据MarketsandMarkets发布的2024年激光雷达市场的全球预测研究报告显示，激光雷达市场规模预计将从2019年的8.44亿美元增长到2024年的22.73亿美元，复合年增长率达18.5％。其中，2019年汽车激光雷达市场将达3.75亿美元，预计到2024年该数字将提升为42亿美元。巨大的可待开发的市场，就意味着可能获得丰厚的营收，这也是驱使着众多厂商破圈涉足激光雷达领域的原因之一。
自动驾驶对传感器的需求 （来源：麦姆斯咨询）
再者，众所周知，半导体行业的研发投入往往会占其营收很大一部分比例。 而长期针对某一领域进行高投入而没有看得见的回报，也会在一定程度上影响其公司的发展。而CIS厂商在这个时间段选择进入激光雷达领域，可以说是恰逢其时——根据自动驾驶技术由L2向L3、L4发展的变化中看，L3、L4级自动驾驶汽车应用激光雷达的比例将会大幅度增加。同时，根据汽车市场实际情况中看，L3级自动驾驶将会从2020年开始陆续步入量产，宝马、吉利等车企均计划于2020-2021年期间推出L3级量产车。从自动驾驶达到L3阶段的时间节点中看，车载激光雷达或将在这一两年中得到“重用”。而这一两年中，也正逢手机市场和安防市场逐渐趋于饱和，而车载激光雷达的到来，可成为CIS厂商提供下一个发展机会。
从CIS厂商做车载激光雷达的动作中看，这些厂商涉足激光雷达领域或许也可为其CIS产品带来新的发展机会。 众所周知，车载市场的门槛很高，车企也往往不会轻易更换其供货来源，这也使得很多CIS厂商的CMOS图像传感器长期徘徊于汽车领域的周围而不得入。而激光雷达是作为汽车所需的新产物，所有厂商都站在同一起跑线上，车企的采购或许将会发展改变。在这种情况下，CIS厂商发展激光雷达产品，可以凭借激光雷达产品来获得汽车领域的入场券，进而通过搭配其车载CMOS图像传感器的解决方案，可进一步扩大他们在汽车领域的优势。此外，相比于手机和安防市场，用于车载的CMOS图像传感器产品单价显然会贵一些。而伴随着车载CMOS图像传感器市场的爆发，或许可以重塑CIS领域的竞争格局。这或许也是这些CIS厂商投身于激光雷达领域的又一诱因。
各大CIS厂商如何布局激光雷达市场
激光雷达市场的前景为CIS厂商提供了新的发展机会。于是，有一些CIS厂商已经开始布局激光雷达领域。而激光雷达又可分为机械式激光雷达、MEMS激光雷达、OPA激光雷达和Flash激光雷达。其中，OPA和Flash被认为是纯固态的方案，也被称为是固态激光雷达（除这两种以外，业界也会笼统地把MEMS等非完全旋转的激光雷达统称为“固态”）。固态激光雷达基于测距、可靠性以及成本等方面的优势，被视为是未来车载激光雷达的方向。因此，大部分CIS厂商也将从固态激光雷达入手，来布局汽车领域。
自平井一夫对索尼业务进行大刀阔斧的改革，将图像传感器定位为优先发展的业务，再到2015年索尼以190亿日元(约合1.55亿美元)收购东芝的图像传感器业务，以上种种事件都为索尼CIS的发展奠定了良好的基础。加之彼时苹果手机等消费电子崛起的热潮，让索尼成为了CIS领域当之无愧的龙头。但当三星等一众厂商也开始从消费电子级CMOS图像传感器上入手，试图挑战索尼在此间地位之时。索尼要做的不仅是要开发更先进的技术来守住这块市场，也需要拓宽其CMOS图像传感器所能应用的领域来保障其在CIS领域中的地位。
在这种情况下，新兴的汽车市场就成为了索尼发展CIS的下一个“战略高地”。 但索尼要想进入汽车领域并不容易，所以另寻突破点来打入汽车市场或许是一项更好的选择。于是，在CES 2020中，索尼发布了一款名为 Vision S 的原型车引起了市场的关注。据悉，Vision S车身内部总共集合了33个传感器，这些传感器可以帮助汽车轻松地识别前方的路况和障碍物。这其中，就包含了索尼针对自动驾驶汽车应用开发一款基于硅的激光雷达（LiDAR）视觉传感器。
激光雷达没有得到大规模使用，成本太高是其中的重要原因之一。有市场分析认为，索尼进军车载激光雷达市场在于其成本优势。据MEMSensor表示，索尼开发的“固态”激光雷达将基于新型低成本硅芯片，可以进行更远距离的高精度测量，并且将更经济、更紧凑且抗振动。
如果说，索尼是汽车领域的新手玩家，那么CIS领域中的安森美可以说是汽车领域的老牌玩家。据Yuanta Research发布的CMOS图像传感器的市场报告显示，2018年安森美半导体以5.4%的市场份额排名全球第五位。但在汽车图像传感器细分市场中，安森美半导体则以62%的市场份额傲视群雄（索尼在该领域中仅占有3%的市场份额）。
当然，这也与安森美进入汽车图像传感器的时间有关。据相关消息显示，2005年安森美就进入了汽车市场，成为首家为汽车市场提供专业图像传感器的公司。2017年安森美收购了IBM雷达设计中心，这让安森美得以在77GHz毫米波雷达芯片上有所建树，而后，安森美在2018年再次向车载雷达领域出手，收购了专门做SiPM（硅光电倍增管）和SPAD（单光子雪崩二极管）探测器的公司——SensL，这些技术是实现激光雷达系统的核心器件。因此，除了图像传感器之外，安森美也可提供包括Radar、Lidar在内的更为完整的传感器融合方案。
在2019年CES展会中，安森美就曾展出一款融合了图像和LiDAR的系统——FUSEONE的系统，成功地创建了一个LiDAR/光学成像平台。据悉，该系统采用8个SiPM和2个905 nm激光二极管，脉宽20 ns，峰值功率80 W，接收器光路径采用43 nm带通滤波器，Xilinx FPGA 用于边缘处理全波形采集，AoV 为25°x 3.6°，在户外20 klux的光照条件下，行人检测达45 m，汽车检测达85 m。
作为LiDAR探测器的公认领先供应商之一，安森美在收购SensL以后，在激光雷达方面上有了更大的进步。目前，安森美可提供的激光雷达相关的方案，包括SiPM传感器、SiPM 阵列扫描LiDAR系统、融合SiPM闪光LiDAR和图像的FUSEONE系统以及Pandion SPAD阵列。尤其是安森美在汽车领域已经深耕多年，其与汽车Tire-1厂商之间的关系为其激光雷达进入汽车领域打下了良好的基础，而这也有利于安森美进一步巩固其图像传感器在汽车市场中的地位。
CIS厂商进入，是否会改变激光雷达市场的竞争玩法
半导体行业经过了数十年的发展，集成度也在逐渐提高 。在这种背景下，一个解决方案或许会比一个芯片更受欢迎，于是，也促生了很多芯片公司在向方案或系统公司转型。而汽车在走向智能化的道路中，其所用到的电子元件越来越多，自然也逃不出这样的历史洪流。尤其是在新事物不断产生的过程中，新势力的进入也许会改变传统行业的竞争玩法。
在车载激光雷达市场中，早有Velodyne在该领域中引领行业前行，国际上也有Quanergy、Innoviz等行业新贵势力在迅速崛起。据虎嗅报道显示，Velodyne 在 2017 年以前几乎垄断了整个车载激光雷达市场，这样的市场地位，也受到了多家致力于开发自动驾驶企业的青睐。据悉，Velodyne曾于2016年获得福特与百度联合投资，2018年，为了合作研发量产能够进入汽车供应链体系的固态激光雷达，尼康也向Velodyne投资了2500万美元。此外，专注于固态激光雷达的Quanergy、Innoviz也同样受到了多家资本的青睐，并得以迅速发展。
激光雷达可用于自动驾驶的风潮也同样刮到了国内，速腾聚创、禾赛光电以及北科天绘在这个过程中成长了起来。此外，大疆旗下Livox公司也推出了两款可用于 L3 或 L4 级别自动驾驶的激光雷达——Horizon 地平线和Tele-15。尤其是在如今市场环境因素不稳定的环境下，这些本土公司的成长，也让国产激光雷达得到了发展的机会。
虽然目前车载激光雷达的市场还没有完全爆发，但上述激光雷达玩家已经多多少少在汽车领域展开了竞争。他们的强项是在激光雷达领域已有了多年的积累，受到了众多车企的认可。但随着CIS厂商悄然布局激光雷达的过程当中，这些还处于萌芽阶段的新势力，未来可能会将图像传感器+激光雷达组合来提供解决方案，从而赢得厂商的青睐。如果CIS厂商能够尽早推出符合车规级应用的激光雷达产品，或许将对仅靠激光雷达来进入汽车市场的厂商产生冲击，改变市场玩法。
半导体跨行进行横向扩张早已不是什么新鲜事，尤其是在人工智能时代的大变革下，破圈进军新领域或许不仅能够为企业带来新的发展机会，也可能为企业原有的业务带来新的生机。
总而言之，一场全新的战役正在打响！
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