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CMOS图像传感器市场巨头林立 中国企业如何突围?

http://www.secu.hc360.com2017年11月29日09:05 来源:中安网T|T

    慧聪安防网讯 随着科技全球化的进一步推进,以及世界范围内暴力、恐袭事件的频发,全球安防市场近年来迎来了又一个春天。而中国安防产业经过三十多年的发展,也已经迅速崛起为世界安防产业中的一支重要力量。中国本土安防企业所生产的产品,除了满足规模不断扩大的国内安防市场的需求外,还远销到一带一路沿线国家,欧美、中东、东南亚、非洲等100多个国家和地区。

    在安防产业中,作为主要功能单元的监控,存储及网络传输设备的核心芯片(主控SoC,成像传感器)技术尤为重要,但却由于技术门槛高、对国外产品依赖性强而在不经意之间被忽视。

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    美国“棱镜门”事件爆出之后,在本月,全球最大的SoC/CPU供应商英特尔公司又被爆出主控CPU芯片的安全漏洞。英特尔公司公开承认,近年来所售的中高端CPU全部存在安全缺陷。原本为了便于解决系统瘫痪问题,英特尔在这些芯片中植入了AMT(主动管理技术),但这种技术的设计并不严谨,可以被黑客加以利用,可以通过网络远程加载运行未经授权的程序,造成系统崩溃、模拟系统安全核查等行为,进而达到窃取信息甚至劫持系统控制权的目的。

    由此可见,核心芯片的安全问题是需要在设计环节就严加把控。而核心芯片的设计技术更是不应该只掌握在发达国家手中,这与行业技术进步及国家战略发展方向息息相关。

    目前,中国的芯片技术是国家大力支持发展、市场前景十分广阔的一个技术领域。就市场而言,中国是世界上最大的半导体消费国。据预测,到2025年,中国将占据50%的全球芯片需求量,但是当前,超过90%的芯片消费仍依赖进口。在2014年之前,中国政府就曾经几次试图做大做强本土半导体产业,但收效甚微。发展是硬道理,在技术决定实力的今天,国产半导体产业是国家战略方向上大力支持的一环。国家发展纲要中要求,到2020年,中国半导体产业年增长率要不低于20%,政府在五到十年内将在这一领域出资1700亿美元,由此可见,中国半导体产业真正迎来了春天。

    中国本土科技企业在大力发展芯片技术,展讯通信在去年MWC上发布64位八核架构的4G芯片SC9860,实现了公司在中高端智能手机市场上的突破。华为麒麟在3G芯片大战中,扮演了“黑马”的角色。除了主要配套网络和视频应用的行业专用芯片之外,2009年开始,华为还在不断研发和改进高性能手机芯片。除此之外,纵观安防市场,国产高性能成像传感器芯片的供应仍处于空白状态,图像传感器等核心技术一直被SONY等外商把持,中国企业在核心技术方面并不占据优势。面对巨大的高性能成像传感器芯片技术鸿沟,很多国内企业开始收购国外的技术公司,并试图以这种方式来快速填补技术和市场上的空白。但实际效果证明,这样的模式并没有大获成功,收购的方式也终究是治标不治本。

    面对市场环境对图像传感器性能的强烈需求,拥有一流图像传感器设计技术和雄厚人力资源的SmartSens作为“中国的SONY”横空出世。SmartSens是由入选“国家千人计划”的徐辰等多位曾在美国硅谷从事CMOS图像传感器芯片研发的海归博士创立。历经7年的快速发展,逐渐成为国内安防行业中高端成像传感器芯片市场的中坚力量,奠定了业界领先、国际一流的地位。

    众所周知,早在市场主流是CCD图像传感器的时代,SONY就凭借卓越的技术雄霸图像传感器市场。多年的行业积累和对图像领域的理解,让SONY在图像传感器设计技术方面积累了足够的经验。在CMOS图像传感器大面积应用之前,凭借灵敏度、信噪比优势,SONY的CCD图像传感器就在监控、交通等领域得到广泛应用。然而,CCD图像传感器也有响应速度慢、成本过高、应用设计复杂等缺点。随着成像市场对于大分辨率、高帧率、低成本图像传感器的需求变化及技术的发展,CMOS图像传感器凭借自身的优势(集成度高,性能优异,用户易用等)逐渐成为当今图像传感器市场的主流。在这个图像传感器技术的新时代,SONY依靠雄厚的技术实力,再次领跑CMOS图像传感器市场,在细分领域(如安防监控),更是占据了80%以上的全球市场份额。

    国产CMOS图像传感器想要追赶甚至超越SONY,必须在技术上寻求突破,在传感器芯片设计技术上不断创新。同时还需做到对行业及市场发展趋势足够了解,甚至还需要和用户真正的产品设计意图紧密结合,做到快速响应和有效反应。

    正是看清了这一点,SmartSens在国产化高端CMOS图像传感器芯片领域不断寻求技术突破,立志成为中国图像传感器领域的领军企业,成为中国的SONY。SmartSens抱着进军高端市场的决心和开放容纳的态度,在中国安防市场异军突起,通过不断进行技术升级,和产品的快速、准确落地,为高速变化的安防市场带来了至关重要的新鲜血液,为半导体事业的发展贡献了力量。

    除了安防监控领域,SmartSens也早早对现已成为科技发展大趋势的人工智能(AI),智能感知和机器视觉领域进行了布局。

    机器视觉/人工智能对于成像传感器的需求与传统的成像领域截然不同,这个新兴行业需要让机器、程序、算法理解图像中出现的事物。因此,人工智能(AI)行业对图像传感器的性能有更高要求;为了能够让机器更加快速、精准地理解图像中的“语义”,需要传感器更真实地还原所拍摄图像,例如高信噪比,低照度响应,高动态范围和拍摄图像无形变、残影等要求。GlobalShutter图像传感器也因此而成为了人工智能(AI)行业的“刚需”。

    相比较于一般的全局快门图像传感器技术,SmartSens的GlobalShutter技术采用电压域(Voltage-Domain)处理方法,突破性地在成像传感器相元(Pixel)内运用CDS技术将光电荷信号转换为电压信号进行存储。

    这种处理方式能保证更低的图像噪声(抑制暗电流),提供更好的成像效果;同时提高传感器快门效率(ShutterEfficiency),有效解决传统GlobalShutterCIS前后帧拍摄的图像数据残留问题,为AI算法的运行精准度提供有效保证。

    基于多年高性能图像传感器设计技术的积累和技术领域的不断创新突破,SmartSens独有的GlobalShutter传感器设计技术已经达到了世界一流水平。这项技术通过与TSMC的战略合作,世界首创性地将GlobalShutterCMOS图像传感器和背照式(BSI)pixel设计工艺融合在一起,极大地提升了CMOS图像传感器的感光灵敏度(QE)和Low-light(低光照)环境下的成像效果。

    目前,SmartSens已经将GlobalShutterCMOS图像传感器技术产品化为SmartGS™系列CIS产品,贴合不同领域的应用需求。工业自动化(FA)、智能交通(ITS)、物流读码、AR/VR及3D智能感知(DepthSensing/vSLAM)等领域的众多知名企业已经将SmartGS™系列传感器运用到核心产品当中。

    值得一提的是,SmartGS™系列的高端产品还可以提供1000fps帧率的数据读出和更快的系统反应速度,能够连续、快速地捕捉超高速移动的物体。这些性能配合自动化机械手臂的应用,可以更加有效地提高工业自动化(FA)行业的生产制造效率,为中国制造2025奠定坚实的基础。

    据SmartSens高性能传感器事业部总经理姚汝晖女士介绍,SmartSens作为一家技术驱动型公司,依托其多年的CMOS图像传感器技术储备,以及雄厚的研发团队作为支撑,在满足高信噪比、高清晰度的同时,运用创新的高动态范围技术,满足高速运动场景的宽动态范围成像需求。此外SmartSens采用低功耗架构设计,有效降低产品功耗,使产品设计有了更多领域(如消费类)的适应性。SmarSens的产品性能已经逐渐接近甚至可以媲美SONY,而且SmartSens在新兴领域发布的高端产品的成像质量、性价比和系统功耗控制上更是有着前所未有的优势。在市场和行业快速发展的今天,成为“中国的SONY”甚至走向世界更大的市场,已不再是梦想。

    在前两次工业革命中,中国让欧美在技术和工业上抢占了先机,而第三次科技革命的进行,正是又一次极其有利的机会。掌握最前沿的技术,是中国公司超越欧美公司的唯一机会和方向,也是中国企业立足世界市场之本。

    面对巨大的机遇和光明的前景,中国的CMOS图像传感器厂商还需要勇敢地迎接挑战,在正确的方向上坚定扎实地走下去。欣慰的是,现如今有像SmartSens等企业正成为CMOS图像传感器供应商的代表,他们扎根在国内,有广阔的成长空间,源源不断地在为国内半导体事业的发展贡献力量和培养人才。正如纪录片《辉煌中国》所展现的一样,中国企业、中国的核心技术必将让世界为之惊叹。历史会被超越,奇迹会被创造,我们期待中国企业在CMOS图像传感器芯片市场上书写新的篇章,创造更加辉煌的未来。

责任编辑:钟娟娟

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