近年來，CIS(CMOS Image Sensor，CMOS圖像傳感器)市場持續(xù)穩(wěn)定增長。圖像傳感器作為機器視覺的核心視覺元件，一直以來都憑借著廣闊的視覺應用市場擁有可觀且穩(wěn)定增長的出貨量。圖像傳感器可分為CCD和CMOS，這幾年來，CMOS圖像傳感器在體積、功耗及成本等多方面表現(xiàn)都優(yōu)于CCD，已逐漸取代CCD成為市場的主流。
汽車、安防監(jiān)控、醫(yī)療CMOS圖像傳感器市場增長量攀升
近年來CMOS圖像傳感器背照式和堆棧式技術發(fā)展快速，使得CMOS圖像傳感器從智能手機逐漸朝汽車、安防監(jiān)控、醫(yī)療、VR以及工業(yè)等諸多細分市場覆蓋。
臺灣Yuanta Research2019年年中發(fā)布的全球圖像傳感器的產(chǎn)業(yè)報告即對這一趨勢進行了詳細的數(shù)據(jù)說明，該報告指出：2017年，智能手機應用占CMOS圖像傳感器銷售額的62%，達 77.5 億美元，但手機市場逐漸進入到相對飽和期，未來三五年，市場份額預計將在2022年降至45%。而在未來幾年，汽車、安防監(jiān)控、醫(yī)療、玩具/電玩與工業(yè)等將成為帶動 CMOS 傳感器高速發(fā)展的主要動力。
其中，在“各領域CMOS傳感器市場規(guī)模年平均復合增長率”這一項分析顯示，汽車和安防領域的CMOS傳感器市場將分別達到55%以及36%的復合增長率，自動駕駛以及AI監(jiān)控將成為這些市場增長的主要推力。隨著這幾大市場近年來的持續(xù)高增長，CMOS圖像傳感器也將迎來新一輪的產(chǎn)業(yè)成長高峰。
作為CMOS傳感器復合增長率最快的兩大行業(yè)領域，汽車和安防視頻監(jiān)控正進入到人工智能技術應用階段，為了能夠讓機器更加快速、精準地理解圖像中的“語義”，需要圖像傳感器能夠盡可能真實地還原所拍攝圖像中的每一處細節(jié)。正因如此，機器視覺/人工智能對于圖像傳感器的性能要求也在不斷攀升，這使得近些年快速發(fā)展的CMOS圖像傳感器技術逐漸成為了機器視覺/人工智能最為基礎的核心。這里我們重點探討下安防監(jiān)控市場的CMOS圖像傳感器的性能升級情況。
AI監(jiān)控推動CMOS圖像傳感器性能升級
近年來，隨著智慧城市、雪亮工程建設的大力推進，城市視頻監(jiān)控被賦予了“城市視覺感知系統(tǒng)”的新含義，為了讓視頻監(jiān)控看得清、看得懂，我們一邊在不斷強化視頻監(jiān)控AI智能應用，另一邊也在同步提升監(jiān)控系統(tǒng)本身的硬件系統(tǒng)整體性能。這其中，視頻監(jiān)控的像素水平、超低照夜視功能是輔助AI更好發(fā)揮效能的前提和基礎。在以視覺為核心的安防監(jiān)控系統(tǒng)中，CMOS圖像傳感器無疑扮演著相當核心的角色。
為了更好的順應安防監(jiān)控的應用需求，CMOS圖像傳感器從成像設計上需要做針對性的改善，從這幾年來成像技術廠商推出的安防專用CMOS傳感器產(chǎn)品來看，由于需要考慮到場景環(huán)境、光照、氣溫等各種因素的影響，監(jiān)控用CMOS圖像傳感器的設計也開始進入到“場景定制化”階段，不同的應用場景所適用的產(chǎn)品不一而同。
當前監(jiān)控行業(yè)普遍存在的四大問題，分別為夜晚攝像頭工作困難、攝像頭紅曝刺眼、攝像頭功耗大或體積大、AI對攝像頭的人臉識別要求高等，為此，這也成為監(jiān)控專用CMOS圖像傳感器不斷突破的幾大方向。
提升攝像頭像素水平是首要的基礎，有業(yè)內(nèi)人士表示，1080P成為主流，逐步向4K發(fā)展，人臉識別、物體識別等智能視頻需求的興起，H.265編碼技術的普及，使得高分辨率成為發(fā)展趨勢?，F(xiàn)在人們對于監(jiān)控的像素升級需求比較強烈，以前安防監(jiān)控以200萬像素為主，現(xiàn)在隨著高清化的趨勢加快，500萬像素、4K產(chǎn)品開始逐漸上量。
與此同時，隨著攝像頭像素越來越高，網(wǎng)絡傳輸能力無法滿足其需求，必須依靠邊緣計算等方式，在圖像采集端進行視頻預處理之后再到云端進行更復雜的解析，為此，需要推出適配的CMOS圖像傳感器以此輔助監(jiān)控系統(tǒng)在采集端即能進行AI處理。
對此，SmartSens 提出了傳感器端計算的概念，利用目前發(fā)展中的半導體制程技術，可以在堆疊式CMOS傳感器芯片的封裝中增加搭載部分人工智能算法的邏輯運算層。通過將數(shù)據(jù)處理過程“前置”至傳感器端，開發(fā)者能夠實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)處理速度、更高的系統(tǒng)效率和更強的數(shù)據(jù)隱私保護，并降低數(shù)據(jù)傳輸延遲、節(jié)省系統(tǒng)功耗、減少物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡帶寬需求，以及降低系統(tǒng)硬件實現(xiàn)成本。
